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Eisen und Hochofen Zur Geschichte Eisen ist das erste Element der 8. Nebengruppe des Periodensystems. Der Name ist entweder auf das urkeltische Wort "isorai" oder auf das indogermanische Wort "eison" (glänzend) zurückzuführen. Das Elementsymbol Fe kommt vom lat. ferrum! Kurz einige Daten zur Geschichte der Eisengewinnung. - ca. 1500 v. Chr. w urde Eisenschwamm (Eisenluppe) mittels Holzkohle als Reduktionsmittel erzeugt. ab 1300 n. Chr. wurde bereits flüssiges Roheisen erzeugt und in Schmiedeeisen umgewandelt. 1735 gab es den ers ten mit Koks beheizten Hochofen. 1864 wurde Stahl im Siemens Martin Ofen erzeugt. ab 1950 wurde die direkte Eisenreduktion industriell genutzt. Materialien für den Technikunterricht • tec.Lehrerfreund. 1980 betrug die Welt - Rohstahlerzeugung rund 800 Mio. T / Jahr Eigenschaften Fe ist ein silberweißes, glänzendes und reaktionsfreudiges Schwermetall und tritt in 3 Modifikationen auf. a - Eisen ist bis zum Curiepunkt (760 C°) ferromagnetisch. c - und d - Eisen paramagnetisch. Kohlenstoffhaltiges Eisen ist permanent magnetisierbar.
Hochöfen sind Anlagen, in denen aus Eisenerzen durch Reduktion Roheisen gewonnen wird. Eisenerze sind in der Hauptsache Eisenoxide, also chemische Verbindungen aus Eisen mit Sauerstoff. Wie ein Hochofen funktioniert. Aufbau Ein Hochofen ist eine Anlage, in der durch Reduktion aus Eisenerzen Roheisen gewonnen wird. Der Hochofen ist ein 30 bis 50 Meter hoher Schachtofen. Energieträger und gleichzeitig Reduktionsmittel für den Schmelzprozess ist überwiegend Koks. Um die Schlackebildung zu erleichtern und die Schmelztemperatur herabzusetzen, werden verschiedene Zuschlagstoffe wie Quarzsand und Kalk verwendet. Der eigentliche Hochofen wird von einer Stahlkonstruktion, dem Gerüst, verdeckt. Das Gerüst trägt Hilfseinrichtungen wie z. B. Hochofen aufbau arbeitsblatt das. Motoren und Pumpen, sowie begehbare Bühnen. Der Hochofen besteht im Wesentlichen aus einem Metallmantel mit Kühleinrichtungen. Seine Wände sind aus feuerfesten Steinen aufgemauert, die neben hohen Temperaturen auch den chemischen und physikalischen Vorgängen bei der Entstehung des flüssigen Roheisens widerstehen.
2000 °C. C + O 2 → CO 2 Δ H o = -394 kJ ⋅ mol -1 Für den Ablauf des Hochofenprozesses sind hohe Temperaturen erforderlich. Die hierfür notwendige Energie muss im Ofen selbst erzeugt werden, da er aufgrund seiner Größe nicht von außen beheizt werden kann. Hochofenprozess - Aufgaben und Übungen. Die Reaktion von Koks mit Sauerstoff liefert diese Energie, die benötigt wird, damit Schlacke und Eisen schmelzen und die Reduktion des Eisens stattfinden kann. Das entstandene Kohlenstoffdioxid reagiert sofort in einer endothermen chemischen Reaktion mit weiterem Kohlenstoff aus dem Koks zu Kohlenstoffmonooxid. Es handelt sich dabei um eine Komproportionierung, d. h. Kohlenstoffmonooxid ist bei der Reaktion sowohl Produkt einer Oxidation als auch einer Reduktion.
Die Reduktion ist eine chemische Reaktion, bei welcher der im Erz gebundene Sauerstoff entfernt wird. Die Reduktionsmittel dafür sind der glühende Koks und das Kohlenstoffmonoxid CO, das bei der Verbrennung des Kokses entsteht. Um überhaupt die Reduktion der Eisenerze in Gang zu bringen, müssen zunächst die dafür nötigen Reduktionsgase vorhanden sein. Sie werden im unteren Bereich des Hochofens bei der Verbrennung des im Koks enthaltenen Kohlenstoffs mit dem Sauerstoff des Heißwinds erzeugt. Dabei wird die Heißluft von unten in den Ofen eingeblasen. Sie reagiert mit dem Koks und bildet die Gichtgase, die im Hochofen nach oben strömen. Die Einsatzstoffe Erz, Möller und Koks laufen dem Gasstrom von oben nach unten entgegen. Reduziert werden kann auf direktem und indirektem Weg. Bei der direkten Reduktion reagiert das Eisenerz direkt mit dem Kohlenstoff aus dem Koks. Hochofen aufbau arbeitsblatt deutsch. Die indirekte Reduktion erfolgt mit Kohlenstoffmonoxid CO. Bei Temperaturen zwischen 1200 °C und 1400 °C tropft zunächst das reduzierte, metallische Roheisen aus den Lagen der Beschickung in den Unterofen.
Dies liegt daran, dass die Schlacke (aus Nebenprodukten entstanden) schwimmt auf dem Roheisen, da die Schlacke eine geringere Dichte als das Roheisen hat. Die Schlacke hat aber auch eine wichtige Funktion, da sie die Oxidation des Roheisensverhindet (Bildung einer Schutzschicht) b) Das entstandene Roheisen schwimmt auf einer sogenannten Schlacke (die durch Nebenprodukte entstanden ist, beispielsweise Siliuciumoxid). Aufgrund der höheren Dichte des flüssigen Roheisens schwimmt das Roheisen auf der Schlacke und kann so "abgeschöpft" werden a) Der Hochofenprozess erfordert hohe Temperaturen (bis zu 2. 000°), zum einen um das notwenige Reduktionsmittel Kohlenstoffmonooxid zu erhalten (). Bei niedrigeren Temperaturen liegt Kohlenstoffdioxid vor, dass als Reduktionsmittel ungeeignet ist. Bei Temperatur bis ca. Hochofen aufbau arbeitsblatt und. 800 °C liegt das Gleichgewicht (Kohlenstoffmonoxid - Kohlenstoffdioxid) auf Seite von Kohlenstoffdioxid. Darüber hinaus sorgt die hohe Temperatur, dass das Eisenoxid schmelzen und die Reduktion des Eisens so "effizient" stattfinden kann b) Der Hochofenprozess benötigt auch zwei Gründen hohe Temperaturen.