Hochofen

Der Hochofen wird schichtweise mit zwei Rohstoffen von oben beschickt: dem sog. Möller und Hochofenkoks . Als Möller wird dabei das Eisenerz in Form von Naturerzen oder als Abbrände Rösten sulfidischer oder carbonatischer Eisenerze) bezeichnet das Zuschlagstoffen (zur Verringerung des Schmelzpunktes der Erze besserer Verflüssigung des Gemisches) versetzt wird.

Die Rohstoffe werden mit Förderkübeln über zur Einfüllöffnung (die Gichtglocke) oben am Hochofen entleert und über ein Doppelglockenschleusensystem ins Innere

Am Fuß des Hochofens verbrennt der zu Kohlendioxid der dazu notwendige Sauerstoff wird dem Eisenoxid entzogen das dadurch Eisen reduziert wird. Der verflüssigte Hochofeninhalt wird am Ofen durch eine Öffnung entnommen; diese ist normalerweise mit einer keramischen Masse verschlossen wird periodisch beim so genannten Abstich angebohrt der ausfließende Inhalt wird in an den Ofen angrenzenden Abstichhalle über ein im Boden geleitet am sog. Fuchs wird dabei das flüssige Eisen von ebenfalls flüssigen auf dem Eisen schwimmenden Schlacke

Der Prozess im Hochofen wird mittels am Hochofen eingeblasener heißer Luft in Gang Der Hochofen ist ein Gegenstromreaktor: Während das Material von oben nach unten durch den läuft strömen die entstehenden Reaktionsgase von unten oben. Sie werden oben an der Gicht von Rauchpartikeln gereinigt und weiterer Verwendung in chemischen Industrie zugeführt bzw. zur Heißlufterzeugung verbrannt.

Die Außenwand des Hochofens wird über Wasserkühlung permanent gekühlt.

Der eigentliche Hochofen ist meist 25-30 hoch die Gesamtanlage bis zu 60 m. und große Hochöfen erreichen Tagesleistungen von bis 12.000 t Roheisen.

Hochöfen werden kontinuierlich betrieben und sind 10 Jahre in Betrieb. Danach muss der Hochofen erneuert werden.

Wichtige grundsätzliche chemische Reaktionsgleichungen:

(1) C + O ₂ => CO ₂ (Energie liefernde Verbrennung des Koks)

(2) CO ₂ + C <=> 2 CO (Erzeugung gasförmigen Reduktionsmittels Kohlenstoffmonooxid)

(3) Fe ₂ O ₃ + 3 CO => 3 CO ₂ + 2 Fe (Reduktion des Eisenoxids elementarem Eisen)

Reaktion (1) liefert einerseits die Energie den gesamten Prozess. Da der Sauerstoff in eingeblasener vorgewärmter Luft zugeführt wird verläuft die so heftig dass Temperaturen bis über 2000 erreicht werden. Man kann sich diesen Effekt einem Grillfeuer klar machen dessen Kohle heftig aufglüht wenn man mit einem warmen Föhn bläst. Andererseits liefert die Reaktion das Kohlenstoffdioxid ₂ das für Reaktion (2) benötigt wird.

Reaktion (2) liefert das giftige Kohlenstoffmonooxid das als eigentliches Reduktionsmittel im Hochofen wirkt. Gegensatz zum festen Kohlenstoff kann das gasförmige alle Oberflächen der Eisenoxide leicht erreichen und reagieren. Diese Reaktion ist eine typische Gleichgewichtsreaktion. hohen Temperaturen liegt das Gleichgewicht rechts bei links.

Reaktion (3) zeigt in zusammengefasster Form Reduktion des typischen Eisen (III)-Oxids ( Roteisenstein Rost ). Tatsächlich verläuft sie über mehrere Zwischenstufen in unterschiedlichen Zonen des Hochofens ablaufen:

(3a) 3 Fe ₂ O ₃ + CO => 2 Fe ₃ O ₄ + CO ₂ Es entsteht der stärker eisenhaltige Magnetit

(3b) Fe ₃ O ₄ + CO => 3 FeO + ₂ Es entsteht Eisen (II)- Oxid

(3c) FeO + CO => Fe CO ₂ Es entsteht metallisches Eisen das sich im Hochofen ansammelt

Siehe auch: Kokerei - Lichtbogenofen - Niederschachtofenwerke

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