Industrielle Verfahren zur Herstellung von Eisen und seinen Verbindungen. Das entstehende Kohlenmonoxid wird aus dem Stahl freigesetzt und hilft dabei, Stickstoff und Wasserstoff aus dem Stahl zu entfernen, Gase werden in Form von Blasen freigesetzt und bringen ihn zum Sieden

Vakuumschmelzen

As→S→Sn→Sb→Cu→Mn→Ag→Pb.

Reinigung von Eisen durch Vakuumdestillation mit Kondensation auf einer erhitzten Oberfläche

Elektrolytisches Raffinieren von Eisen

Elektrolytische Herstellung von reinem Eisen

Carbonyl-Eisen-Reinigungsverfahren

Reinigung von Eisen durch Zonenrekristallisation

Eisen ist ein Element einer sekundären Nebengruppe der achten Gruppe der vierten Periode des Periodensystems der chemischen Elemente mit der Ordnungszahl 26. Es wird mit dem Symbol Fe (lat. Ferrum) bezeichnet. Einer der häufigsten in Erdkruste Metalle (Platz zwei nach Aluminium).
Der einfache Stoff Eisen (CAS-Nummer: 7439-89-6) ist ein formbares silberweißes Metall mit hoher chemischer Reaktivität: Eisen korrodiert schnell bei hohen Temperaturen oder hoher Luftfeuchtigkeit. In reinem Sauerstoff brennt Eisen und in fein verteiltem Zustand entzündet es sich spontan an der Luft.
Tatsächlich wird Eisen normalerweise als Legierung mit einem geringen Gehalt an Verunreinigungen (bis zu 0,8%) bezeichnet, die die Weichheit und Duktilität eines reinen Metalls behält. In der Praxis werden jedoch häufiger Eisenlegierungen mit Kohlenstoff verwendet: Stahl (bis zu 2,14 Gew.-% Kohlenstoff) und Gusseisen (mehr als 2,14 Gew.-% Kohlenstoff) sowie rostfreier (legierter) Stahl mit Zusatz von Legierungen Metalle (Chrom, Mangan, Nickel usw.). Die Kombination der spezifischen Eigenschaften von Eisen und seinen Legierungen machen es zum „Metall Nr. 1“ für den Menschen.
In der Natur kommt Eisen nur selten vor reiner Form, am häufigsten kommt es in der Zusammensetzung von Eisen-Nickel-Meteoriten vor. Die Prävalenz von Eisen in der Erdkruste beträgt 4,65 % (Platz 4 nach O, Si, Al). Es wird auch angenommen, dass Eisen den größten Teil des Erdkerns ausmacht.

Herkunft des Namens

Es gibt mehrere Versionen des Ursprungs des slawischen Wortes "Eisen" (weißrussisches zhalez, ukrainisches zalіzo, altslawisches zhelѣzo, bulgarisches zhelyazo, serbo-chorvisches zhelљzo, polnisches żelazo, tschechisches železo, slowenisches železo).
Eine der Etymologien verbindet Praslav. *želězo mit dem griechischen Wort χαλκός, was Eisen und Kupfer bedeutete, nach einer anderen Version ist *želězo verwandt mit den Wörtern *žely „Schildkröte“ und *glazъ „Fels“, mit dem gemeinen seme „Stein“. Die dritte Version suggeriert eine alte Anleihe aus einer unbekannten Sprache.
Die romanischen Sprachen (italienisch ferro, französisch fer, spanisch hierro, Port ferro, Rum fier) ​​setzen lat. Eisen. Lateinisch ferrum (germanische Sprachen entlehnten den Namen Eisen (gotisch eisarn, englisch iron, deutsch Eisen, niederländisch ijzer, dänisch jern, schwedisch järn) aus dem Keltischen.
Das prokeltische Wort *isarno- (> OE iarn, OE bret. hoiarn) geht wahrscheinlich auf Proto-IE zurück. *h1esh2r-no- „bloody“ mit semantischer Entwicklung „bloody“ > „red“ > „iron“. Nach einer anderen Hypothese geht dieses Wort auf pra-d.h. *(H)ish2ro- „stark, heilig, übernatürliche Kräfte besitzend.“
Das altgriechische Wort σίδηρος stammt möglicherweise aus derselben Quelle wie die slawischen, germanischen und baltischen Wörter für Silber.
Der Name des natürlichen Eisenkarbonats (Siderit) kommt von lat. Sidereus - sternenklar; Tatsächlich war das erste Eisen, das in die Hände der Menschen fiel, meteorischen Ursprungs. Vielleicht ist diese Koinzidenz kein Zufall. Insbesondere das altgriechische Wort sideros (σίδηρος) für Eisen und das lateinische sidus für „Stern“ dürften einen gemeinsamen Ursprung haben.

