高炉

高炉は、工業用金属（一般的には銑鉄だが、鉛や銅など）を生産するための製錬に使用される冶金炉の一種である。 高炉とは、大気圧以上の圧力で供給される燃焼空気のことである。^[^要出典^]

高炉では、燃料（コークス）、鉱石、フラックス（石灰石）が炉の上部から連続的に供給され、熱い空気（酸素を豊富に含む場合もある）が羽口と呼ばれる一連のパイプを通って炉の下部に吹き込まれ、材料が下方に落ちるにつれて化学反応が炉全体で起こる。最終生成物は通常、底部から取り出された溶融金属とスラグ相、および炉の上部から排出される廃ガス（排気ガス）である。 ^{[1]フラックスとともに鉱石の下降流が、高温の}一酸化炭素を多く含む燃焼ガスの上昇流と接触することで、向流交換および化学反応プロセスが発生する。^[2]

対照的に、空気炉（反射炉など）は、通常は煙突の煙道内の高温ガスの対流によって自然に吸引される。この広い定義によれば、鉄の塊鉄炉、錫の吹き込み炉、鉛の製錬所は高炉に分類される。しかし、この用語は通常、商業用鉄鋼の生産に使用される中間材料である銑鉄を生産するために鉄鉱石を製錬するために使用されるもの、および卑金属の製錬で焼結プラントと組み合わせて使用されるシャフト炉に限定されている。^[3]^[4]

高炉は1900年から2015年の間に世界の温室効果ガス排出量の4％以上を占めたと推定されていますが、脱炭素化は困難です。^[5]

プロセス工学と化学

高炉は化学還元の原理に基づいて稼働し、一酸化炭素が鉄酸化物を元素鉄に変換します。

高炉は、塊鉄炉や反射炉とは異なり、高炉では排気ガスが鉱石と鉄に直接接触し、一酸化炭素が鉱石に拡散して酸化鉄を還元します。高炉は向流交換プロセスとして動作しますが、塊鉄炉はそうではありません。もう 1 つの違いは、塊鉄炉がバッチプロセスとして動作するのに対し、高炉は長時間連続して動作することです。高炉は始動と停止が難しいため、連続動作が好まれます。また、銑鉄に含まれる炭素によって融点が鋼鉄や純鉄よりも低くなりますが、塊鉄炉では鉄は溶けません。

銑鉄からシリカを除去する必要があります。シリカは酸化カルシウム（焼いた石灰石）と反応してケイ酸塩を形成し、溶融銑鉄の表面にスラグとして浮かび上がります。歴史的には、硫黄による汚染を防ぐために、最高品質の鉄は木炭で生産されていました^{（誰によると？）}。^{[引用が必要]}

高炉では、下向きに移動する鉱石、フラックス、コークス（または木炭^[要出典]）とそれらの反応生成物の柱は、煙道ガスが上向きに通過できるほど十分に多孔質でなければなりません。この透過性を確保するには、コークスまたは木炭の粒子サイズが非常に重要です。したがって、コークスは、その上にある物質の重さで押しつぶされないほど十分に強度がなければなりません。粒子の物理的強度に加えて、コークスは硫黄、リン、灰分が少なくなければなりません。^[6]

溶融鉄を生成する主な化学反応は次のとおりです。

Fe ₂ O ₃ + 3CO → 2Fe + 3CO ₂^[7]

この反応は複数のステップに分けられ、最初のステップでは、炉に吹き込まれた予熱された空気がコークスの形の炭素と反応して一酸化炭素と熱を生成します。

2 C _(s) + O _{2 (g)} → 2 CO _(g)^[8]

高温の一酸化炭素は鉄鉱石の還元剤であり、鉄酸化物と反応して溶融鉄と二酸化炭素を生成します。炉のさまざまな部分の温度に応じて（底部が最も高温）、鉄は数段階で還元されます。上部の温度は通常 200 °C から 700 °C の範囲で、酸化鉄は部分的に還元されて酸化鉄 (II、III)、Fe ₃ O ₄になります。

3 Fe ₂ O _3(s) + CO _(g) → 2 Fe ₃ O _4(s) + CO _2(g)^[8]

炉内のさらに下の温度850℃では、鉄(II,III)はさらに還元されて酸化鉄(II)になります。

Fe ₃ O _4(s) + CO _(g) → 3 FeO _(s) + CO _2(g)^[8]

新鮮な原料が反応ゾーンに下降するにつれて、空気中の高温の二酸化炭素、未反応の一酸化炭素、窒素が炉を通過します。原料が下降するにつれて、逆流ガスが原料を予熱し、石灰石を酸化カルシウムと二酸化炭素に分解します。

CaCO _3(s) → CaO _(s) + CO _2(g)^[8]

分解によって形成された酸化カルシウムは、鉄中の様々な酸性不純物（特にシリカ）と反応して、本質的にケイ酸カルシウム（Ca Si O）であるファイアライトスラグを形成する。
₃: ^[7]

SiO ₂ + CaO → CaSiO ₃^[9]^[10]

酸化鉄(II)が1200℃までの高温領域に移動するにつれて、さらに還元されて金属鉄になります。

FeO _(s) + CO _(g) → Fe _(s) + CO _2(g)^[8]

この過程で生成された二酸化炭素はコークスによって一酸化炭素に再還元されます。

C _(s) + CO _{2 (g)} → 2 CO _(g)^[8]

炉内のガス雰囲気を制御する温度依存の平衡は、ブドゥアール反応と呼ばれます。

2CO ⇌ CO ₂ + C

高炉で生産される銑鉄は、炭素含有量が約4～5％と比較的高く、通常、硫黄含有量が多すぎるため非常に脆く、すぐに商業的に使用できる範囲が限られています。銑鉄の一部は鋳鉄の製造に使用されます。高炉で生産された銑鉄の大部分は、炭素と硫黄の含有量を減らすためにさらに処理され、建設資材、自動車、船舶、機械に使用されるさまざまなグレードの鋼が生産されます。脱硫は通常、溶鋼を製鉄所に輸送中に行われます。これは、酸化カルシウムを加えることで行われ、これが銑鉄に含まれる硫化鉄と反応して硫化カルシウムを形成します（石灰脱硫と呼ばれます）。^[11]さらなるプロセスステップ、いわゆる塩基性酸素製鋼では、溶鋼に酸素を吹き込むことで炭素が酸化され、粗鋼が形成されます。

歴史

中国では紀元前5世紀の鋳鉄が発見されているが、現存する最も古い高炉は中国では紀元後1世紀、西洋では中世盛期のものである。^{[12]高炉は15世紀後半に}ワロン地方（ベルギー）のナミュール周辺から広まり、1491年にイギリスに導入された。高炉で使用された燃料は常に木炭であった。木炭をコークスに置き換えることに成功したのは、1709年のイギリス人発明家アブラハム・ダービーによるものと広く考えられている。このプロセスの効率は、燃焼空気を予熱する（熱風）方法によってさらに向上し、1828年にスコットランド人発明家ジェームズ・ボーモント・ニールソンが特許を取得した。 ^[13]

中国

考古学的証拠によると、中国では紀元前800年頃に鋳鉄炉が登場した。当初、中国人は最初から鉄を鋳造し始めたと考えられていたが、この説は、^陝西省鳳翔県にある秦の景公（紀元前537年没）の墓（現在、その場所には博物館がある）で^「 10個以上の」鉄採掘器具が発見されたことで誤りであることが証明された[説明が必要]。 ^{[14]しかし、}高炉と鋳鉄の登場以降、中国で鋳鉄炉が存在したという証拠はない。中国では、高炉で鋳鉄が生産され、それがキューポラ炉で完成した器具に加工されるか、精錬炉で錬鉄に加工された。^[15]

鋳鉄製の農具や武器は紀元前5世紀までに中国で普及し[^要出典]、3世紀以降には200人以上の労働者が製鉄所で働いていたが、最も古い高炉は紀元1世紀の漢王朝の時代に建設されたとされている。 ^[16]これらの初期の炉は粘土の壁を持ち、リンを含む鉱物をフラックスとして使用していた。^[17]中国の高炉の高さは地域によって約2メートルから10メートルの範囲であった。最大のものは現代の四川省と広東省で発見され、「矮小」高炉は大別山で発見された。構造上、どちらも技術的に高度であるレベルはほぼ同じである。^[18]

