Eisengewinnung im Hochofen

Einleitung:

Eisen ist heutzutage eines der am meisten genutzten Metalle der Welt. Leider ist der Eisengehalt in Gesteinen sehr gering, obwohl Eisen eines der h├Ąufigsten Stoffe der Erde ist. Es lohnt sich erst das Eisen aus Eisenerz zu gewinnen, wenn der Gehalt mindestens 20% betr├Ągt. Durch den Hochofen wird es erm├Âglicht, Eisenerze zu Roheisen zu reduzieren und von Begleitstoffen, der sogenannten Gangart, zu trennen.

Beschreibung der Hochofenanlage:

Ein Hochofen ist ca. 30 Meter hoch, zylinderf├Ârmig und hat einen Durchmesser von 12 Metern. An den Hochofen schlie├čt sich ein Winderhitzer an.

Die Vorbereitung zur Eisengewinnung:

Mit dem F├Ârderband werden abwechselnd Schichten von zerkleinerten Eisenerzen + Zuschl├Ąge (Kalk oder Sand) und Koks in die obere ├ľffnung des Hochofens gesch├╝ttet. Mit dem Winderhitzer wird Luft auf 1300┬░C erhitzt und anschlie├čend in das Innere des Hochofens gepre├čt.

Vorg├Ąnge im Hochofen:

Die hinzugef├╝gte, hei├če Luft f├╝hrt zur Verbrennung der untersten Koksschicht. Der im Koks enthaltene Kohlenstoff reagiert mit dem Sauerstoff zu Kohlenstoffmonoxid. Dieser Vorgang ist exotherm.

Kohlenstoff + Sauerstoff SYMBOL 224 \f "Wingdings" Kohlenstoffmonoxid; exotherm

Dadurch steigt die Temperatur bis zu 1600┬░C an. Das Kohlenstoffmonoxid steigt in die dar├╝berliegende Eisenerzschicht auf und wirkt gegen├╝ber dem Eisenoxid als Reduktionsmittel.

Eisenoxid + Kohlenstoffmonoxid SYMBOL 224 \f "Wingdings" Eisen + Kohlenstoffdioxid; exotherm

Das entstandene Kohlenstoffdioxid gelangt in die n├Ąchste Koksschicht und wird dort wieder zu Kohlenstoffmonoxid reduziert.

Kohlenstoffdioxid + Kohlenstoff SYMBOL 224 \f "Wingdings" Kohlenstoffmonoxid; endotherm

Aus den Verunreinigungen des Eisenoxids, der Gangart, und den Zuschl├Ągen, die zus├Ątzlich in den Hochofen gegeben wurden, bildet sich fl├╝ssige Schlacke. Das fl├╝ssige Eisen sammelt sich im unteren Teil des Hochofens und wird von der spezifisch leichteren Schlacke vor erneuter Oxidation gesch├╝tzt. Alle 4 bis 6 Stunden wird das fl├╝ssige, 1000┬░C hei├če Roheisen, genau wie die Schlacke, abgegossen.

Das hei├če Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff w├Ąrmt die oberen Schichten vor und verl├Ąsst als Gichtgas den Hochofen. Das Gichtgas wird zur Reinigung in einen speziellen Konverter abgef├╝hrt und ein Teil davon als Luftzufuhr in den Winderhitzer gegeben.

Der Hochofen wird ohne Unterbrechung betrieben, das hei├čt, dass st├Ąndig Eisenerz + Zuschl├Ąge und Koks oben in den Hochofen nachgef├╝llt werden, w├Ąhrend unten das fl├╝ssige Roheisen und die fl├╝ssige Schlacke abgegossen wird.

Eisenveredelung (Stahlherstellung):

Im Roheisen ist 4% Kohlenstoff enthalten. Es ist spr├Âde, br├╝chig und schmilzt pl├Âtzlich, ohne vorher zu erweichen. Deshalb kann man mit Roheisen nicht schmieden. Durch die Verringerung dieses Kohlenstoffgehaltes auf ca. 1% entsteht Stahl, der elastischer und damit leichter zu schmieden ist als Eisen.

F├╝r die Eisenveredelung gibt es besondere Verfahren:

Zum Einen wurde das LD - Verfahren entwickelt, wobei das fl├╝ssige Roheisen in einen Konverter gegossen wird und Sauerstoff und Schrott zur besseren Verarbeitung hinzugef├╝gt werden.

Zus├Ątzlich wurde das Elektrostahl - Verfahren erfunden. Zwischen zwei Graphit- Elektroden wird ein Lichtbogen erzeugt, durch dessen freiwerdende W├Ąrme der Ofeninhalt zum Schmelzen gebracht wird.

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