Kassenbon

In der Industrie wird Eisen aus Eisenerz gewonnen, hauptsächlich aus Hämatit (Fe 2 O 3) und Magnetit (FeO·Fe 2 O 3).
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Eisen aus Erzen zu gewinnen. Am gebräuchlichsten ist der Domänenprozess.
Die erste Produktionsstufe ist die Reduktion von Eisen mit Kohlenstoff in einem Hochofen bei einer Temperatur von 2000 °C. In einem Hochofen werden Kohlenstoff in Form von Koks, Eisenerz in Form von Sinter oder Pellets und Flussmittel (z. B. Kalkstein) von oben zugeführt und von unten von einem Strom eingeblasener heißer Luft getroffen.
Im Hochofen wird Kohlenstoff in Form von Koks zu Kohlenmonoxid oxidiert. Dieses Oxid entsteht bei der Verbrennung in Abwesenheit von Sauerstoff. Kohlenmonoxid wiederum gewinnt Eisen aus dem Erz zurück. Damit diese Reaktion schneller abläuft, erhitzt Kohlenmonoxid durch Eisen(III)oxid geleitet. Flussmittel werden hinzugefügt, um unerwünschte Verunreinigungen (hauptsächlich Silikate; zum Beispiel Quarz) aus dem abgebauten Erz zu entfernen. Ein typisches Flussmittel enthält Kalkstein (Kalziumkarbonat) und Dolomit (Magnesiumkarbonat). Andere Flussmittel werden verwendet, um andere Verunreinigungen zu beseitigen.
Das Flussmittel (in diesem Fall Calciumcarbonat) bewirkt, dass es sich beim Erhitzen in sein Oxid zersetzt. Calciumoxid verbindet sich mit Siliziumdioxid und bildet eine Schlacke - Calciummetasilikat. Schlacke wird im Gegensatz zu Siliziumdioxid in einem Ofen geschmolzen. Schlacke ist leichter als Eisen und schwimmt an der Oberfläche - diese Eigenschaft ermöglicht es Ihnen, die Schlacke vom Metall zu trennen. Die Schlacke kann dann im Bau und verwendet werden Landwirtschaft. Die im Hochofen gewonnene Eisenschmelze enthält ziemlich viel Kohlenstoff (Gusseisen). Außer in solchen Fällen, wenn Gusseisen direkt verwendet wird, muss es weiter verarbeitet werden.
Überschüssiger Kohlenstoff und andere Verunreinigungen (Schwefel, Phosphor) werden aus Gusseisen durch Oxidation in Herdöfen oder in Konvertern entfernt. Elektroöfen werden auch zum Schmelzen von legierten Stählen verwendet.
Neben dem Hochofenverfahren ist das Verfahren der direkten Eisenerzeugung üblich. Dabei wird vorgebrochenes Erz mit Spezialton zu Pellets vermischt. Die Pellets werden geröstet und in einem Schachtofen mit heißen, wasserstoffhaltigen Methanumwandlungsprodukten behandelt. Wasserstoff reduziert Eisen leicht, ohne Eisen mit Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor zu verunreinigen, die übliche Verunreinigungen in Kohle sind. Eisen wird in fester Form gewonnen und dann eingeschmolzen elektrische Öfen.
Chemisch reines Eisen durch Elektrolyse von Lösungen seiner Salze gewonnen.

Viel früher als Eisen lernten die Menschen zu bergen und. Gerade vor 450 Jahren landeten die Spanier in Mittel- und Südamerika, entdeckte dort reiche Städte mit riesigen öffentlichen Gebäuden, Palästen und Tempeln. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Indianer Eisen noch nicht kannten. Ihre Werkzeuge und Waffen waren nur aus Stein.

Aus der Geschichte ist bekannt, dass die Völker Ägyptens, Mesopotamiens und Chinas 3-4 Tausend Jahre vor Christus existierten. e. gigantisch produziert Bauarbeiten um die Kraft der mächtigen Flüsse zu nutzen und das Wasser zu den Feldern zu leiten. Für all diese Arbeiten waren viele Werkzeuge erforderlich - Spitzhacken, Hacken, Pflüge, und zum Schutz vor nomadischen Überfällen viele Waffen - Schwerter und Pfeile. Gleichzeitig wurden Kupfer und Zinn nicht so stark abgebaut. Daher erforderte die Entwicklung der Produktion ein neues Metall, das in der Natur häufiger vorkommt. Die Suche nach diesem Metall war nicht einfach: Eisenerze haben wenig Ähnlichkeit mit Metall, und in der Antike war es für einen Menschen natürlich schwierig zu erraten, dass sie das Metall enthielten, das er brauchte. Außerdem ist es an sich sehr weich, es ist ein schlechtes Material für die Herstellung von Werkzeugen und Waffen.

Es verging viel Zeit, bis ein Mensch lernte, Eisen aus Erzen zu gewinnen und daraus zu machen.

Es ist möglich, dass die ersten Entdeckungen von Eisen als Material für die Herstellung verschiedene Artikel verbunden mit den Funden von Eisenmeteoriten, die aus nativem Eisen mit einer Beimischung von Nickel bestehen. Vielleicht vermuteten die Menschen, als sie beobachteten, wie meteorisches Eisen rostet, dass Eisen in gelben Erdockern enthalten ist, die oft auf der Erdoberfläche zu finden sind, und entdeckten dann Wege, Eisen zu schmelzen.

