Hochofen
Ein Hochofen ist ein spezieller Ofentyp zum Schmelzen von Eisen aus Erzen. Hochöfen sind sehr groß. Sie können bis zu 60 Meter (200 ft) hoch und 15 Meter (49 ft) im Durchmesser sein. Der Hochofen ist der größte chemische Reaktor. Hochöfen werden auch Hochöfen genannt.
Ein Hochofen besteht in der Regel aus einem Stahlgehäuse und Steinen aus Magnesiumoxid oder einem anderen feuerfesten Material im Inneren des Gehäuses. Der heiße Ofen kann diese Steine nicht schmelzen. Der Ofen wird mit Wasser gekühlt, das innerhalb eines Teils des Gehäuses und der Steine fließt.
Der Prozess der Eisenherstellung ist einfach. Eisenerz ist im Grunde genommen Eisenoxid. Eisen wird durch Entfernung des Sauerstoffs hergestellt. Es bleibt rohes Eisen zurück, das Roheisen genannt wird. Dieser Prozess der Sauerstoffentfernung wird Verhüttung genannt. Für den Reduktionsprozess wird Kohlenstoff verwendet, wobei das Erz auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Kohlenstoff entzieht dem Erz bei hohen Temperaturen leicht den Sauerstoff.
Hochofenschema1 . Heißwind ("Wind") von Cowper-Öfen 2. Schmelzzone ("bosh") 3. Reduktionszone von Eisenoxid (Trommel) 4. Reduktionszone von Eisenoxid (Schornstein) 5. Vorwärmzone (Kehle) 6. Zufuhr von Erz, Kalkstein und Koks7 . Abgase8 . Erz-, Koks- und Kalksteinsäule9 . Entfernung von Schlacke10 . Abstich von flüssigem Roheisen11 . Sammlung von Abgasen
Prozess
Erz, Kalkstein und Kohlenstoff in Form von Koks werden schichtweise in den oberen Teil des Hochofens eingebracht. Gleichzeitig wird heiße Luft, "Wind" genannt, in das Innere des Ofens geblasen. Spezielle Düsen, sogenannte "Blasdüsen", werden verwendet, um die Luft in den Ofen zu bringen. Die Düsen befinden sich am Boden des Ofens. Dieser Prozess wird "Blasen" genannt. Deshalb wird er auch als "Hochofen" bezeichnet. Der Koks entzündet sich (leuchtet auf) und brennt. Dabei entsteht Kohlenmonoxid, da nicht genügend Sauerstoff für die Bildung von Kohlendioxid vorhanden ist. Das Kohlenmonoxid reduziert dann das Metalloxid zum Metall und erzeugt Kohlendioxid. Dieser Prozess wird zur Herstellung von Eisen verwendet. Der Kalkstein bildet mit dem Gestein des Eisenerzes eine Substanz, die Schlacke genannt wird.
Der untere Teil des Ofens wird als Herd bezeichnet. Wenn er mit flüssigem Roheisen und Schlacke gefüllt ist, wird die Schlacke entfernt. Dies wird als Abschlacken bezeichnet. Schlacke ist leichter als Eisen und vermischt sich nicht mit Eisen. Sie schwimmt auf dem Eisen. Mit einem Spezialbohrer wird auf Höhe der Schlacke ein Loch in den Herd gebohrt. Die flüssige Schlacke fließt durch das Loch in einen Behälter, der Schlackentopf genannt wird. Das Eisen wird dann aus dem Herd abgelassen. Dies wird Abstich genannt. Am Boden wird ein Loch gemacht und das flüssige Roheisen tritt aus. Es wird entweder direkt für die Stahlerzeugung verwendet, in einen speziellen Eisenbahnwaggon, den so genannten Torpedowagen, gefüllt oder zu Formen verarbeitet. Wenn das gesamte Roheisen entfernt worden ist, wird feuerfester Ton verwendet, um die beiden Löcher zu verschließen. Der Ton wird wegen der hohen Hitze sehr schnell fest.
