炼铁的主要原理是利用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、FeO）与还原剂（如C、CO、H2）发生反应，生成铁（Fe）。

在工业炼铁中，这个过程通常在高炉内进行。高炉内的反应主要分为三部分：

1. 制备还原剂的过程：焦炭燃烧生成二氧化碳，再与上层的热焦炭反应还原成一氧化碳。

2. 炼铁的主要原理：一氧化碳与铁矿石中的铁氧化物反应，将铁氧化物还原成液态铁。

3. 除杂成渣的过程：加入石灰石等熔剂，使铁矿石中的脉石与石灰石反应生成炉渣，与铁水分离。

具体的化学反应方程式包括：

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

FeO + CO → Fe + CO2

这些反应在高温下进行，通常在1000°C至2000°C之间。通过这些反应，铁矿石中的铁元素被还原出来，形成液态铁水，最终从高炉底部排出。同时，产生的炉渣从炉顶排出，与铁水分离。

炼铁过程中使用的还原剂主要是碳（C）和一氧化碳（CO），它们在高温下与铁氧化物发生反应，将铁从氧化物中提取出来。这个过程是炼铁工业的基础，也是现代钢铁生产的关键步骤。