この時期、中国の人力と馬力による高炉の有効性は、技術者の杜時（紀元後31年頃）によって高められました。杜時は水車の力をピストンふいごに応用し、鋳鉄を鍛造しました。^[19]高炉を操作するための初期の水駆動往復動装置は、すでに存在していた馬力往復動装置の構造に基づいて作られました。つまり、馬力であれ水力であれ、車輪の円運動は、ベルト駆動、クランクとコネクティングロッド、その他のコネクティングロッド、およびさまざまなシャフトの組み合わせによって、押しふいごを操作するために必要な往復運動に変換されました。^[20]^[21]ドナルド・ワグナーは、初期の高炉と鋳鉄生産は青銅を溶かすために使用された炉から発展したと示唆しています。しかし、秦の国が中国を統一した頃（紀元前221年）までに、鉄が軍事的成功に不可欠であったことは間違いありません。高炉とキューポラの使用は、宋と唐の時代にも広く残っていました。^[22] 11世紀までに、宋代の中国の鉄産業は、鉄鋼の鋳造に木炭からコークスへの資源の切り替えを行い、何千エーカーもの森林の伐採を回避しました。これは、紀元4世紀には早くも起こっていた可能性があります。^[23]^[24]

初期の高炉の主な利点は、大量生産が可能で、農民が鉄器をより容易に入手できることであった。^[25]鋳鉄は錬鉄や鋼よりも脆く、錬鉄や鋼を製造するには追加の精錬とセメント化または共融合が必要であったが、農業などの雑用には十分であった。高炉を使用することで、鋤などの道具を鋳塊炉よりも効率的に大量に生産することができた。戦争など品質が重要な分野では、錬鉄と鋼が好まれた。漢代の武器のほぼすべては錬鉄または鋼で作られているが、斧の刃は例外で、その多くは鋳鉄で作られている。^[26]

高炉は後に宋代に鋳鉄製の爆弾の殻や鋳鉄製の大砲などの火薬兵器の製造にも使用された。^[27]

中世ヨーロッパ

最も単純な鍛冶場は、コルシカ式と呼ばれ、キリスト教が伝わる前に使われていた。改良された鉄塊炉の例としては、19世紀初頭まで残っていたシュトゥックオーフェン^[28]（ウルフ炉^{[29]とも呼ばれる）がある。自然通風の代わりに}トロンペで空気を送り込むことで、鉄の品質が向上し、生産量も増加した。ふいごで空気を送り込むこの方法は冷風と呼ばれ、鉄塊炉の燃料効率を高め、生産量を向上させる。また、自然通風の鉄塊炉よりも大きなものを造ることもできる。

ヨーロッパ最古の高炉

西洋で知られている最古の高炉は、スイスのデュルステル、ドイツのメルキシェ・ザウアーラント、スウェーデンのラッフィッタンに建設され、1205年から1300年にかけて複合施設が稼働していた。^[30]スウェーデンのイェーンボース教区のノラスコグでは、さらに古い高炉の痕跡が見つかっており、おそらく1100年頃のものと思われる。 ^[31]これらの初期の高炉は、中国の例と同様に、今日使用されているものに比べて非常に非効率だった。ラッフィッタン複合施設の鉄は、オスモンドと呼ばれる錬鉄の球を生産するために使用され、これらは国際的に取引された。1203年のノヴゴロドとの条約に言及されている可能性があり、1250年代と1320年代のイギリスの習慣に関する記録にもいくつか言及されている。13世紀から15世紀の他の高炉は、ヴェストファーレンで確認されている。^[32]

高炉に必要な技術は中国から伝わったか、あるいは独自の発明だった可能性がある。13世紀のカズヴィニやその後の他の旅行者は、カスピ海の南にあるアルブルズ山脈の製鉄産業について言及している。ここはシルクロードに近いため、中国由来の技術が使われた可能性は考えられる。はるか後の記述には、約3メートルの高さの高炉が記録されている。^[33]スカンジナビアのヴァリャーグ・ルーシ人はカスピ海と貿易していたため（ヴォルガ川の交易路を使用）、この技術がこのルートでスウェーデンに伝わった可能性がある。 [34]ヴァイキングは二重のふいごを使用していたことが知られており、これにより送風の容積流量が大幅に増加する。^[35^]

カスピ海地域は、フィラレーテによって記述されたフェリエーレの炉の設計にも影響を与えた可能性がある。^{[36] 1226年に北イタリアの}ヴァルディデントロにあるセモゴで水力で動くふいごが使われていた。2段階のプロセスで、溶けた鉄は1日2回水に流し込まれ、粒状になった。^[37]

シトー会の貢献

シトー会の修道士の総会は、ヨーロッパ中にいくつかの技術的進歩を広めた。シトー会は熟練した冶金学者として知られており、これには高炉も含まれていた可能性がある。^[38]ジャン・ギンペルによると、彼らの高度な産業技術は新しい技術の普及を促進した。「すべての修道院には模型の工場があり、教会と同じくらいの大きさで、わずか数フィートしか離れていないことが多かった。そして、その床にあるさまざまな産業の機械は水力で動いていた。」鉄鉱石の鉱床は、鉄を抽出するための鍛冶場とともに修道士に寄付されることがよくあり、しばらくすると余剰分が販売された。シトー会は、13世紀半ばから17世紀にかけて、フランスのシャンパーニュ地方で鉄の生産をリードし、 ^{[39]炉から出る}リン酸を多く含むスラグを農業用肥料としても使用した。^[40]

考古学者たちは、シトー修道会の技術がどの程度のものであったか、いまだに解明の途上にある。 ^[41]リーヴォー修道院の分院であり、英国で現在までに確認されている唯一の中世の高炉であるラスキルで生産されたスラグは、鉄分が少なかった。 ^[42]当時の他の高炉のスラグには相当な鉄分が含まれていたが、ラスキルでは鋳鉄をかなり効率的に生産していたと考えられている。^[42]^[43]^{[44]その年代はまだ明らかではないが、おそらく1530年代後半の}ヘンリー8世の修道院解散まで存続しなかったと思われる。なぜなら、その直後の1541年のラトランド伯爵との「鍛冶屋」に関する協定では、ブルームについて言及されているからである。 ^[45]しかし、中世ヨーロッパで高炉がどのようにして広まったかは、最終的に判明していない。

近世高炉の起源と普及

大砲の鋳造用鉄の需要の増加により、15世紀半ばにフランスで高炉が広く使用されるようになった。^[46]^[47]

フランスやイギリスで使われていた銑鉄の直接の祖先は、現在のワロン地域（ベルギー）のナミュール地方にあった。そこから、まずノルマンディーの東境にあるペイ・ド・ブレイに広がり、さらにそこからサセックスのウィールドに広がった。そこでは、 1491年頃にバックステッドに最初の溶鉱炉（クイーンストックと呼ばれる）が建設され、続いて1496年にアッシュダウンフォレストのニューブリッジに1基建設された。1530年頃まで数は少なかったが、その後数十年の間にウィールドに多数建設され、1590年頃には鉄産業がピークに達したと考えられている。これらの溶鉱炉から出た銑鉄のほとんどは、棒鉄生産のために精錬所の鍛冶場に運ばれた。^[48]

ウィールドの外で最初のイギリスの炉が現れたのは 1550 年代で、その世紀の残りの期間と次の世紀に多くが建設されました。鉄鋼産業の生産量はおそらく 1620 年頃にピークに達し、その後 18 世紀初頭までゆっくりと減少しました。これは明らかに、鉄をスウェーデンなどから輸入する方が、イギリスの遠隔地で鉄を作るよりも経済的だったためです。鉄鋼産業にとって経済的に入手可能な木炭は、おそらくそれを作るための木材の成長と同じ速さで消費されていました。^[49]

ロシアで最初の高炉は1637年にトゥーラ近郊で開設され、ゴロディシチェ工場と呼ばれました。高炉はそこからロシア中部に広がり、最終的にはウラル山脈にまで広がりました。^[50]

