高炉

プロセス

高炉の上部には、鉱石、石灰石、コークスの形をした炭素が何層にもわたって投入される。それと同時に、「風」と呼ばれる熱風を炉内に送り込む。炉内に空気を入れるには、「羽口」と呼ばれる特殊なノズルを使う。ノズルは炉の底にある。この作業を「ブラスト」と言います。これが「高炉」と呼ばれる所以である。コークスが点火（火がつく）して燃える。すると、酸素が不足しているために一酸化炭素が発生し、二酸化炭素ができます。そして一酸化炭素は、金属酸化物を金属に還元し、二酸化炭素を作ります。この過程を経て、鉄が作られます。石灰岩は、鉄鉱石の岩石と一緒にスラグという物質を形成します。

炉の底の部分をハースと呼ぶ。液体の銑鉄とスラグで満たされたところで、スラグを除去する。これを「スキミング」という。スラグは鉄よりも軽く、鉄とは混ざりません。鉄の上に浮いているのです。スラグの高さに合わせて、専用のドリルでハースに穴を開けます。液体のスラグは、この穴からスラグポットと呼ばれる容器に移動する。その後、炉床から鉄を排出する。これを「タッピング」という。底に穴を開けて、液体の銑鉄が出てくる。銑鉄は、そのまま製鉄に使うか、魚雷車と呼ばれる特殊な鉄道車両に入れるか、金型にするかのいずれかである。銑鉄をすべて取り除いた後、耐火性の粘土で2つの穴を塞ぐ。粘土は高熱のためすぐに固まってしまう。

銑鉄には約4％の炭素が含まれており、これでは硬くてもろくて使い物にならない。そのため、まず余分な炭素を燃やさなければならない。銑鉄を脱炭（余分な炭素を焼き切ること）して鋼に精製する。銑鉄を脱炭して鋼にする近代的な方法は、基本的な酸素炉である。歴史的には、ベッセマー式転炉、平炉、水溜り式転炉などがある。

ガスは上昇し、炉の上部に集められます。このガスには一酸化炭素が多く含まれているため、貴重な燃料となる。高炉の上部に集められたガスを高炉ガスと呼ぶ。高炉ガスを洗浄して乾燥させ、ススや鉱石の粉などの固形物を回収します。このガスをカウパーストーブやホットブラストストーブと呼ばれる特殊な炉で燃やして二酸化炭素にします。高炉ガスを燃やして得た熱は、送風用の空気を温めるのに使われ、高炉の中に送り込まれる。

スラグは廃棄物ではない。いろいろな使い方ができる。レンガにして建築に使うこともできるし、コンクリートに混ぜることもできる。高炉スラグを含んだコンクリートは、普通のコンクリートよりも強度が高く、普通のコンクリートが汚れた灰色であるのに対し、ほぼ真っ白である。

高炉は通常、10年から20年の間、停止することなく働くことができます。これを "キャンペーン "と呼ぶ。

化学物質の例

900～1600℃の温度で、炭素との還元が起こる。

今、鉄ができた。