在典型的块炼炉中，木材或木炭燃烧产生约1200–1300°C的温度和富含一氧化碳（CO）的炉内气氛。主要由铁的氧化物和二氧化硅（SiO2）组成的焙烧铁矿石被加入火中。部分铁的氧化物与二氧化硅结合生成铁橄榄石（2FeO·SiO2 或 Fe2SiO4），其熔点为1205°C。这是炉渣的主要成分，大部分炉渣熔化并流至炉底。其余铁的氧化物被一氧化碳还原为金属铁。由此产生的小块铁从未熔化，它们烧结在一起，形成一种铁和炉渣的海绵状团块，称为块铁。将其取出并在铁砧上锤打，以挤出尽可能多的炉渣。所涉及的反应为：
| C + O2 = CO2 | (1) | |
| CO2 + C = 2CO | (2) | |
| 3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 | (3) | |
| Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 | (4) | |
| 2FeO + SiO2 = Fe2SiO4 | (5) | |
| FeO + CO = Fe + CO2 | (6) | |
| 2CO = CO2 + C（溶于铁的固溶体中） | (7) |
这些反应的热力学条件如下方相图所示。可以看出，在平衡条件下，FeO 被还原为 Fe 而 Fe2SiO4 不被还原的 CO 含量范围很窄（位于曲线 C 与 B 之间）。在此范围内，碳进入铁的量非常少。块炼炉操作者需小心控制炉内气氛的 CO 含量，但块炼炉远非在平衡条件下运行，因此在块炼炉中制造钢或生铁是完全可能的。尽管如此，操作者通常会避免让过多碳进入铁中，因为虽然钢常常是可取的，但总是存在碳进入过多而变成生铁的危险——这对打铁匠来说是毫无用处的。
关于块炼炉工艺的更详细技术论述见 Gordon & Killick（1992；1993）和 Pleiner（2000: 133–137）。
某些在黑色冶金中重要的反应的平衡条件。纵轴给出了炉内气氛中一氧化碳（CO）与二氧化碳（CO2）的分压比。当炉况处于某条特定曲线上方时，相应反应向右进行；若在下方，则向左进行。曲线 A 以及 A 与 C 之间的曲线（B 除外）是在假设气氛含约79%氮气的条件下计算的。转载自 Wagner 2008: 92，图41。 此图所依据的计算见此处。
参考文献
Gordon, Robert B., and David J. Killick. 1992. ‘The metallurgy of the American bloomery process’. Archeomaterials 6.2: 141–167.
Gordon, Robert B., and David J. Killick. 1993. ‘Adaptation of Technology to Culture and Environment: Bloomery Iron Smelting in America and Africa’. Technology and Culture 34.2: 243–270. www.jstor.org/stable/3106536
Pleiner, Radomír. 2000. Iron in archaeology: The European bloomery smelters. Praha: Archeologický Ústav Avčr. www.academia.edu/34485002
Wagner, Donald B. 2008. Science and civilisation in China. Vol. 5, Part 11: Ferrous metallurgy. Cambridge: Cambridge University Press.
最后编辑：DBW，2023年2月24日
样式修改：2024年6月8日
