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{{改善來源|time=2015-09-02}}
[[File:VysokePece1.jpg|right|230px|thumb|高爐上方口的熔融鐵]]
[[File:Alto horno antiguo Sestao.jpg|right|230px|thumb|高爐外觀，从左至右依次为烟囱、两座热风炉、高炉、进料的斜式皮带输送机]]
[[File:Yuan Dynasty - waterwheels and smelting.png|right|230px|thumb|1313年的中國高爐繪畫]]
'''高爐'''是煉鐵的一種設施，也是目前最具有[[規模經濟]]的煉鐵法。

== 歷史 ==
目前所知最古老高爐是[[中國]][[西漢]]時代（西元前1世紀）熔炉。在紀元前5世紀中國文物中就發現[[鑄鐵]]出土可見該時代熔炼已經實用化。初期熔炉内壁是用粘土蓋的，用來提煉含[[磷鐵]]礦。西方最早的熔炉則是於[[瑞典]]1150年到1350年間出現。

使用石炭的近代高爐出現於1709年。由於歐洲當時森林多用途砍伐導致[[木炭]]產量減少、被迫開發使用石炭的煉鐵法導致新技術出現，大幅增加煉鐵效率。

日本第一個現代高爐是[[岩手縣]][[釜石市]]大橋高爐。由[[大島高任]]設計，安政4年（1857年）11月26日點火，12月1日第一批鐵產出。這天也定為日本打鐵業紀念日。大橋高爐的遺跡於2015年獲登錄為[[世界遺產]]。

由于高炉炼铁是不间断连续生产作业，大批大量生产铁水可直接铸造生铁，所以有稳定、大量的社会需求是高炉生产的前提。在钢铁行业不景气的时期，如2008年底至2009年上半年，维持高炉生产即便相当于“每天把一辆奥迪开到海裡”，也不能轻易停炉，因为那将导致几千万元的更大损失。

== 高爐生產法 ==
高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、[[焦炭]]和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。 

鼓风机送出的冷空气在热风炉加热到800～1350℃以后，经风口连续而稳定地进入炉缸，热风使风口前的焦炭燃烧，产生2000℃以上的炽热还原性煤气。上升的高温煤气流加热铁矿石和熔剂，使成为液态；并使铁矿石完成一系列物理化学变化，煤气流则逐渐冷却。下降料柱与上升煤气流之间进行剧烈的传热、传质和传动量的过程。 

下降炉料中的毛细水分当受热到100～200℃即蒸发，褐铁矿和某些脉石中的结晶水要到500～800℃才分解蒸发。主要的熔剂[[石灰石]]和[[白云石]]，以及其他[[碳酸盐]]和[[硫酸盐]]，也在炉中受热分解。[[石灰石]]中CaCO<sub>3</sub>和白云石中MgCO<sub>3</sub>的分解温度分别为900～1000℃和740～900℃。铁矿石在高炉中于400℃或稍低温度下开始还原。部分[[氧化铁]]是在下部高温区先熔于炉渣，然后再从渣中还原出铁。

石炭在高炉中不熔化，只是到风口前才燃烧气化，少部分焦炭在还原氧化物时气化成CO。而矿石在部分还原并升温到1000～1100℃时就开始软化；到1350～1400℃时完全熔化；超过1400℃就滴落。焦炭和矿石在下降过程中，一直保持交替分层的结构。由于高炉中的逆流热交换，形成了温度分布不同的几个区域：

1区是矿石与焦炭分层的干区，称块状带，没有液体；

2区为由软熔层和石炭夹层组成的软熔带，矿石开始软化到完全熔化；

3区是液态渣、铁的滴落带，带内只有石炭仍是固体；

4风口前有一个袋形的石炭回旋区，在这里，焦炭强烈地回旋和燃烧，是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。