コークス高炉

1709年、イングランドのシュロップシャー州コールブルックデールで、エイブラハム・ダービーが木炭の代わりにコークスを高炉の燃料として使い始めた。コークスの当初の利点はコストが安いことだったが、それは主に木を切って木炭を作るよりもコークスを作る方が労力がずっと少ないためだったが、コークスを使うことで特にイギリスや大陸で地域的な木材不足も克服できた。冶金用コークスは木炭よりも重い重量に耐えられるため、より大きな高炉を造ることができる。 ^[51]^[52]欠点は、コークスには木炭よりも不純物が多く含まれており、特に硫黄は鉄の品質に悪影響を与えることである。高風によって必要なコークスの量が減る前、また高炉の温度が石灰岩のスラグが自由に流れるほど高くなる前は、コークスの不純物はより大きな問題であった。（石灰岩は硫黄を固定する。マンガンも硫黄を固定するために添加されることがある。）^[53]^{: 123–125}^[54]^[55]^[46]^{: 122–123}

コークス銑鉄は当初、鍋やその他の鋳鉄製品を作る鋳造作業にのみ使用されていました。鋳造作業は産業の中ではマイナーな分野でしたが、ダービーの息子が近くのホースヘイに新しい炉を建設し、精錬所の所有者に棒鉄の生産用にコークス銑鉄を供給し始めました。この頃には、コークス銑鉄は木炭銑鉄よりも生産コストが安くなっていました。鉄産業で石炭由来の燃料を使用することは、イギリスの産業革命の重要な要素でした。^[56]^[57]^[58]しかし、産業革命後も世界の多くの地域で木炭の方が安く、コークスの方が高価でした。たとえば、米国では木炭を燃料とする鉄の生産量は1850年頃に約半分に減少しましたが^[59]、絶対値では1860年頃まで増加し続けました。 1890年^[60]、ブラジル高地のジョアン・モンレヴァーデでは木炭燃料の高炉が1930年代後半に建設され、2000年に段階的に廃止されました。^[61]

ダービーの元の高炉は考古学的に発掘され、アイアンブリッジ渓谷博物館の一部であるコールブルックデールでその場で見ることができます。高炉から出た鋳鉄は、 1779 年に世界初の鋳鉄橋の桁を作るために使用されました。アイアンブリッジはコールブルックデールでセヴァーン川を渡り、現在も歩行者用に使用されています。

蒸気動力による爆発

蒸気機関は、石炭や鉄鉱石のある地域での水力不足を克服するために、送風機の動力源として利用された。これは、1742年に馬力ポンプに代わって蒸気機関が使用されたコールブルックデールで初めて行われた。 ^[62] このようなエンジンは、炉の上にある貯水池に水を汲み上げるために使用された。シリンダーを直接吹き付けるために使用された最初のエンジンは、ボウルトン・アンド・ワット社がジョン・ウィルキンソンのニュー・ウィリー炉に供給した。^[63]これは、彼の父であるアイザック・ウィルキンソンが発明した鋳鉄製の吹き付けシリンダーに動力を与えた。彼は、すぐに摩耗する革製のふいごの代わりに、1736年にこのようなシリンダーの特許を取得^{した。アイザックは、1757年に、やはり吹き付けシリンダーに関する2番目の特許を取得した。}^[65]蒸気機関と鋳鉄製の吹き付けシリンダーは、18世紀後半のイギリスの鉄生産の大幅な増加につながった。^[46]

熱風

熱風は高炉の燃料効率における最も重要な進歩であり、産業革命中に開発された最も重要な技術の1つでした。^[66]^[67]熱風は、 1828年にスコットランドのウィルソンタウン製鉄所のジェームズ・ボーモント・ニールソンによって特許を取得しました。導入から数年のうちに、熱風は燃料消費量をコークス使用で3分の1、石炭使用で3分の2削減できるまでに開発され、炉の容量も大幅に増加しました。数十年以内に、炉と同じ大きさの「ストーブ」を隣に設置し、炉からの廃ガス（COを含む）をそこに流して燃焼させるのが慣例となりました。発生した熱は、炉に吹き込まれる空気を予熱するために使用されました。^[68]

熱風により、着火が困難だった無煙炭を高炉で使用できるようになりました。無煙炭は、1837年にジョージ・クレインが南ウェールズのイニスセドウィン製鉄所で初めて試して成功しました。 ^{[69]アメリカでは、1839年に}ペンシルベニア州カタソークアのリーハイ・クレイン製鉄会社が採用しました。1870年代にコークスを必要とする非常に大容量の高炉が建設されると、無煙炭の使用は減少しました。

高炉の現代的応用

鉄鋼高炉

高炉は現代の鉄生産において依然として重要な部分である。現代の炉は効率性が高く、カウパーストーブで送風空気を予熱し、回収システムを使用して炉から出る高温ガスから熱を抽出する。業界内の競争により生産率が上昇している。世界最大の高炉は韓国にあり、容積は約6,000 m ³ (210,000 cu ft) である。年間約5,650,000トン (5,560,000 LT) の鉄を生産できる。^[70]

これは、18 世紀の典型的な高炉の年間平均生産量が約 360 トン (350 長トン、400 短トン) であったことを考えると、大幅な増加です。スウェーデンの電気高炉など、高炉のさまざまなバリエーションは、自国に石炭資源がない国で開発されてきました。

グローバル・エネルギー・モニターによると、二酸化炭素排出量の削減という気候変動の目標を達成するためには高炉は時代遅れになる可能性が高いが^[71]、BHPはこれに反対している。^[72]直接還元鉄（DRI）を含む代替プロセスがその後継となる可能性が高いが^[要出典] 、このプロセスでも、鉱石が非常に高品質でない限り、鉄を溶かして脈石（不純物）を取り除くために高炉を使用する必要がある。 ^[72]

酸素高炉

酸素高炉（OBF）プロセスは、有望な省エネとCO2排出量削減の可能性のため、理論的に広く研究されてきました_。 [ ^73]このタイプはCCSでの使用に最も適している可能性があります。^[72]主高炉には、還元ゾーン（523〜973 K（250〜700 °C、482〜1,292 °F））、スラグ形成ゾーン（1,073〜1,273 K（800〜1,000 °C、1,472〜1,832 °F））、および燃焼ゾーン（1,773〜1,873 K（1,500〜1,600 °C、2,732〜2,912 °F））の3つのレベルがあります。

現在、銅の製錬に高炉が使われることはほとんどないが、現代の鉛製錬高炉は鉄の高炉よりもはるかに短く、長方形である。^[74]現代の鉛製錬高炉は、水冷式の鋼鉄または銅製のジャケットを壁に使用して建設されており、側壁には耐火ライニングがない。^[75]炉の底は耐火物（レンガまたは鋳造耐火物）の炉床である。^[75]鉛製高炉は、鉄の高炉で使用される装入ベルではなく、上部が開いていることが多い。^[76]

ニルスターポートピリー鉛製錬所で使用されている高炉は、通常の1列の羽口ではなく2列の羽口を備えている点で、他のほとんどの鉛高炉とは異なります。^[74]炉の下部シャフトは椅子の形をしており、シャフトの下部は上部よりも狭くなっています。^[74]下部の羽口はシャフトの狭い部分にあります。^[74]これにより、シャフトの上部を標準よりも広くすることができます。^[74]

亜鉛高炉

インペリアル製錬法（ISP）で使用される高炉は、標準的な鉛高炉から開発されたが、完全に密閉されている。 ^[77]これは、これらの炉で生産された亜鉛が気相から金属として回収され、排ガス中の酸素の存在により酸化亜鉛が形成されるためである。^[77]

ISPで使用される高炉は、標準的な鉛高炉よりも激しい運転をしており、炉床面積^1m2あたりの空気送風量が高く、コークス消費量も多くなります。^[77]

ISPによる亜鉛生産は電解亜鉛工場よりも高価であるため、この技術を操業するいくつかの製錬所は近年閉鎖されました。^[78]しかし、ISP炉は電解亜鉛工場よりも高レベルの鉛を含む亜鉛精鉱を処理できるという利点があります。^[77]

石綿ウールの製造

ストーンウールまたはロックウールは、断熱材や水耕栽培に使用される紡績鉱物繊維です。非常に低レベルの金属酸化物を含む輝緑岩を投入した高炉で製造されます。結果として生じるスラグは引き出され、紡がれてロックウール製品を形成します。^{[79]望ましくない}副産物として、微量の金属も生成されます。

現代の製鉄工程

**高炉図**
カウパーストーブからの熱風
溶融ゾーン（*ボッシュ*）
酸化鉄の還元層（*バレル*）
酸化鉄の還元層（*スタック*）
予熱ゾーン（*スロート*）
鉱石、石灰石、コークスの供給
排気ガス
鉱石、コークス、石灰岩の柱
スラグの除去
溶融銑鉄の取り出し
廃ガスの回収

