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Hochofen 6 von Tata Steel in IJmuiden (2007)

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Wochenschau von 1961. Inbetriebnahme des fünften Hochofens der Koninklijke Hoogovens- en Staalfabrieken in IJmuiden durch mr. Spies, Vorsitzender des Vorstands der stellvertretenden Direktoren.

EIN Hochofen ist eine Installation, in der Eisenerz und Kohlenstoff werden vermischt und so stark erhitzt, dass durch eine Reihe chemischer Reaktionen flüssige Eisen entsteht, in dem ein bestimmter Prozentsatz an Kohlenstoff gelöst ist, der dann abgezapft werden kann. Die Kohle dient gleichzeitig als Brennstoff zum Heizen und als Reduktionsmittel des Eisenerzes.

Geschichte

Vor der Hochofenzeit wurde Eisen zur Herstellung von Eisen verwendet Schichtöfen. Die gleiche Reaktion fand hier statt, aber die Eisen nicht so heiß, dass es Flüssigkeit wurde, es lag wie ein gesintert Masse in der Schnecke und musste weiter Hitze und Hämmern weiterverarbeitet und gereinigt.

In China gab es Hochöfen etwa ab dem 5. Jahrhundert v. Chr.,^[1] im Westen von der Hochmittelalter. Im Westen verbreitete sich der Hochofen aus der Region um die wallonisch, zum Gittergewebe gelegene Stadt Lüttich. 1491, Ende des 15. Jahrhunderts, wurde der Hochofen in England eingeführt. Der in Hochöfen verwendete Brennstoff war ausnahmslos Holzkohle. Der erfolgreiche Ersatz von Holzkohle durch Koks gehört zu Abraham Darby. Diese revolutionäre Innovation stammt aus dem Jahr 1709. Die Effizienz des Verfahrens wurde durch die Vorwärmung der Blasluft weiter gesteigert. Der Schotte James Beaumont Neilson ließ sich hier 1828 zum Patent anmelden.

Der Hochofen unterscheidet sich vom Schichtofen, dass der Zweck des Hochofens darin besteht, geschmolzenes Metall zu erzeugen, das aus dem Ofen entnommen werden kann, während der Zweck des Hochofens genau darin besteht, schmelzen so, dass die Kohlenstoff nicht im Eisen gelöst. Auch Schichtöfen wurden mit Geblazen künstlich geblasen Balg, aber der Begriff Hochofen ist normalerweise für Öfen reserviert, aus denen Eisen (oder ein anderes Metall) Erz wird raffiniert. Ein Hochofen nutzt die Gegenstromwechselprozess, dies im Gegensatz zu einem Schichtofen.

Operation

Schematische Darstellung des Hochofens; Erklärung im Text

Oben im Hochofen, separate Schichten Koks (2.5) und Schichten sintern, Eisenoxid-Pellets & Stück Erz (1.6) geladen. Eine Alternative ist das Laden von Sinter, a gesintert, starkes und poröses Material aus Eisenerz, Koks, Kalk und Flussmittel. Unten werden an den Düsen Heißluft (7, ca. 1200°C, vorgewärmt in Wärmetauschern 13) und Kohlenstaub (16), ggf. angereichert mit Sauerstoff, eingeblasen.^[2]

Der Sauerstoff aus der Luft verbrennt den Kohlenstoff aus Koks und Kohlenstaub zu Kohlenmonoxid (CO). Das CO-Gas mit einer Temperatur von etwa 2200-2400 °C steigt durch die Koks- und Erzschichten auf. Die Eisenoxide im Sinter, Pellets und Stückerzen reduzieren sich unter diesen Bedingungen zu Eisen und schmelzen zu flüssigem Eisen. Diese Flüssigkeit Roheisen sickert nun durch die Koksschichten und sammelt sich am Boden des Hochofens (dem sogenannten Herd des Hochofens).

