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铁矿石是地壳主要组成部分之一，铁在自然界中是分布得极为广泛的。但是人类发现铁和利用铁，却比黄金和铜要迟。这是什么原因呢？首先是由于天然的纯铁在地球上几乎找不到，不像自然金和自然铜那样容易被人发现。而且铁容易氧化生锈，只有和镍混合的铁才能持久不锈，但是含镍的自然铁又极稀少。
因为地球上很难找到自然铁，人类最早所发现的铁，是天空中落下来的陨星。陨星中有些是铁和镍合金，称为陨铁，其中所含铁的百分比是很高的，而且铁很纯净，细的夹杂物很少
，无论埃及或美索不达米亚地区的最古文明国家，所发现的最早的铁器都是由陨铁加工制成的。考古学家曾在美索不达米亚苏美尔人所建的古乌尔城的古墓中，发现过一把陨铁所制成的小斧，而在古苏美尔语中，铁叫做“安巴尔”，意思是“天降之火”。很明显，苏美尔人最初用的铁是从“天降之火”中来的，所谓“天降之火”就是陨铁。当然，从天空中落下来的陨铁，为数是不多的，因此在用陨铁制作铁器时，铁一定是非常珍贵的。在埃及的前王朝时期（公元前3500年），曾用含镍7.5%的陨铁制成铁珠（在今开罗南80公里格尔则出土）；在埃及十一王朝（公元前2000年）的一个墓里，出土了含镍10.5%的陨铁制成的镶银辟邪护符。埃及第五至第六王朝（公元前2400年前）的金字塔所藏的宗教经文，曾记述当时太阳神等重要神像的宝座是用铁制成的。这种制作重要神像宝座用的铁，显然也是从陨铁得来的，在当时是被认为带有神秘性的珍贵的金属。
对于处在原始状态的民族来说，铁同样是非常珍贵的。在美洲，几个古代文化中心的印第安人，包括墨西哥的阿兹特克部落、尤卡坦的玛亚人和秘鲁的印加人，以及密西西比河流域的印第安人，都曾用陨铁制成箭头、小刀和其他工具。东南亚的马来族把自己炼制的宝刀，叫做“拍莫刀”，“拍莫”在马来语里是陨铁的意思，这种刀该是用陨铁制成的。
人类开始用陨铁制成铁器是很早的，但由于陨铁来源的稀少，铁在当时成为稀有的贵金属，当然它不可能对生产起什么作用。然而这时对陨铁的利用，毕竟使人们初次认识了铁，这对于后来铁矿石的冶炼技术的发明是有帮助的。
铁矿石冶炼技术的发明，是冶金史上新阶段的到来。因为铁矿在世界上分布既广，铁的性质又远比青铜坚牢锐利，等到铁开始为人类服务，生产工具便可得到很大的改进，生产力便可得到进一步的提高。恩格斯在《家庭、私有制和国家的起源》中指出：“铁已在为人类服务，它是在历史上起过革命作用的各种原料中最后的和最重要的一种原料。所谓最后的，是指直到马铃薯的出现为止。铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区，成为可能；它给手工业工人提供了一种其坚固和锐利、非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具。”
铁矿石中的铁，一般呈氧化物状态，如赤铁矿（Fe 2 O 3 ）、磁铁矿（Fe 3 O 4 ）、褐铁矿（含结晶水的Fe 2 O 3 ）、菱铁矿（FeCO 3 ，热分解后成为FeO）等。在一定温度下，铁矿石中的氧化铁与还原剂（木炭及其他燃烧物所产生的一氧化碳）接触，便可逐渐还原成铁。大约500—600摄氏度以上就开始还原，要到1000度左右，才能得到含碳量很低的固体铁块。
