Der Hochofenprozess

Präsentation

Hochofenprozess

Inhalt

Aufbau 2

Was ist ein Hochofen?

Aufbau 1

Ablauf der Reduktion

Erklärung der Zonen 2

Erklärung der Zonen 1

Fachbegriffe

Schlacke

Formel

11

Geschichte

10

Weiterverarbeitung

Danke

12

Was ist ein Hochofen?

--Anlage zum Gewinn von eisen aus eisenoxid --Als reaktionsmittel für eisen wird kohlenstoff verwendet --Neben Roheisen entsteht hier auch Kohlenstoffmonoxid --GRoße hochöfen produzieren 13000 tonnen roheisen am tag

Aufbau eines Hochofens 1

Der Hochofen besteht aus 5 wichtigen Bereichen:

1. Dem Gicht (Gichtöffnung mit trichterförmigen Gichtöffnung) 2. Dem Schacht 3. Dem Kohlensack 4. Dem Rast 5. Dem Gestell

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Aufbau (2)

Getragen wird der aus feuerfesten Stein gemachte Ofen von einem Stahlgerüst. Der Ofen ist von innen mit Schamottenstein ausgemauert und nur im unteren Teil mit Kohlenstoffsteinen. In den Außenwänden befindet sich eine Kühlung.

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Ablauf der Reaktion

• Abwechselnd werden Koks, Möller und Zuschläge zur Schlackebildung von oben in den Hochofen gefüllt (beschickung).
• Dann wird von unten heiße Luft eingeblasen mit einer Temperatur von ca 1300°C

• Jetzt oxidiert, durch den Sauerstoff in der heißen Luft, Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid

• Dieses entstandene Kohlenstoffdioxid reagiert dann mit weiterem Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonoxid
• Dieses Monoxid entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff und reagiert wieder zu Kohlenstoffdioxid

• Da das Kohlenstoffdioxid immer weiter aufsteigt wiederholt sich der Vorgang in der Reduktionszone (s.7)

Erklärung der Zonen (1)

von Oben nach unten

1. Hier wird die Wärme der aufsteigenden Gase an die Feststoffe abgegeben, dies führt zur Trocknung der Feststoffe. Die Gase treten durch den Gicht aus und werden in Verbrennungstürme geleitet. 2. Es findet eine indirekte Reduktion der Erze durch aufsteigendes Kohlenstoffmonoxid statt, dass durch die Verbrennung von Koks entsteht. Dadurch bildet sich Kohlenstoffdioxid, welches mit der nächsten Koksschicht zurück zu Kohlenstoffmonoxid reagiert und erneut Eisen reduziert. Dieser Vorgang wiederholt sich.

est. 2019

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Erklärung der Zonen (2)

von oben nach unten

3. Das schwammartige metallische Eisen nimmt Kohlenstoff auf wodurch Roheisen ensteht und Kohlenstoffdioxid nach oben steigt, in die Reduktionszone (s.7) 4. Hier reagiert das glühende Koks mit Luftsauerstoff zu Kohlenstoffdioxid, das Roheisen schmilzt bei einer Temperatur ab 1200°C.

Fachbegriffe

MÖLLER: Ist ein Gemisch aus Eisenerz und Zuschlagsstoff, dieses Gemisch verringert den Schmelzpunkt der Erze und dient als Schlackenbildner (Flussmittel).

KOKS: Ist ein Brennstoff der von Kohle durch Verkorkung zu Koks wird. Koks dient als Energieträger, Brennstoff und Reduktionsmittel des Erzes.

GICHTGAS: Man verwendet es um die benötigte Wärme zur Reduktion des Eisenerzes zu erreichen. Es besteht aus 45-60% Stickstoff, 20-25% Kohlenstoff, 20-30% Kohlenstoffmonoxid und 2-4% Wasserstoff

ROHEISEN-ABSTICH: Ist eine Öffnung im Hüttenwerk des Hochofens, die dem flüssigen Roheisen das auslaufen aus dem hochofen ermöglicht.

Schlacke

1. Die Schlacke entsteht beim Reduktionsprozess und besteht aus nichtmetallischen Komponenten des Eisenerzes, Bestandteilen von Koks/Kohle, Zuschlägen und Kalkstein oder Dolomit. 2. Die Schlacke schwimmt auf dem Roheisen, damit das Roheisen nicht durch die heiße Luft, die direkt darüber eingeblasen wird zurück zu Eisenoxiden oxidieren kann. 3. Meistens wird die Hochofenschlacke als Baumaterial verwendet. Dafür wird sie zu Hüttensand verarbeitet, der zusammen mit Kalk vermischt als Rohstoff für die Zementherstellung dient.

Formeln

1. Zuerst muss man die nötige Wärme erzeugen, dafür reagiert der im Koks enthaltene Kohlenstoff mit zugefügtem Sauerstoff und wird zu Kohlenstoffdioxid. 2. Durch die entstandene Hitze, reagiert das Kohlenstoffdioxid erneut mit dem im Koks enthaltenen Sauerstoff und wird zu Kohlenstoffmonoxid. Der im Gas enthaltene Wasserdampf wird zu freiem Wasserstoff (H_2 O + C zu H_2 + CO)3. In der Reduktionszone findet dann eine indirekte Reduktion in drei Stufen statt, wo verschiedenen Eisenoxide jeweils mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff reagieren, bis metallisches Eisen vorliegt. 4. Das reduzierte Eisen nimmt hier Kohlenstoff auf, um seine Schmelztemperatur zu senken, was für die Fertigstellung des Roheisens nötig ist.

Weiterverarbeitung

In der Technik ist Roheisen aufgrund seines hohen Kohlenstoff- (4-6%), Silicium-(3%) und Mangangehalts(6%) unschweiß- und unschmiedbar und finden dadurch keine Verwendung.

Durch das Sauerstoff-Aufblas-Verfahren wird der Kohlenstoffgehalt im Roheisen auf 2% reduziert, indem durch ein gekühltes Rohr reiner Sauerstoff auf das flüssige Eisen geblasen wird. Das führt dazu, dass der verbleibende Kohlenstoff im Roheisen zu Kohlenstoffdioxid reagiert, welches als Gas entweicht.

EDEHLSTAHL: Ist eine sehr harte und rostfreie Stahlart und ist eine veredeltes Produkt. Edelstahl entsteht bei der Legierung vn Stahl. als Legierungselement von Eisen wird vorallendingen Nickel verwendet da es den Stahl wiederstandsfähiger macht.

Die Geschichte des Hochofens

ab 13. Jh.

1800-heute

13. Jh.

800 Jahre v. Chr.

Ende 18. Jh.

Der Mensch entdeckt das Eisen und stellt durch ein Rennfeuer eine faustgroße Luppe aus Eisenkörner, unverändertes Erz und Schlacke her. Die Verbrennung braucht 10 Stunden.

Mit der Weiterentwicklung des Rennofens begann man früh, so entstand schnell der Stückofen. Dieser Wuchs von 4 Metern Höhe zu einer Höhe von 10 Metern.

Rennofen waren eine Weiterentwicklung der Rennöfen und konnten in einem Zeitraum von 4-20 Stunden mehrere Kilo bis Zentner Luppe herstellen.

Die letzte beteutende Veränderung der Leistungsfähigkeit war die Verwendung von Heißluft in 1828

Der erste mit Koks betriebene Hochofen wurde 1796 von dem Königlichen Hüttenwerk Gleiwitz erfunden. Außerdem wurde der Kupolofen erfunden.

DANKE!