製鉄の化学的原理

高炉生産は連続的に行われます。第一世代の高炉（起動から大規模なオーバーホール停止まで）は、数年から10年以上連続して生産できます。生産中、鉄鉱石、コークス、フラックスは炉の上部（通常はベルとホッパーで構成されていますが、現代の高炉にはベルバルブとベルフリートップがあります）から連続的にロードされます。羽口から高炉の下部に熱風（1000-1300℃）が吹き込まれ、石油、石炭、天然ガスなどの燃料が注入されます。高炉に装填された鉄鉱石は、主に鉄と酸素の化合物です。高温では、コークスと注入材料に含まれる炭素、および炭素の燃焼によって生成された一酸化炭素が鉄鉱石から酸素を奪い、鉄になります。このプロセスは還元と呼ばれます。鉄鉱石は還元反応によって銑鉄に精製され、溶融鉄が鉄出口から放出されます。鉄鉱石の注入材に含まれる脈石、コークス、灰は、炉内に投入された石灰石などのフラックスと結合してスラグとなり、それぞれ鉄出口とスラグ出口から排出されます。炉上部からはガスが排出され、除塵後、工業用ガスとして使用されます。現代の高炉では、炉上部の高圧を利用して、排出されたガスの一部で発電することもできます。