Nach historischen Daten etwa tausend Jahre v. e. In Assyrien, Indien, Urartu und einigen anderen Ländern wusste man bereits, wie man Eisen gewinnt und verarbeitet. Es wurde zur Herstellung von Werkzeugen und verschiedenen Waffen verwendet. Im 7. Jahrhundert BC e. Auch die landwirtschaftliche Bevölkerung, die am Dnjepr und in den Schwarzmeersteppen lebte, baute geschickt Eisen ab. Daraus stellten die Skythen Messer, Schwerter, Pfeilspitzen und Speere sowie andere Militär- und Haushaltsgegenstände her.

Die Gewinnung und die Kunst der Eisenverarbeitung waren im alten Russland weit verbreitet.

Schmiede, damals im Volksmund „Schlaue“ genannt, verarbeiteten Eisen nicht nur, sondern gewannen es meist selbst aus Erzen. Sie waren hoch angesehen. In Volksmärchen besiegt der Schmied die Schlange Gorynych, die böse Mächte verkörpert, und vollbringt viele andere Heldentaten.

Eisen - weiches Metall, dem Schmieden gut zugänglich, aber in seiner reinen Form ungeeignet für die Herstellung von Werkzeugen.Nur Legierungen des Eisens mit anderen Stoffen sagen ihn aus erforderliche Eigenschaften einschließlich Härte. Die wichtigsten für die Volkswirtschaft sind zwei Legierungen von Eisen mit Kohlenstoff - Gusseisen mit mehr als 2 % (bis zu 6 %) Kohlenstoff und Stahl 0,03 bis 2 % Kohlenstoff enthält.

In der Antike hatten die Menschen keine Ahnung von Gusseisen, aber sie lernten, wie man aus Eisen Stahl macht. Sie schmolzen Eisen in primitiven Schmieden und mischten Eisenerz mit Holzkohle. Sie erreichten die zum Schmelzen von Eisenazerz erforderliche hohe Temperatur mit gewöhnlichen Blasbälgen. Sie wurden von Hand und später durch die Kraft des Wassers in Bewegung gesetzt und errichteten Wassermühlen. Nach dem Schmelzen von Eisenerz wurde eine gesinterte Masse aus körnigem Eisen erhalten, die dann auf Ambosse geschmiedet wurde.

Um aus Eisen Stahl zu gewinnen, wurden dünne Streifen aus geschmiedetem Eisen mit Holzkohle bedeckt und mehrere Tage zusammen mit Kohle kalziniert. Natürlich wurde auf diese Weise wenig Stahl gewonnen, und es war teuer. Die Geheimnisse der Stahlherstellung wurden streng gewahrt. Sie war besonders berühmt Damaststahl- bulat, - die Methode zur Gewinnung, die anscheinend von alten indischen Meistern entwickelt und dann von arabischen Meistern gemeistert wurde.

Alle diese Methoden zur Verarbeitung von Eisenerz und zur Herstellung von Stahl produzierten jedoch wenig Metall. Der ständig wachsende Bedarf zwang die Menschen, nach neuen Wegen zu suchen, um viel größere Mengen an Metall zu erhalten. Ende des 14. - Anfang des 15. Jahrhunderts wurden Öfen zum Schmelzen von Eisen bereits 2-3 m hoch gebaut, um mehr Metall zu erhalten. Die Meister, die in diesen Öfen schmolzen, stellten fest, dass einige Schmelzen nicht erfolgreich waren. Anstelle von Eisen bildete sich im Ofen eine eisenähnliche Masse, die beim Erkalten eine spröde, nicht schmiedbare Masse ergab. Aber im Gegensatz zu Eisen und Stahl hatte diese Masse eine bemerkenswerte Eigenschaft: Sie wurde in einem Ofen in geschmolzenem Zustand in Form einer Flüssigkeit gewonnen, sie konnte durch Löcher aus dem Ofen freigesetzt und daraus in verschiedenen Formen gegossen werden. Es war Gusseisen.

Natürlich konnten Metallurgen früher nicht erklären, warum sich in einigen Fällen gesintertes Temperguss im Ofen herausstellte und in anderen flüssiges Gusseisen. Die Chemie als Wissenschaft existierte damals noch nicht, und keiner der Meister, die Eisen herstellten, konnte wissen, dass das Ganze aus dem Verhältnis zwischen Erz, Kohle und Luft bestand, die beim Schmelzen in den Ofen gelangten. Je mehr Luft (genauer gesagt Sauerstoff) in den Ofen geleitet wird, desto mehr Kohlenstoff brennt aus und wird zu Kohlendioxid, das verdampft, und es bleibt wenig Kohlenstoff im Eisen: So entsteht Stahl. Ist weniger Luft vorhanden, löst sich viel Kohlenstoff im Eisen: Es entsteht Gusseisen.

Ziemlich schnell lernten die Menschen, Gusseisen nicht nur zum Gießen, sondern auch zum Herstellen von schmiedbarem Eisen zu verwenden. Dazu wurde ein Stück Gusseisen in Öfen erhitzt und dabei überschüssiger Kohlenstoff ausgebrannt.

