METALURJİ madenlerin cevherlerinden ayrılarak elde edilmesi hazırlanması ve işlenmesi için uygulanan yöntem ve tekniklerin tümü. Madenler ve bunların bazı alaşımları, çok eski çağlardan beri biliniyor ve kullanılıyordu. Silah, alet ve süs eşyası yapmak amacıyla girişilen ilk metalürji işlemlerinin, İÖ 6000 yıllarında başladığı anlaşılmaktadır. Bu tarihten 2.500 yıl kadar sonra galenden kurşun üretimi gerçekleştirildi.
İÖ 3.000 yıllarına doğru, ilk bakır-kalay alaşımları ve bronz elde edildi. İlk dökme demir üretimine ise, ancak İS 1300 yıllarında başlandı ve o tarihten sonra metalürjinin gelişmesi, fırın teknolojisindeki gelişmeleri izledi. 1735’te kok kömürünün kullanılmaya başlanması, kimya, elektrik ve termodinamik alanlarındaki buluşlar ve maddenin yapısıyla ilgili yeni bilgiler, 19. yüzyılda “Sanayi Devrimi'ne yol açan elverişli ortamı hazırladı.
Sanayi Devrimi'nin doğal sonucu olarak, demir-çelik sanayinde kullanılan izabe fırınlarında büyük gelişmeler sağlandı. Ayrıca, metalurji alanında yeni teknikler geliştirildi: Elektrotlu elektrik fırınları; alüminyum üretmek için, ergimiş elektrotlu elektroliz fırınları; rezistanslı fırınlar; yüksek ve alçak frekanslı indükleme fırınları. Bu arada, madenlerin ve alaşımların bileşimleri incelenerek, ısıl işlem olayları daha iyi anlaşıldı; krom, nikel, tungsten gibi madenlerin katılması ile yeni alaşımlar, en önemlisi özel çelikler üretildi.
Bazı madenler (altın, gümüş, platin, bakır) doğada katkısız, yani öteki elementlerle birleşmemiş olarak bulunur. Ancak madenlerin büyük bir bölümü, cevherler içinde oksit, sülfür, karbonat, silikat, klorür vb. gibi bileşikler biçiminde bulunur. Çoğu zaman bu bileşikler karışım halindedir: Bakır ve demir iki sülfür, nikel cevherini oluşturan karmaşık silikat vb.
Bu cevherler içinde madeni bileşik, “gang”ı oluşturan ve ayrılması gereken yararsız maddelerle karışım halindedir. Bu nedenle, gerçek metalurji işlemleri herşeyden önce, maden ocaklarından çıkarılan cevherler kırma, öğütme, manyetik ayırma, yıkama, havalandırma ya da uygun sıvılar içinde yüzdürme yoluyla temizleme, gangdan kurtarma ve zenginleştirme işlemlerinden geçirilir.
Genel metalurjide, madenlerin cevherlerinden çıkarılarak elde edilmesi için uygulanan işlemler oldukça çeşitlidir: Kuru işiemler, yaş işlemler, buharlaştırıcı işlemler ve elektrometalurji. Bu işlemleri, kimyasal yöntem ve elektrometalurji diye iki ana gruba ayıranlar da vardır.
Kuru işlemler: 100°C ile 3.000°C arasındaki sıcaklıklarda yürütülen bu işlemler, ergitme ve kavurma basamaklarını kapsar. Ergitme basit olabileceği gibi, kimyasal değişikliklerle birlikte de oluşabilir. Basit ergitme, madenlerin doğrudan doğruya cehverlerinden (katkısız ya da doğal maden) elde edilmesini sağlar. Bu işlem, madenlerin elde edilmesi ve arıtma basamağı ya da alaşımların hazırlanması sırasında çok uygulanan bir metalurji işlemidir. Ayrıca, kolay ergiyen bir cevherin, zenginleştirmek amacıyla gang (topraksı madde) bölümünden arındırılmasında da uygulanır. Ancak çeşitli metalurji alanlarında en çok kullanılan işlem, kimyasal değişimli ergitme işlemidir.
İşlem sırasında oluşan kimyasal tepkimenin cinsine göre, ergitme, indirgeyici, yükseltgen, sülfürleyici, karbürleyici, cüruf bırakıcı ya da çökeltici olabilir. Kavurma işlemi de basit olabilir ya da kimyasal değişikliklerle birlikte oluşabilir. Basit kavurma işlemi, çevredeki ortamla tepkimeye girmeden yalnızca ısı etkisiyle maddenin fiziksel yapısını değiştirir. Bu işlem şu amaçlarla kullanılır: Bir cevheri ısıtarak, parçalara ayırma; gazlara karşı geçirgenliğini artırmak için ufalama; yaş yolla uygulanan bir işlem sırasında elde edilen bir ara bileşiğin ya da doğrudan doğruya bir cevherin suyunu giderme; ısıl ya da mekanik bir biçim değişikliği sağlama.
Kimyasal değişimli kavurma işlemi, birçok madenin elde edilişi sırasında ara basamaklarda uygulanan önemli bir metalurji işlemidir. Bu işlemde kavurma, kimyasal tepkimenin cinsine göre, basit, yükseltgen, indirgeyici, klorürleyici ya da buharlaştırıcı olabilir.
Yaş işlemler: Kuru işlemlerden daha az uygulanan bu işlemler, bazı madenlerin arıtma basamaklarını oluşturur. Örneğin sülfürlü bir bakır cevherinin demir 3 klorür eşliğinde çökelerek çözünmesi bu cevherin çözünebilen klorür durumuna gelmesini sağlar. Bir yaş işlem olan malgamalama ise, yalnızca bileşiminde doğal altın ya da gümüş bulunan cevherlerin cıva ile işlenmesinde uygulanır.
Buharlaştırıcı işlemler: Bu işlemlerde oluşan tepkime, kaynatma yoluyla madenin (çinko, magnezyum vb.) buhara dönüşmesini Sağlar, bu buharlar daha sonra yoğunlaştırılarak katı maden elde edilir. Böylece, madenlerin kaynama noktalarının farklı olmasından yararlanılarak, damıtma yoluyla saf madenler bileşiklerinden ayrılabilir.
Elektrometalurji: Bazı metalurji işlemlerinde, ısıtma aracı olarak elektrik kullanılır. Bunun en çok uygulanan biçimi elektrik fırınında arıtma yapmayı sağlayan elektrotermik işlemlerdir. Örneğin ergimiş elektrolik yoluyla elektroliz ya da kuru yolla elektrometalurji, alüminyumun üretilmesinde uygulanan temel işlemdir. Aynı biçimde, ergimiş magnezyum klorürün elektroliziyle, sanayide çok miktarda magnezyum üretilebilir.
Yaş işlem olarak kullanılan elektrometalurji, çözünebilen ya da çözünmeyen anot yardımıyla bir maden tuzu çözeltisinin elektrolizine dayanır. Bu yöntem, zengin olmayan cevherler metalurjisinde, değerli madenlerin üretilmesinde ve özellikle, bakırın arıtılmasında uygulanır.
Günümüzde metalurjinin çeşitli alanlarında, örneğin madenlerin hazırlanmasında, dönüşüm ve işlemden geçirme basamaklarında, çok büyük yenilikler ve gelişmeler olmuştur. Ayrıca, nükleer enerji, uzay araçlarının yapımı gibi, büyük bir hızla gelişen sanayi dallarında duyulan yeni gereksinmeler, metalurji mühendislerini yeni malzeme ve alaşımlar bulmaya ya da bilinen, ancak yalnızca laboratuvarlarda kullanılan alaşımları geliştirmeye zorlamıştır. Örneğin son yıllarda hazırlanan alaşımların sayısı pek çoktur; bu alaşımlar, yeni uçak sanayinde, atom mühendisliği alanlarında, yüksek saflığın araştırılmasında vb. kullanılmaktadır.