Der Hochofen: Roheisen gewinnen
Im Hochofen wird Eisenoxid mit Koks reduziert. Es entsteht flüssiges Roheisen.
Das lernst du heute
- Ich kann den Hochofen beschreiben.
- Ich kann die wichtigsten Reaktionen nennen.
- Ich kann Roheisen und Schlacke unterscheiden.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Vom Erz zum Metall
Der Hochofen ist ein hoher Schachtofen aus feuerfestem Mauerwerk. Man füllt ihn von oben abwechselnd mit Eisenerz und Koks, dazu kommen Zuschläge wie Kalk. Koks ist fast reiner Kohlenstoff aus Steinkohle. Von unten bläst man heiße Luft ein, den Heißwind. Der Koks verbrennt mit dem Sauerstoff der Luft: Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid. Dabei wird es sehr heiß. Das Kohlenstoffdioxid reagiert weiter mit glühendem Koks zu Kohlenstoffmonooxid: CO₂ + C → 2 CO. Kohlenstoffmonooxid ist das eigentliche Reduktionsmittel. Es entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂. Das Eisen wird flüssig und sammelt sich unten im Ofen. Man nennt es Roheisen. Es enthält noch etwa 4 % Kohlenstoff und ist deshalb spröde. Auf dem Roheisen schwimmt die Schlacke. Sie entsteht aus dem tauben Gestein und dem Kalk. Roheisen und Schlacke werden getrennt abgelassen. Das alles ist eine große Industrieanlage. Es ist nichts zum Nachmachen.
| Stoff | Rolle im Hochofen |
|---|---|
| Eisenerz (Eisenoxid) | liefert das Eisen |
| Koks | Brennstoff und Quelle des Reduktionsmittels |
| Heißwind | liefert Sauerstoff |
| Kalk | bindet taubes Gestein zu Schlacke |
| Kohlenstoffmonooxid | Reduktionsmittel |
| Roheisen | Produkt, spröde |
| Schlacke | Nebenprodukt |
Die Reaktion im Hochofen lesen: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂
- Eisenoxid gibt Sauerstoff ab: Reduktion.
- Kohlenstoffmonooxid nimmt Sauerstoff auf und wird zu Kohlenstoffdioxid: Oxidation.
- Atome zählen: links 2 Fe, 3 C, 6 O. Rechts 2 Fe, 3 C, 6 O.
- Es ist eine Redoxreaktion. Eisen entsteht.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Oben kommen Erz und Koks hinein.
Unten bläst heiße Luft.
Unten fließt Roheisen heraus.
Ein Beispiel
Wie ein riesiger Grill, in den man Material von oben einfüllt und unten das Ergebnis ablässt.
Schritt für Schritt
Wir folgen dem Eisen.
- Nenne, was oben eingefüllt wird.
- Nenne, was von unten eingeblasen wird.
- Nenne das Reduktionsmittel.
- Nenne die zwei Produkte unten.
Mit einem Bild erklärt
| Oben hinein | Unten hinein | Unten heraus |
|---|---|---|
| Erz, Koks, Kalk | Heißwind | Roheisen, Schlacke |
Zur Grundlage zurück
- Vom Erz zum Metall – Du kennst den Weg vom Erz zum Metall.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Welches Gas entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff?
Lösung ansehen
Lösung: Kohlenstoffmonooxid
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Was entsteht aus taubem Gestein und Kalk?
Lösung ansehen
Lösung: Die Schlacke
Tipp: Der Hochofen hat zwei Aufgaben: Er liefert Hitze und das Reduktionsmittel Kohlenstoffmonooxid.
Merksatz: Im Hochofen wird Eisenoxid durch Kohlenstoffmonooxid zu Roheisen reduziert.
Typischer Fehler: Viele denken, das Eisen werde im Hochofen nur geschmolzen. Es wird chemisch aus dem Oxid gewonnen.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Roheisen
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Lösung: Stimmt
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Lösung: Heiße Luft
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Lösung: Stimmt nicht
Geschafft
Hochofen: Erz, Koks und Kalk von oben, Heißwind von unten. Koks → Kohlenstoffmonooxid → reduziert Fe₂O₃ zu Roheisen. Schlacke schwimmt oben. Roheisen enthält etwa 4 % Kohlenstoff und ist spröde.
Kannst du das schon?
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