Gewinnung von roheisen
Gewinnung von Roheisen
Die beiden Grundstoffe, die zur Herstellung von Roheisen benötigt werden, sind Eisenerz und Koks.
Je nach Art der Beimengungen im Eisenerz werden zum Beispiel noch Kalkstein oder Feldspat zugegeben.
Die Herstellung erfolgt in einem Hochofen. Ein Hochofen besteht aus einer zylindrischen Stahlhülle mit feuerfesten Auskleidungen. Der untere Teil des Ofens, der Rast genannt wird hat mehrere Öffnungen, durch die Luft eingeblasen wird. Am Boden gibt es eine weitere Öffnung durch die das flüssige Roheisen am Schluss abgelassen werden kann.
Darüber ist eine Öffnung zum Ablassen der Schlacke. Auf der Oberseite des Hochofens sind Öffnungen für die Abgase und zwei runde Trichter, durch die der Hochofen mit Hilfe von Kränen mit Ausgangsmaterial beschickt wird.
Nun der eigentliche Gewinnungsprozess:
Es wird abwechselnd eine Schicht Koks und eine Schicht Eisenerz mit Zuschlag in den Ofen gegossen. Die Zuschläge dienen dazu, die Beimengungen im Erz während des Prozesses in leicht schmelzbare Schlacke zu überführen. Der Kalkstein beispielsweise dient als Flussmittel, das sich mit den nichtschmelzenden Silicaten im Erz verbindet und schmelzbares Calciumsilicat bildet.
Der für die Verbrennung erforderliche Sauerstoff(auch Wind genannt)wird in Winderhitzern auf etwa 800°C vorgewärmt und mit leichtem Überdruck(mehr als 1,6 bar)in die Mischung eingeblasen.
Beim Verbrennen setzt der Koks über Kohlendioxid Kohlenmonoxid frei. Durch diesen Vorgang steigt die Temperatur im unteren Teil des Ofens auf 1600°C an. Das heiße Kohlenmonoxid gelangt in die darauf folgende Erzschicht und reduziert das dort enthaltene Eisenoxid zu metallischem Eisen.
In der anschließenden Koksschicht wandelt sich das Kohlendioxid in Kohlenmonoxid um. Dieses kann dann wieder als Reduktionsmittel wirken. In den weniger heißen, höheren Schichtenzerfällt das Kohlenmonoxid wieder zu Kohlendioxid und feinst verteiltem Kohlenstoffpulver.
Der gebildete feine Kohlenstoff reduziert ebenfalls Eisenoxid zu Eisen. Zusätzlich löst sich dieser Kohlenstoff aber auch im flüssigen Eisen auf, wodurch der Schmelzpunkt auf 1100 bis 1200°C absinkt(reines Eisen 1539°C) . Das "kühlere" Metall läuft tropfenförmig durch den glühenden Koks und sammelt sich am unteren Ende des Ofens unterhalb der flüssigen Schlacke.
Das Kohlenmonoxid-Kohlendioxid-Gemisch wärmt im oberen Ofenbereich die frischen Ausgangsmaterialien vor, die alle 10 bis 15 Minuten in kleinen Mengen in den Ofen gegeben werden und entweichen anschließend als Gichtgas. Dieses Gas wird gereinigt und für andere industrielle Zwecke genutzt.
Zur Eisenentnahme wird der Hochofen etwa fünfmal am Tag "angestochen".
Beim Anstechen wird ein Tonpfropfen aus dem Stichloch knapp über dem Boden des Hochofens herausgeschlagen. Das geschmolzene Metall fließt über eine Tonrinne in einen mit Schamotte ausgekleideten Behälter, der beispielsweise auf einem Eisenbahnwagen montiert ist. Dieser Behälter kann bis zu 100 Tonnen Metall fassen. Die zusammen mit dem Eisen abfließende Schlacke wird abgeschöpft, bevor sie den Behälter erreicht. Das Roheisen wird entweder in flüssiger Form oder in Form von gegossenen Roheisenblöcken zum Stahlwerk transportiert.
Gewöhnliches Roheisen besitzt meist folgende Zusammensetzungen:
Ca.
92% Eisen,
etwa drei bis vier Prozent Kohlenstoff,
sowie wechselnde Mengen Silizium(0,5 bis 3,0 Prozent),
Mangan(0,5 bis 6,0 Prozent),
Phosphor(0,1 bis 2,0 Prozent)
und Spuren von Schwefel(0,01 bis 0,05 Prozent) .
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