Un forno a riverbero è un tipo di forno di fusione o di raffinazione dei metalli che è stato utilizzato dalla metà del XVII secolo ed è più comunemente noto come forno a focolare aperto. Si fonde il minerale contenente metallo generando gas caldi vicino al tetto della fornace senza che il metallo entri mai in contatto diretto con la fonte di combustibile che viene utilizzata per riscaldarlo. Poiché un forno a riverbero è un design secolare e ha un intervallo di temperatura limitato, viene solitamente utilizzato per fondere metalli non ferrosi e più morbidi del ferro, come rame, alluminio e stagno. Il design del forno è stato utilizzato anche per fondere nichel e metalli più rischiosi per l’ambiente come il piombo, che gli ha conferito una reputazione negativa per la quantità di inquinamento atmosferico che può generare.
I forni industriali possono avere progetti complessi o semplici basati sulla quantità precisa di controllo della temperatura che devono avere e sui tipi di minerale che elaborano. Il forno a riverbero è un modello piuttosto semplice che ha una camera chiusa solitamente rettangolare con una depressione nella parte inferiore centrale nota come focolare. Fiamme o gas caldi vengono diretti attraverso il focolare dall’alto e i gas di scarico vengono quindi convogliati fuori dal forno attraverso uno o più condotti lungo il lato opposto. Poiché i gas caldi e le fiamme vengono convogliati nella camera del forno, la parete opposta funge da deflettore sul quale rimbalzano per continuare a circolare nella camera. Una delle principali esigenze di progettazione di un forno a riverbero è che il percorso del combustibile in combustione sia il più lungo e privo di ostruzioni possibile, poiché ciò consente un riscaldamento più intenso dell’interno e una rapida fusione del minerale.
Mentre un forno metallurgico può fare affidamento su uno qualsiasi dei tre tipi di trasferimento di calore al minerale fuso, dalla conduzione alla convezione e alla radiazione, di solito la conduzione o il trasferimento di calore da una superficie solida a un’altra è più efficiente. Il forno a riverbero, al contrario, si basa quasi interamente sulla convezione e sull’irraggiamento, dove il calore viene trasferito al minerale attraverso l’aria circostante. Ciò significa che un forno a riverbero richiede molto più combustibile per riscaldare e fondere il minerale rispetto a un forno refrattario che si basa sul calore ambientale trattenuto nei mattoni refrattari per fondere il metallo. I metalli più morbidi come il bronzo o composti come il vetro vengono generalmente lavorati in un forno a riverbero poiché hanno punti di fusione più bassi, sebbene alcuni progetti a riverbero siano stati utilizzati anche per elaborare l’acciaio in casi speciali.
Sebbene i miglioramenti al forno a riverbero, come la realizzazione della struttura del tetto in mattoni refrattari per aumentare il livello di calore, li abbiano resi una classe più versatile di forni di processo, hanno mantenuto gran parte del loro design secolare. Il nome stesso del riverbero deriva dalla forma ad arco al centro del tetto che consente ai gas caldi di fluire verso l’alto e poi rimbalzare nel centro del forno. La posizione della canna fumaria o delle canne fumarie per i gas di scarico è generalmente nel punto più basso del tetto e il punto più alto dell’arco del tetto è immediatamente sopra il punto in cui vengono convogliati il fuoco e i gas caldi. Questi cambiamenti hanno aumentato l’intervallo di temperatura del riverbero fornace, che può conferire alla struttura del tetto esterno una sorta di aspetto oblungo a forma di balena.
Il forno a riverbero è una forma generale del forno a pozzanghera, che utilizza lo stesso principio di riscaldamento mediante gas caldi per fondere il minerale di ferro. Un uso primario per i forni a riverbero a partire dal 2011, tuttavia, è quello di fondere il metallo tenero del piombo in piombo puro. Questi forni hanno diversi potenziali punti deboli in cui l’ambiente circostante può essere contaminato dal piombo. Questi includono il forno che funziona a pressione positiva, le emissioni causate da polvere e perdite di fumi poiché il forno non è una camera completamente sigillata e le emissioni di piombo nell’ambiente quando il minerale viene incanalato nel forno e le scorie o il metallo puro vengono rimossi.