Die Erfindung der Dampfmaschine und des Webstuhls im 18. Jahrhundert und vor allem bauen Eisenbahnen zu Beginn des 19. Jahrhunderts. verlangte eine riesige Menge Metall. Auch hier waren grundlegende Veränderungen in der Eisen- und Stahlerzeugung erforderlich.

1784 führte Cort in England die Verarbeitung von Gusseisen in sogenannten Flamm- oder Flammöfen ein. Dieser Vorgang wurde benannt Pfütze. In einem Nachhallofen begannen sie, anstelle von Holz zu verwenden. Früher wurde die Verwendung von Kohle beim Schmelzen durch den in Kohle enthaltenen Schwefel behindert. Es durchdrang Eisen, wenn es mit Kohle in Kontakt kam. Und das schwefelhaltige Eisen wurde spröde, sobald es erhitzt wurde.

Bei einem Flammofen ist der Feuerraum durch eine Schwelle vom Bad getrennt, in dem das Gusseisen geschmolzen wird, und kommt daher nicht direkt mit der Kohle in Kontakt. Gusseisen wird durch eine Flamme und heiße Luft erhitzt, die aus dem Ofen darüber strömt und von der Decke des Ofens reflektiert wird. Neben der Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung von Gusseisen wurde intensiv nach neuen Verfahren zur Herstellung von Stahl gesucht.

Das Geheimnis der Herstellung von Damaststahl - Damaststahl - wurde von dem berühmten russischen Metallurgen Pavel Petrovich Anosov entdeckt, der in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts im Metallurgischen Werk Zlatoust arbeitete. Er schmolz Eisen in kleinen Tiegeln mit Graphit, der auch Kohlenstoff ist, und erhielt einen wunderbaren Damaststahl. Das Klischee aus diesem Stahl war stärker als der stärkste englische Stahl, der damals als der beste der Welt galt.

1856 schlug der englische Ingenieur Bessemer vor, Luft in die "Düsen" - Löcher im Boden der Retorte - durch geschmolzenes Gusseisen zu blasen, wodurch sich in 10-20 Minuten alle überschüssige Kohle in Kohlendioxid und Gusseisen in Stahl verwandelte .

Später ein Verfahren zum Schmelzen von Stahl in Flammöfen, genannt offenes Herz. Offene Flammöfen sind viel besser als die alten Flammöfen. In speziellen Geräten von Herdöfen - Regeneratoren - werden aus Kohle gewonnene Luft und brennbares Gas auf 1000 ° vorgewärmt. Die Erwärmung erfolgt durch die Wärme der Rauchgase, die aus demselben Ofen kommen. Die Erwärmung von Gas und Luft trägt zur Entwicklung (während der Gasverbrennung) einer Temperatur von etwa 1800 ° bei. Das reicht aus, um Eisen- und Stahlschrott zu schmelzen.

Besonders hochwertiger Stahl wird heute in Elektroöfen geschmolzen, wo das Metall durch Schmelzen in einem Lichtbogen gewonnen wird, dessen Temperatur 3000 ° erreicht. Die Vorteile des Elektroschmelzens bestehen darin, dass das Metall nicht mit schädlichen Verunreinigungen kontaminiert wird, die immer in den Brenngasen vorhanden sind, die in herkömmlichen Öfen verbrannt werden.

Gusseisen wird in Hochöfen erschmolzen. Die Höhe des modernen Hochofens zusammen mit Hilfsgeräte 40 oder mehr Meter. Um den Schmelzpunkt von Eisenerz zu senken, wird es zugesetzt Fluss, oder Zinnhirsch, ist eine Substanz, die durch die Kombination mit einigen Bestandteile Erz, bildet eine schmelzbare Schlacke. Üblicherweise werden als Flussmittel Flussspat oder Fluorit etc. verwendet, man spricht von einer Mischung aus Erz und Flussmittel aufladen. Die Charge wird in einen anderen Ofen gegossen, der mit Koks durchsetzt ist, der beim Verbrennen die gesamte Mischung erhitzt und schmilzt. Koks brennt normalerweise nur, wenn Luft hineingeblasen wird, die auf 600-850 ° vorgeheizt ist. Die Luft wird durch Gase erhitzt, die den Hochofen in Stahltürmen verlassen - cauiopax, - Innen mit Ziegeln ausgekleidet.

Im untersten Teil des Ofens brennt Rotglut, das auf heiße Luft trifft, aus. Dabei entsteht Kohlendioxid (CO2). Beim Aufsteigen verwandelt es sich in ein anderes Gas - Kohlenmonoxid (CO), das sich durch eine hohe chemische Aktivität auszeichnet.

Kohlenmonoxid entzieht Eisenoxiden gierig Sauerstoff. Somit freigegeben metallisches Eisen enthält Kohlenstoff, t. Roheisen, das dann in den unteren Teil des Hochofens fließt. Von Zeit zu Zeit wird es durch ein spezielles Loch im Ofen freigesetzt und fließt in Formen, wo es abkühlt.

