Big Bang HTL 2, Schulbuch

Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 137 Metalle 10 Jährlich wird mehr als 1 Mrd. Tonnen Eisen produziert, mehr als von allen anderen Metallen gemeinsam. Etwa 8 Mio. Tonnen davon werden in Österreich hergestellt. Fast das ge- samte Eisen wird aber nicht als solches verwendet, sondern direkt im Anschluss zu Stahl verarbeitet. Nur ein kleiner Teil des Roheisens kommt ohne Weiterverarbeitung als Gus- seisen zum Einsatz. Die Rohstoffe und ihre Vorbereitung Das bedeutendste Verfahren zur Herstellung von Eisen ist der Hochofen prozess. Für ihn werden die folgenden Rohstof- fe benötigt: • Eisenerz • Kalk • Koks • Luft Erze: Die häufigsten erzbildenden Eisenmineralien sind Hämatit (Fe 2 O 3 ) und Magnetit (Fe 3 O 4 ). Außerdem sind noch der Siderit (FeCO 3 ), der in Österreich im Erzberg vorhanden ist, und der Pyrit (FeS 2 ) von Bedeutung. Die Erze enthalten meist einen sehr hohen Anteil dieser Mineralien (oft über 60%) und der Aufwand für die Entfernung von taubem Welche Rohstoffe braucht man, um Eisen herzustellen? Wie wird im Hochofen aus Erz Eisen? Wie unterschieden sich reines Eisen, Roheisen und Stahl voneinander? Wird auch in Österreich Eisen produziert? Welche Rolle spielte dies bei der Entwicklung der Stahlher- stellung? F7 F8 F9 F10 Abb. 10.5: Magnetit (oben), Pyrit (rechts) Gestein ist relativ gering. Das Gestein wird gebrochen und gemahlen. Das Pulver wird im Anschluss getrocknet, zu Pellets gepresst und gesintert. Beim Sintern werden die feinkörnigen Materialien unter dem Schmelzpunkt erhitzt und „backen“ durch Vergrößerung der Körner zusammen. Kalk : Dieser wird oft schon dem pulvrigen Erz zugesetzt und gemeinsam als Möller zu Pellets verarbeitet. Kalk dient im Hochofen der Bindung der Verunreinigungen. Koks: Dabei handelt es sich um eine gereinigte Kohle. Dies geschieht in der Kokerei durch Erhitzen auf etwa 1000 °C unter Luftabschluss. Dabei entweicht Kokereigas, das vor allem Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält. Es kann in der Anlage als Brennstoff genutzt werden. Koks ist porös und enthält viel weniger Schwefel als normale Kohle. Luft : Der Sauerstoff der Luft wird benötigt, um den Koks zu Verbrennen und dadurch die benötigte Wärme, aber auch das Reduktionsmittel Kohlenmonoxid zu gewinnen. ( F7 ) Hochofenprozess Der Hochofen ist ein bis zu 30m hoher Stahlzylinder, der mit speziellen hitzebeständigen Schamottsteinen , wie man sie ähnlich z. B. im Kachelofen verwendet, ausgekleidet ist. Er wird mit Wasser gekühlt. An seiner weitesten Stelle hat er einen Durchmesser von etwa 9m. Hochöfen werden durch- gehend ohne Pause (also kontinuierlich ) für 15 Jahre betrie- ben und das bei Temperaturen von fast 2000 °C und hohen Drücken von 2–5 bar. Die festen Rohstoffe werden von oben , im Bereich der so- genannten Gicht , in den Hochofen eingefüllt. Dieser Vor- gang wird Beschickung genannt. Die Feststoffe bewegen sich langsam nach unten und werden dabei erwärmt und getrocknet (Vorwärmzone). Im unteren Bereich des Hoch- ofens (Schmelzzone) trifft der Koks auf die Luft und ver- brennt zu Kohlenmonoxid : 2C + O 2 2CO Abb. 10.6: Schema und Bild einer Hochofen- anlage Oben: Eisenwerk im Landschaftspark Duisburg Links: Prozessschema Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv