工业炼铁的主要过程包括原料准备、高炉冶炼、铁水与炉渣分离及后续处理四个阶段，具体流程如下：

一、原料准备

原料选择与配比

主要原料为铁矿石（如赤铁矿、磁铁矿）、焦炭和石灰石。铁矿石需经过选矿提高铁品位，焦炭作为燃料和还原剂，石灰石用于造渣去除杂质。

原料混合与装入

将配比好的原料按顺序装入高炉，通常采用分层装料法，例如：

- 第一层焦炭

- 第二层石灰石

- 第三层铁矿石

二、高炉冶炼

加热与还原反应

从高炉底部通入高温热风（含氧气），焦炭燃烧生成一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO₂）：

$$C + O_2 \rightarrow CO_2$$

$$CO_2 + C \rightarrow 2CO$$

一氧化碳将铁矿石中的氧化铁（如Fe₂O₃）还原为铁水：

$$Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$$

造渣与杂质去除

石灰石在高温下与二氧化硅等杂质反应生成炉渣（如CaSiO₃），浮在铁水上层，通过渣口排出。

三、铁水与炉渣分离

物理分离

铁水因密度较大沉积在炉底，炉渣上浮后通过渣口排出。现代高炉采用渣铁口一体化设计，可连续出铁和出渣。

成分调整

出铁前可通过吹氧、添加合金元素等方式调整铁水成分，为后续炼钢做准备。

四、后续处理

炉外脱硫与精炼

为降低硫等有害元素含量，常采用喷吹镁粉、石灰粉等脱硫处理。

钢水浇铸与炼钢

铁水可直接浇铸成铁锭，或送往炼钢炉进行脱碳、合金化等炼钢工艺。

关键设备与注意事项

高炉：

核心设备，用于容纳原料和发生化学反应。

风口与热风系统：控制热量输入和气体分布。

渣铁口与出铁设备：实现铁水与炉渣的连续输出。

通过以上步骤，工业炼铁能够高效地将铁矿石转化为铁水，并为后续钢铁生产奠定基础。