二、生铁和钢的冶炼

1.生铁的冶炼

铁元素在自然界里分布很广，在地壳中其质量分数约为 4.75％，在金属元素中仅次于铝。铁的化学性质比较活泼，地壳中的铁都以化合物的形式存在。在含铁化合物的矿石中，常用来炼铁的有磁铁矿石（主要成分 Fe3O4）、赤铁矿石（主要成分 Fe2O3），褐铁矿石（主要成分 2Fe2O3·3H2O）、菱铁矿石（主要成分 FeCO3）等。

从铁矿石里把铁冶炼出来是一个很复杂的过程，其主要原理可用下面的实验说明。

实验 8—5 用一氧化碳还原氧化铁

按图 8—4 装置，在硬质玻璃管里放入少量红色的氧化铁粉末，在具支管里加入澄清的石灰水。先通入纯净的一氧化碳，点燃从支管口排出的一氧化碳，然后加热。

注意观察红色氧化铁的颜色变化和试管里石灰水的变化。并测试硬质玻璃管里的生成物能否被磁铁吸引。

从实验可以看到，红色的氧化铁粉末逐渐变黑，生成的黑色物质可被磁铁吸引，证明是铁；澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成。实验表明， 在高温下，一氧化碳将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳。

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

此反应就是工业上炼铁的主要反应原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。

**【想一想】**上述实验中的尾气为什么要点燃烧掉？

工业上炼铁是在高炉（图 8—5）中进行的。把铁矿石、焦炭、石灰石三种原料一起加入高炉，从下方通入热风，在炉内生成的一氧化碳，把氧化铁

还原成铁。高炉冶炼出的是生铁，高炉煤气可作燃料。2.钢的冶炼

钢具有许多优良的性能，使用范围大大超过生铁，因此大部分生铁是用于炼钢。

把生铁炼成钢的过程比较复杂，其主要反应原理：在高温条件下，用氧气或铁的氧化物作氧化剂，使生铁里所含的过量的碳以及其他杂质转变为气体或炉渣而除去。

炼钢的主要设备有转炉、电炉、平炉。