Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Geschichte der Eisengewinnung

Chemie
by

Milena Geiger

on 27 June 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Geschichte der Eisengewinnung

Die Geschichte der Eisengewinnung
Verwendung und Vorkommen von Eisen:

Eisen ist ein chemisches Element mit dem Elementensymbol „Fe“ (lateinisch „ferrum“, Eisen).
Es ist ein Hauptbestandteil von Stahl und eines der weltweit meist verwendeten Metalle.
Eisen wird bei der Herstellung von Landfahrzeugen, Schiffen und im gesamten Baubereich eingesetzt.
In menschlichem und tierischem Blut ist Eisen enthalten.
Außerdem enthalten viele Werkzeuge und Haushaltsgegenstände, z.B. eine Bratpfanne, Stahl.
Durch die magnetischen Eigenschaften von Eisen wird es auch zur Herstellung von Generatoren und Elektromotoren genutzt.
Eisengewinnung im nahen Osten:

1. menschlicher Gebrauch von Eisen in Ägypten, um 4000 v. Chr.
das gewonnene Eisen wurde als Speerspitze oder Dekoration verwendet
es wurde mit Methoden der Steinbearbeitung bearbeitet, nicht durch Schmelzen oder Schmieden
3000-2000 v. Chr. wurde verhüttetes Eisen gefunden, welches wertvoller als Gold war, jedoch nur zu zeremoniellen Akten genutzt wurde
seit 1200 v. Chr. begann im nahen Osten die Eisenzeit
Eisengewinnung in Europa:

wurde mehr als 1000 Jahre v. Chr. an mehreren Orten der Welt „erfunden“
Eisenerze wurden in Mitteleuropa als erstes von den Kelten etwa 800 v. Chr. verarbeitet (z.B. auf der Ostalb), dabei angewandte Technik: Rennfeuerverfahren
dieses Verfahren wurde bis zum Mittelalter beibehalten
dann erhöhte man die Ofenwände und es kam zum Stückofen
nun begann die Entwicklung des Hochofens
Eisengewinnung heute:

Eisenerz wird Untertage gewonnen
auf diese Weise wird Eisenerz in Brasilien, Südamerika, im Westen Australiens, China, Ost-Europa (Ukraine) und in Kanada abgebaut
diese Länder verdrängten in den letzten Jahren die ursprünglich bedeutendsten Eisenerz-Förderländer wie Frankreich, Schweden und Deutschland
die letzte Eisenerzgrube in Deutschland war in der Oberpfalz und wurde 1987 geschlossen
Eisenerzgrube in Brasilien
Rennfeuerverfahren:

die Technik wurde erstmals 800 v. Chr. von den Kelten angewandt
Öfen waren klein, vermutlich nicht größer als 1m
von oben wurde eine Mischung aus Eisenerz und Holzkohle hinzugefügt
durch Düsen oder ein Feuerungsloch wurde von unten mit einem Blasebalg Luft zugeführt
es bildete sich ein Klumpen, welcher noch Kohlenstoff und Schlacke enthielt
durch wiederholtes Erhitzen, wurden die Schlackereste und ein großer Teil des Kohlenstoffs entfernt und man konnte das Eisen bearbeiten
Schnitt durch einen Rennfeuerofen
Der Hochofen:

die Öfen sind 30-50m hoch
die Wände sind aus feuerfesten Steinen, welche von einem Stahlmantel umgeben sind
in der Mauer sind Kästen, durch die ständig Wasser fließt → zur Kühlung
der Ofen hat einen Durchmesser von ca. 12m
bis zur Schmelzzone ist Ofen kegelförmig, weil sich die Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte von oben nach unten durch die Temperaturzunahme ausdehnen
die Hochöfen sind ca. 10 Jahre in Betrieb und werden in dieser Zeit nicht ausgeschaltet, da sie sonst abbrechen und neu aufgebaut werden müssten
Eisengewinnung im Hochofen:

der Hochofen arbeitet nach dem Gegenstromprinzip → er wandelt Eisenerz zu flüssigem Roheisen um
der Hauptanteil der Eisenerze wird als Feinerz in einer Sinteranlage zu Sinter verarbeitet, denn nur in dieser Form, in groben Brocken, ist der Einsatz im Hochofen möglich, da das feine Erz die Luftzufuhr sehr beeinträchtigen oder sogar verhindern würde
Erze werden zu kugelförmigen Pellets verbacken, hierzu wird mit Bindemitteln, Zuschlägen und Wasser eine Mischung erzeugt, die dann auf Pelletiertellern zu Kügelchen von 10 bis 16 mm Durchmesser gerollt werden