現代の炉には、荷船から鉱石を降ろす鉱石貯蔵ヤードなど、効率を高めるための一連の補助施設が装備されています。原材料は、鉱石橋、またはレールホッパーと鉱石転送車によって貯蔵庫複合施設に運ばれます。レールに取り付けられた計量車またはコンピューター制御の重量ホッパーがさまざまな原材料を計量し、望ましい溶銑とスラグの化学組成を生成します。原材料は、ウインチまたはコンベアベルトで駆動されるスキップカーによって高炉の上部に運ばれます。^[80]

原料を高炉に投入する方法はいくつかある。一部の高炉では「ダブルベル」システムを採用しており、2 つの「ベル」を使用して高炉への原料の投入を制御している。2 つのベルの目的は、高炉内の高温ガスの損失を最小限に抑えることである。まず、原料が上部のベルまたは小さなベルに排出され、次にベルが開いて大きなベルに投入物が排出される。次に小さなベルが閉じて高炉を密閉し、大きなベルが回転して原料を特定の割合で分配してから高炉に投入物を投入する。^[81]^[82]最近の仕様では、「ベルレス」システムを使用している。これらのシステムでは、複数のホッパーを使用して各原料を収容し、バルブを介して高炉に排出する。^[81]これらのバルブは、スキップシステムやコンベアシステムと比較して、各成分の添加量を正確に制御できるため、炉の効率が向上する。これらのベルレスシステムの中には、炉の喉部に排出シュートを設けて（ポール・ワースのトップのように）、装入物の配置場所を正確に制御するものもあります。^[83]

製鉄用の高炉自体は、背の高い構造で、耐火レンガで覆われ、下降中に加熱された材料が膨張し、その後溶解が始まるとサイズが縮小するように形作られています。コークス、石灰石フラックス、鉄鉱石（酸化鉄）は、正確な充填順序で炉の上部に投入され、炉内のガスの流れと化学反応を制御するのに役立ちます。4つの「取り込み口」は、一酸化炭素含有量の高い高温の汚れたガスを炉の口から排出し、「ブリーダーバルブ」は、突然のガス圧力の急上昇から炉の上部を保護します。排気ガスの粗い粒子は「ダストキャッチャー」に沈降し、鉄道車両またはトラックに捨てられて処分されます。一方、ガス自体は、ベンチュリースクラバーおよび/または電気集塵機とガスクーラーを通過して、浄化されたガスの温度を下げます。^[80]

炉の下半分にある「鋳造室」には、バスル^[要説明]パイプ、水冷式銅製羽口、および溶融鉄とスラグを鋳造するための設備が含まれています。耐火粘土プラグに「出銑口」が開けられると、溶融鉄とスラグは「スキマー」開口部を通って溝に流れ落ち、鉄とスラグが分離されます。現代の大型高炉には、最大 4 つの出銑口と 2 つの鋳造室があります。^[80]銑鉄とスラグが出銑されると、出銑口は再び耐火粘土で塞がれます。

羽口は高炉の効率を上げるために熱風を吹き込むのに使われる。熱風は炉底近くの羽口と呼ばれる水冷式の銅製ノズルから炉内に導かれる。熱風の温度は炉の設計と状態によって900～1,300℃（1,650～2,370℉）になる。扱える温度は2,000～2,300℃（3,630～4,170℉）になることもある。油、タール、天然ガス、粉炭、酸素も羽口レベルで炉内に注入してコークスと混合し、追加のエネルギーを放出して還元ガスの割合を増やすことができる。これは生産性向上に必要である。^[80]

高炉の排ガスは、一般的に慣性分離器、バグハウス、電気集塵機などの集塵機で浄化されます。各タイプの集塵機には長所と短所があり、細かい粒子を集めるもの、粗い粒子を集めるもの、帯電した粒子を集めるものがあります。効果的な排気ガス除去は、複数の段階の処理に依存しています。^{[84]廃熱は通常、}カウパーストーブやさまざまな熱交換器の使用などにより、排ガスから収集されます。

環境への影響

高炉での化石燃料（コークス、天然ガス）の使用は温室効果ガス排出源であり、高炉は製鉄プロセスの中で最も排出が集中する段階です。^[85]^[86]プラスチック廃棄物、^[87]バイオマス^[88]および水素^[89]などの燃料と還元剤は、化石燃料の可能な代替品として鉄鋼メーカーによって使用されています^[90]が、コストと入手可能性は依然として課題であり^[要出典]、導入は限られています。

電気アーク炉（EAF）は、高炉の使用を避ける代替鉄鋼生産方法として挙げられているが、要求される鉄鋼製品の特性によっては、2種類の炉が常に互換性があるわけではない。さらに、EAFは鉄スクラップを原料として利用するが、将来の鉄鋼需要を満たすのに十分なスクラップがないと推定されている。^[91]水素ガスを還元剤として使用して鉄鉱石からDRI（いわゆるH2-DRI）を製造し、それをEAFの原料として使用することは、技術的に実現可能で、排出量の少ない高炉の代替手段となる。^[89] H2-DRI EAF生産ルートはまだ始まったばかりで、稼働している工場は1つだけである。^[92]

国際エネルギー機関温室効果ガス技術協力プログラム（IEAGHG）の2000年の報告書^[93]によると、一貫製鉄所からのCO ₂排出量の70％は高炉ガス（BFG）から直接発生しています。BFGを熱交換と工場内でのエネルギー回収に使用する前に炭素回収技術で処理することで、これらの排出量の一部を削減できます。この報告書では、化学的CO _{2吸収にはCO}₂ 1トンあたり35ドル、さらに輸送と保管に8～20ドルかかると推定しています。 ^[93]当時、これにより鉄鋼生産コストが15～20％増加し、_[^86]^[^要出典^]、通常8～10％の利益率で操業している鉄鋼メーカーにとって脱炭素化の障壁となっていました。^[94] 2024年現在、炭素回収技術を備えた高炉はありません。

ULCOS（超低CO2 製鉄）^[95]は、高炉からの排出量を少なくとも50％削減するプロセスを研究する欧州のプログラムでした。特定された技術には、炭素回収・貯留（CCS）や、水素、電気、バイオマスなどの代替エネルギー源と還元剤が含まれています。_[^96]

保存された歴史的な高炉

歴史的には、廃止された高炉は取り壊されて、より新しく改良された高炉に置き換えられるか、その場所全体を取り壊してその後のその地域の利用のために処理されるのが通常の手順でした。ここ数十年で、いくつかの国が高炉の歴史的価値を認識し、それらを博物館に変えました。その例としては、チェコ共和国、フランス、ドイツ、日本、ルクセンブルク、ポーランド、ルーマニア、メキシコ、ロシア、スペイン、イギリス、アメリカが挙げられます。

ギャラリー

スペイン、セスタオにある放棄された高炉。炉自体は中央の桁の中にあります。
メキシコのモンクローバにある高炉のガス洗浄システムの一部。このシステムは廃止され、交換される予定です。

参照

酸素炉
高炉亜鉛製錬プロセス
るつぼ鋼
鉄の抽出
水ガスは「蒸気爆発」によって生成される。
ファイネックス
クルップ・レンプロセス
フロディン法
製鉄
あらゆる種類の製鉄所を網羅する、イギリスの製鉄所と製鋼所。
シャフト炉ブリーザー
直接還元
直接還元（高炉）
コークス工場

