Мідний штейн, що складається в основному з сульфідів міді і заліза (Cu2S+FeS=80-90%) та інших сульфідів, а також оксидів заліза, кремнію, алюмінію і кальцію, виплавляють у печах різного типу.
Комплексні руди, що містять золото, срібло, селен і телур, доцільно збагатити так, щоб в концентрат була переведена не тільки мідь, але й ці метали. Концентрат переплавляють у штейн у відбивних або електричних печах.
Сірчисті, чисто мідні руди доцільно переробляти у шахтних печах.
При високому вмісті сірки в рудах доцільно застосовувати так званий процес мідно-сірчаного плавлення у шахтній печі з уловлюванням газів і витяганням з них елементарної сірки.
У піч завантажують мідну руду, вапняк, кокс і оборотні продукти. Завантаження проводять окремими порціями сирих матеріалів і коксу.
У верхніх горизонтах шахти створюється відновне середовище, а в нижній частині печі - окиснювальне. Нижні шари шихти плавляться, і вона поступово опускається вниз назустріч потоку гарячих газів. Температура у фурм досягається 1500°С на верху печі вона дорівнює приблизно 450°С.
Така висока температура газів, що відходять, необхідна для того, щоб забезпечити можливість із очищення від пилу до початку конденсації пари сірки.
У нижній частині печі, головним чином біля фурм, проходять такі основні процеси:
а) спалювання вуглецю коксу
С + О2 = СО2 ; (3.1)
б) спалювання сірки сірчистого заліза
2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2; (3.2)
в) утворення силікату заліза
2 FeO + SiO2 = (FeO)2 · SiO2. (3.3)
Гази, що містять СО2, SO2, надлишок кисню і азот, проходять вгору через стовп шихти. На цьому шляху газів відбувається теплообмін між шихтою і ними, а також взаємодія СО2 з вуглецем шихти. При високих температурах СО2 і SO2 відновлюються вуглецем коксу при цьому утворюються окисел вуглецю, сірковуглець і сіркоокис вуглецю:
СО2 + С = 2СО, (3.4)
2SO2 + 5С = 4СО + CS2, (3.5)
SO2 + 2С = COS + CO. (3.6)
У верхніх горизонтах печі пірит розкладається за реакцією:
FeS2 = Fe + S2. (3.7)
При температурі близько 1000°С плавляться найбільш легкоплавкі евтектики з FeS і Cu2S, внаслідок чого утворюється пориста маса.
У порах цієї маси розплавлений потік сульфідів зустрічається з висхідним потоком гарячих газів і при цьому проходять хімічні реакції, найважливіші з яких показані нижче:
г) відновлення сірчистого газу до елементарної сірки
SO2 + С = СО2 + 1/2S2. (3.12)
У результаті плавлення виходять штейн, що містить 8-15% Сu, шлак, що складається в основному із силікатів заліза і вапна, колошниковий газ, що містить S2, COS, H2S, і СО2. З газу спочатку осаджують пил, потім з нього витягують сірку (до 80% S). Щоб підвищити вміст міді у штейні, його піддають скорочувальному плавленню. Плавлення здійснюють у таких самих шахтних печах. Штейн завантажують шматками розміром 30-100 мм разом із кварцовим флюсом, вапняком і коксом. Витрата коксу становить 7-8% від маси шихти. У результаті одержують збагачений міддю штейн (25-40% Сu) і шлак (0,4-0,8% Сu).
Для переплавки концентратів, як вже зазначалося, застосовують відбивні і електричні печі. Іноді обпалювальні печі розміщують безпосередньо над майданчиком відбивних печей для того, щоб не охолоджувати обпалені концентрати і використовувати їх тепло.
У міру нагрівання шихти в печі проходять такі реакції відновлення окислу міді і вищих оксидів заліза:
6CuO + FeS = 3Cu2O + SO2 + FeO; (3.13)
FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2)+ SO2. (3.14)
У результаті реакції закису міді Cu2O, що утворюється, з FeS виходить Cu2S:
Cu2O + FeS = Cu2S + FeO. (3.15)
Сульфіди міді і заліза, сплавляючись між собою, утворюють первинний штейн, а розплавлені силікати заліза, стікаючи по поверхні укосів, розчиняють інші оксиди і утворюють шлак.
Благородні метали (золото і срібло) погано розчиняються в шлаку і практично майже повністю переходять в штейн.
Штейн виплавлення на 80-90% (за масою) складається з сульфідів міді і заліза. Він містить, %: 15-55 міді; 15-50 заліза; 20-30 сірки; 0,5-1,5 SiO2; 0,5-3,0 Al2O3; 0.5-2.0 (СаО + МgО); близько 2% Zn і невелику кількість золота і срібла. Шлак складається в основному з SiO2, FeO, СаО, Al2O3 і містить 0,1-0,5% міді. Добування міді і благородних металів у штейн досягає 96-99%.