Eisen ist nach Aluminium eines der häufigsten Metalle in der Erdkruste. Seine physikalischen und chemischen Eigenschaften sind so, dass es eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Duktilität, eine silbrig weiße Farbe und eine hohe chemische Reaktivität aufweist, um bei hoher Feuchtigkeit oder hohen Temperaturen schnell zu korrodieren. In fein verteiltem Zustand verbrennt es in reinem Sauerstoff und entzündet sich spontan an Luft.

Der Beginn der Geschichte des Eisens

Im dritten Jahrtausend v. e. Die Menschen begannen mit dem Bergbau und lernten, Bronze und Kupfer zu verarbeiten. Sie wurden aufgrund ihrer hohen Kosten nicht weit verbreitet. Die Suche nach neuem Metall ging weiter. Die Geschichte des Eisens begann im ersten Jahrhundert vor Christus. e. In der Natur kommt es nur in Form von Verbindungen mit Sauerstoff vor. Um ein reines Metall zu erhalten, muss das letzte Element abgetrennt werden. Lange Zeit war es nicht möglich, das Eisen zu schmelzen, da es auf 1539 Grad erhitzt werden musste. Und erst mit dem Aufkommen der Käseblasöfen im ersten Jahrtausend davor neue Ära fing an, dieses Metall zu erhalten. Anfangs war es spröde und enthielt viel Schlacke.

Mit dem Aufkommen von Schmieden verbesserte sich die Qualität des Eisens erheblich. Die Weiterverarbeitung erfolgte in einer Schmiede, wo die Schlacke durch Hammerschläge abgetrennt wurde. Das Schmieden ist zu einer der Hauptarten der Metallverarbeitung geworden, und das Schmieden ist zu einem unverzichtbaren Produktionszweig geworden. Eisen in seiner reinsten Form ist ein sehr weiches Metall. Es wird hauptsächlich in einer Legierung mit Kohlenstoff verwendet. Dieses Additiv verbessert eine solche physikalische Eigenschaft von Eisen wie die Härte. billiges Material drang bald weit in alle Bereiche der menschlichen Tätigkeit ein und machte eine Revolution in der Entwicklung der Gesellschaft. Denn schon in der Antike Eisenprodukte mit einer dicken Goldschicht überzogen. Es hatte einen hohen Preis im Vergleich zum Edelmetall.

Eisen in der Natur

Ein Aluminium in der Lithosphäre enthält mehr als Eisen. In der Natur kommt es nur in Form von Verbindungen vor. Dreiwertiges Eisen reagiert, färbt den Boden braun und verleiht dem Sand eine gelbliche Tönung. Eisenoxide und -sulfide sind in der Erdkruste verstreut, manchmal gibt es Ansammlungen von Mineralien, aus denen anschließend das Metall abgebaut wird. Der Eisengehalt einiger Mineralquellen verleiht dem Wasser einen besonderen Geschmack.

Rostiges Wasser, das von alt fließt Wasserrohre, ist aufgrund des dreiwertigen Metalls gefärbt. Seine Atome kommen auch im menschlichen Körper vor. Sie befinden sich im Hämoglobin (einem eisenhaltigen Protein) im Blut, das den Körper mit Sauerstoff versorgt und Kohlendioxid entfernt. Einige Meteoriten enthalten reines Eisen, manchmal werden ganze Barren gefunden.

Welche physikalischen Eigenschaften hat Eisen?

Es ist ein duktiles silbrig-weißes Metall mit einer gräulichen Tönung und einem metallischen Glanz. Es ist ein guter Leiter für Strom und Wärme. Aufgrund seiner Plastizität eignet es sich hervorragend zum Schmieden und Walzen. Eisen löst sich nicht in Wasser, sondern verflüssigt sich in Quecksilber, schmilzt bei 1539 und siedet bei 2862 Grad Celsius, hat eine Dichte von 7,9 g/cm³. Ein Merkmal der physikalischen Eigenschaften von Eisen ist, dass das Metall von einem Magneten angezogen wird und nach der Aufhebung des Äußeren Magnetfeld behält die Magnetisierung. Mit diesen Eigenschaften kann es zur Herstellung von Magneten verwendet werden.

Chemische Eigenschaften

Eisen hat folgende Eigenschaften:

• an der Luft und im Wasser oxidiert es leicht und wird rostig;
• in Sauerstoff brennt der erhitzte Draht (in diesem Fall bildet sich Zunder in Form von Eisenoxid);
• bei einer Temperatur von 700-900 Grad Celsius reagiert es mit Wasserdampf;
• beim Erhitzen reagiert es mit Nichtmetallen (Chlor, Schwefel, Brom);
• reagiert mit verdünnten Säuren unter Bildung von Eisensalzen und Wasserstoff;
• löst sich nicht in Laugen;
• es kann Metalle aus Lösungen ihrer Salze verdrängen (ein Eisennagel in einer Kupfersulfatlösung ist mit einer roten Blüte bedeckt - das ist Kupfer);
• In konzentrierten Alkalien zeigt sich beim Kochen die Amphoterizität von Eisen.

