高炉炼铁的原理是将铁矿石、焦炭和熔剂（如石灰石）等原料放入高炉中加热，在高温和还原气氛下（还原物质主要是CO、H2、C等），通过一系列的化学反应将铁矿石中的铁还原出来，生成生铁。同时，炉内的杂质和熔剂会结合形成炉渣，从炉口排出。整个过程主要包括三个部分：造气、炼铁和造渣。

造气：

在高炉内，焦炭与鼓入的空气中的氧气反应，生成二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）。二氧化碳在高温下与焦炭进一步反应，生成更多的CO。这个过程中产生的热量和CO为后续的炼铁反应提供了必要的条件。

炼铁：

铁矿石在高炉内与CO和H2等还原剂反应，铁矿石中的氧化铁（Fe2O3）被还原为生铁（Fe）。主要的化学反应方程式为：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2。

造渣：

在炼铁过程中，铁矿石中的脉石（不还原的杂质）和加入的石灰石等熔剂在高温下熔化，形成炉渣。炉渣从炉口排出，有助于去除铁中的杂质，并保护炉壁和炉底。

高炉炼铁是现代炼铁工业的主要方法，具有经济指标良好、工艺简单、生产量大、能耗低等优点。尽管存在一些环境污染和资源消耗的问题，但通过技术改进和环保措施，高炉炼铁仍然是世界上最重要的铁生产方法之一。