炼铁是现代工业的基础之一，通过将铁矿石转化为纯度较高的生铁，为钢铁生产提供原料。这一过程主要依赖于还原反应，利用一氧化碳（CO）等还原剂从铁矿石中提取铁元素。以下是工业炼铁的基本原理及相关的化学方程式。

在高炉炼铁过程中，铁矿石（通常为氧化铁 Fe₂O₃ 或 Fe₃O₄）与焦炭和石灰石一起被送入高炉。焦炭不仅作为燃料提供高温，还充当还原剂，而石灰石则用于去除杂质，形成炉渣。整个化学反应的核心在于还原剂的一氧化碳与铁矿石发生反应，释放出金属铁。

化学反应的主要步骤如下：

1. 焦炭燃烧生成一氧化碳：

\[ 2C + O₂ \rightarrow 2CO \]

2. 一氧化碳还原铁矿石中的氧化铁：

\[ Fe₂O₃ + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO₂ \]

或者对于四氧化三铁：

\[ Fe₃O₄ + 4CO \rightarrow 3Fe + 4CO₂ \]

这些反应在高温条件下进行，同时石灰石分解生成氧化钙（CaO），用于与矿石中的二氧化硅（SiO₂）结合形成炉渣：

\[ CaCO₃ \rightarrow CaO + CO₂↑ \]

\[ SiO₂ + CaO \rightarrow CaSiO₃ \]

最终，铁水从高炉底部排出，而炉渣则浮在表面被分离。这种工艺效率高，能够大规模生产生铁，是现代工业不可或缺的一部分。

总结来说，工业炼铁的化学原理基于氧化还原反应和物理分离技术，其核心化学方程式为氧化铁与一氧化碳之间的还原反应，从而实现从矿石到金属铁的转化。