das Eisen wird ohne große Wärmeverluste in Transportpfannen gefüllt und ins Stahlwerk gebracht
die Schlacke wird mit Wasser abgeschreckt, dabei erstarrt sie als feinkörniges Glas (Schlackensand), dieser wird fein gemahlen und als Zement verwendet
das gewonnene Eisen des Hochofens (Roheisen) hat nur einen Eisengehalt von etwa 95 %. Es enthält für die meisten Anwendungen zu viel Kohlenstoff, Schwefel, Silicium und Phosphor.
die Tagesleistung beträgt je nach Größe des Ofens 500-1200 t Roheisen
Steckbrief von Eisen:

Aussehen: metallisch, glänzend mit einem gräulichen Farbton
Geruch: geruchlos
Aggregatzustand: (bei Zimmertemperatur) fest
Dichte: 7,86 g/cm³
Schmelztemperatur: 1535°C
Siedetemperatur: 2750°C
Brennbarkeit: nicht brennend
elektrische Leitfähigkeit: leitend
Vorkommen: ein Hauptbestandteil des Erdkerns, Ströme von flüssigem Eisen erzeugen das Erdmagnetfeld, häufiges Element der Erdkruste, häufigstes und wichtigstes Schwermetall der Erde
Besonderheiten: Gegenstände aus reinem Eisen rosten, bei längerem Kontakt mit feuchter Luft (Oxidation), 10.-häufigstes Element im Universum
Beispiele: Nägel, Zäune, Brücke
Pelletierteller
Weitere Arten der Eisengewinnung:

Eisenerzeugung im Schachtofen
Eisenerzeugung in der Retorte
Eisenerzeugung im Wirbelschichtreaktor
Retorte
Schachtofen
Wirbelschichtreaktor
Da ein Hochofen einen großen Material- und Energiebedarf hat, der bei ungünstigen Rohstoff- und Energiebedingungen nicht immer bereitgestellt werden kann, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um die vorhandenen Eisenerze ohne oder nur mit geringem Einsatz von Koks bzw. alternativ mit Steinkohle, Braunkohle, Erdöl oder Erdgas zu reduzieren. Bei der überwiegenden Anzahl der Verfahren fällt das erzeugte Roheisen in fester, poriger Form an, das als Eisenschwamm bezeichnet wird.
Eisenschwamm
Größten Roheisenproduzenten:

Rang Land Produktion (in Mio. t)

1 China 202,3
2 Japan 82,1
3 Russland 48,3
4 USA 39,1
5 Brasilien 32
6 Ukraine 29,6
7 Deutschland 29,5
8 Südkorea 27,3
9 Indien 26,1
10 Frankreich 13
11 Taiwan 10,3
12 Italien 10,1
12 Großbritannien 10,1
13 Kanada 8,5
14 Belgien 7,8
15 Südafrika 6,2
16 Australien 6,1
17 Niederlande 5,8
Pellets
Hochofenanlage in Dortmund
Danke für Eure Aufmerksamkeit!
Gibt es noch Fragen?
Quellen:

http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen
http://de.wikipedia.org/wiki/Hochofen
http://www.planet-wissen.de/alltag_gesundheit/werkstoffe/metallrohstoffe/metallalltag.jsp
Buch "Elemente Chemie 1" Seite 38 und 102/103
Google Bilder

in den Hochofen wird von oben abwechselnd Koks und Möller (Gemisch aus Pellets und Kalk, Sand oder Feldspat → Zuschläge) gegeben
unten in den Ofen wird durch wassergekühlte Kupferdüsen auf etwa 1200 °C vorgeheizte Luft eingeblasen
untere Koksschicht reagiert mit dem Sauerstoff der heißen Luft zu Kohlenstoffdioxid, wodurch das etwa 2000 °C heiße aus Kohlenstoffmonooxid und Stickstoff bestehende Prozessgas erzeugt wird
da bei der Reaktion viel Wärme frei wird, steigt die Temperatur auf ca. 1600°C
Kohlenstoffdioxid reagiert mit der darüber liegenden Koksschicht fast vollständig zu Kohlenstoffmonooxid
das Gemisch aus Kohlenstoffmonooxid, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff wärmt die oberen Schichten und verlässt als Gichtgas den Hochofen
Eisen und Schlacke werden getrennt durch ein Stichloch abgelassen, das etwa alle zwei Stunden durch Anbohren geöffnet und jeweils nach etwa einer Stunde durch Verstopfen mit einer keramischen Masse verschlossen wird
Full transcript