Funktion Funktion

Eine der physikalischen Eigenschaften von Eisen ist der Ferromagnetismus. In der Praxis trifft man häufig auf die magnetischen Eigenschaften dieses Materials. Es ist das einzige Metall, das eine so seltene Eigenschaft hat.

Unter dem Einfluss eines Magnetfeldes wird Eisen magnetisiert. Die gebildeten magnetischen Eigenschaften des Metalls bleiben lange erhalten und bleiben selbst ein Magnet. Dieses außergewöhnliche Phänomen erklärt sich aus der Tatsache, dass die Struktur von Eisen eine große Anzahl freier Elektronen enthält, die sich bewegen können.

Reserven und Produktion

Eines der häufigsten Elemente auf der Erde ist Eisen. Inhaltlich in der Erdkruste steht es an vierter Stelle. Es sind viele Erze bekannt, die es enthalten, zum Beispiel magnetisches und braunes Eisenerz. Metall wird in der Industrie hauptsächlich aus Hämatit- und Magnetiterzen im Hochofenprozess gewonnen. Zunächst wird es in einem Ofen bei einer hohen Temperatur von 2000 Grad Celsius mit Kohlenstoff reduziert.

Dazu werden dem Hochofen Eisenerz, Koks und Zuschlag von oben zugeführt und von unten ein heißer Luftstrom eingeblasen. Auch das direkte Verfahren zur Gewinnung von Eisen wird angewendet. Das zerkleinerte Erz wird mit Spezialton zu Pellets vermischt. Dann werden sie gebrannt und in einem Schachtofen mit Wasserstoff behandelt, wo sie leicht wiederhergestellt werden können. Es wird festes Eisen gewonnen, das dann in Elektroöfen eingeschmolzen wird. Reines Metall wird aus Oxiden durch Elektrolyse wässriger Salzlösungen gewonnen.

Vorteile von Eisen

Die wesentlichen physikalischen Eigenschaften der Eisensubstanz verleihen ihr und ihren Legierungen gegenüber anderen Metallen folgende Vorteile:

Mängel

Neben einer großen Anzahl positiven Eigenschaften, gibt es eine Reihe negativer Eigenschaften des Metalls:

• Produkte unterliegen Korrosion. Um diesen unerwünschten Effekt zu beseitigen, werden rostfreie Stähle durch Legieren erhalten, und in anderen Fällen wird eine spezielle Korrosionsschutzbehandlung von Strukturen und Teilen durchgeführt.
• Eisen akkumuliert statische Elektrizität, sodass Produkte, die es enthalten, elektrochemischer Korrosion ausgesetzt sind und außerdem eine zusätzliche Verarbeitung erfordern.
• Das spezifische Gewicht des Metalls beträgt 7,13 g/cm³. Diese physikalische Eigenschaft von Eisen verleiht Strukturen und Teilen ein erhöhtes Gewicht.

Zusammensetzung und Struktur

Entsprechend dem kristallinen Merkmal hat Eisen vier Modifikationen, die sich in Struktur und Gitterparametern unterscheiden. Für das Erschmelzen von Legierungen ist das Vorhandensein von Phasenübergängen und Legierungszusätzen wesentlich. Es gibt folgende Zustände:

• Alpha-Phase. Sie hält bis zu 769 Grad Celsius an. In diesem Zustand behält Eisen die Eigenschaften eines Ferromagneten und hat ein kubisch-raumzentriertes Gitter.
• Beta-Phase. Existiert bei Temperaturen von 769 bis 917 Grad Celsius. Es hat etwas andere Gitterparameter als im ersten Fall. Alle physikalischen Eigenschaften von Eisen bleiben gleich, mit Ausnahme der magnetischen, die es verliert.
• Gamma-Phase. Die Struktur des Gitters wird flächenzentriert. Diese Phase tritt im Bereich von 917-1394 Grad Celsius auf.
• Omega-Phase. Dieser Zustand des Metalls tritt bei Temperaturen über 1394 Grad Celsius auf. Es unterscheidet sich vom vorherigen nur in den Gitterparametern.

Eisen ist das begehrteste Metall der Welt. Mehr als 90 Prozent der gesamten metallurgischen Produktion fallen darauf.

Anwendung

Die Menschen begannen zuerst Meteoriteneisen zu verwenden, das mehr geschätzt wurde als Gold. Seitdem hat sich der Anwendungsbereich dieses Metalls nur erweitert. Unten ist die Anwendung von Eisen, basierend auf seinen physikalischen Eigenschaften:

• Ferromagnetische Oxide werden zur Herstellung magnetischer Materialien verwendet: industrielle Anlagen, Kühlschränke, Souvenirs;
• Eisenoxide werden als Mineralfarben verwendet;
• Eisenchlorid ist in der Amateurfunkpraxis unverzichtbar;
• Eisensulfate werden in der Textilindustrie verwendet;
• magnetisches Eisenoxid ist eines davon wichtige Materialien für die Herstellung von Computer-Langzeitspeichergeräten;
• ultrafeines Eisenpulver wird in Schwarzweiß-Laserdruckern verwendet;
• Die Stärke des Metalls ermöglicht es Ihnen, Waffen und Rüstungen herzustellen.
• verschleißfestes Gusseisen kann zur Herstellung von Bremsen, Kupplungsscheiben und Pumpenteilen verwendet werden;
• hitzebeständig - für Hoch-, Wärme- und Herdöfen;
• hitzebeständig - z Kompressorausrüstung, Dieselmotoren;
• Hochwertiger Stahl wird für Gasleitungen, Kesselkörper, Trockner, Waschmaschinen und Geschirrspüler verwendet.

