После получения концентрата, содержащего медь и другие ценные металлы (такие как золото и серебро), следующим этапом является удаление примесей. В старых процессах концентрат, содержащий от 5 до 10 процентов воды, сначала обжигается в цилиндрической печи с огнеупорной футеровкой, либо в горне, либо в псевдоожиженном слое. При подаче концентрата в печь он нагревается потоком горячего воздуха до температуры около 590 °C (1 100 °F). Летучие примеси, такие как мышьяк, ртуть и часть серы, отгоняются, а сера удаляется в виде диоксида серы. Остается окисленный продукт, содержащий процент серы, достаточно низкий для выплавки. Традиционно это делается в реверберационной или электродуговой печи, в которую загружается концентрат вместе с соответствующим количеством флюса, обычно кремнезема и иногда известняка. Они нагреваются сжигаемым топливом или электрическим током до температуры 1 230-1 300 °C (2 250-2 370 °F), в результате чего образуется искусственный медно-железный сульфид, который оседает в расплавленном бассейне на дне печи. Сульфидный материал, известный как штейн, содержит от 45 до 70 процентов меди, в зависимости от конкретного процесса. Минералы и окисленные примеси, включая большую часть железа, вступают в реакцию с флюсом и образуют легкий, текучий слой шлака над штейном. Определенный процент летучих примесей, таких как сера, окисляется и уходит с потоком технологического газа.
Традиционный двухстадийный процесс, описанный выше, в значительной степени был заменен более новыми процессами плавки во вспышке или в ванне. Они начинаются с получения сухого концентрата, содержащего менее 1 процента воды, который вместе с флюсом подается в печь под воздействием струи кислорода или воздуха, обогащенного кислородом. Железо и сера окисляются, а тепла, выделяемого в результате этих экзотермических реакций, достаточно, чтобы расплавить концентрат до жидкого штейна и шлака. В зависимости от состава концентрата плавку можно вести автогенно, то есть без использования вспомогательного топлива, как это требуется при реверберационной или электродуговой плавке. Помимо снижения расхода топлива, новые процессы дают относительно небольшие объемы газа, который, имея высокое содержание диоксида серы, хорошо подходит для производства серной кислоты. Новые плавильные печи рассчитаны на улавливание 90 и более процентов серы, содержащейся в исходном сырье.
После удаления из штейна шлака, содержащего большой процент примесных элементов, оставшиеся железо и сера удаляются в процессе конвертирования. Конвертер представляет собой цилиндрический стальной корпус, обычно около четырех метров в диаметре, футерованный огнеупорным кирпичом. После загрузки штейна, флюса и медного лома (для контроля температуры) конвертер вращается, чтобы погрузить фурмы в расплавленную ванну. Затем через фурмы в жидкость вдувается воздух или воздух, обогащенный кислородом. Железо и сера превращаются в оксиды и удаляются либо в газовый поток, либо в шлак (последний перерабатывается для извлечения оставшихся ценностей), оставляя «черновую» медь, содержащую от 98,5 до 99,5 процента меди и до 0,8 процента кислорода. Конвертер вращается для отвода шлака и разлива черновой меди.
Конвертирование жидкого штейна во вращающемся конвертере — это операция периодического действия, но в новых непрерывных процессах используются стационарные печи, аналогичные тем, что применяются в плавильном производстве. Преимущество непрерывных систем заключается в снижении выбросов газообразных и твердых частиц, обычно образующихся при конвертировании.
Последний этап заключается в огневом рафинировании черновой меди для снижения содержания серы и кислорода до еще более низкого уровня. Этот окислительно-восстановительный процесс обычно проводится в отдельной печи, чтобы конечный продукт плавки достиг уровня 99,5 % меди, необходимого для электролитического рафинирования. На этом этапе медь отливается в аноды, форма и вес которых определяются конкретным электролитическим заводом.