[[File:Blast furnace NT.PNG|thumb|300px|1.燒結礦、石灰石2.石炭3.輸送帶4.投入口5.燒結礦、礦石、石灰石6.石炭7.熱風管8.礦渣9.溶銑10.礦渣車11.混洗車12.氣體分離器13.熱風爐14.煙囪15.冷風16.微粉炭17.粉碎機18.分配器]]
{| class="infobox" style="float: right; text-align: center"
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! style="background-color: lightblue" | 製鋼過程
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| {{#ifeq: 高爐 | 鐵礦石 | style="background: #ffdead" {{!}} }} [[鐵礦石]]
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| {{#ifeq: 高爐 | 高爐 | style="background: #ffdead" {{!}}}} [[高爐]] - 從鐵礦石煉出鐵
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| 鎔洗預備處理 - 雜質酸化
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| {{#ifeq: 高爐 | 轉爐 | style="background: #ffdead" {{!}}}} [[轉爐]] - 雜質取出
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| {{#ifeq: 高爐 | 二次精煉 | style="background: #ffdead" {{!}}}} [[二次精煉]] - 成分微調
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| {{#ifeq: 高爐 | 連續鑄造 | style="background: #ffdead" {{!}}}} [[連續鑄造]] - 成特定形狀
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| {{#ifeq: 高爐 | 壓延 | style="background: #ffdead" {{!}}}} [[壓延]] - 半成品加工的粗料
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| ↓
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| [[鋼]]
|}
=== 反應過程 ===
炭的燃燒產生[[一氧化碳]]、[[二氧化碳]]。
:<math>\rm 2C +O_2 \longrightarrow 2CO</math>
<br />
:<math>\rm C + O_2 \longrightarrow CO_2</math>
:<math>\rm CO_2 + C \ \overrightarrow\longleftarrow \ 2CO</math>

一氧化碳和鐵矿石產生氧化還原反應公式。
:<math>\rm Fe_2O_3 + 3CO \longrightarrow 2Fe + 3CO_2</math>
<br />
實際上還原反應又細分以下三階段。
:<math>\rm Fe_2O_3 \longrightarrow Fe_3O_4 \longrightarrow FeO \longrightarrow Fe</math>
<br />
反應過程溫度以''T''表示

320[[℃]] < ''T'' < 620[[℃]]
:<math>\rm 3Fe_2O_3 + CO \longrightarrow 2Fe_3O_4 + CO_2</math>
620[[℃]] < ''T'' < 950[[℃]]
:<math>\rm Fe_3O_4 + CO \longrightarrow 3FeO + CO_2</math>
950[[℃]] < ''T''
:<math>\rm FeO + CO \longrightarrow Fe + CO_2</math>

===雜質除去===
原礦普遍含有雜質SiO<sub>2</sub>。通常會加入<big>'''灰石'''</big>（主成分CaCO<sub>3</sub>）作為氧化劑，而不是'''<big>石灰</big>'''（CaO）產生[[粘性]]反應去除雜質產生礦渣[[矽酸鈣|偏矽酸鈣]]（CaSiO<sub>3</sub>）。

:<math>\rm SiO_2 + CaCO_3 \longrightarrow CaSiO_3 + CO_2</math>

子反應。

:<math>\rm CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2</math>
:<math>\rm CaO + SiO_2 \longrightarrow CaSiO_3</math>

=== 闷炉 ===
高炉和[[炼焦炉]]一样，一旦点火后就不能轻易停止运行，否则会使得炉体受到严重损伤。在[[经济]]不理想的情况下，企业压缩生产，但又不得停火，所以只能降低炉温，使得炉子处于保温状态，延长产品出炉的时间，减少营运[[成本]]。这种行为行内称为闷炉。

==各地區現況==

===中国大陸===
[[File:Entrance lobby of the No. 4 Blast Furnace, Shougang Park during CIFTIS 2024 (20240916123843).jpg|thumb|首钢石景山厂区4号高炉于2008年1月停产，2024年被改造为会议中心时保留了原有的炉芯]]
中国有高炉的钢厂有[[首钢]]、[[包钢]]、[[宝钢]]、[[鞍山鋼鐵集團|鞍钢]]等，其中宝钢高炉是4063立方米，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。