参考文献

^ シュマルト、ブライアン（2016年）。「ホープウェル炉のブラスト機械の進化」。IA 。産業考古学協会誌。42 （2）：5-22。
^ Spirin, NA; Yaroshenko, Yu G; Lavrov, VV (2016年9月). 「高炉における熱伝達回路の開発」. IOPカンファレンスシリーズ: 材料科学と工学. 150 (1): 012022. Bibcode :2016MS&E..150a2022S. doi : 10.1088/1757-899X/150/1/012022 .
^ PJ Wand、「オーストラリア電解精錬・製錬会社（ニューサウスウェールズ州ポートケンブラ）における銅製錬」『オーストラレーシアの鉱業と冶金の実践：サー・モーリス・モービー記念巻』、JT Woodcock 編（オーストラレーシア鉱業冶金学会：メルボルン、1980 年）335～340 ページ。
^ RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、9-12ページ。
^ Pooler, Michael (2019年1月). 「鉄鋼のクリーンアップは気候変動対策の鍵」 . Financial Times . 2022年12月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年7月7日閲覧。
^ フランツ・オエテルス;オットー、マンフレッド。マイラー、ハインリヒ。ルンゲン、ハンス・ボード。コルターマン、マンフレッド。ブーア、アンドレアス。八木純一郎；フォルマネク、ローター。ローズ、フリッツ。フリッケンシルト、ユルゲン。ホーク、ロルフ。ステファン、ロルフ。シュクロック、ライナー。マイヤー・シュヴィニング、ゲルノート。ブンナゲル、ハインツ・ロータール。ホフ、ハンス・ゲオルク (2006)。 "鉄"。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a14_461.pub2。ISBN 978-3527306732。
^ ab 「高炉」。サイエンスエイド。2007年12月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年12月30日閲覧。
^ abcdef Rayner-Canham & Overton (2006)、Descriptive Inorganic Chemistry、第4版、ニューヨーク：WH Freeman and Company、pp. 534–535、ISBN 978-0-7167-7695-6
^ KE Lee 博士、2 年生理科 (生物化学物理学)
^フラワーズ、 ポール、ロビンソン、ウィリアム R.、ラングレー、リチャード、セオポルド、クラウス (2015)。「遷移金属とその化合物の発生、調製、および特性」。化学。OpenStax。ISBN 978-1938168390。
^ tec-science (2018年6月21日). 「銑鉄から粗鋼へ」. tec-science . 2019年11月2日閲覧。
^ Peter J. Golas (1999)。中国の科学と文明：第5巻、化学と化学技術、第13部、鉱業。ケンブリッジ大学出版局。152ページ。ISBN 978-0-521-58000-7西暦1世紀頃に中国で発見された最古の高炉
^ Simcoe, Charles R.「鉄鋼の時代：パートII」Advanced Materials & Processes 172.4（2014）：32–33。Academic Search Premier。
^ 「中国における鉄の最古の使用」ドナルド・B・ワグナー著、スザンヌ・MM・ヤング、A・マーク・ポラード、ポール・バッド、ロバート・A・イクサー共著『古代の金属』（BAR International Series、792）、オックスフォード：Archaeopress、1999年、1～9頁。
^ ワグナー2008年、230頁。
^ エブリー、30ページ。
^ 中国、韓国、日本における初期の鉄 Archived 5 February 2007 at the Wayback Machine、Donald B. Wagner、1993年3月
^ ワグナー 2008、6ページ。
^ ニーダム、ジョセフ（1986）、中国の科学と文明、第4巻：物理学と物理技術、パート2、機械工学、台北：ケンブリッジ大学出版局、p。370、ISBN 0-521-05803-1
^ ホンセン・ヤン、マルコ・チェッカレッリ（2009年）。機械とメカニズムの歴史に関する国際シンポジウム。シュプリンガー・サイエンス・アンド・ビジネス・メディア。pp. 235–249。ISBN 978-1-4020-9484-2。
^ ニーダム1986年、118-119頁。
^ 鉄鋼時代の到来。ブリルアーカイブ。1961年、54ページ。GGKEY:DN6SZTCNQ3G。
^ ドナルド・B・ワグナー、「10世紀から14世紀までの中国の高炉」Historical Metallurgy 37(1) (2003)、25–37。もともとWest Asian Science, Technology, and Medicine 18 (2001)、41–74に掲載。
^ エブリー、158ページ。
^ ワグナー2008年、169頁。
^ ワグナー 2008、1ページ。
^ 梁 2006年。
^ ストラスブルガー、ジュリアス H. (1969)。高炉の理論と実践。ゴードン・アンド・ブリーチ・サイエンス・パブリッシャーズ。p. 4。ISBN 978-0-677-10420-1。
^ダグラス・アラン・フィッシャー、「The Epic of Steel」からの抜粋、 Wayback Machineで2007年2月25日にアーカイブ、デイビスタウン博物館＆ハーパー＆ロウ、ニューヨーク、1963年。
^ ヨッケンホーベル、アルブレヒトら。 (1997) 「中央ヨーロッパにおける溶鉱炉技術の始まりに関する考古学的調査」 2013 年 2 月 24 日にウェイバックマシンにアーカイブ。要約は、Jockenhövel, A. (1997)「中央ヨーロッパにおける高炉技術の始まりに関する考古学的調査」pp. 56–58 として出版されています。Crew , Peter および Crew, Susan (編集者) (1997)ヨーロッパにおける初期の鉄工:考古学と実験：1997年9月19～25日に開催されたプラス・タン・イ・ブルフ国際会議の要旨（プラス・タン・イ・ブルフ臨時論文第3号）スノードニア国立公園研究センター、グウィネズ、ウェールズ、OCLC 470699473; WebCiteのアーカイブ[1] 2012年3月11日
^ A. ヴェッターホルム、「ノラベルグスラグにおける高炉の研究」 (Örebro universitet 1999、Järn och Samhälle) ISBN 91-7668-204-8
^ N. Bjökenstam、「中世ヨーロッパの高炉：錬鉄生産のための新しいシステムの一部」、G. Magnusson、『製鉄の重要性：技術革新と社会変革I』（Jernkontoret、ストックホルム、1995年）、143-153ページ、および同巻の他の論文。
^ ワグナー2008、349-351。
^ ワグナー2008、354。
^ Markewitz, Darrell (2006年3月25日). 「初期の鉄生産の冒険 - 実験的な鉄製錬の概要、2001-2005」www.warehamforge.ca。2015年9月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ ワグナー2008、355。
^ Awty, BG (1989年1月)。「ルネッサンス期の高炉：オー・フルノーかフォンドリーか？」ニューコメン協会紀要。61 (1):65–78。doi :10.1179/tns.1989.005。
^ ウッズ、34ページ。
^ ギンペル、67ページ。
^ ウッズ、35ページ。
^ ウッズ、36ページ。
^ ab ウッズ、37ページ。
^ RW Vernon、G. McDonnell、A. Schmidt ( 1998)。「初期の鉄細工に関する統合地球物理学的および分析的評価：3つのケーススタディ」。Historical Metallurgy。32 ( 2): 72–75, 79。
^ David Derbyshire、「ヘンリーは産業革命を「撲滅」した」、Wayback Machineで2014年6月13日にアーカイブ、The Daily Telegraph（2002年6月21日）；Woodsによる引用。
^ シューベルト、HR（1957）、紀元前450年から紀元後1775年までのイギリス鉄鋼業の歴史、ラウトレッジ＆キーガンポール、pp. 395-397
^ abc Tylecote, RF (1992).冶金学の歴史、第2版。ロンドン：Maney Publishing、材料研究所向け。ISBN 978-0901462886。
^ マーソン、ジョン（1990年）。『中国の天才：近代世界の形成における東と西』ウッドストック、ニューヨーク：オーバールック・プレス。69ページ。ISBN 0-87951-397-7PBS シリーズ「The Genius That Was China」の続編{{cite book}}: CS1 maint: postscript (link)
^ アウティ、ブライアン、ウィティック、クリストファー (2002)。「カンタベリー領主、バックステッドでの鉄鋳造、およびウィールドでの大砲鋳造の大陸的先例」。サセックス考古学コレクション。140 :71–81。doi : 10.5284/1085896。
^ PW King、「近世イングランドとウェールズにおける鉄の生産と消費」経済史評論LVIII(1)、1–33; G. Hammersley、「木炭製鉄産業とその燃料1540-1750」経済史評論第II巻、XXVI（1973年）、pp.593-613。
^ ヤコブレフ、VB（1957）、「錬鉄生産の発展」、冶金学者、1（8）、ニューヨーク：シュプリンガー：545、doi：10.1007 / BF00732452、S2CID 137551466
^ ランデス、デイビッド・S. (1969) 『解き放たれたプロメテウス：1750年から現在までの西ヨーロッパにおける技術変化と産業発展』ケンブリッジ、ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局。pp. 90–93。ISBN 0-521-09418-6。
^ ローゼン、ウィリアム (2012)。『世界で最も強力なアイデア: 蒸気、産業、発明の物語』シカゴ大学出版局。149 ページ。ISBN 978-0226726342。
^ Tylecote, RF (1992).冶金学の歴史、第2版。ロンドン：Maney Publishing、材料研究所向け。ISBN 978-0901462886。
^ マクニール、イアン（1990）。技術史百科事典。ロンドン：ラウトレッジ。ISBN 0415147921。
^ 「高炉製鉄用コークス」steel.org。2017年2月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ レイストリック、アーサー（1953）、鉄の創始者の王朝：ダービー家とコールブルックデール、ヨーク：ロングマンズ、グリーン
^ ハイド
^ トリンダー、バリー・スチュアート; トリンダー、バリー（2000年）、シュロップシャーの産業革命、チチェスター：フィリモア、ISBN 1-86077-133-5
^ http://web.archive.org/web/20150522202649/https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf1985/baker85a.pdf
^ Schallenberg, Richard H. (1975年7月). 「進化、適応、そして生存：アメリカの木炭鉄産業の非常に緩やかな終焉」Annals of Science . 32 (4): 341–358. doi :10.1080/00033797500200331. ISSN 0003-3790.
^ https://thebeautyofsteel.com/steel-plants-archive/arcelormittal-monlevadea
^ A. レイストリック著『鉄鋼王朝の王朝』（セッションズ社、ヨーク、1989年）、138-139ページ。
^ HWディキンソン、リース・ジェンキンス『ジェームズ・ワットと蒸気機関』（ムーアランド、アシュボーン、1981年版）、111-112ページ。
^ 英国特許、No.553。
^ 英国特許、第713号。
^ ランデス、デイビッド・S. (1969)。『束縛されないプロメテウス：1750年から現在までの西ヨーロッパにおける技術変化と産業発展』ケンブリッジ、ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局。p. 92。ISBN 0-521-09418-6。
^ Ayres, Robert (1989). 「Technological Transformations and Long Waves」（PDF） p. 21。 2012年3月1日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2013年10月17日閲覧。図7はC/Fe比の時系列を示しています。
^ バーチ、181–189ページ。
^ ハイド、159ページ。
^ 「POSCO光陽高炉が世界最大に」東亜日報、2013年6月10日
^ 「鉄鋼セクター、最大700億ドルの座礁資産を抱える可能性－レポート」ロイター2021年6月29日2021年7月10日閲覧。
^ abc 「脱炭素化への道第2話：製鉄技術」。2020年11月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ Zhang, Wei; Dai, Jing; Li, Chengzhi; Yu, Xiaobing; Xue, Zhengliang; Saxén, Henrik (2021年1月). 「酸素高炉プロセスの探究に関するレビュー」. Steel Research International . 92 (1). doi :10.1002/srin.202000326. S2CID 224952826.
^ abcde RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、77。
^ ab RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、75。
^ RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、76ページ。
^ abcd RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、89ページ。
^ RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、90ページ。
^ 「What is stone wool?」. rockwool.co.uk . 2010年2月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ abcd アメリカ鉄鋼協会 (2005). 高炉の仕組み. steel.org.
^ ab マクニール、イアン（2002）。テクノロジーの歴史百科事典。テイラー＆フランシス。p. 163。ISBN 978-0-203-19211-5。
^ ストラスブルガー、ジュリアス H. (1969)。高炉の理論と実践。ゴードン・アンド・ブリーチ・サイエンス・パブリッシャーズ。p. 564。ISBN 978-0-677-10420-1。
^ Whitfield, Peter, ジンバルトップ充電システムの設計と操作(PDF) 、 2009年3月5日のオリジナル(PDF)からアーカイブ、 2008年6月22日取得
^ 「スカンソープ統合製鉄所で採用されている技術と、欧州連合官報に掲載された鉄鋼生産に関するBAT結論に記載されている技術の比較」（PDF）。英国政府。2012年3月8日。 2021年1月19日閲覧。
^ Liang, Wang; Wang, Guangwei; Xu, Runsheng; Ning, Xiaojun; Zhang, Jianliang; Guo, Xingmin; Jiang, Chunhe; Wang, Chuan (2023年8月). 「高炉製鉄プロセスのライフサイクルアセスメント：化石燃料とバイオマスハイドロチャーの用途の比較」. Fuel . 345 :128138. Bibcode :2023Fuel..34528138L. doi :10.1016/j.fuel.2023.128138.
^ ab IEA-GHG、2000年。主要な産業源からの温室効果ガス排出量 - 鉄鋼生産。報告書番号PH3/30。英国チェルトナム、IEA温室効果ガスR＆Dプログラム。https://ieaghg.org/docs/General_Docs/Reports/PH3-30%20iron-steel.pdf 2021年7月30日にアクセス。
^ Knepper, M.; Babich, A.; Senk, D.; Bürgler, Thomas; Feilmayr, Christoph; Kieberger, N. (2012年10月22日). 「廃プラスチック注入：反応速度と高炉プロセスへの影響」. ResearchGate . 2024年7月31日閲覧。
^ ワン・チュアン;メリン、ペレ。レブグレン、ジョナス。ニルソン、リーフ。ヤン、ウェイホン。サルマン、ハッサン。ハルトグレン、アンダース。ラーソン、ミカエル (2015 年 9 月)。「高炉注入材としてのバイオマス – スウェーデン鉄鋼産業における利用可能性、前処理、および展開を考慮する」。エネルギー変換と管理。102 : 217–226。Bibcode :2015ECM...102..217W。土井：10.1016/j.enconman.2015.04.013。
^ ab Pei, Martin; Petäjäniemi, Markus; Regnell, Andreas; Wijk, Olle (2020年7月18日). 「化石燃料のない未来に向けてHYBRIT: スウェーデンとフィンランドにおける鉄鋼製造技術の開発」. Metals . 10 (7): 972. doi : 10.3390/met10070972 .
^ De Ras, Kevin; Van de Vijver, Ruben; Galvita, Vladimir V; Marin, Guy B; Van Geem, Kevin M (2019年12月). 「鉄鋼業界における炭素回収と利用：化学工学の課題と機会」. Current Opinion in Chemical Engineering . 26 : 81–87. Bibcode :2019COCE...26...81D. doi :10.1016/j.coche.2019.09.001. hdl : 1854/LU-8635595 .
^ IEA (2020). 「鉄鋼技術ロードマップ」.国際エネルギー機関. 2024年8月6日閲覧。
^ “Hybrit”. Hybrit . 2024年8月7日閲覧。
^ ab 「IEAGHG - 技術の進歩を促進し、障壁に対処し、展開を可能にする」。IEAGHG 。2024年8月7日閲覧。
^ 「SteelLens | Metals & Mining | McKinsey & Company」www.mckinsey.com . 2024年8月7日閲覧。
^ http://www.ulcos.org 2008年11月21日アーカイブ、Wayback Machineより
^ ICIT-Revue de Métallurgie、2009 年 9 月号および 10 月号

