一、古代煉鐵技術的發(fā)展

人類使用鐵至少有五千多年歷史，2500年前中國、印度、埃及等已能從礦石中提取鐵。而高爐煉鐵法的歷史大約已有600年。

原始的煉鐵爐是由石堆煉鐵法改造而成的。在土中挖一坑洞，周圍用石塊堆砌，稱為地爐。以木炭為燃料，利用自然風力進行燃燒、加熱和還原鐵礦石，產(chǎn)品為類似塊狀的海綿鐵。隨著人力、畜力和水力鼓風方法的出現(xiàn)，產(chǎn)量提高，渣和鐵也比較容易分離，產(chǎn)品質(zhì)量有所改進。為適應冶煉難熔和難還原的礦石，需要增加爐子的高度，于是開始出現(xiàn)豎爐，但其產(chǎn)品仍是“熟鐵球”，而含鐵很高的爐渣則可以熔化成液體。

14世紀中葉，最早的一批冶煉生鐵的高爐出現(xiàn)了。由于水力鼓風的發(fā)展，高爐鼓風量增大，促使高爐爐缸溫度提高，于是爐內(nèi)海綿鐵可以大量滲碳而熔化，就產(chǎn)生了生鐵。然而由于生鐵不能鍛造，難以利用，當時稱之為“豬鐵”。經(jīng)過把生鐵和礦石一起裝爐再一次熔煉，便得到熟鐵，同時產(chǎn)量增加，自此形成了煉鐵的二步操作法。

二步煉鐵法的出現(xiàn)是鋼鐵冶金史上的一個轉(zhuǎn)折點，從此逐漸發(fā)展成近代鋼鐵冶金工業(yè)的工藝流程。

二、近代高爐煉鐵技術的進步

自19世紀中葉起高爐煉鐵發(fā)展速度加快，新技術不斷涌現(xiàn)。

(1)采用精料。19世紀40年代開始生產(chǎn)人造富礦(燒結礦、方團礦和球團礦等)。起初燒結配料中不加熔劑，燒結礦是自然堿度的，到20世紀中葉發(fā)展為自熔性燒結礦，進而發(fā)展成熔劑性燒結礦，其冶金性能大為改善，高堿度燒結礦和球團礦成為高爐的主要原料，高爐基本上不再加石灰石。此外，礦石混勻、整粒、篩分等技術也有很大發(fā)展。與此同時焦炭質(zhì)量也不斷提高。這些，使高爐冶煉指標明顯改善。

(2)高爐大型化。1860年以前高爐最大容積為100～300m3 ，產(chǎn)量30～50t／d；到19世紀末容積增大到500～700m3，產(chǎn)量400～500t／d；進入20世紀爐容不斷擴大到1000～3000m3，而到20世紀后期容積增大到4000～5000m3，最大的達5500m3，日產(chǎn)鐵萬噸以上。

(3)上部和下部調(diào)劑技術。其內(nèi)涵是對高爐上部調(diào)整裝料制度(包括批重、裝料順序、料線、溜槽角位或活動爐喉擋位等)與下部調(diào)整送風制度(包括風口風速、鼓風動能及其他鼓風參數(shù))相結合來獲得高爐內(nèi)合理的爐料分布和煤氣分布，以達到爐子穩(wěn)定順行，煤氣利用率高，焦比低的效果。為便于靈活布料，1970年盧森堡保爾渥斯公司(Paul Wurth)發(fā)明了無鐘爐頂，于1972年首次在德國漢博恩廠應用后迅速推廣，這是爐頂設備的又一次革命。

(4)高壓操作。以前高爐爐頂壓力為0．01～0．02MPa，20世紀中期出現(xiàn)了高壓(爐頂)操作，初期爐頂壓力提高到0．07MPa左右，隨著鼓風機能力加大，和設備制造水平提高，到20世紀后期爐頂壓力已達到0．15～0．25MPa。由于爐內(nèi)壓力提高，煤氣速度減慢，使高爐的冶煉強度和利用系數(shù)提高了一大步。

(5)富氧鼓風。為減少煤氣體積，利于爐況順行，提高冶煉強度和產(chǎn)量，20世紀中葉出現(xiàn)了富氧鼓風技術，即在高爐鼓風中兌入一部分工業(yè)氧氣。但由于風口前火焰溫度的限制，這項技術在20世紀60年代高爐噴吹燃料技術發(fā)展起來以后，才得到廣泛應用。

(6)加濕鼓風與脫濕鼓風。為避免大氣濕度波動對高爐冶煉產(chǎn)生不良影響和防止提高風溫時風口前火焰溫度過高導致爐況不穩(wěn)定，50年代一度廣泛應用加濕鼓風技術，即在鼓風中加入部分水蒸氣，通過調(diào)整加入蒸汽的量來控制鼓風濕度。60年代起高爐大量噴吹燃料以后，風口前的火焰溫度已不是過高而是常常不足，于是加濕鼓風逐漸用得少了，反而又出現(xiàn)了脫濕鼓風技術，即將鼓風中的自然水分脫除到適當水平以保持風口前適當?shù)幕鹧鏈囟?，同時又使鼓風濕度保持穩(wěn)定。

(7)高風溫技術。隨著原料的改善，噴吹燃料技術的發(fā)展，操作水平的提高，以及熱風爐構造和耐火材料的改進，高爐風溫水平從20世紀中期的500～600℃提高到20世紀后期的1100～1350℃。由于風溫水平大幅度提高，焦比顯著降低了。

