Una planta de fundición es una ubicación industrial donde se extrae metal para obtener mineral en bruto. Los ejemplos comunes de fundición de metales incluyen estaño, plomo, cobre, bronce y hierro. La extracción de aluminio puro también se llama fundición, aunque el proceso es significativamente diferente al de los otros minerales.
Los metales comienzan su vida de procesamiento como mineral. Un mineral se define generalmente como una roca o grupo de minerales que tiene un valor económico potencial. El mineral no contiene solo el metal de interés. Por ejemplo, el mineral de hierro es una roca que contiene hierro unido a otros compuestos químicos y minerales. Fundir mineral es el proceso de remover el metal de interés de su roca original.
La fundición, como tal vez sugiere su sonido, implica fundir parcialmente el mineral. El mineral debe calentarse en un ambiente oxidante hasta que los productos químicos comiencen a movilizarse o estén disponibles. Ciertas impurezas pueden eliminarse con calor, y si el metal de interés está en forma de sulfuro, el calor y la presencia de oxígeno pueden ser suficientes para convertirlo en óxido. Sin embargo, no es posible simplemente fundir el metal del mineral.
Además del calor, la fundición también requiere un agente reductor. Es probable que el metal de interés exista como óxido o se convierta en óxido durante el calentamiento inicial. Un agente reductor suficientemente fuerte será capaz de convertir el óxido en metal puro y algún producto de desecho.
Uno de los primeros ejemplos de una planta de fundición fue un bloomery, utilizado por un herrero para fundir mineral de hierro. Dentro de una floración, el mineral de hierro se calienta en presencia de carbón vegetal o combustible de carbono puro y aire en movimiento. A medida que se calienta el mineral, el monóxido de carbono del carbón reduce el óxido de hierro.
La reacción de fundición dentro de un bloomery produce un metal de hierro relativamente puro y dióxido de carbono como producto de desecho. A medida que los fuelles atraviesan el bloomery, se evacua el dióxido de carbono, lo que permite que continúe la reacción. El metal y las impurezas, llamadas escoria, caen al fondo del horno a medida que se reduce el mineral de hierro. Por lo general, el hierro se calienta por segunda vez para sacar la escoria del hierro ahora forjado.
Otra forma temprana de fundición de hierro es el alto horno, que tiene una historia particularmente antigua en China. Sin embargo, a mediados del siglo XIX, el mineral de hierro se fundió en acero, que es una forma mucho más pura del metal de hierro. Esta transición industrial hacia la fabricación de acero fue posible gracias al desarrollo del proceso Bessemer, en el que el aire soplado a través del hierro fundido es capaz de eliminar la mayoría de las impurezas. A partir de 1800, el método dominante de extracción que se encuentra en una planta de fundición de hierro determinada se convirtió en la fabricación de acero con oxígeno básico (BOS). BOS mejora el proceso básico de Bessemer al soplar oxígeno puro a través del hierro fundido, lo que mejora drásticamente la eficiencia de la planta de fundición.
Muchos otros metales se someten a fundición como método de extracción, y muchas de las técnicas de las diversas plantas de fundición y equipos de fundición siguen los mismos principios básicos. Además, la extracción de aluminio también se llama fundición. Las plantas de fundición de aluminio se diferencian en que realizan un proceso electrolítico. La corriente eléctrica pasa a través de la criolita líquida fundida, en la que se ha disuelto óxido de aluminio. La correspondiente oxidación y reducción que se produce en el ánodo eléctrico y el cátodo convierte el óxido de aluminio en aluminio puro.