Das Roheisen enthält etwa 4 % Kohlenstoff, und es wäre zu hart und zu spröde, um es zu verwenden. Der zusätzliche Kohlenstoff muss erst weggebrannt werden. Das Roheisen wird durch Entkohlung (Abbrennen des zusätzlichen Kohlenstoffs) zu Stahl raffiniert. Eine moderne Methode, um das Roheisen zu entkohlen und zu Stahl zu raffinieren, ist der basische Sauerstoffofen. In der Vergangenheit gab es auch andere Methoden, wie den Bessemer-Konverter, den Herdofen und den Puddelofen.
Die Gase steigen nach oben und werden auf der Oberseite des Ofens gesammelt. Da das Gas sehr viel Kohlenmonoxid enthält, ist es ein wertvoller Brennstoff. Das an der Oberseite des Hochofens gesammelte Gas wird Hochofengas genannt. Es wird dann gewaschen und getrocknet und alle festen Partikel wie Ruß oder Erzstaub werden gesammelt. Das Gas wird dann in speziellen Öfen, die Cowper-Öfen oder Heißwindöfen genannt werden, zu Kohlendioxid verbrannt. Die Wärme aus der Verbrennung des Gichtgases wird dann zur Vorwärmung der Blasluft, "Wind", verwendet, die wiederum in den Hochofen selbst eingeblasen wird.
Die Schlacke ist kein Abfall. Sie kann auf verschiedene Weise verwendet werden. Sie kann zu Ziegelsteinen verarbeitet und zum Bauen verwendet werden, oder sie kann mit Beton vermischt werden. Beton, der Hochofenschlacke enthält, ist stärker als normaler Beton und ist fast reinweiß, während normaler Beton schmutziggrau ist.
Ein Hochofen kann in der Regel 10 bis 20 Jahre lang ohne Unterbrechung arbeiten. Dies wird als "Kampagne" bezeichnet.
Chemisches Beispiel
Bei der Temperatur von 900-1600°C findet eine Reduktion mit Kohlenstoff statt:
| 1. | 3 {\Anzeigestil 3} | Fe2O3 {\AnzeigestilFe_{2}O_{3}} | ⟶ {\Anzeigestil \langrightarrow } | 2 {\Anzeigestil 2} | Fe3O4 {\AnzeigestilFe_{3}O_{4}} |
| 2. | F e 3 O 4 + C {\Anzeigestil Fe_{3}O_{4}+C} | ⟶ {\Anzeigestil \langrightarrow } | 3 {\Anzeigestil 3} | FeO {\darstellungsstilFeO} | |
| 3. | F e O + C {\Anzeigestil FeO+C} | ⟶ {\Anzeigestil \langrightarrow } | Fe {\AnzeigestilFe} |
Jetzt ist Eisen hergestellt worden.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein Hochofen?
A: Ein Hochofen ist ein großer Ofen, der für die Verhüttung von Eisen aus Erzen verwendet wird.
F: Wie groß können Hochöfen sein?
A: Hochöfen können bis zu 60 Meter hoch sein und einen Durchmesser von 15 Metern haben.
F: Wie lautet ein anderer Name für einen Hochofen?
A: Hochöfen werden auch als Hochöfen bezeichnet.
F: Aus welchen Materialien werden Hochöfen hergestellt?
A: Hochöfen bestehen normalerweise aus einem Stahlgehäuse und Steinen aus Magnesiumoxid oder anderen feuerfesten Materialien.
F: Wie wird der Hochofen gekühlt?
A: Der Hochofen wird mit Wasser gekühlt, das in einen Teil des Gehäuses und der Ziegelsteine fließt.
F: Was ist der Prozess der Verhüttung und wie wird Eisen hergestellt?
A: Das Verfahren zur Herstellung von Eisen ist die Verhüttung, bei der dem Eisenerz der Sauerstoff entzogen wird. Für den Reduktionsprozess wird Kohlenstoff verwendet, wobei das Erz auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Das dabei entstehende Roheisen wird Roheisen genannt.
F: Welche Rolle spielt der Kohlenstoff im Reduktionsprozess bei der Eisenherstellung?
A: Kohlenstoff entzieht dem Erz bei hohen Temperaturen leicht den Sauerstoff.
