การถลุงแร่เป็นกระบวนการที่หินที่มีโลหะในรูปของแร่ถูกทำให้ร้อนมักจะมีการเติมสารเคมีหรือก๊าซอื่น ๆ เพื่อแยกโลหะพื้นเมืองออกเพื่อการใช้งานและการแปรรูปต่อไป เชื่อกันว่าทองแดงและเงินเป็นโลหะที่เก่าแก่ที่สุดที่มนุษย์เคยได้รับมาและการกำเนิดของกระบวนการสามารถย้อนหลังไปหลายพันปีจนถึงรุ่งอรุณแห่งอารยธรรม การถลุงแร่ที่มีออกไซด์เป็นองค์ประกอบแรกเช่นเหล็กเกี่ยวข้องกับการนำคาร์บอนเข้าสู่เตาหลอมในรูปแบบของถ่านซึ่งคาร์บอนจะจับกับออกซิเจนในแร่ภายใต้อุณหภูมิสูงและทำให้โลหะพื้นฐานเป็นอิสระ ยุคต้น ๆ มากมายในความก้าวหน้าของอารยธรรมนั้นได้รับการตั้งชื่อตามเทคโนโลยีการถลุงร่วมสมัยในยุคนั้นหรือขาดไปเช่นยุคหินยุคทองสัมฤทธิ์และยุคเหล็ก
เตาหลอมแบบร่วมสมัยมักจะเป็นห้องเตาปฏิกรณ์เหล็กขนาดใหญ่ที่ผ่านการอบด้วยความร้อนซึ่งเรียงรายไปด้วยคาร์บอนและมักเรียกกันว่าเซลล์ลดขนาด ห้องนี้ถูกทำให้ร้อนที่จุดหลอมเหลวของโลหะและทำปฏิกิริยากับสารเคมีที่จับกับตัวออกซิไดซ์ โลหะถูกระบายออกและวัสดุที่เป็นของเสียที่เป็นที่รู้จักคือตะกรันจะถูกเก็บไว้เพื่อการกำจัดอย่างปลอดภัย เทคนิคการถลุงแร่เป็นที่รู้กันว่าเป็นมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างหนักเนื่องจากสามารถสร้างน้ำเสียและโลหะหนักปนเปื้อนเช่นสารหนูแคดเมียมและปรอทซึ่งก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำในท้องถิ่น
ข้อร้องเรียนทั่วไปของการถลุงแร่คืออุปกรณ์ยังสร้างมลพิษทางอากาศที่เป็นอันตรายซึ่งนำไปสู่ฝนกรด อาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อชั้นบรรยากาศในรูปแบบของหมอกกรดซัลฟูริกผลจากการหลอมโลหะซัลไฟด์คือการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยากับชั้นบรรยากาศ ตัวอย่างนี้คือคอปเปอร์ซัลไฟด์ CuFeS 2 ซึ่งถูกหลอมในแบบเดียวกับเมื่อหลายศตวรรษก่อน ฝนกรดไม่เพียงเป็นอันตรายต่อประชากรมนุษย์และสัตว์ แต่ยังสามารถเพิ่มระดับความเป็นกรดในดินได้เนื่องจากพืชส่วนใหญ่ไม่สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง เครื่องมือการถลุงที่ทันสมัยในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องดักจับไฟฟ้าสถิตที่ทำหน้าที่เป็นเครื่องขัดอากาศเพื่อลดการปล่อยและการรีไซเคิลน้ำเสียที่ผ่านการหลอมกลับสู่กระบวนการแทนที่จะปล่อยลงสู่สิ่งแวดล้อม
วิธีการถลุงแร่แบบใหม่นั้นเกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกว่าแฟลชเตาซึ่งใช้ในการถลุงสิ่งต่าง ๆ ตั้งแต่ทองแดงจนถึงดีบุกหรืออลูมิเนียม มันเป็นระบบสิ่งแวดล้อมที่ปิดมากกว่าโรงถลุงแบบดั้งเดิมและแบบคายความร้อนส่วนใหญ่ซึ่งโรงหลอมจะสร้างความร้อนผ่านปฏิกิริยาทางเคมีแทนที่จะเป็นแหล่งภายนอก แร่อลูมินาจะถูกแปรรูปด้วยวิธีนี้เป็นอลูมิเนียมในเซลล์ปฏิกิริยาที่ทำงานที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,778 °ถึง 2,102 °ฟาเรนไฮต์ (970 °ถึง 1,150 °เซลเซียส) เซลล์ปฏิกิริยายังมีประจุไฟฟ้าซึ่งช่วยขจัดสิ่งสกปรกและทำปฏิกิริยาอะลูมินาด้วยคาร์บอนเพื่อสร้างอลูมิเนียมและคาร์บอนไดออกไซด์
เตาหลอมแบบแฟลชได้ชื่อมาจากกระบวนการถลุงแร่ซึ่งซัลเฟอร์ออกไซด์ในแร่ถูกเปลี่ยนเป็นก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ทันที ก๊าซนี้ถูกดูดออกโดยเครื่องมือถลุงชนิดใหม่ในเตาเผาเก็บและจำหน่ายเพื่อการอุตสาหกรรมอื่น ๆ ในขณะที่สิ่งนี้เพิ่มความปลอดภัยในการหลอม แต่การแปลงเป็นเตาเผาแบบแฟลชจากการเผาแบบเก่าและการออกแบบเตาหลอมเหล็กสำหรับการถลุงแร่เริ่มเกิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 เท่านั้น มลพิษยังคงเป็นปัญหาสำคัญในอุตสาหกรรมถลุงและพื้นที่โดยรอบโรงถลุงเป็นที่รกร้างว่างเปล่าตามประเพณี
