O fabrică de topire este o locație industrială în care metalul este extras pentru minereu brut. Exemplele comune de topire a metalelor includ staniul, plumbul, cuprul, bronzul și fierul. Extracția aluminiului pur se mai numește și topire, deși procesul este semnificativ diferit de cel al altor minereuri.
Metalele își încep viața de prelucrare ca minereu. Un minereu este, în general, definit ca o rocă sau un grup de minerale, care are o valoare economică potențială. Minereul nu conține doar metalul de interes. De exemplu, minereul de fier este o rocă care conține fier legat de alți compuși chimici și minerale. Topirea minereului este procesul de îndepărtare a metalului de interes din roca sa originală.
Topirea, după cum sugerează probabil sunetul său, implică topirea parțială a minereului. Minereul trebuie încălzit într-un mediu oxidant până când substanțele chimice încep să se mobilizeze sau să devină disponibile. Anumite impurități pot fi îndepărtate cu căldură și, dacă metalul de interes este sub formă de sulfură, căldura și prezența oxigenului pot fi suficiente pentru a-l transforma într-un oxid. Cu toate acestea, nu este posibil să se topească pur și simplu metalul din minereu.
Pe lângă căldură, topirea necesită și un agent reducător. Metalul de interes există probabil ca oxid sau va fi transformat într-un oxid în timpul încălzirii inițiale. Un agent reducător suficient de puternic va fi capabil să transforme oxidul în metal pur și în unele deșeuri.
Unul dintre primele exemple ale unei fabrici de topire a fost o înflorire, folosită de un fierar pentru a topi minereu de fier. În interiorul unei flori, minereul de fier este încălzit în prezența cărbunelui sau a combustibilului cu carbon pur și a aerului în mișcare. Pe măsură ce minereul este încălzit, monoxidul de carbon din cărbune reduce oxidul de fier.
Reacția de topire din interiorul unei flori produce un metal de fier relativ pur și dioxid de carbon ca produs rezidual. Pe măsură ce burduful suflă prin înflorire, dioxidul de carbon este evacuat, permițând reacției să continue. Metalul și impuritățile, numite zgură, cad pe fundul cuptorului pe măsură ce minereul de fier este redus. De obicei, fierul este încălzit a doua oară pentru a scoate zgura din fierul acum forjat.
O altă formă timpurie de topire a fierului este furnalul, care are o istorie deosebit de veche în China. Pe la mijlocul anilor 1800, totuși, minereul de fier a fost topit în oțel, care este o formă mult mai pură a metalului de fier. Această tranziție industrială la fabricarea oțelului a fost posibilă prin dezvoltarea procesului Bessemer, în care aerul suflat prin fierul topit este capabil să îndepărteze majoritatea impurităților. Începând din 1950, metoda dominantă de extracție găsită într-o anumită fabrică de topire a fierului a devenit fabricarea oțelului cu oxigen de bază (BOS). BOS îmbunătățește procesul de bază Bessemer prin suflarea de oxigen pur prin fierul topit, ceea ce îmbunătățește drastic eficiența instalației de topire.
Multe alte metale sunt supuse topirii ca metodă de extracție, iar multe dintre tehnicile diferitelor fabrici de topire și echipamente de topire urmează aceleași principii de bază. În plus, extracția aluminiului se mai numește și topire. Instalațiile de topire a aluminiului diferă prin faptul că efectuează un proces electrolitic. Curentul electric trece prin criolitul topit lichid, în care oxidul de aluminiu a fost dizolvat. Oxidarea și reducerea corespunzătoare care are loc la anodul și catodul electric transformă oxidul de aluminiu în aluminiu pur.