Nấu luyện không chỉ đơn thuần là nấu chảy kim loại từ quặng chứa nó. Phần lớn các loại quặng là các hợp chất hóa học của kim loại và các nguyên tố khác, như oxy (dưới dạng oxit), lưu huỳnh (dưới dạng sulfide), cacbon và oxy (dưới dạng cacbonat) v.v... Để chiết tách kim loại, người ta phải cho các hợp chất này trải qua các phản ứng hóa học. Vì thế nấu luyện còn bao gồm việc sử dụng các tác nhân khử phù hợp để chúng kết hợp với các thành phần oxy hóa và giải phóng kim loại.

Nung kết

Trong trường hợp của các cacbonat và sulfide, một quy trình gọi là "nung kết" đẩy cacbon hay sulfur không mong muốn ra ngoài và để lại oxit là chất có thể được khử trực tiếp. Nung kết thường được thực hiện trong môi trường oxy hóa. Một số ví dụ thực tế:

• Malachit, một loại quặng đồng phổ biến, chủ yếu chứa khoáng vật đồng cacbonat hydroxide Cu2(CO3)(OH)2.[2] Khoáng vật này trải qua phân hủy nhiệt thành 2CuO, CO2 và H2O[3] trong vài công đoạn trong khoảng nhiệt độ từ 250 °C đến 350 °C. Cacbon dioxide và hơi nước bị đẩy ra ngoài khí quyển, để lại đồng(II) oxit là chất có thể khử trực tiếp thành đồng như được mô tả trong đoạn khử dưới đây.
• Galena, khoáng vật phổ biến nhất của chì, chủ yếu chứa chì sulfide (PbS). Sulfide này được oxy hóa thành chì sulfit (PbSO3), và chì sulfit bị phân hủy nhiệt thành chì oxit và khí sulfur dioxide (PbO và SO2). Sulfur dioxide bị đẩy ra ngoài (tương tự như cacbon dioxide trong ví dụ trên), còn chì oxit được khử như dưới đây.

Khử

Khử là bước cao nhiệt kế tiếp trong nấu luyện, trong đó oxit được khử thành kim loại (tức là kim loại được hoàn nguyên). Môi trường khử (thường là cacbon monoxit do sự cháy không hoàn toàn của cacbon dưới dạng như than cốc, than củi, chất hoàn nguyên gốc than trong lò thiếu khí) đẩy các nguyên tử oxy cuối cùng ra khỏi kim loại thô. Nhiệt độ yêu cầu dao động trong phạm vi lớn, kể cả theo giới hạn tuyệt đối cũng như xét theo quan điểm về điểm nóng chảy của kim loại thường. Ví dụ:

• Sắt oxit trở thành sắt kim loại ở khoảng 1250 °C (2282 °F hay 1523 K), khoảng 300 độ thấp hơn điểm nóng chảy của sắt là 1538 °C (2800 °F hay 1811 K).
• Thủy ngân oxit trở thành thủy ngân dạng hơi ở khoảng 550 °C (1022 °F hay 823 K), khoảng 600 độ cao hơn điểm nóng chảy của thủy ngân là -38 °C (-36 °F hay 235 K).

Chất trợ chảy và xỉ luyện kim còn có thể có một tác dụng khác sau khi bước khử hoàn thành là tạo ra một lớp che phủ nóng chảy trên bề mặt kim loại tinh khiết, ngăn không cho nó tiếp xúc với oxy trong không khí khi còn rất nóng và dễ bị oxy hóa. Điều này ngăn ngừa sự hình thành các tạp chất không mong muốn trong kim loại.

Trợ chảy

Người ta sử dụng các chất trợ chảy (hay trợ dung) trong nấu luyện để đạt được một số mục đích, chủ yếu là thúc đẩy các phản ứng mong muốn và liên kết hóa học với các tạp chất không mong muốn hay các sản phẩm phản ứng. Calci oxit, dưới dạng vôi, thường được sử dụng cho mục đích này, do nó có thể phản ứng với cacbon dioxide và sulfur dioxide sinh ra trong quá trình nung và nấu luyện để đẩy chúng ra khỏi môi trường hoạt động.