はじめに

鉱石からの鉄の生産は、高炉で行われる酸化還元反応に関与しています。 炉の上部には酸化鉄であるヘマタイト(hematite, \(Fe_2O_3))、マグネタイト(magnetite, \(Fe_3O_4))、コークスや石灰石(caCO_3)といった炭素が入れられ、炉内は鉄鉱石で満たされる。 ここでは、鉄鉱石の酸化物であるヘマタイト( \(Fe_2O_3))を示す。 ちなみに、ヘマタイトの名前の由来は、その粉末の一種の色から、ギリシャ語で「血のような」という意味だそうです。 古代ギリシャ人は、ヘマタイトの大きな鉱床は、戦いが行われ、これらの戦いからの血液が地面に流れ込んで形成されたと信じていた。

プロセスを開始するには、熱風の爆発が炉の底に強制され、下部が2273K、上部473Kと大きな温度差を作るのに役立ちます。 酸素の量は厳密に制御され、図のように一酸化炭素が主な生成物となる。

同様に炭素と一酸化炭素は、図のように酸化鉄（III）の還元に寄与し、不純物金属を与える。

この酸化還元反応の最も興味深い点は、生成した二酸化炭素の大部分が未燃コークスと接触するとそれ自体が還元されて、さらに還元剤を生成することである。 溶けた鉄は炉の中を流れ落ち、底にたまり、側面にある開口部から取り出される。 冷却された不純鉄は、硫黄やリンなどの小さな不純物が含まれているため、もろく、場合によっては軟らかくなっています。

このように炉の底から出てきた不純鉄は、さらに精錬されます。 最も一般的な方法は、塩基性酸素炉である。 この炉では、不純鉄の中に酸素を吹き込む。 酸素は次の酸化還元反応に示される燐と硫黄を酸化させるので、これは極めて重要である。 この最終精製工程で不純物の多くが除去され、通常の炭素鋼が得られる。 このように、鉄は酸化還元という過程を経て得られる。