在冶铁技术发明初期，炼铁炉很小，构造也很简单。炉身一般用石头和耐火粘土砌成，有的用石头砌成后涂上耐火粘土，有的全用耐火粘土砌成。炉体大多呈圆形。炉子下身的侧部有一个小孔，插有陶制通风管。多数依傍山坡，利用自然通风。后来进一步用皮囊作鼓风器，用来送进空气。炼铁时，把碎矿石和木炭一层夹一层地从炉子上面加进去，生了火，用一两个皮制风囊鼓动着，把空气从炉侧陶管中不断地压送到炉子中去。这种初期的炼铁炉，因为炉子小，风囊不大，用人力所鼓动出来的风又不够有力，因此吹旺的炭火，温度就不够高，约为1000摄氏度左右，被还原（即去了氧的）的铁块沉到炉底时，就不能熔化为液体流出炉外。每次炼成铁以后，要等炉子冷却，才能把铁块取出来。这样从炉中炼成的铁，是软的、海绵似的熟铁块。这种海绵似的熟铁块，结构疏松，表面很多孔隙，孔隙中夹有矿石本身存在的许多氧化物，主要是未还原氧化铁（FeO）以及氧化铁和硅酸盐（SiO 2 ）的共同结晶组成的杂质，需要在锻铁炉中烧红后，经过不断锻打，才能挤出一部或大部分杂质，取得较纯的熟铁块，锻造成各种铁器。
这种早期的炼铁技术，曾被称为“块炼法”或“低温固体还原法”。其产品被称为“块炼铁”或“海绵铁”。这样的炼铁法，产量低，费工多，劳动强度大，浪费原料多，而且产品不够坚牢耐用。恩格斯曾经指出：“最初的铁往往比青铜软。”
只有在炼铁技术进步后，才能提高铁的质量，使铁的坚牢锐利远远超过青铜。
这种冶铁技术究竟最初发明于何时何地，曾经是人们注意和争论的问题。许多学者往往依据考古学上的新发现，变更发明的时间和地点。从目前已有的资料来看，各地铁器的应用是有先后的，那种以为冶金技术来自一个“母国”的说法，完全是不科学的臆说。很显然，凡是一个地方具备了发明某种冶金技术的地理条件和历史条件时，就完全可能创造出某种冶金技术。事实也正是如此，铁在远古时代，是在距离遥远的各个地区，在不同时间出现的。中国冶铁技术的发明，同亚洲西南部和欧洲、非洲所有文明国家的冶铁技术是毫无关联的。许多原始的部落在各别的地区，而且在不同的时间，也都已有冶铁技术的发明。
一般说来，冶铁技术发明于原始社会的末期，就是恩格斯所说的野蛮期的高级阶段。恩格斯曾说野蛮期的高级阶段是“从铁矿的冶炼时开始”。又说，“一切文化民族都在这个时期经历了自己的英雄时代：铁剑时代，但同时也是铁犁和铁斧的时代。”
这个铁犁与铁斧时代的到来，对于社会生产力的发展是起着巨大作用的。有许多民族由于掌握了铁器手工业，随着社会生产力的发展，随着财富的增加，随着社会分工的扩大以及交换的发展，逐渐由原始公社制过渡到奴隶制社会。但是我们要知道，并不是所有的民族都是如此的。有许多民族由于自然条件的关系，由于采用人工灌溉的关系，特别是由于掌握了较高的农业生产技术，使生产力有了较大发展，因而在拥有青铜器工具的时候，已经过渡到阶级社会。在这些青铜器时代已进入阶级社会的民族中，是在进入阶级社会后再发明冶铁技术的。例如古代的埃及和巴比伦就是如此，古代的中国也是如此。
世界上铁矿石冶炼技术的最早发明的时期，目前学术界还在讨论，暂时还不能确定。比较可靠的时期是公元前14世纪，因为埃及、两河流域、爱琴等地区在这个世纪都已有铁器应用，在埃及阿马尔纳出土的埃及法老同赫梯国王来往的信札中关于铁的文字记载，也是属于这个世纪的。但是在这个世纪内，铁在各地还是以装饰品的形式出现的，都是些珍贵的精美的工艺品。在冶铁技术刚发明时，铁还是作为贵金属出现的，在意大利大约出现在公元前12世纪，在俄国、德国、斯堪的纳维亚半岛大约出现在公元前10世纪。大概在公元前9世纪，在欧洲，铁的应用才开始推广，到公元前8—前7世纪，整个欧洲才比较普遍用铁，在武器和重要工具的制造上，铁排挤了青铜。至于中国开始发明冶铁技术的时期，学术界正在讨论中，暂时也还没有一致的结论，我们将在本书上编的第一章中加以探讨。