Kann mir jmd den Hochofenprozess erklären (Metalle)?

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Ablauf des Hochofenprozesses Der Hochofen wird von oben mit Eisenerz, Koks und Zuschlägen (u.a. Kalkstein) so beschickt, dass sich im Hochofen Schichten von Koks und Eisenerz abwechseln. Die Luft, die den ebenfalls notwendigen Sauerstoff enthält, wird vorgewärmt und von unten eingeblasen. Sie steigt nach oben, während die oben eingefüllten Feststoffe nach unten sinken, es entsteht also ein stofflicher Gegenstrom, der für eine gute Durchmischung der Ausgangsstoffe sorgt. Im Zusammenhang damit steht der thermische Gegenstrom.

Der Hochofen lässt sich in mehrere Abschnitte einteilen, in denen bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Reaktionen ablaufen.

Die Temperatur im Hochofen nimmt von oben nach unten zu, weil der unten eingeblasene Luftsauerstoff mit Koks in einer stark exothermen Reaktion zu Kohlenstoffdioxid reagiert. Diese Reaktion liefert die notwendige thermische Energie für den Ablauf des Hochofenprozesses. Unten im Hochofen entstehen Temperaturen von ca. 2000 °C.

Für den Ablauf des Hochofenprozesses sind hohe Temperaturen erforderlich. Die hierfür notwendige Energie muss im Ofen selbst erzeugt werden, da er aufgrund seiner Größe nicht von außen beheizt werden kann. Die Reaktion von Koks mit Sauerstoff liefert diese Energie, die benötigt wird, damit Schlacke und Eisen schmelzen und die Reduktion des Eisens stattfinden kann.

Das entstandene Kohlenstoffdioxid reagiert sofort in einer endothermen chemischen Reaktion mit weiterem Kohlenstoff aus dem Koks zu Kohlenstoffmonooxid. Es handelt sich dabei um eine Komproportionierung, d. h. Kohlenstoffmonooxid ist bei der Reaktion sowohl Produkt einer Oxidation als auch einer Reduktion.

Diese Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion, an der sich die Temperaturabhängigkeit gut zeigen lässt. Bei niedrigen Temperaturen (bis ca. 800 °C) liegt das Gleichgewicht auf der linken Seite, bei höheren Temperaturen auf der rechten Seite. Nach ihrem Entdecker wird sie Boudouard-Gleichgewicht genannt.

Kohlenstoffmonooxid ist das wesentliche Reduktionsmittel im Hochofenprozess. Es reduziert in einer schwach exothermen chemischen Reaktion die Eisenoxide, wobei Roheisen entsteht. Das entstehende Kohlenstoffdioxid reagiert gemäß dem Boudouard-Gleichgewicht mit Koks zu Kohlenstoffmonooxid.

Neben Kohlenstoffmonooxid wirkt an den Schichtgrenzen auch Kohlenstoff als Reduktionsmittel.

Das entstehende Roheisen ist flüssig und sammelt sich unten im Hochofen, wo es in regelmäßigen Abständen abgestochen wird. Oberhalb des Abstichs für das Roheisen liegt der Abstich für die ebenfalls flüssige Hochofenschlacke. Diese besteht hauptsächlich aus Calciumsilicaten, die aus der Gangart und den Zuschlägen entstanden sind. Die Schlacke schwimmt auf dem Roheisen, da sie eine geringere Dichte hat und verhindert somit die Oxidation des Roheisens durch die eingeblasene Luft. Sie wird kontinuierlich abgestochen.

Der Abstich des Roheisens erfolgt diskontinuierlich in regelmäßigen Abständen, der Hochofen selbst arbeitet hingegen in kontinuierlicher Arbeitsweise, d. h. ohne Unterbrechungen. Die gasförmigen Produkte des Hochofenprozesses werden Gichtgas genannt und entweichen über die Gicht am oberen Ende des Hochofens. Es handelt sich um ein Stoffgemisch aus ca. 55 % Stickstoff, ca. 15 % Kohlenstoffdioxid, ca. 30 % Kohlenstoffmonooxid und bis zu 4 % Wasserstoff. Genutzt wird es zur Erzeugung von thermischer Energie.

Der Hochofen wird mit Lagen aus Koks und Eisenerz beschickt. Der glühende Koks verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Der Sauerstoff wird dem Eisenoxid entzogen, d.h. das Eisenoxid wird zu Eisen reduziert, welches sich in geschmolzenem Zustand unten im Ofen sammelt.

Woher ich das weiß:Recherche

Seit über 150 Jahren steht das in jedem - noch so schlechten Chemielehrbuch -, Du weißt schon, das ist das aus Papier zum Lesen, ohne Kopfhörer, Display, Facebook und Videospiele.

Kaum ein anderer chemisch-technischer Prozeß wird so gut und verständlich beschrieben, wie dieser.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

in meinem Buch steht dazu nur sehr wenig, was dortsteht ist unverständlich erklärt, sodass ich nichts verstanden habe

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@DusaDusa

Ja, das kann ich mir sehr gut vorstellen. Die heutigen Schulbuchautoren können sich nicht mehr auf das Intelligenzniveau der heutigen Schüler einstellen. Das ist schade, aber: Wir brauchen dringend qualifizierte Facharbeiter!

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