三、中國高爐煉鐵的發(fā)展

中國煉鐵始于2500年前的春秋、戰(zhàn)國之交，當時鐵廣泛應用于武器、農(nóng)具和家庭用具。漢武帝時(公元前110年)，將煉鐵收歸官營，先后設立了49個鐵官。東漢時發(fā)明了以水力代替人力鼓風，有力地推動了煉鐵生產(chǎn)的發(fā)展。1400年前的南北朝時代，在一些冶鐵爐上已開始用煤。使用木制風箱鼓風也比較早。這些事實說明中國古代煉鐵技術的發(fā)展在世界上是較早、較快的。后來由于長期的閉關自守，煉鐵技術逐漸落后。

19世紀下半葉清政府為發(fā)展近代軍事和民用工業(yè)，開始興辦近代礦冶工業(yè)。1890年湖廣總督張之洞主持興建的漢陽鐵廠是中國第一個近代煉鐵企業(yè)。該廠在1894年建成兩座248m3高爐(每座日產(chǎn)生鐵100t左右)，因為焦炭要從德國進口，所以到1896年才正式出鐵。1908年盛宣懷將漢陽鐵廠由官辦改為官督商辦，成立漢冶萍煤鐵廠礦公司，自己生產(chǎn)焦炭，并在1910年新建477m3高爐(日產(chǎn)生鐵250t左右)，使該公司成為當時東亞最大的鋼鐵企業(yè)。

辛亥革命后在大冶新建兩座650～700m3高爐(日產(chǎn)生鐵各450t左右)，漢陽鐵廠又添建一座477m3高爐。在第一次世界大戰(zhàn)期間鋼鐵價格高漲，漢冶萍公司的生產(chǎn)有發(fā)展，但戰(zhàn)后鋼鐵價格暴跌，該公司走向衰落，1925年被迫停產(chǎn)。除漢冶萍公司外，第一次世界大戰(zhàn)前后(1915～1920年間)，本溪、鞍山、上海、陽泉、石景山等地也先后建起高爐10余座(其中200～695m3高爐7座，其余為100m3以下的小高爐)，使1920年生鐵年產(chǎn)量達到43萬t，但因鋼鐵價格下跌，導致部分廠關閉，使往后的幾年里，生鐵年產(chǎn)量降到40萬t以下。

1931年“九·一八”事變和1937年“七·七”事變后，日本侵略者對我國資源大肆掠奪，在其占領區(qū)新建了一批高爐和鐵廠。與此同時當時的中國政府將漢陽鐵廠、六河溝鐵廠、上海鋼廠等內(nèi)遷，在四川、云南建設一批小鋼鐵廠投入生產(chǎn)。這樣，國民黨統(tǒng)治區(qū)和日本占領區(qū)的生鐵產(chǎn)量在1942年達到最高的年產(chǎn)量178．7萬t(其中，國統(tǒng)區(qū)7．8萬t，敵占區(qū)170萬余t)。1945年日本投降，大部分鋼鐵廠被破壞，生鐵年產(chǎn)量降到不足20萬t，到1949年中華人民共和國成立前，全國能開工的高爐只有9座。

在抗日戰(zhàn)爭和解放戰(zhàn)爭時期，解放區(qū)的軍民和科技人員在極端困難的條件下于1938年建起柳溝鐵廠，1942年在延安建成一座近代小高爐，1946年在長治建鋼鐵廠，先建成一座小高爐，后又將陽泉的20t高爐遷建到該廠，1947～1948年又恢復陽泉的1號和3號高爐。解放區(qū)的煉鐵工業(yè)雖然規(guī)模不大，設備也較簡陋，但有力地支援了革命戰(zhàn)爭，造就了一批技術和管理干部。1949年中華人民共和國成立后，迅速對原有高爐進行了恢復和改造，使生鐵產(chǎn)量迅速增加，1949年全國生鐵產(chǎn)量只有19萬t，到1957年就上升到593萬t。1958～1978年間有武漢鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司、攀枝花鋼鐵公司等數(shù)十家新建鋼鐵企業(yè)投入生產(chǎn)，加上老廠擴建，新增高爐有百余座之多，使1978年生鐵產(chǎn)量增加到3470萬t。

1978年實行改革開放政策以后，中國煉鐵事業(yè)的發(fā)展速度進一步加快，1978～1998年間又新建和改造成包括寶山鋼鐵集團公司的4063～4350m3高爐在內(nèi)的一大批現(xiàn)代化大高爐，加上新增的一大批300m3小高爐在內(nèi)，新增容積約8萬m3。1997年統(tǒng)計，全國有高爐3228座(其中大于1000m3的44座)，年產(chǎn)生鐵能力12648萬t。1993年全國生鐵年產(chǎn)量達到8730萬t，從這一年起中國成為世界上產(chǎn)鐵最多的國家，1995年以后生鐵年產(chǎn)量一直在1億t以上，1998年達11860萬t，占全世界生鐵產(chǎn)量的1／5以上。在產(chǎn)量增加的同時，高爐的技術經(jīng)濟指標也不斷改進。

高爐不僅生產(chǎn)鐵，而且還副產(chǎn)高爐煤氣和高爐渣。高爐鐵水是煉鋼轉(zhuǎn)爐的基本原料；高爐煤氣是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要氣體燃料；高爐渣經(jīng)水淬成水渣后是生產(chǎn)礦渣水泥的原料。高爐生產(chǎn)是否穩(wěn)定直接影響到鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)能否正常、穩(wěn)定、均衡地運行，高爐鐵水的質(zhì)量更直接影響煉鋼生產(chǎn)和鋼水及鋼材的質(zhì)量。煉鐵是能耗大戶。高爐、燒結、煉焦三個工序的能耗在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗中約占70％，單是高爐的能耗即占50％左右。