Gewinnung von Eisen nach dem Hochofenprozess

VC5.1.2.1
Gewinnung von Eisen nach dem Hochofenprozess
Gewinnung von Eisen nach dem Hochofenprozess

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Beschreibung

Eisen kommt auf der Erde nicht elementar vor, sondern nur in Form seiner Oxide und Sulfide in den Eisenerzen. Diese sind die Ausgangsstoffe für die technische Roheisengewinnung im Hochofen.

Der Hochofen arbeitet mit 1900 °C, um aus dem Eisenerz das Eisen herauszuschmelzen. Um diese Temperatur zu erreichen, wird Koks (und nicht Kohle) als Brennstoff eingesetzt und das Feuer im Ofeninneren mit 1200 °C bis 1300 °C Grad heißer Luft angefacht. Als weitere Komponente wird Kalkstein zugegeben; er bindet Verunreinigungen. Der Hochofen wird von oben beschickt, so dass sich abwechselnd Schichten aus Koks und Eisenerz bilden. Im unteren Bereich des Ofens herrscht die höchste Temperatur. Am Boden sammelt sich das flüssige Eisen, auf dem die Schlacke schwimmt.

Etwa alle zwei, drei Stunden wird der Ofen "abgestochen": Zunächst läßt man die Schlacke abfließen, anschließend das etwa 1450 °C heiße, gelbglühende Roheisen. Die giftigen Abgase (Gichtgase) steigen nach oben, werden zu einer Gasreinigung geführt und erwärmen die Zuluft für die Öfen.

Im Versuch C5.1.2.1 wird mit dem Hochofenmodell die Reduktion von Eisenerz, ähnlich wie im großtechnischen Verfahren, demonstriert. Je nach eingesetztem Erz und Reaktionsbedingungen (Temperatur, Luftzufuhr, Zuschläge) erhält man als Reaktionsprodukt ein Gemisch aus unterschiedlichen Anteilen von Schlacke, teilweise reduziertem Eisenerz (Fe3O4) und metallischem Eisen.

Ausstattungsdetails

1 661541 Hochofenmodell LD
1 664752  8  Kleinkompressor, elektrisch LD
1 521551  4  AC/DC Netzgerät 0...24 V/0...10 A LD
1 30002  4  Stativfuß V-förmig, klein LD
1 30126  4  Stativstange 25 cm, 10 mm Ø LD
1 30109 Doppelmuffe S LD
1 30172  4  Universalklemme 0...120 mm LD
1 667104  4  Wärmeschutzplatte Keramikfaser, 500 mm x 500 mm LD
1 665223ET10  8  Schlauchverbinder PP, T-Form, 8 mm Ø, Satz 10 LD
1 667180  4  Gummischlauch 7 mm Ø, 1 m LD
1 656016  8  Bunsenbrenner, Allgas LD
1 667035  4  Tiegelzange 200 mm LD
1 667176  4  Quetschhahn nach Hofmann, 30 mm LD
1 51015  8  Magnet mit Bohrung LD
1 6677931  4  Pocket-Waage JE120, 120 g : 0,1 g LD
1 661083  4  Holzstäbchen, 10 Stück LD
1 6718810  4  Eisenerz (Hämatit), 250 g LD
1 6702020  4  Aktivkohle, gekörnt, 500 g LD
1 6722490  4  Holzkohle, kl. Stücke, 500 g LD
1 665213  4  * Glasstab 300 mm x 8 mm Ø LD

Mit * gekennzeichnete Artikel sind nicht zwingend erforderlich, werden jedoch zur Durchführung des Versuchs empfohlen.

Versuchsanleitung

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