Referat Eisengewinnung im Hochofen

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 häufigsten Stoffe der Erde ist. Es lohnt sich erst das Eisen aus Eisenerz zu gewinnen, wenn der Gehalt mindestens % beträgt. Durch den Hochofen wird es ermöglicht, Eisenerze zu Roheisen zu reduzieren und von Begleitstoffen, der sogenannten Gangart, zu trennen.

Beschreibung der Hochofenanlage

Ein Hochofen ist ca. 0 Meter hoch, zylinderförmig und hat einen Durchmesser von 2 Metern. An den Hochofen schlie t sich ein Winderhitzer an.

Die Vorbereitung zur Eisengewinnung

Mit dem F rderband werden abwechselnd Schichten von zerkleinerten Eisenerzen + Zuschläge Kalk oder Sand) und Koks in die obere Öffnung des Hochofens gesch ttet. Mit dem Winderhitzer wird Luft auf C erhitzt und anschließend in das Innere des Hochofens gepre t.

Vorg nge im Hochofen

Die hinzugef gte, hei e Luft führt zur Verbrennung der untersten Koksschicht. Der im Koks enthaltene Kohlenstoff reagiert mit dem Sauerstoff zu Kohlenstoffmonoxid. Dieser Vorgang ist exotherm.

Kohlenstoff + Sauerstoff  Kohlenstoffmonoxid; exotherm

Dadurch steigt die Temperatur bis zu 6 0 C an. Das Kohlenstoffmonoxid steigt in die darüberliegende Eisenerzschicht auf und wirkt gegen ber dem Eisenoxid als Reduktionsmittel.

Eisenoxid + Kohlenstoffmonoxid Eisen + Kohlenstoffdioxid; exotherm

Das entstandene Kohlenstoffdioxid gelangt in die nächste Koksschicht und wird dort wieder zu Kohlenstoffmonoxid reduziert.

Kohlenstoffdioxid + Kohlenstoff Kohlenstoffmonoxid; endotherm

Aus den Verunreinigungen des Eisenoxids, der Gangart, und den Zuschlägen, die zusätzlich 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, 1 0 °C heiße Roheisen, genau wie die Schlacke, abgegossen.

Das hei e Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff wärmt die oberen Schichten vor und verläßt 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 t, daß ständig Eisenerz + Zuschläge und Koks oben in den Hochofen nachgef llt werden, während unten das fl ssige Roheisen und die flüssige Schlacke abgegossen wird.

Eisenveredelung Stahlherstellung)

Im Roheisen ist % Kohlenstoff enthalten. Es ist spröde, br chig und schmilzt plötzlich, 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.

Für 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.

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