Eisen
Einleitung:
Ich halte Euch heute ein Referat über das Metall E I S E N
Kurze Beschreibung:
Eisen ist ein Silberweisses, glänzendes, unedles, das heißt in Salzsäure lösliches Schwermetall.
Es ist das 1.Element der 8. Nebengruppe des Periodensystems.
Der Name “Eisen” stammt entweder aus dem Urkeltischen Wort “isoari”
Oder vom Indogermanischen wort “eison”.Das Elementensymbol FE kommt vom lateinischen ferrum.
Gechichte des Eisens
Der Älteste Eisenfund Stammt aus Ägypten und ist zirka 6000 Jahre alt.
Vor 2000 Jahren errichteten die Römer bereits große Anlagen zur Eisenherstellung in der Steiermark.
Ab 1300 n. ch. Wurde bereits flüssiges Roheisen erzeugt, das in Schmiedeeisen umgewandelt wurde.
1735 gab es bereits den ersten mit koks beheizten Hochöfen.
Hochöfen werden auch heute noch in der Vöst verwendet.
Einige Daten:
Eisen ist ein feromagnetischer Stoff und kann zum Dauermagneten werden das heisst wenn man Eisen an einem Magneten reibt bleibt es für längere Zeit magnetisch.Ausserdem leitet Eisen den elektrischen Strom besitzt jedoch nur 17% der Leitfähigkeit von Kupfer. Fe Kommt am 4.häufigsten aller Elemente vor und ist desshalb das wichtigste, billigste und am meisten Produzierte Metall. Der Anteil an Eisen in der Erdhülle beträgt 3,38%.
Der Erdkern, der die Hälfte der Ganzen Erde ist besteht höchstwahrscheinlich bis zu 50% aus Eisen.
Der Erdkern, das ist die Hälfte der gesamten Erde, Besteht wahrscheinlich zu 90% aus Eisen. Eisen ist auch beim Aufbau anderer Himmelskörper maßgeblich beteiligt. Dies beweisen die Meteoriten die als Bruchstücke von Kometen auf die Erde gefallen sind. Ausserdem rostet Eisen. Rost entsteht wenn sich Eisen und Wasser zu einem neuen Chemischen Stoff verbinden.
Man spricht dann von einer Oxidation die jedoch sehr langsam verläuft. Eisen hat eine Dichte von 7,85 g/cm³ und ist deshalb ca. achtmal so schwer wie ein gleich grosses Stück Holz. Der Schmelzpunkt von Eisen liegt bei 1335°C und der Siedepunkt bei 3070°C
Gewinnung von Eisen:
Eisen wird aus Eisenerz gewonnen. Als Eisenerz Bezeichnet man eine, in der Natur vorkommende Eisenverbindung .Die Farbe des Eisenerzes schwankt zwischen rötlich, gelblich und bräunlich sowie metallischem schwarz.
Als Erz bezeichnet man Metallhältige Gesteine die sich in wirtschaftlicher Hinsicht zur Metallgewinnung eignen. Eisenerz besteht aus Eisenoxid und Kohlenstoff oder Sauerstoff. Zur Gewinnung von reinem Eisen muss dem Eisenoxid der Sauerstoff entzogen werden. Der Chemiker sagt: Eisenoxid wird zu Eisen reduziert. Dieser Sauerstoffentzug erfolgt mit Hilfe von Koks, also Kohlenstoff, da sich dieser selbst mit Sauerstoff verbindet. Diese Reduktion von Eisenoxid geschieht im Hochofen.
Ein Hochofen ist 30 – 50 Meter hoch, haben einen Durchmesser von 10 Metern, seine Wände sind bis zu 1,5m dick und werden von einem Stahlgerüst von außen abgestützt. Ausserdem ist er innen mit Feuerfesten Ziegeln ausgekleidet, da in einem Hochofen Temperaturen bis zu 1800°C herrschen können. Dieser Vorgang geht so vor sich: Zuerst werden über die Einfüllöffnung des Hochofens, die man Gicht nennt, schichtweise Erz und Zuschläge, der sogenannte Möller, sowie Koks in den Hochofen gegeben. Der Koks verbrennt nun zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Bei sehr hohen Temperaturen wird im Hochofen CO2 vom Glühenden Koks zu Kohlendioxid reduziert. In der Reduktionszone werden durch den Kohlenstoff und das Kohlenmonoxid die Eisenoxide zu Eisen reduziert.
In der Schmelzzone wird durch Einblasen von Heißluft auf den glühenden Koks eine Temperatur bis 1800°C erreicht. Das flüssige Roheisen sammelt sich in der Rast des Hochofens an. Das taube Gestein des Erzes schwimmt gebunden durch die Kaklsteinzusätze als Schlacke auf dem geschmolzenen Roheisen. Das entweichende Gichtgas wird gereinigt und im Winderhitzer zum Vorwärmen der Frischluft verwendet. In regelmäßigen Zeitabständen erfolgt der sogenannte Abstich des Hochofens. Unter Abstich versteht man, dass Öffnungen in der Rast aufgestossen werden, damit zuerst die Schlacke und dann das Roheisen abfließen kann.
