Topirea minereurilor și concentratelor de cupru se realizează în cuptoare cu reflexie, cu puț și electrice. La topirea încărcăturii de sulfură, lichidul se împarte în două straturi. La bază se află un aliaj de sulfuri — mată cu o densitate de aproximativ 5. Matte constă în principal din sulfuri de fier FeS și cupru Cu2S, totalizând 80-90%. În plus, matta conține sulfuri de zinc, plumb, nichel, oxizi de fier, siliciu, alumină și alte componente.
Metalele nobile sunt puțin solubile în zgură și bine solubile în mată. Conținutul maxim posibil de cupru în mată, corespunzător topiturii de Cu2S, este egal cu 79,9%. De obicei, conținutul de cupru al mattei este cuprins între 15-40%. Pe măsură ce conținutul de cupru din mată crește, pierderea de cupru în zgură crește. Punctul de topire al mattei este, de obicei, cuprins între 900-1 150° C. Scoriile conțin în principal oxizi de siliciu, fier, calciu, aluminiu și alți oxizi și au un punct de topire de 1100-1250° C.
La topirea concentratelor de cupru în cuptoare de reflexie, atmosfera din spațiul de lucru este slab oxidantă. Acest lucru determină o îndepărtare redusă a sulfului în procesul de topire. În fig. 1 este prezentată o construcție tipică a unui cuptor cu reflexie.
Spațiul de lucru al cuptorului este de 30-40 m lungime, 7-8 m lățime și 3,5-4,5 m înălțime. Suprafața focarului este de 200-300 m 2 . Cuptorul este căptușit în interior cu materiale refractare acide sau bazice, în funcție de compoziția încărcăturii. Bolta cuptorului este realizată din cărămizi dinas arcuite sau suspendate folosind cărămizi de magnezită. Bolțile suspendate din cărămizi de magnezită, precum și căptușirea pereților cu cărămizi de crom-magnezită permit creșterea temperaturii în cuptor până la 1700 ° C, cu 150 — 200 de grade mai mult decât în cazul utilizării bolților dinasice, ceea ce intensifică procesul de topire.
Cuptoarele sunt încălzite cu gaz natural, păcură sau praf de cărbune. Arzătoarele sau duzele sunt de obicei dispuse într-un singur rând în peretele frontal. Produsele gazoase ale arderii trec prin peretele din spate și ies prin conducta de gaze în porc. Compoziția gazelor de ardere ale cuptoarelor de reflecție este cuprinsă între 72-76% N2 , 10-17% С02, 0,5-2,0% 02, 4-10% Н20, 1-2% SiO2, până la 0,5% CO. Temperatura gazelor în cuptor este de 1500-1550° C la o distanță de 3-10 m de peretele frontal. La mijlocul cuptorului, temperatura este de 1400-1350° C. La capătul cuptorului, temperatura este de 1250-1300° C. Gazele reziduale sunt direcționate către cazanele de recuperare pentru a utiliza căldura gazelor reziduale și a crește eficiența termică a cuptorului.
Materialele de încărcare sunt încărcate în cuptor prin orificii de alimentare boltite din buncărele de încărcare situate pe platforma grătarului de deasupra cuptorului. Matte și zgură produse în timpul procesului de topire sunt evacuate periodic din cuptor. Pentru evacuarea mattei, în peretele lateral al furnalului, la nivelul schelei, există deschideri (de obicei două) în care sunt introduse tuburi din fontă răcite cu apă. Pentru evacuarea zgurii lichide din cuptor, se utilizează o fereastră pentru zgură, situată în capătul din spate sau în peretele lateral al cuptorului, la o înălțime de aproximativ 1 m de la nivelul schelei.
Gradul de eliminare a sulfului depinde de compoziția încărcăturii și de tipul de combustibil. La topirea concentratului nears, gradul de desulfurare este de 30-50%, iar la topirea cenușii — de 20-25%.
Zgură constă în principal din Si02, FeO, CaO și A1203. Conținutul total al acestor oxizi în zgură este de 85-95%. De asemenea, zgura conține 0,1-0,5 % Cu.
Pierderile de cupru cu zgura, în care rămân picături de mată, depind de compoziția mattei și a zgurii și de tehnologia de topire. Pe măsură ce conținutul de cupru din mată crește, pierderile de cupru cu zgura cresc. Cantitatea de zgură este de două până la trei ori mai mare în masă și de trei până la cinci ori mai mare în volum decât matta la topirea într-un cuptor de reflexie. În prezența magnetitei în zgură, solubilitatea cuprului crește, iar pierderile de cupru cu zgura cresc. Dacă magnetita nu a avut timp să se recupereze pe pante, recuperarea continuă în baie la limita mată-scură. Cu ajutorul bulelor de gaz formate în acest proces, matta este antrenată în zgură, crescând pierderile de cupru și metale prețioase. Conținutul de cupru în zgura reziduală este cuprins între 0,3-0,7 %. Recuperarea cuprului și a metalelor nobile din mată este de 95-98%.
Productivitatea cuptorului depinde de natura pregătirii materialelor de încărcare pentru topire, precum și de intensitatea termică a cuptorului. La preaprindere, penetrarea încărcăturii crește. Fluxul termic total în cuptoarele moderne este de ordinul a 208- 290 Gj/h (50-70 Gcal/h). Coeficientul termic al cuptorului este scăzut — aproximativ 30%, astfel încât, practic, consumul de căldură este cuprins între 2,9-4,2 GJ/t (0,7-1,0 Gcal/t) la topirea încărcăturii arse la cald. Topirea zilnică a încărcăturii pe 1 m 2 de suprafață de alimentare este de la 2 la 9 tone.