首钢石景山厂区停产后，四座旧高炉留作他用。

===日本===
[[File:Kintaro-ame-bill,金太郎飴ビル、ねじ式.jpg|缩略图|位於[[兵庫縣]][[加古川市]]的神戶製鋼高爐]]
日本有高爐的煉鋼廠：
*[[日本製鐵]]：7座（[[室蘭市|室蘭]]、{{link-ja|日本制铁东日本制铁所君津地区|日本製鉄東日本製鉄所君津地区|君津}}、[[鹿島]]、[[名古屋]]、[[和歌山市|和歌山]]、[[八幡]]、[[大分縣|大分]]）
*[[JFE控股|JFE]]：4座（[[京濱]]、[[千葉縣|千葉]]、[[倉敷]]、[[福山]]）
*[[神戶製鋼所]]：2座（[[神戶]]、[[加古川]]）
*[[日新製鋼]]：1座（[[吳市|吳]]）
合計14座機組

===[[臺灣]]===
台灣最早的高爐始自[[十大建設]]時期[[中國鋼鐵公司]]自美國引進技術安裝後，此後30年來完全獨佔台灣高爐煉鋼產能，直到2006年[[中龍鋼鐵]]跟進建設新高爐後才算是打破此局面，但中龍鋼鐵仍屬中國鋼鐵公司旗下100%持股之子公司，故中鋼集團目前仍算獨佔台灣高爐煉鋼產能；隨後雖有其他廠商希望跟進，但是在[[環保意識]]逐漸高漲下，高爐產生的大量[[二氧化碳]]使得[[中華民國政府]]受到[[環境保護]]團體壓力，目前在台幾乎已不可能再加入其他的高爐廠。
*[[中國鋼鐵]]：4座（高雄）
*[[中龍鋼鐵]]：2座（臺中）

===越南===
*[[台塑河靜鋼鐵]]：[[台塑集團]]與中鋼及JFE合資，於[[河靜省]]建設2座高爐，一號高爐原預計於2016年6月25日點火，因官方審批作業未完成而延後<ref>{{cite news|url=http://www.chinatimes.com/realtimenews/20160615003204-260410|title=越南鋼廠高爐點火延後 周五台塑股東會受關注|publisher=工商時報|date=2016-06-15|accessdate=2016-06-15|archive-date=2016-06-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20160615064757/http://www.chinatimes.com/realtimenews/20160615003204-260410|dead-url=no}}</ref>，直到2017年5月29日點火、30日產出第一批鐵水<ref>{{cite news|url=http://www.chinatimes.com/newspapers/20171114000039-260202|title=台塑越鋼第二高爐 投產倒數|publisher=工商時報|date=2017-11-14|accessdate=2018-02-23|archive-date=2018-02-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20180222230252/http://www.chinatimes.com/newspapers/20171114000039-260202|dead-url=no}}</ref>。

===美国===
* [[美国米塔尔钢铁公司]]（Mittal Steel USA）原铁2005年年产量2千万吨
* [[美国钢铁公司]] 原铁2005年年产量2.12千万吨
* [[AK钢铁集团]] （AK Steel Group）铁制品2005年年产量640万吨
* [[纽柯公司]] （Nucor Corporation）售出2006年2千2百11.8万吨，2006年净销售额147.513亿美元<ref>2005 and 2006 10-K reports and company press release, January 25, 2007.</ref>

==相關條目==
*[[煉鋼廠]]
*[[生鐵]]
==參考==
*Archaeological Investigations on the Beginning of Blast Furnace-Technology in Central Europe 
*A. Wetterholm, 'Blast furnace studies in Nora bergslag' (Örebro universitet 1999, Järn och Samhälle) ISBN 91-7668-204-8 
*N. Bjökenstam, 'The Blast Furnace in Europe during the Middle Ages: part of a new system for producing wrought iron' in G. Magnusson, The Importance of Ironmaking: Technological Innovation and Social Change I (Jernkontoret, Stockholm 1995), 143–53 and other papers in the same volume. 
{{Reflist}}

{{鋼鐵生產}}
{{Authority control}}

[[Category:高爐]]

[[he:כבשן#תנור רם]]