高炉
耐火煉瓦の劣化状況を調べるためにかつては耐火煉瓦内にコバルト60を入れて製品への含有量から劣化状況を間接的に把握していた。
炉底の耐火煉瓦の劣化状況など、稼働中の溶鉱炉の内部を外部から透視することは長年できなかったが、現在では分解能は低いものの、溶鉱炉内の様子をミュー粒子で透視するミュオグラフィの開発が産学連携で進められる。
コバルト60を用いたことから現代の鉄鋼製品には極微量のコバルト60が環境に拡散された。無論、人体や生態系に影響を及ぼすものではないものの、微量放射能検出の際には障害となるため、太平洋戦争前に金属鉄となった鉄が環境放射能の遮蔽材として使われる。日本における代表例が戦艦陸奥の船体引き上げで得られた陸奥鉄である。
原料鉱石には SiO2 などの不純物が存在する。これを取り除くために高炉中に石灰石(主成分 CaCO3)を入れ、以下の反応により粘性が小さく除去しやすいスラグを生成する。スラグは CaSiO3 などの組成を持つ。
SiO 2 + CaCO 3 ⟶ CaSiO 3 + CO 2 {\displaystyle {\ce {SiO2 + CaCO3 -> CaSiO3 + CO2}}}
この反応のプロセスは以下のとおりである。
CaCO 3 ⟶ CaO + CO 2 {\displaystyle {\ce {CaCO3 -> CaO + CO2}}}
CaO + SiO 2 ⟶ CaSiO 3 {\displaystyle {\ce {CaO + SiO2 -> CaSiO3}}}
鉄は、石を積んだような低温しか出せない原始的なブルマリー炉(Bloomery)でも海綿鉄などを鉄鉱石から半固体状で取り出し、鍛冶屋が鎚で鍛えれば器具にすることができる。古代の鉄器はそうして作られた。しかし高温で完全に溶解させ、液状にした銑鉄は、鋳型に流し込んで自由な形に造型することができた。そのためには高温を得るための、水車を動力にする強力な鞴を装備した高炉が必要であった。
現在知られている最も古い高炉は、中国の前漢時代(紀元前1世紀頃)のものとみられる。しかし、紀元前5世紀頃と見られる鋳鉄が中国で発見されており、それよりも古い高炉があった可能性がある。初期の高炉は、内壁が粘土で作られており、リンを含む鉱石を使用していたと見られる。西洋における最初の高炉は、スウェーデンで1150年から1350年の間に作られたらしい。この高炉が、独自の技術で作られたのか、モンゴルからもたらされた技術によって作られたのかははっきりしていない。高炉は中世を通じ、ヨーロッパ中の鉄鉱石のある地域へと伝播していったが、のち高炉で製造した銑鉄を精錬して鋼鉄とする技術が考案され、製鉄における高炉の役割は不動のものになった。
初期の高炉は大量の木炭を消費した。