我国利用陨铁制作兵器和工具的历史，可追溯至殷商时期。自春秋战国初期起，我国便已掌握人工冶铁技术，并开始大规模地生产和使用铁器。炼铁，即将金属铁从含铁矿物中提炼出来的工艺过程。这些矿物主要是铁的氧化物，如赤铁矿（主要成分氧化铁）、黄铁矿（主要成分硫化亚铁）、菱铁矿（主要成分碳酸亚铁）和磁铁矿（主要成分四氧化三铁）等。以赤铁矿为例，在高温环境下，我们利用具有还原性的一氧化碳与氧化铁发生反应，从而生成单质铁和二氧化碳，其化学方程式为：3CO+Fe2O3高温2Fe+3CO2。接下来，我们将深入探讨工业冶铁的实验过程。图一氧化碳还原氧化铁在硬质玻璃管中装入不被磁铁吸引的氧化铁粉末，另一端的试管内盛有石灰水。实验开始时，先从玻璃管的一端通入一氧化碳，并在装置尾部点燃酒精灯。当观察到导管口处呈现蓝色火焰时，启动酒精喷灯高温加热氧化铁。经过一段时间后，石灰水变得浑浊，而玻璃管中的红色固体逐渐转变为黑色。反应完成后，撤去酒精灯，待装置冷却至室温后停止通入一氧化碳。实验结束时，用磁铁靠近黑色粉末，发现其被磁铁吸引。
在整个实验过程中，红色粉末变黑意味着玻璃管中的氧化铁已成功转化为我们要制备的铁。同时，澄清的石灰水变浑浊，这表明生成了二氧化碳。因此，玻璃管中发生的化学反应为一氧化碳还原氧化铁，生成铁和二氧化碳。生成的二氧化碳进入试管后与石灰水反应，生成碳酸钙和水。
此外，在通入一氧化碳的过程中，我们观察到装置尾部的导管口有蓝色火焰产生。这是由于部分未参与反应的一氧化碳被排出，而一氧化碳有毒，会污染空气。因此，我们通过燃烧的酒精灯将其转化为无毒的二氧化碳进行排放，从而确保实验的安全性。
工业上炼铁的方法多种多样，包括高炉法、直接还原法、熔融还原法以及等离子法等。其中，高炉炼铁是现代炼铁的主要方式，其产量占据全球生铁总产量的95%以上。高炉炼铁是一个复杂的过程，它使用的主要原料包括铁矿石、石灰石和焦炭。在高炉内，反应过程分为三个阶段：首先是制备还原剂的过程，其次是冶铁的主要化学反应，最后是去除杂质并形成炉渣的步骤。但需注意的是，高炉冶炼出的铁含有少量杂质，因此被称为生铁。上图展示了炼铁高炉及其内部化学反应的示意图。在炼铁过程中，铁矿石、焦炭和石灰石被按照特定比例分层加入高炉中。随后，大量富氧空气从进风口吹入，经过热风炉加热，使焦炭在此燃烧并生成二氧化碳。这些二氧化碳随后与上层炽热的焦炭发生反应，被还原成一氧化碳。接下来，一氧化碳从炉顶加入，并与不断下降的铁矿石进行反应。在此过程中，铁的氧化物逐渐被还原成液态铁，即铁水。当铁水积累到一定程度后，会从炉底放出。同时，炼铁时加入的石灰石发挥了造渣的作用，它使铁矿石中熔点较高的脉石（主要成分是二氧化硅）与石灰石发生反应，生成硅酸钙等物质。这些物质浮于铁水之上，形成炉渣，从而实现了与铁水的有效分离。
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