文献

バーチ、アラン（2005）、イギリス鉄鋼産業の経済史、1784-1879、ラウトレッジ、ISBN 0-415-38248-3
エブリー、パトリシア・バックリー、ウォルソール、アン、パレ、ジェームズ・B（2005年）、東アジア：文化、社会、政治史、ボストン：ホートン・ミフリン、ISBN 0-618-13384-4
ギンペル、ジーン（1976年）『中世の機械：中世の産業革命』ニューヨーク：ホルト、ライナーハート、ウィンストン、ISBN 0-03-014636-4
ハイド、チャールズ・K.（1977）「技術革新とイギリス鉄産業、1700-1870」プリンストン：プリンストン大学出版局、ISBN 0-691-05246-8
梁潔明（2006年）『中国の攻城戦：古代の機械砲と攻城兵器』シンガポール、シンガポール共和国：レオン・キット・メン、ISBN 981-05-5380-3
ワグナー、ドナルド B. (2008)、中国の科学と文明第 5 ～ 11 巻: 鉄冶金学、ケンブリッジ大学出版局^{[ ISBN がありません]}
ウッズ、トーマス（2005年）、カトリック教会はいかにして西洋文明を築いたか、ワシントンDC：レグネリー出版、ISBN 0-89526-038-7

外部リンク

アメリカ鉄鋼協会
高炉アニメーション
北米とヨーロッパにおける鉄鋼の製造と成形のあらゆる方法に関する広範な画像ギャラリー。ドイツ語と英語で提供されています。
高炉とカウパーストーブの概略図

[1] シュマルト、ブライアン（2016年）。「ホープウェル炉のブラスト機械の進化」。IA 。産業考古学協会誌。42 （2）：5-22。

[2] Spirin, NA; Yaroshenko, Yu G; Lavrov, VV (2016年9月). 「高炉における熱伝達回路の開発」. IOPカンファレンスシリーズ: 材料科学と工学. 150 (1): 012022. Bibcode :2016MS&E..150a2022S. doi : 10.1088/1757-899X/150/1/012022 .