Ein Hochofen liefert je nach Bauart täglich zwischen 3000 und 6000 Tonnen Roheisen, das sind im Jahr eine Million Tonnen. Um so eine Gewaltige Menge an Eisen herzustellen benötigt man 3,5 Millionen Tonnen Rohmaterial, sprich Eisenerz.
Das Roheisen aus dem Hochofen ist jedoch durch einen hohen Kohlenstoffgehalt verunreinigt. Weitere Verunreinigungen sind Schwefel, Phosphor, Mangan und Silicium. Diese Verunreinigungen machen das Roheisen spröde, sodass es bestenfalls für minderwertige Gußprodukte verwendet werden kann. Der grösste Anteil der Roheisenschmelze gelangt über grosse Behälter zum Stahlwerk.
Über die Weiterverarbeitung zu Stahl werde ich euch noch genaueres erzählen, vorher aber einige Eisenerzarten.
Verschiedene Sorten von Eisenerzen(Abbauen lohnt sich)
Magnetit (Magneteisenstein) mit der Formel Fe3O4: Enthält bis zu 70% Eisen. Er ist rot und Magnetisch und ausserdem das wertvollste Eisenerz.
Hauptvorkommen: Schweden, Norwegen, USA, Nordafrika;
Hämatit oder Roheisenstein (Fe2O3): besteht bis zu 60% aus Eisen. Seine Farbe schwankt zwischen stahlgrau bis hin zu einem kräftigen Rot. Deshalb auch sein Name.
Hauptvorkommen: Spanien, USA, Nordafrika, Deutschland;
Siderit oder Spateisenstein (FeCO3): Hat einen Eisengehalt bis zu 40%. Seine Farbe schwankt zwischen gelb, braun, schwarz und grau.
Pyrit: FE Gehalt: 42%
Hauptvorkommen: Russland, Kanada, Australien und Indien.
Brauneisenstein (Nadeleisenerz):Fe Gehalt: 62%
Die grössten Eisenerzvorkommen gibt es in Russland, China und in der USA
Auch in Österreich haben wir eines der Grössten Spateisenvorkommen der Welt. Den „steirischen Erzberg“. Aus wirtschaftlichen Gründen wurde jedoch der Erzabbau zu Beginn des Jahres 1990 eingestellt.
Österreich ist zur Zeit gänzlich auf den Import von Eisenerzen angewiesen.
Weiterverarbeitung von Eisen:
Im Stahlwerk wird das Roheisen mittels grosser Gußpfannen in den Konverter gefüllt. Zusätzlich wird Schrott zum Roheisen in den Konverter gegeben. Auf diese weise kann das anfallende Alteisen, z.B. Autowracks, wiederverwertet werden.
Nach dem Füllen wird der Konverter von der Einfüllstellung in die senkrechte Blasstellung gefahren. Eine Sauerstofflanze wird von oben an die Schmelze herangeführt und Sauerstoff mit hohem Druck auf die Schmelze geblasen. Bei diesem in Österreich entwickelten LD-Verfahren oder Linz – Donawitz – Verfahren, werden die Verunreinigungen des Roheisens durch den Sauerstoff oxidiert. Nach Beendigung des Blasvorgangs wird nach dem Abschütten der Schlacke der Konverter in Gußpfannen entleert. Das dabei entstehende Produkt nennt man da schließlich Stahl. Man nennt diesen Vorgang auch die Eisenveredelung.
Mengt man dem Stahl noch andere Metalle wie zum Beispiel Chrom oder Nickel bei erhält man rostfreien und sehr harten Stahl, den sogenannten Edelstahl.
Verwendung von Eisen bzw. Stahl:
Stahl wird zum Beispiel für Scheren, Nägel, Büroklammern, Schrauben, Küchengeräte, Drähte, Kräne und Taschenmesser verwendet. Ausserdem macht man aus Stahl noch Brückenseile und Eisenbahnschienen.
Kurze Zusammenfassung:
Eisen ist eines der häufigsten Elemente und hat das Elementensymbol FE.
Der Schmelzpunkt von Eisen liegt bei 1335°C.
Eisen wird aus Eisenerz gewonnen und zu Stahl Weiterverarbeitet.
Eisenerz ist eine in der Natur vorkommende Eisenverbindung.
Zur Gewinnung von Eisen wird das Eisenerz reduziert und ztu Stahl weiterverarbeitet.
Stahl verwendet man z.B. für Nägel, Schrauben, Kräne und Brückenseile.
4. Fragen:
1. Wie heisst das Eisenerz das einen Eisengehalt von 70% hat?
Magnetit (Magneteisenstein)
2. Was passiert wenn man von der “Eisenveredelung“ spricht?
Eisen wird ihn Stahl umgewandelt.
3. Welches Elementensymbol hat Eisen?
FE = Ferum
4.
Bei Welcher Temperatur schmiltzt Eisen?
Der Schmelzpunkt liegt bei 1335°C
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by Konrad Stockinger
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