Fazit

Mit Eisen ist oft nicht das Metall selbst gemeint, sondern seine Legierung – kohlenstoffarmer Elektrostahl. Die Gewinnung von reinem Eisen ist ein ziemlich komplizierter Prozess und wird daher nur zur Herstellung von magnetischen Materialien verwendet. Wie bereits erwähnt, die außergewöhnliche physikalische Eigenschaft eine einfache Substanz Eisen ist Ferromagnetismus, dh die Fähigkeit, in Gegenwart eines Magnetfelds magnetisiert zu werden.

Die magnetischen Eigenschaften von reinem Metall sind bis zu 200-mal höher als die von technischem Stahl. Diese Eigenschaft wird auch durch die Korngröße des Metalls beeinflusst. Je größer das Korn, desto höher die magnetischen Eigenschaften. Bis zu einem gewissen Grad beeinflusst es mechanische Wiederherstellung. Solches reines Eisen, das diese Anforderungen erfüllt, wird verwendet, um magnetische Materialien zu erhalten.

Eisentechnik in der Antike

Um Eisen aus Erz zu gewinnen, müssen Sie zuerst eine Blüte bekommen. Dafür wurde zunächst oxidiertes Eisenerz verwendet, das am häufigsten in Oberflächennähe vorkommt. Nach der Entdeckung seiner Eigenschaften wurden solche Vorkommen aufgrund ihrer intensiven Erschließung schnell erschöpft.

Sumpferze sind viel weiter verbreitet. Sie sind in der subatlantischen Zeit entstanden, als sich Eisenerz während der Überschwemmung auf dem Grund von Stauseen absetzte. Während des gesamten Mittelalters verwendete die Eisenmetallurgie Sumpferze. Es wurden ihnen sogar Zölle bezahlt. Die Gewinnung von Eisen aus Erz in relativ großen Mengen wurde erst nach der Erfindung der Käseschmiede möglich. Dieser Name entstand nach der Erfindung des Strahlens mit erhitzter Luft in Hochöfen. In der Antike führten Metallurgen rohe (kalte) Luft in den Ofen ein. Bei einer Temperatur von 900 ° C wird mit Hilfe von Kohlendioxid, das Eisenoxid Sauerstoff entzieht, Eisen aus Erz reduziert und ein Teig oder ein formloses, mit Schlacke imprägniertes poröses Stück erhalten - Kritsa. Um diesen Prozess durchzuführen, wurde Holzkohle als Kohlendioxidquelle benötigt. Die Kritzelei wurde dann geschmiedet, um sie von Schlacke zu befreien. Das Rohblasverfahren, manchmal auch Eisenschmelzen genannt, ist unwirtschaftlich, aber lange Zeit das einzige und unveränderte Verfahren zur Herstellung von Eisenmetall.

Zuerst wurde Eisen in gewöhnlichen, von oben geschlossenen Gruben geschmolzen, später begann man mit dem Bau von Tonöfen. BEI Arbeitsplatz Die Schmieden wurden schichtweise mit zerkleinertem Erz und Kohle beladen, alles in Brand gesteckt und mit speziellen (Leder-)Faltenbälgen Luft durch die Düsenlöcher geblasen. Gestein setzt sich bei einer Temperatur von 1300-1400 o in Schlacke ab, bei der Stahleisen mit einem Gehalt von 0,3 bis 1,2% erhalten wird. Kohlenstoff. Beim Abkühlen wird es sehr hart. Um Gusseisen zu erhalten - schmelzbares Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von 1,5-5% - ist eine komplexere Herdkonstruktion mit einem großen Arbeitsraum erforderlich. Gleichzeitig stellte sich heraus, dass der Schmelzpunkt von Eisen niedriger war und es teilweise zusammen mit der Schlacke aus dem Herd floss. Als es abkühlte, wurde es spröde, und zuerst wurde es weggeworfen, aber dann lernten sie, es zu benutzen. Um aus Gusseisen Temperguss zu erhalten, muss ihm Kohlenstoff entzogen werden.

Das erste Gerät zur Gewinnung von Eisen aus Erz war ein Einweg-Käse-Hochofen. Mit einer Vielzahl von Mängeln war es lange Zeit die einzige Möglichkeit, aus Erz Metall zu gewinnen.

Die alten Menschen lebten lange Zeit reich und glücklich – Steinäxte wurden aus Jaspis hergestellt und Malachit wurde gebrannt, um Kupfer zu gewinnen, aber alle guten Dinge neigen dazu, zu enden. Einer der Gründe für den Zusammenbruch der antiken Zivilisation des Mittelmeerraums war die Erschöpfung der Bodenschätze. Gold ging nicht in der Schatzkammer aus, sondern in den Eingeweiden, Zinn ging sogar auf den Zinninseln aus. Im Sinai und auf Zypern wird zwar noch Kupfer abgebaut, aber die jetzt erschlossenen Vorkommen standen den Römern nicht zur Verfügung. Unter anderem ist auch das für die Rohstoffverarbeitung geeignete Erz zur Neige gegangen. Es war einfach zu viel Blei.

