Der Hochofenprozess
Chemische Reaktion
Klasse 9
- Wie gewinnt man Eisen aus Erz?
- Welche Rolle spielt der Koks?
Schlau Fassung
Der Hochofenprozess
- Eisen kommt in der Natur als Erz vor – meist als Eisenoxid. Um Eisen zu gewinnen, muss der Sauerstoff entfernt werden: eine Reduktion.
- Beschickung von oben: Eisenerz, Koks (fast reiner Kohlenstoff) und Zuschläge (Kalk). Von unten wird heiße Luft eingeblasen.
- Der Koks hat zwei Aufgaben: Er liefert die Wärme (bis \(2\,000\,^{\circ}\mathrm{C}\)) und wirkt als Reduktionsmittel.
- Das eigentliche Reduktionsmittel ist das entstehende Kohlenstoffmonoxid: \(\mathrm{Fe_2O_3} + 3\,\mathrm{CO} \to 2\,\mathrm{Fe} + 3\,\mathrm{CO_2}\).
- Produkte: flüssiges Roheisen (mit rund 4 Prozent Kohlenstoff, spröde) und Schlacke, die oben aufschwimmt und im Straßenbau verwendet wird.
- Umweltbilanz: Die Stahlerzeugung verursacht große Mengen CO₂. Deshalb wird an der Direktreduktion mit Wasserstoff gearbeitet – dabei entsteht Wasser statt Kohlenstoffdioxid.
Aufgaben
- Welche Aufgaben hat der Koks?
Lösung
Wärme liefern und reduzieren. - Was ist das eigentliche Reduktionsmittel?
Lösung
Kohlenstoffmonoxid. - Warum ist Roheisen spröde?
Lösung
Wegen des hohen Kohlenstoffgehalts.
Weiterführende Aufgaben
- Recherchiert ein Projekt zur Stahlerzeugung mit Wasserstoff und vergleicht die CO₂-Bilanz.