生铁的冶炼shengtie de yelian

将铁矿石炼成生铁的过程，也称炼铁，包括选矿、造块、冶炼等过程。
高炉是炼铁的主要设备，高炉的质量、产量和技术

炼铁高炉结构示意
1 小钟漏斗 2小钟 3大钟漏斗 4大钟5炉喉 6炉身 7炉腰 8炉腹 9炉缸
10风口 11 渣口 12铁口

水平直接标志着钢铁工业的生产水平。高炉呈直立的圆筒形，外壳用钢板制成，内衬耐火砖。高炉的大小按有效容积计算，我国设计的中小型高炉有8m³,13m^3,直到255m³,620m³不等，大型高炉有1033m³,1386m³,2000m³等，高炉发展趋势是大型化，我国宝钢一号高炉为4 000m³。高炉的构造见图。可分为炉基、炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉和炉顶等。其结
构特点主要是为适应高炉内炉料下降、煤气上升及其中进行的化学反应的需要而设计的。炉顶有小钟漏斗和小钟、大钟漏斗和大钟，装料时先打开小钟，关闭大钟，使小钟漏斗内的炉料进入大钟漏斗，而后关闭小钟，打开大钟，将炉料加入高炉后大钟关闭，这样可避免装料时高炉煤气泄出炉外； 炉喉为圆柱形，作用是正确布料，获得最好的煤气分布； 炉身上小下大是因为炉料下降时受热膨胀，体积要增大； 炉腰是由扩大到收缩的过渡段； 炉腹为 一向下的锥体； 炉缸用于储存铁水和液态炉渣。因相对密度不同，炉渣位于铁水之上，在渣层和铁水层分别开有出渣口和出铁口； 出渣口、出铁口、风口都有特殊的冷却器冷却。
炼铁用的矿石有赤铁矿Fe₂O₃，磁铁矿Fe₃O₄，褐铁矿2Fe₂O₃·3H₂O及菱铁矿FeCO₃等，我国以赤铁矿和磁铁矿为主。选矿过程能除去矿石中的其他矿物（如脉石）及其他有害杂质，使铁矿的含铁量（品位）提高到60%左右。经破碎、研磨等过程得到的精矿粉直径小于0.074mm，必须将其造块才能入炉； 造块是经过焙烧或球团使之成块，一般称之为熟料。造块可提高高炉产量，降低焦比 (每炼1t生铁所需要焦炭的公斤数)，约能源。
炼铁时除主要原料矿石外，还需有焦炭(或煤粉、煤气、重油)做燃料，石灰石做造渣用的熔剂，用空气（或纯氧）做助燃剂。以上原料在高炉中冶炼要完成3个基本过程。
❶还原过程 去除氧化铁中的氧，制得单质铁，其主要反应为

该反应在风口前的燃烧区进行，放出大量热用以提高炉温。由风口送入的氧燃尽后，CO₂继续与C作用：

CO₂+C=2CO↑-Q

生成的CO是还原铁的主要还原剂，铁的氧化物与CO在570℃以上依次发生下列还原反应：

3Fe₂O₃+CO=2Fe₂O₄+CO₂↑+Q
Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂↑-Q
FeO+CO=Fe+CO₂↑+Q

总反应式为

Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂+Q

❷ 造渣过程 目的是将铁与杂质分开。矿石中脉石的主要成分是SiO₂和Al₂O₃，它们熔点高(SiO₂熔点为1713℃,Al₂O₃熔点为2025℃，二者的共熔温度为，1545℃)，在高炉条件下难以熔化，因此必须加入熔剂降低其熔点，常用的熔剂是石灰石。造渣过程的反应为

CaCO₂CaO+CO₂↑
CaO+SiO₂＝CaSiO₃（炉渣）

炉渣一般在炉身下部开始形成(温度约 1 000℃以上) 。

❸ 渗碳过程 铁矿在炉内由上而下逐渐被还原，起初还原出来的为海绵状铁，质纯，熔点高。海绵状铁吸收焦炭中的碳素则变成熔点低而含碳高的铁：

3Fe(1)+C=Fe₃C

这个过程称渗碳过程。海绵状铁经渗碳并溶解少量在高炉下部还原出来的硅、锰、硫、磷等杂质便形成生铁，当铁渣达一定量时分别排出炉外。这种生铁一部分用于铸件，大部分用做炼钢原料。
高炉炼铁的生产过程大体是将各种原料按计算量配好，用卷扬机送到高炉炉顶，经进料装置加入炉中。反应后生成的炉渣和生铁定时排出，通常2～4h出铁一次，排出的铁水和炉渣分别进入铁水罐和渣罐，用火车运走。大型高炉一昼夜可生产生铁1500t以上。炉渣可用来制造水泥、绝缘砖或绝缘材料等。
炼铁的历史悠久，早在3000多年前我国就已开始使用铁制工具，在商代铜钺刀口上已镶有陨铁，至迟在公元前6世纪就已掌握了炼铁技术。那时炼出的海绵铁，需锻打成块。公元前7世纪春秋时代使用了炉子和鼓风设备，提高炉温后才炼出可供铸造用的生铁。战国时的炼铁炉都很小，用人力皮囊鼓风； 东汉时出现把风预热的技术后，炼铁炉的形式也增加了。汉代高炉多为椭圆形，有效容积约50m3，元代改为上小下大，用风箱鼓风始于宋代。我国第一座近代炼铁厂于1890年在汉阳建立，有两座日产100t生铁的高炉。