[3] PJ Wand、「オーストラリア電解精錬・製錬会社（ニューサウスウェールズ州ポートケンブラ）における銅製錬」『オーストラレーシアの鉱業と冶金の実践：サー・モーリス・モービー記念巻』、JT Woodcock 編（オーストラレーシア鉱業冶金学会：メルボルン、1980 年）335～340 ページ。

[4] RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、9-12ページ。

[:0-5] Pooler, Michael (2019年1月). 「鉄鋼のクリーンアップは気候変動対策の鍵」 . Financial Times . 2022年12月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年7月7日閲覧。

[6] フランツ・オエテルス;オットー、マンフレッド。マイラー、ハインリヒ。ルンゲン、ハンス・ボード。コルターマン、マンフレッド。ブーア、アンドレアス。八木純一郎；フォルマネク、ローター。ローズ、フリッツ。フリッケンシルト、ユルゲン。ホーク、ロルフ。ステファン、ロルフ。シュクロック、ライナー。マイヤー・シュヴィニング、ゲルノート。ブンナゲル、ハインツ・ロータール。ホフ、ハンス・ゲオルク (2006)。 "鉄"。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a14_461.pub2。ISBN 978-3527306732。

[Formulae-7] 「高炉」。サイエンスエイド。2007年12月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年12月30日閲覧。

[InorganicChemistry-8] Rayner-Canham & Overton (2006)、Descriptive Inorganic Chemistry、第4版、ニューヨーク：WH Freeman and Company、pp. 534–535、ISBN 978-0-7167-7695-6

[form2sci-9] KE Lee 博士、2 年生理科 (生物化学物理学)

[openstax-10] ^フラワーズ、 ポール、ロビンソン、ウィリアム R.、ラングレー、リチャード、セオポルド、クラウス (2015)。「遷移金属とその化合物の発生、調製、および特性」。化学。OpenStax。ISBN 978-1938168390。

[11] tec-science (2018年6月21日). 「銑鉄から粗鋼へ」. tec-science . 2019年11月2日閲覧。

[Golas1999-12] Peter J. Golas (1999)。中国の科学と文明：第5巻、化学と化学技術、第13部、鉱業。ケンブリッジ大学出版局。152ページ。ISBN 978-0-521-58000-7西暦1世紀頃に中国で発見された最古の高炉

[13] Simcoe, Charles R.「鉄鋼の時代：パートII」Advanced Materials & Processes 172.4（2014）：32–33。Academic Search Premier。

[14] 「中国における鉄の最古の使用」ドナルド・B・ワグナー著、スザンヌ・MM・ヤング、A・マーク・ポラード、ポール・バッド、ロバート・A・イクサー共著『古代の金属』（BAR International Series、792）、オックスフォード：Archaeopress、1999年、1～9頁。

[FOOTNOTEWagner2008230-15] ワグナー2008年、230頁。

[ebrey_30-16] エブリー、30ページ。

[17] 中国、韓国、日本における初期の鉄 Archived 5 February 2007 at the Wayback Machine、Donald B. Wagner、1993年3月

[FOOTNOTEWagner20086-18] ワグナー 2008、6ページ。

[19] ニーダム、ジョセフ（1986）、中国の科学と文明、第4巻：物理学と物理技術、パート2、機械工学、台北：ケンブリッジ大学出版局、p。370、ISBN 0-521-05803-1

[20] ホンセン・ヤン、マルコ・チェッカレッリ（2009年）。機械とメカニズムの歴史に関する国際シンポジウム。シュプリンガー・サイエンス・アンド・ビジネス・メディア。pp. 235–249。ISBN 978-1-4020-9484-2。

[needham_volume_4_part_2_118-21] ニーダム1986年、118-119頁。

[The_Coming_of_the_Ages_of_Steel-22] 鉄鋼時代の到来。ブリルアーカイブ。1961年、54ページ。GGKEY:DN6SZTCNQ3G。

[23] ドナルド・B・ワグナー、「10世紀から14世紀までの中国の高炉」Historical Metallurgy 37(1) (2003)、25–37。もともとWest Asian Science, Technology, and Medicine 18 (2001)、41–74に掲載。

[24] エブリー、158ページ。

[FOOTNOTEWagner2008169-25] ワグナー2008年、169頁。

[FOOTNOTEWagner20081-26] ワグナー 2008、1ページ。

[FOOTNOTELiang2006-27] 梁 2006年。

[28] ストラスブルガー、ジュリアス H. (1969)。高炉の理論と実践。ゴードン・アンド・ブリーチ・サイエンス・パブリッシャーズ。p. 4。ISBN 978-0-677-10420-1。

[29] ^ダグラス・アラン・フィッシャー、「The Epic of Steel」からの抜粋、 Wayback Machineで2007年2月25日にアーカイブ、デイビスタウン博物館＆ハーパー＆ロウ、ニューヨーク、1963年。

[30] ヨッケンホーベル、アルブレヒトら。 (1997) 「中央ヨーロッパにおける溶鉱炉技術の始まりに関する考古学的調査」 2013 年 2 月 24 日にウェイバックマシンにアーカイブ。要約は、Jockenhövel, A. (1997)「中央ヨーロッパにおける高炉技術の始まりに関する考古学的調査」pp. 56–58 として出版されています。Crew , Peter および Crew, Susan (編集者) (1997)ヨーロッパにおける初期の鉄工:考古学と実験：1997年9月19～25日に開催されたプラス・タン・イ・ブルフ国際会議の要旨（プラス・タン・イ・ブルフ臨時論文第3号）スノードニア国立公園研究センター、グウィネズ、ウェールズ、OCLC 470699473; WebCiteのアーカイブ[1] 2012年3月11日

[31] A. ヴェッターホルム、「ノラベルグスラグにおける高炉の研究」 (Örebro universitet 1999、Järn och Samhälle) ISBN 91-7668-204-8

[32] N. Bjökenstam、「中世ヨーロッパの高炉：錬鉄生産のための新しいシステムの一部」、G. Magnusson、『製鉄の重要性：技術革新と社会変革I』（Jernkontoret、ストックホルム、1995年）、143-153ページ、および同巻の他の論文。

[33] ワグナー2008、349-351。

[34] ワグナー2008、354。

[35] Markewitz, Darrell (2006年3月25日). 「初期の鉄生産の冒険 - 実験的な鉄製錬の概要、2001-2005」www.warehamforge.ca。2015年9月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[36] ワグナー2008、355。

[37] ^ Awty, BG (1989年1月)。「ルネッサンス期の高炉：オー・フルノーかフォンドリーか？」ニューコメン協会紀要。61 (1):65–78。doi :10.1179/tns.1989.005。

[Woods_34-38] ウッズ、34ページ。

[Gimpel-39] ギンペル、67ページ。

[40] ウッズ、35ページ。

[Woods36-41] ウッズ、36ページ。

[Woods37-42] ウッズ、37ページ。

[43] ^ RW Vernon、G. McDonnell、A. Schmidt ( 1998)。「初期の鉄細工に関する統合地球物理学的および分析的評価：3つのケーススタディ」。Historical Metallurgy。32 ( 2): 72–75, 79。

[Woods-44] David Derbyshire、「ヘンリーは産業革命を「撲滅」した」、Wayback Machineで2014年6月13日にアーカイブ、The Daily Telegraph（2002年6月21日）；Woodsによる引用。

[45] シューベルト、HR（1957）、紀元前450年から紀元後1775年までのイギリス鉄鋼業の歴史、ラウトレッジ＆キーガンポール、pp. 395-397

[Tylecote_1992-46] Tylecote, RF (1992).冶金学の歴史、第2版。ロンドン：Maney Publishing、材料研究所向け。ISBN 978-0901462886。

[47] マーソン、ジョン（1990年）。『中国の天才：近代世界の形成における東と西』ウッドストック、ニューヨーク：オーバールック・プレス。69ページ。ISBN 0-87951-397-7PBS シリーズ「The Genius That Was China」の続編{{cite book}}: CS1 maint: postscript (link)

