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Roheisen und Stahlerzeugung

Eisenerz und Erzvorkommen

Erz nennt man die Mineralien aus denen Metall gewonnen werden kann.

In Österreich wird am Erzberg das Eisenerz Spateisenstein abgebaut. Es enthält ca. 30 % Eisen.
Das Eisenerz wird dann in der Voest und ach in Donnawitz zu Roheisen und Stahl weiterverarbeitet.

Roheisenerzeugung

Der Hochofen ist ein Schachtofen, der mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist. Er kann mit seinen Aufbauten bis zu 100m hoch sein und ist bis zu 15 Jahren ununterbrochen in Betrieb.

Im Hochofen wird dem Eisenoxid durch Reduktion der Sauerstoff entzogen. Als Reduktionsmittel (nehmen den Sauerstoff auf) wird dazu Kohlenstoff und Kohlenstoffmonoxid verwendet.


 Abwechselnd werden Koks und Eisenerz oben eingefüllt.
 Die Füllung sinkt langsam tiefer und wird erhitzt.
 Im unteren Teil des Hochofens wird Heißwind eingeblasen, wodurch Koks zu Kohlendioxid verbrennt. (C + O2  CO2)
Das CO2 reagiert durch die hohen Temperaturen (1800 °C) mit Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid (CO) (CO2 + C  2CO)
 Kohlenmonoxid steigt auf und reduziert (entzieht Sauerstoff) in der Reduktionszone das Fe2 (Eisenoxid) zu festen metallischen Eisen (Fe).
Aus CO wird dabei Kohlendioxid (CO2)
 In der Schmelzzone (1800 °C) schmilzt das Roheisen und sammelt sich am Boden. Auf dem Roheisen schwimmt die leichtere Schlacke.
In Abständen wird das Roheisen abgelassen. Dieser Vorgang wird Abstich genannt.
 Die Abgase des Hochofens, die Gichtgase werden gereinigt und zum Aufheizen der Winderhitzer verwendet.
 Das Abfallprodukt Schlacke (leichtes Material) wird als Isoliermaterial und Baustoff verwendet.

Stahlerzeugung

Roheisen ist sehr spröde und sehr schlecht schmiedbar, da es noch Kohlenstoff enthält. Für die Entfernung des restlichen Kohlenstoffs wurde das LD-Verfahren entwickelt:
Bei diesem Verfahren wird durch ein wassergekühltes Rohr reiner Sauerstoff auf das flüssige Roheisen geblasen. Der Kohlenstoff verbrenn und reines Eisen (Stahl) bleibt übrig.
Stahl ist im Gegensatz zu Roheisen hart und elastisch und lässt sich daher sehr gut verarbeiten.
Fügt man zu Stahl noch andere Metalle hinzu, so entsteht EDELSTAHL mit besonderen Eigenschaften, zB Nickel- Chromstahl: hart zäh und rostfrei.





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