Wenn sich genügend flüssiges Roheisen im Herd gesammelt hat, wird der Hochofen unten aufgebohrt und das flüssige Roheisen (9) fließt durch das Abstichloch ab. Dort wird es gesammelt in Mischer (11). Dabei handelt es sich um Waggons mit einem torpedoförmigen Vorratsbehälter mit feuerfester Innenauskleidung. Diese werden in die transportiert Stahlwerk zur Weiterverarbeitung. Wenn das gesamte Roheisen aus dem Hochofen abgestochen ist, wird das Abstichloch wieder verschlossen. Das Klopfen dauert etwa 90 Minuten.

Sinter, Pellets und Stückerze enthalten neben Eisenoxiden auch Verunreinigungen wie: Calciumoxid (CaO) und Siliciumdioxid (SiO₂). Auch diese Materialien schmelzen und bilden die Schnecke (8), das zusammen mit dem Roheisen (10) angezapft und unter anderem in der Zementindustrie.

Bemerkungen

Die wichtigsten chemischen Reaktionsgleichungen:

(1) ${displaystyle mathrm {C O_{2} ightleftharpoons CO_{2}} }$ (Energiegewinnende Verbrennung von Kohlenstoff)

(2) ${displaystyle mathrm {CO_{2} C ightleftharpoons 2 CO} }$ (Bildung des gasförmigen Reduktionsmittels Kohlenmonoxid, das Boudouard-Gleichgewicht)

(3) ${displaystyle mathrm {Fe_{2}O_{3} 3CO rechtslinke Harpunen 3CO_{2} 2Fe} }$ (Die Ermäßigung von Eisenoxid zu Eisen)

Für die Produktion von 1 Tonne Eisen im Hochofen werden durchschnittlich 0,5 Tonne Koks benötigt Kohle und 1,6 Tonnen Eisenerz mit einem Eisengehalt von 60 %. Bei der Produktion von einer Tonne Stahl sind durchschnittlich 1,8 Tonnen Kohlendioxid (CO₂) ausgesendet.^[3] Die Energiemenge, die zur Herstellung einer Tonne Stahl benötigt wird, beträgt 20 GigaJoule.^[3]

Das schwedische Stahlunternehmen SSAB arbeitet eng mit LKAB und Vattenfall zu einer Pilotanlage HYBRIT (Wasserstoff bahnbrechende Eisenherstellungstechnologie).^[4] In diesem Hochofen wird Eisen auf Basis von Wasserstoff und nicht mehr mit Cola. Dieses neue Verfahren reduziert CO.-Emissionen₂ stark ab. SSAB will es Wasserstoff nachhaltig produzieren Elektrizität unter anderem Wasserkraftwerke.

Moderne Hochöfen

Moderne Hochöfen produzieren täglich 8.500 bis 13.500 Tonnen Roheisen, um 1860 waren es noch rund 25 Tonnen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatten die Hochöfen einen Innendurchmesser von 4 bis 5 Metern und produzierten jährlich etwa 100.000 Tonnen Roheisen.^[5] Ende des 20. Jahrhunderts produzierten die größten Hochöfen etwa 3 bis 4 Millionen Tonnen Stahl pro Jahr und die Innengröße war auf 14 bis 15 Meter angewachsen. Die Größe der Hochöfen hat seit Mitte der 1980er Jahre kaum zugenommen. Die Produktion ist leicht gestiegen und die größten Hochöfen produzieren täglich zwischen 12.000 und 13.500 Tonnen Roheisen.^[5] Diese Entwicklung ist in der Tabelle dargestellt, jedoch fehlt in der Quelle eine Zeitangabe.

Es gibt Hochöfen in den Niederlanden IJmuiden die gehören dazu Tata Steel. In Belgien gibt es auch Gent aus der Gruppe ArcelorMittal, weitere zwei in Seraing und ein in Charleroi.

Galerie

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  Zeichnung eines Hochofens, mit dem Gleis rechts, über das die mit Rohstoffen gefüllten Mulden fahren

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  Eine Hochofenmulde, die Koks und Eisenerz zur Mündung des Hochofens transportiert

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  Das Hahnloch an der Basis

Siehe auch

• Holzkohle-Hochofen
• Pudding-Ofen
• Bessemer-Verfahren
• eisernes ruder

Fußnoten

Siehe die Kategorie Hochöfen von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.