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Eisenherstellung 07:48 min

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Transkript Eisenherstellung

In diesem Video werden wir uns mit der Eisenherstellung beschäftigen. Schaut euch einmal dieses schöne schmiedeeiserne Tor an. Gefällt es euch? Aber wie stellt man Eisen her? Wir werden heute den Weg des Eisens verfolgen. Vom Rohstoff bis zum Verbrauchsmaterial. Vom Eisenerz bis zum Stahl. Eisenerz ist ein Bodenschatz, daher ist es wichtig ihn zu heben. 1. Die Erzförderung Eisenerz findet man häufig in Oberflächenvorkommen, daher wurde und wird Eisenerz häufig im Tagebau abgebaut. Es gibt verschiedene Eisenerze. Die Wichtigsten sind: Hämatit (Fe2O3), ein anderes Eisenerz ist Magnetit (Fe3O4) und auch Siderit (FeCO3 Eisenkarbonat) ist ein wichtiges Eisenerz. Die 2. Stufe auf dem Weg vom Erz zum Stahl ist die Erzaufbereitung. Dabei werden die großen Eisenerzstücke zerkleinert, um für den Transport und die Verarbeitung vorbereitet zu werden. Die zentrale Stufe der Stahlherstellung ist: 3. Der Hochofenprozess Hochöfen sind große Türme, die außen mit Stahl ummantelt sind. Der Hochofen wird von oben mit Kohle und dem Eisenerz (Fe2O3 Eisendreioxid) beschickt. Die Temperatur im Hochofen steigt von oben nach unten kontinuierlich an. Am Eingang beträgt sie etwa 250 Grad Celsius und am unteren Teil des Ofens erreichen sie Werte um 2300 Celsius. Daher zeichne ich die Farben auch von hellgelb bis leuchtend rot oben beginnend ein. Am Eingang des Ofens bilden sich aus der Kohle die beiden Oxide des Kohlenstoffs: Kohlenstoffmonoxid (CO) und Kohlenstoffdioxid (CO2). Kohlenstoffmonoxid reagiert mit dem Eisenoxid (Fe2O3 dem Eisenerz -> Fe3O4 +CO2) Bei noch höheren Temperaturen, bei etwa 700 Grad Celsius, reagiert das Eisenoxid (Fe3O4) mit dem Kohlenstoffmonoxid (CO). Es bilden sich 3FeO und CO2. Bei Temperaturen um die knapp 1000 Grad Celsius, findet die Reaktion von Kohlenstoff mit Kohlenstoffdioxid statt (C+CO2 -> 2CO). Es bildet sich Kohlenstoffmonoxid. Kohlenstoffmonoxid reduziert nun bei Temperaturen oberhalb von 1000 Grad Celsius Eisenzweioxid (FeO+CO -> Fe+CO2) Eisen bildet sich hier in fester Form. Bei 1600 Grad Celsius ist die Schmelztemperatur des Eisens erreicht, Eisen wird flüssig. Bei noch höheren Temperaturen findet eine Oxidation des Kohlenstoffs statt (2C+O2 -> 2CO). Um die Kohle zu verbrennen wird Luft eingeblasen in Form von Wind. Bei Temperaturen um 2300 Grad Celsius wird das Eisen abgestochen; die Schlacke schwimmt auf dem Eisen. Das so erhaltene Eisen nennt man Roheisen. Ihr müsst nun nicht alle einzelnen Schritte lernen. In der Schule wird häufig eine vereinfachte Darstellung verwendet. Ich möchte sie euch vorstellen: Der Kohlenstoff der Kohle reagiert mit dem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid (C+O2 -> CO2). Kohlenstoffdioxid reagiert weiter mit Kohle (CO2+C -> 2CO). Es bildet sich Kohlenstoffmonoxid. Das Eisenerz (Fe2O3) wird vom Kohlenstoffmonoxid reduziert, es bildet sich Eisen und Kohlenstoffdioxid wird frei (Fe2O3+3CO -> 2Fe+3CO2). Aus Roheisen muss nun Stahl hergestellt werden. 4. Stahlherstellung Was ist der Unterschied zwischen Roheisen und Stahl? Der Unterschied ist auf den unterschiedlichen Gehalt am chemischen Element Kohlenstoff zurückzuführen. Enthält das Eisen weniger als 2,1 % Kohlenstoff so spricht man von Stahl. Ist mehr Kohlenstoff enthalten als 2,1 %, so ist das Roheisen. Stahl kann aus Roheisen, z. B. in so einem Tiegel, wie hier abgebildet gewonnen werden. Dazu ist es notwendig das Roheisen zu schmelzen und Sauerstoff einzublasen. Der Sauerstoff reagiert mit dem Kohlenstoff des Roheisens und verbindet sich zu Kohlenstoffdioxid (C+O2 -> CO2). Aus Roheisen wurde Stahl. Um aber Gebrauchsgegenstände zu erhalten, muss der Stahl ver- und bearbeitet werden. 5. Die Stahlverarbeitung Ich möchte einige wichtige Verfahren der Stahlverarbeitung nennen: Da wäre das Gießen. Sehr wichtig ist das Ziehen. Durch Biegen erhält man eine Verformung, genauso wird Stahl durch Pressen verformt. Aus großen, kompakten Gegenständen erhält man lange Schmale durch Walzen. Die Fertigungskette ist nun vollendet: vom Erz zum Stahl. Fassen wir nun zusammen: Die Stahlerzeugung beginnt mit der Erzförderung. Der 2. Schritt ist die Aufbereitung des Erzes. Dabei werden große Erzstücke zerkleinert. Das zentrale Verfahren bei der Stahlherstellung ist der Hochofenprozess. 3. Beim Hochofenprozess wird das Eisenerz (ein Eisenoxid) mit Kohlenstoffmonoxid zum Eisen reduziert. Es entsteht Roheisen mit einem relativ hohen Gehalt an Kohlenstoff. Aus Roheisen wird Stahl gewonnen indem man in das flüssige Roheisen Sauerstoff einbläst. Durch die Stahlverarbeitung (5.) gewinnt man nun schließlich Gebrauchsgegenstände aus Stahl. Eine der Möglichkeiten ist das Ziehen. Die Fertigungskette ist geschlossen: aus Eisenerz wurde Stahl gewonnen. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.

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2 Kommentare
  1. Default

    Super Video, endlich verstanden !:-)

    Von Kyh, vor mehr als 2 Jahren
  2. Default

    Danke, jetzt habe ich auch das endlich verstanden. Super erklärt!!!

    Von Murks, vor fast 5 Jahren