Ένα εργοστάσιο τήξης είναι μια βιομηχανική τοποθεσία όπου εξορύσσεται μέταλλο για ακατέργαστο μετάλλευμα. Συνήθη παραδείγματα τήξης μετάλλων περιλαμβάνουν κασσίτερο, μόλυβδο, χαλκό, μπρούτζο και σίδηρο. Η εξόρυξη καθαρού αλουμινίου ονομάζεται επίσης τήξη, αν και η διαδικασία είναι σημαντικά διαφορετική από αυτή των άλλων μεταλλευμάτων.
Τα μέταλλα ξεκινούν τη ζωή επεξεργασίας τους ως μετάλλευμα. Ένα μετάλλευμα ορίζεται γενικά ως ένας βράχος ή μια ομάδα ορυκτών που έχει δυνητική οικονομική αξία. Το μετάλλευμα δεν περιέχει μόνο το μέταλλο που μας ενδιαφέρει. Για παράδειγμα, το σιδηρομετάλλευμα είναι ένα πέτρωμα που περιέχει σίδηρο συνδεδεμένο με άλλες χημικές ενώσεις και μέταλλα. Η τήξη μεταλλεύματος είναι η διαδικασία αφαίρεσης του μετάλλου που μας ενδιαφέρει από το αρχικό του πέτρωμα.
Η τήξη, όπως υποδηλώνει ίσως ο ήχος της, περιλαμβάνει μερική τήξη του μεταλλεύματος. Το μετάλλευμα πρέπει να θερμανθεί σε ένα οξειδωτικό περιβάλλον έως ότου τα χημικά αρχίσουν να κινητοποιούνται ή να είναι διαθέσιμα. Ορισμένες ακαθαρσίες μπορούν να απομακρυνθούν με τη θερμότητα και εάν το μέταλλο που μας ενδιαφέρει έχει τη μορφή θειούχου, η θερμότητα και η παρουσία οξυγόνου μπορεί να είναι επαρκής για τη μετατροπή του σε οξείδιο. Δεν είναι δυνατόν, ωστόσο, να λιώσει απλώς το μέταλλο από το μετάλλευμα.
Εκτός από τη θερμότητα, η τήξη απαιτεί επίσης έναν αναγωγικό παράγοντα. Το μέταλλο που μας ενδιαφέρει είναι πιθανό να υπάρχει ως οξείδιο ή θα μετατραπεί σε οξείδιο κατά την αρχική θέρμανση. Ένας αρκετά ισχυρός αναγωγικός παράγοντας θα είναι ικανός να μετατρέψει το οξείδιο στο καθαρό μέταλλο και σε κάποιο απόβλητο προϊόν.
Ένα από τα πρώτα παραδείγματα ενός εργοστασίου τήξης ήταν ένα ανθισμένο, το οποίο χρησιμοποιούσε ένας σιδηρουργός για να λιώσει σιδηρομετάλλευμα. Μέσα σε ένα ανθισμένο, το σιδηρομετάλλευμα θερμαίνεται παρουσία άνθρακα, ή καθαρού καυσίμου άνθρακα, και κινούμενου αέρα. Καθώς το μετάλλευμα θερμαίνεται, το μονοξείδιο του άνθρακα από τον άνθρακα μειώνει το οξείδιο του σιδήρου.
Η αντίδραση τήξης μέσα σε ένα ανθισμένο προϊόν παράγει ένα σχετικά καθαρό μέταλλο σιδήρου και διοξείδιο του άνθρακα ως απόβλητο προϊόν. Καθώς η φυσούνα φυσάει μέσα από το ανθισμένο, το διοξείδιο του άνθρακα εκκενώνεται, επιτρέποντας τη συνέχιση της αντίδρασης. Το μέταλλο και οι ακαθαρσίες, που ονομάζονται σκωρία, πέφτουν στον πυθμένα του κλιβάνου καθώς μειώνεται το σιδηρομετάλλευμα. Τυπικά, το σίδερο θερμαίνεται για δεύτερη φορά για να βγει η σκωρία από το τώρα σφυρήλατο σίδερο.
Μια άλλη πρώιμη μορφή τήξης σιδήρου είναι η υψικάμινος, η οποία έχει μια ιδιαίτερα αρχαία ιστορία στην Κίνα. Μέχρι τα μέσα του 1800, ωστόσο, το σιδηρομετάλλευμα τήχθηκε σε χάλυβα, που είναι μια πολύ πιο καθαρή μορφή του μετάλλου σιδήρου. Αυτή η βιομηχανική μετάβαση στην κατασκευή χάλυβα κατέστη δυνατή με την ανάπτυξη της διαδικασίας Bessemer, στην οποία ο αέρας που διοχετεύεται μέσω λιωμένου σιδήρου είναι σε θέση να αφαιρέσει τις περισσότερες ακαθαρσίες. Ξεκινώντας το 1950, η κυρίαρχη μέθοδος εξόρυξης που βρέθηκε σε μια δεδομένη μονάδα τήξης σιδήρου έγινε η βασική οξυγονούχα χάλυβας (BOS). Το BOS βελτιώνει τη βασική διαδικασία Bessemer φυσώντας καθαρό οξυγόνο μέσω του λιωμένου σιδήρου, γεγονός που βελτιώνει δραστικά την απόδοση της μονάδας τήξης.
Πολλά άλλα μέταλλα υπόκεινται σε τήξη ως μέθοδος εκχύλισης, και πολλές από τις τεχνικές των διαφόρων μονάδων τήξης και του εξοπλισμού τήξης ακολουθούν τις ίδιες βασικές αρχές. Επιπλέον, η εξόρυξη αλουμινίου ονομάζεται επίσης τήξη. Οι μονάδες τήξης αλουμινίου διαφέρουν ως προς το ότι εκτελούν μια ηλεκτρολυτική διαδικασία. Το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω υγρού λιωμένου κρυόλιθου, στον οποίο έχει διαλυθεί οξείδιο του αλουμινίου. Η αντίστοιχη οξείδωση και αναγωγή που συμβαίνει στην ηλεκτρική άνοδο και την κάθοδο μετατρέπει το οξείδιο του αλουμινίου σε καθαρό αλουμίνιο.