[Queenstock-48] アウティ、ブライアン、ウィティック、クリストファー (2002)。「カンタベリー領主、バックステッドでの鉄鋳造、およびウィールドでの大砲鋳造の大陸的先例」。サセックス考古学コレクション。140 :71–81。doi : 10.5284/1085896。

[49] PW King、「近世イングランドとウェールズにおける鉄の生産と消費」経済史評論LVIII(1)、1–33; G. Hammersley、「木炭製鉄産業とその燃料1540-1750」経済史評論第II巻、XXVI（1973年）、pp.593-613。

[dwip-50] ヤコブレフ、VB（1957）、「錬鉄生産の発展」、冶金学者、1（8）、ニューヨーク：シュプリンガー：545、doi：10.1007 / BF00732452、S2CID 137551466

[Landes_1969-51] ランデス、デイビッド・S. (1969) 『解き放たれたプロメテウス：1750年から現在までの西ヨーロッパにおける技術変化と産業発展』ケンブリッジ、ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局。pp. 90–93。ISBN 0-521-09418-6。

[52] ローゼン、ウィリアム (2012)。『世界で最も強力なアイデア: 蒸気、産業、発明の物語』シカゴ大学出版局。149 ページ。ISBN 978-0226726342。

[53] Tylecote, RF (1992).冶金学の歴史、第2版。ロンドン：Maney Publishing、材料研究所向け。ISBN 978-0901462886。

[McNeil1990-54] マクニール、イアン（1990）。技術史百科事典。ロンドン：ラウトレッジ。ISBN 0415147921。

[55] 「高炉製鉄用コークス」steel.org。2017年2月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[56] レイストリック、アーサー（1953）、鉄の創始者の王朝：ダービー家とコールブルックデール、ヨーク：ロングマンズ、グリーン

[57] ハイド

[58] トリンダー、バリー・スチュアート; トリンダー、バリー（2000年）、シュロップシャーの産業革命、チチェスター：フィリモア、ISBN 1-86077-133-5

[59] ttp://web.archive.org/web/20150522202649/https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf1985/baker85a.pdf

[60] Schallenberg, Richard H. (1975年7月). 「進化、適応、そして生存：アメリカの木炭鉄産業の非常に緩やかな終焉」Annals of Science . 32 (4): 341–358. doi :10.1080/00033797500200331. ISSN 0003-3790.

[61] ttps://thebeautyofsteel.com/steel-plants-archive/arcelormittal-monlevadea

[62] A. レイストリック著『鉄鋼王朝の王朝』（セッションズ社、ヨーク、1989年）、138-139ページ。

[63] HWディキンソン、リース・ジェンキンス『ジェームズ・ワットと蒸気機関』（ムーアランド、アシュボーン、1981年版）、111-112ページ。

[64] 英国特許、No.553。

[65] 英国特許、第713号。

[66] ランデス、デイビッド・S. (1969)。『束縛されないプロメテウス：1750年から現在までの西ヨーロッパにおける技術変化と産業発展』ケンブリッジ、ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局。p. 92。ISBN 0-521-09418-6。

[67] Ayres, Robert (1989). 「Technological Transformations and Long Waves」（PDF） p. 21。 2012年3月1日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2013年10月17日閲覧。図7はC/Fe比の時系列を示しています。

[Neilson-68] バーチ、181–189ページ。

[69] ハイド、159ページ。

[70] 「POSCO光陽高炉が世界最大に」東亜日報、2013年6月10日

[71] 「鉄鋼セクター、最大700億ドルの座礁資産を抱える可能性－レポート」ロイター2021年6月29日2021年7月10日閲覧。

[:1-72] 「脱炭素化への道第2話：製鉄技術」。2020年11月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[73] Zhang, Wei; Dai, Jing; Li, Chengzhi; Yu, Xiaobing; Xue, Zhengliang; Saxén, Henrik (2021年1月). 「酸素高炉プロセスの探究に関するレビュー」. Steel Research International . 92 (1). doi :10.1002/srin.202000326. S2CID 224952826.

[Sinclair77-74] RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、77。

[Sinclair75-75] RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、75。

[76] RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、76ページ。

[Sinclair89-77] RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、89ページ。

[78] RJ Sinclair、「鉛の抽出冶金」（オーストラリア鉱業冶金研究所：メルボルン、2009年）、90ページ。

[79] 「What is stone wool?」. rockwool.co.uk . 2010年2月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[AISI-80] アメリカ鉄鋼協会 (2005). 高炉の仕組み. steel.org.

[et-81] マクニール、イアン（2002）。テクノロジーの歴史百科事典。テイラー＆フランシス。p. 163。ISBN 978-0-203-19211-5。

[82] ストラスブルガー、ジュリアス H. (1969)。高炉の理論と実践。ゴードン・アンド・ブリーチ・サイエンス・パブリッシャーズ。p. 564。ISBN 978-0-677-10420-1。

[83] Whitfield, Peter, ジンバルトップ充電システムの設計と操作(PDF) 、 2009年3月5日のオリジナル(PDF)からアーカイブ、 2008年6月22日取得

[84] 「スカンソープ統合製鉄所で採用されている技術と、欧州連合官報に掲載された鉄鋼生産に関するBAT結論に記載されている技術の比較」（PDF）。英国政府。2012年3月8日。 2021年1月19日閲覧。

[85] Liang, Wang; Wang, Guangwei; Xu, Runsheng; Ning, Xiaojun; Zhang, Jianliang; Guo, Xingmin; Jiang, Chunhe; Wang, Chuan (2023年8月). 「高炉製鉄プロセスのライフサイクルアセスメント：化石燃料とバイオマスハイドロチャーの用途の比較」. Fuel . 345 :128138. Bibcode :2023Fuel..34528138L. doi :10.1016/j.fuel.2023.128138.

[:2-86] IEA-GHG、2000年。主要な産業源からの温室効果ガス排出量 - 鉄鋼生産。報告書番号PH3/30。英国チェルトナム、IEA温室効果ガスR＆Dプログラム。https://ieaghg.org/docs/General_Docs/Reports/PH3-30%20iron-steel.pdf 2021年7月30日にアクセス。

[87] Knepper, M.; Babich, A.; Senk, D.; Bürgler, Thomas; Feilmayr, Christoph; Kieberger, N. (2012年10月22日). 「廃プラスチック注入：反応速度と高炉プロセスへの影響」. ResearchGate . 2024年7月31日閲覧。

[88] ワン・チュアン;メリン、ペレ。レブグレン、ジョナス。ニルソン、リーフ。ヤン、ウェイホン。サルマン、ハッサン。ハルトグレン、アンダース。ラーソン、ミカエル (2015 年 9 月)。「高炉注入材としてのバイオマス – スウェーデン鉄鋼産業における利用可能性、前処理、および展開を考慮する」。エネルギー変換と管理。102 : 217–226。Bibcode :2015ECM...102..217W。土井：10.1016/j.enconman.2015.04.013。

[:3-89] Pei, Martin; Petäjäniemi, Markus; Regnell, Andreas; Wijk, Olle (2020年7月18日). 「化石燃料のない未来に向けてHYBRIT: スウェーデンとフィンランドにおける鉄鋼製造技術の開発」. Metals . 10 (7): 972. doi : 10.3390/met10070972 .

[90] De Ras, Kevin; Van de Vijver, Ruben; Galvita, Vladimir V; Marin, Guy B; Van Geem, Kevin M (2019年12月). 「鉄鋼業界における炭素回収と利用：化学工学の課題と機会」. Current Opinion in Chemical Engineering . 26 : 81–87. Bibcode :2019COCE...26...81D. doi :10.1016/j.coche.2019.09.001. hdl : 1854/LU-8635595 .

[91] IEA (2020). 「鉄鋼技術ロードマップ」.国際エネルギー機関. 2024年8月6日閲覧。

[92] “Hybrit”. Hybrit . 2024年8月7日閲覧。

[:4-93] 「IEAGHG - 技術の進歩を促進し、障壁に対処し、展開を可能にする」。IEAGHG 。2024年8月7日閲覧。

[94] 「SteelLens | Metals & Mining | McKinsey & Company」www.mckinsey.com . 2024年8月7日閲覧。

[95] ttp://www.ulcos.org 2008年11月21日アーカイブ、Wayback Machineより

[96] ICIT-Revue de Métallurgie、2009 年 9 月号および 10 月号

高炉