炼铁是将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁的过程，主要采用高炉法（传统方法）。以下是详细的炼铁流程：

一、原料准备

1. 铁矿石：主要成分为氧化铁（如赤铁矿Fe₂O₃、磁铁矿Fe₃O₄），含铁量需达到一定品位（通常50%-70%）。
2. 燃料：焦炭（提供热量和还原剂CO）。
3. 熔剂：石灰石（CaCO₃）或白云石，用于与脉石（矿石中的杂质）反应生成炉渣。
4. 辅助材料：热空气（助燃）。

二、高炉结构

　　高炉是一个竖直圆筒形炉体，内部由耐火材料砌筑，分为：

• 炉喉（顶部装料口）
• 炉身（预热区）
• 炉腰（还原反应区）
• 炉腹（高温区）
• 炉缸（铁水与炉渣聚集区）

三、炼铁流程

1. 装料
   铁矿石、焦炭、石灰石按比例从炉顶分批装入，形成层状结构。

2. 预热与燃烧
   热空气（约1200°C）从炉底鼓入，焦炭在风口区燃烧：
   [
   C + O_2 → CO_2 \quad（释放热量，温度达2000°C）
   ]
   [
   CO_2 + C → 2CO \quad（生成还原剂CO）
   ]

3. 还原反应
   CO气体上升，逐层还原铁氧化物：

   • 间接还原（中低温区，400-900°C）：
     [
     3Fe_2O_3 + CO → 2Fe_3O_4 + CO_2
     ]
     [
     Fe_3O_4 + CO → 3FeO + CO_2
     ]
     [
     FeO + CO → Fe + CO_2
     ]
   • 直接还原（高温区，>1000°C）：
     [
     C + FeO → Fe + CO
     ]

4. 熔化与分离

   • 还原出的铁吸收碳（2%-4%），形成熔点较低的生铁（液态，温度约1500°C）。
   • 石灰石分解为CaO，与脉石（SiO₂、Al₂O₃）反应生成炉渣：
     [
     CaO + SiO_2 → CaSiO_3 \quad（液态炉渣，密度低于铁水，浮于上方）
     ]

5. 出铁与出渣

   • 定期从炉缸放出铁水（送往炼钢或铸锭）。
   • 炉渣用于制造水泥、建材等。

四、产物

• 生铁：含碳量高（2-4.5%），脆性大，需进一步炼钢。
• 炉渣：用于建筑材料或铺路。
• 高炉煤气：含CO、CO₂等，回收用于预热空气或发电。

五、其他炼铁工艺

1. 直接还原法（如Midrex）：用天然气或煤在竖炉中生产海绵铁（DRI），适合缺乏焦炭资源的地区。
2. 熔融还原法（如Corex）：无焦炭炼铁，环保性更强。

六、环保与节能

• 废气处理：除尘、脱硫后回收利用。
• 余热利用：回收高炉煤气发电。
• 炉渣利用：100%资源化。

　　通过以上流程，铁矿石最终转化为生铁，为后续炼钢或铸造提供原料。现代炼铁技术正朝着低碳、高效的方向发展。