Chemie verstehen 4, Schulbuch

46 4  Arbeitsheft-Seite 28–29 1. Woraus wird Eisen gewonnen? In der Natur kommt Eisen meistens in Verbindung mit Sauerstoff (Oxide) oder Schwefel (Sulfide) und als Salz der Kohlensäure (Carbonate) vor. Minerale mit mehr als 20% Eisengehalt nennen wir Eisenerze . Spateisen- stein (FeCO 3 ) vom Erzberg in der Steiermark enthält nur bis zu 40% Eisen, Magneteisenstein aus Schweden enthält ca. 75% Eisen. M Eisen wird hauptsächlich aus diesen Erzen gewonnen: Magneteisen- stein, Roteisenstein, Brauneisenstein und Spateisenstein. 2. Wie wird Roheisen aus Erzen gewonnen? Professor Flints Minihochofen (Abb. 46.4) Fülle ein Reagenzglas (Duran 16/160) mit 6cm Natriumpercarbonat, 1cm Tonscherben, 1cm Aktivkohle-Körnern, 1cm Eisenoxid-Körnern (rotes Eisen- oxid mit Tapetenkleister) und 5cm Aktivkohle-Körnern. Verschließe mit Glaswolle. Erhitze das Eisenoxid-Kohle-Gemenge bis zur Rotglut. Dann erhitzt du die Natriumpercarbonatfüllung. Das entweichende O 2 -Gas reagiert mit der Kohle zu CO. Das Eisenoxid glüht auf und wird zu Eisen reduziert. Erhitze, bis das Glühen aufhört! Lass das Glas abkühlen, zerschlage es und ziehe das Eisen mit einem Magneten aus der Kohle. Ähnliche Vorgänge wie bei V1 gibt es im Hochofen (Abb. 46.2). Im unteren Teil des Hochofens wird Koks mit heißer Luft zu CO 2 verbrannt. Beim Aufsteigen wird CO 2 durch heißen Koks fast vollständig zu CO redu- ziert. CO und Kohlenstoff reduzieren Eisenoxid zu Eisen (Reduktionszone). Das noch feste Eisen nimmt Kohlenstoff vom Koks, aber auch zB Silicium, Schwefel und Phosphor aus den Begleitstoffen auf (Kohlungszone). Der Schmelzpunkt des Eisens sinkt hier von 1536 °C auf 1200 °C. In der Schmelz- zone sammelt sich flüssiges Roheisen und darüber die flüssige Schlacke. M Wichtige Vorgänge im Hochofen zur Roheisengewinnung sind: a) Koks verbrennt zu CO 2 . C + O 2  CO 2 b) Kohlenstoffdioxid wird durch heißen Koks zu CO reduziert. CO 2 + C  2 CO c) Eisenoxid wird durch Kohlenstoffmonoxid und glühenden Koks zu Eisen reduziert. Fe 2 O 3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO 2 Roheisen wird auch nach dem in Österreich entwickelten COREX-Verfahren erzeugt. Dabei entsteht Roheisen aus Eisenerzen mit nicht verkokter Kohle und reinem Sauerstoff (Abb. 46.3). V1 46.1 Hochofenanlage zur Roheisen- erzeugung in Linz (VOEST) Eisen und Stahl Erz Kohle Abgase Sauerstoff Roheisen Einschmelz- vergaser Reduktions- gas (CO+H 2 ) Reduktionsofen 46.3 Schema des COREX-Verfahrens Roheisen Schlacke Kaltluft Schacht Koks Möller (Eisen- erz und Zu- schlä- ge) Bandförder- anlage Gichtgas Gicht- glocke zur Reinigung Frischluft erhitzen Wind- erhitzer auf- heizen Gas Luft gereinigtes Gichtgas wird verbrannt Heißluft 700− 1000°C 200°C 400°C 900°C 1200°C 1600°C 46.2 Schemabild eines Hochofens 46.4 Professor Flints Minihochofen: Eisenoxid wird durch Kohlenstoffmonoxid zu Eisen reduziert. Reagenzglas Duran Glaswolle Aktivkohle Eisenoxid Aktivkohle Tonscherben Natriumpercarbonat 46.5 Abbau von Eisenerz im Tagbau Arbeitsblätter f5q8k7 Film e9vn94 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv