La fusione del minerale è un processo in cui la roccia contenente metalli in forma minerale viene riscaldata, spesso con l’aggiunta di altri prodotti chimici o gas, per separare il metallo nativo per un ulteriore utilizzo e lavorazione. Si ritiene che il rame e l’argento siano stati i primi metalli mai fusi dall’umanità e le origini del processo possono essere fatte risalire a molte migliaia di anni prima degli albori della civiltà. La prima fusione di minerali a base di ossido come il ferro comportava l’introduzione di carbonio nella fornace di fusione sotto forma di carbone di legna, dove il carbonio si legava con l’ossigeno nel minerale ad alte temperature e liberava il metallo di base. Molte prime ere del progresso della civiltà prendono il nome dalla comune tecnologia di fusione del periodo, o dalla sua mancanza, come l’età della pietra, l’età del bronzo e l’età del ferro.
Un forno fusorio contemporaneo è in genere una grande camera del reattore in acciaio trattato termicamente rivestita di carbonio e spesso nota come cella di riduzione. La camera viene riscaldata fino al punto di fusione del metallo e viene fatta reagire con sostanze chimiche che si legano ai suoi agenti ossidanti. Il metallo viene drenato e il materiale di scarto solido, noto come scoria, viene immagazzinato per uno smaltimento sicuro. Le tecniche di fusione sono note per essere pesanti inquinanti ambientali, in quanto possono creare acque reflue e contaminanti da metalli pesanti come arsenico, cadmio e mercurio, che inquinano i corsi d’acqua locali.
Una lamentela comune alla fusione del minerale è stata che l’attrezzatura crea anche un pericoloso inquinamento atmosferico che porta a piogge acide. Potenzialmente causando danni all’atmosfera sotto forma di nebbia di acido solforico, il risultato della fusione dei solfuri metallici è l’emissione di gas di anidride solforosa che reagisce con l’atmosfera. Un esempio di questo è il solfuro di rame, CuFeS2, che viene fuso più o meno allo stesso modo di secoli fa. Le piogge acide non sono solo dannose per le popolazioni umane e animali, ma possono anche aumentare il livello di acidità del suolo, poiché la maggior parte delle piante non può prosperare in ambienti altamente acidi. I moderni strumenti di fusione ora prevedono l’uso di precipitatori elettrostatici che fungono da depuratori d’aria per ridurre le emissioni e il riciclaggio delle acque reflue fuse nel processo invece di rilasciarle nell’ambiente.
Un metodo più recente di fusione del minerale coinvolge quello che è noto come un forno flash, che viene utilizzato per fondere qualsiasi cosa, dal rame allo stagno o all’alluminio. È più un sistema ambientale chiuso rispetto alle fonderie tradizionali e in gran parte esotermico, in cui la fonderia genera calore attraverso reazioni chimiche anziché principalmente fonti esterne. Il minerale di fusione dell’allumina viene trasformato in questo modo in alluminio in una cella di reazione che opera a temperature da 1,778° a 2,102° Fahrenheit (da 970° a 1,150° Celsius). La cella di reazione è anche caricata elettricamente, il che aiuta a rimuovere le impurità e fa reagire l’allumina con il carbonio per formare alluminio e anidride carbonica.
Il forno flash prende il nome dal processo di fusione del minerale in cui gli ossidi di zolfo nel minerale vengono istantaneamente convertiti in gas di anidride solforosa. Questo gas viene dirottato da nuovi tipi di strumenti di fusione nel forno, immagazzinato e venduto per altri usi industriali. Sebbene ciò aumenti la sicurezza della fusione, la conversione ai forni flash dalla sinterizzazione di vecchio stile e dai progetti di altoforno per la fusione del minerale ha iniziato a verificarsi solo a metà degli anni ‘1990. L’inquinamento è ancora un problema significativo nell’industria della fusione e la terra intorno alle fonderie è stata tradizionalmente una terra desolata, dove nulla di naturale potrebbe prosperare.