Herstellung von Roheisen und Eisenschwamm
Haben sie keine Angst vor einer chemischen Formel:
Dieser Abschnitt beschreibt die Prozesse, wie aus dem aufbereiteten Erz, das Roheisen gewonnen wird. Es ist von einer direkten und indirekten Reduktion die Rede. Zum Verständnis hier eine kurze Erklärung zum Thema Reduktion und Redox-Reaktion.
Stellen sie sich vor irgend jemand hat etwas und möchte es nicht hergeben. Er lässt es sich auch nicht leicht wegnehmen. Wer bekommt es schlussendlich aber trotzdem? Leicht zu erraten: der Stärkere!
Genau so wird aus dem Eisenerz Roheisen gewonnen. Man benötigt einen Stoff der dem Eisenoxid (Erz) die Sauerstoffatome wegnimmt. Das sind alle Stoffe mit denen sich Sauerstoff lieber bindet als mit Eisen. Im Prinzip sind das alle Metalle welche in der Spannungsreihe über dem Eisen stehen. Aluminium wäre z.B. geeignet. In großtechnischen Anlagen kommen aber Kohlenmonoxid oder reiner Kohlenstoff zum Einsatz.
Chemisch betrachtet passiert folgendes: Dem Eisenoxid wird der Sauerstoff genommen (Reduktion). Der Kohlenstoff nimmt sich den Sauerstoff (Oxidation). Dieses findet gleichzeitig, Zug um Zug statt. In diesem Fall spricht man von einer Redox-Reaktion.
Was bisher geschah: Das Eisenerz wurde abgebaut und aufbereitet. Dabei wurde das Eisenoxid von den Nichteisen-Anteilen getrennt und im Eisenanteil angereichert. Die eisenhaltigen Erze wurden dann in Stückform, d.h. in Stückerz gebrochen. Der staubförmige Bruch gesintert oder pelletisiert und in den Hochofen eingebracht. Der Hochofen wurde schichtweise befüllt und der Prozess in Gang gebracht.
Im Hochofen werden aus dem (aufbereiteten) Eisenerz bei sehr hohem Energieumsatz durch Reduktion, Roheisen und Eisenschwamm gewonnen.
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Die Roheisengewinnung (2 Fe) beruht darauf, dass der Sauerstoff der Eisenoxide (Erze a Fe2 O3) durch das Reduktionsgas Kohlenmonoxid (3 CO) (indirekte Reduktion) gebunden wird. |
Fe2O3 + 3 CO a 2 Fe + 3 CO2 |
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Wird der Sauerstoff der Eisenoxide (Fe2O3) durch den Kohlenstoff des Kokses (3 C) (direkte Reduktion) chemisch gebunden, entsteht Eisenschwamm (2 Fe + 3 CO). |
Fe2O3 + 3 C a 2 Fe + 3 CO |
Roheisen und Eisenschwamm sind Ausgangsstoffe für die Herstellung der Stähle und der Eisen-Gusswerkstoffe. Die Verhüttung der Eisenerze erfolgt vorwiegend im Hochofen.
Das COREX – Verfahren (Direktreduktion) gewinnt jedoch zunehmend an Bedeutung.