Die barbarischen Stämme, die das herrenlos gewordene Europa besiedelten, wussten jedoch lange Zeit nicht, dass seine Eingeweide von ihren Vorgängern ausgelaugt waren. Angesichts des enormen Rückgangs der Metallproduktion reichten die Ressourcen, die die Römer verschmähten, lange Zeit aus. Später lebte die Metallurgie vor allem in Deutschland und Tschechien wieder auf – also dort, wo die Römer nicht mit Spitzhacken und Schubkarren hinkamen.

höheren Entwicklungsstand Eisenmetallurgie waren Dauerhochöfen, die in Europa Shtukofen genannt wurden. Es war wirklich ein Hochofen – mit einem vier Meter langen Rohr zur Verbesserung der Traktion. Die Gizmo-Faltenbälge wurden von mehreren Personen und manchmal von einem Wassermotor gepumpt. Shtukofen hatte Türen, durch die das Küken einmal am Tag herausgezogen wurde.

Shtukofen wurden Anfang des ersten Jahrtausends v. Chr. in Indien erfunden. Zu Beginn unserer Zeitrechnung kamen sie nach China, und im 7. Jahrhundert entlehnten die Araber diese Technologie zusammen mit den „arabischen“ Ziffern aus Indien. Ende des 13. Jahrhunderts tauchte Shukofen in Deutschland und der Tschechischen Republik auf (und schon vorher in Südspanien) und verbreitete sich im Laufe des nächsten Jahrhunderts in ganz Europa.

Die Produktivität des Shukofens war unvergleichlich höher als die eines Käsehochofens - er produzierte bis zu 250 kg Eisen pro Tag, und die Schmelztemperatur darin erwies sich als ausreichend, um einen Teil des Eisens in den Gusszustand aufzukohlen Eisen. Als der Ofen jedoch angehalten wurde, erstarrte das Stuckgusseisen an seinem Boden und vermischte sich mit Schlacken, und dann wussten sie, wie man das Metall nur durch Schmieden von Schlacken reinigt, aber Gusseisen erlag ihm nicht. Es musste weggeworfen werden.

Manchmal versuchten sie jedoch, eine Verwendung für Stuckgusseisen zu finden. Beispielsweise gossen die alten Indianer Särge aus schmutzigem Eisen und die Türken zu Beginn des 19. Jahrhunderts Kanonenkugeln. Es ist schwer zu beurteilen, wie Särge, aber die Kerne wurden daraus gewonnen - so lala.

Bereits Ende des 16. Jahrhunderts wurden in Europa Kanonenkugeln aus eisenhaltiger Schlacke gegossen. Straßen wurden aus gegossenen Steinblöcken gebaut. In Nischni Tagil sind noch Gebäude mit Fundamenten aus gegossenen Schlackenblöcken erhalten.

Metallurgen ist der Zusammenhang zwischen Schmelzpunkt und Ausbeute des Produkts schon lange aufgefallen – je höher dieser war, desto größer war die Rückgewinnung des im Erz enthaltenen Eisens. Daher kamen sie früher oder später auf die Idee, den Shutukofen zu erzwingen, indem sie die Luft vorheizen und die Höhe des Rohrs erhöhen. Mitte des 15. Jahrhunderts tauchte in Europa ein neuer Ofentyp auf - Blauofen, der die Stahlhersteller sofort unangenehm überraschte.

Die höhere Schmelztemperatur erhöhte zwar die Eisenausbeute aus dem Erz erheblich, aber sie erhöhte auch den Anteil an aufgekohltem Eisen in den Zustand von Gusseisen. Jetzt sind es nicht mehr 10% wie in Shtukofen, sondern 30% der Produktion waren Gusseisen - „Roheisen“, das für kein Unternehmen geeignet ist. Infolgedessen zahlte sich der Gewinn oft nicht für die Modernisierung aus.

Blauofen-Gusseisen verfestigte sich wie Stuckeisen am Boden des Ofens und vermischte sich mit Schlacke. Er kam etwas besser heraus, da er selbst größer war, daher trat der relative Gehalt an Schlacken weniger heraus, war aber weiterhin für das Gießen von geringem Nutzen. Aus Blauofen gewonnenes Gusseisen erwies sich als ziemlich stark, blieb aber immer noch sehr heterogen - es kamen nur einfache und grobe Gegenstände heraus - Vorschlaghämmer, Ambosse. Kanonenkugeln waren schon weit draußen.

Wenn außerdem nur Eisen in Rohhochöfen gewonnen werden konnte, das dann aufgekohlt wurde, stellte sich heraus, dass die äußeren Schichten des Vorblocks in Shtukofen und Blauofen aus Stahl bestanden. In der Blauofenkritz war noch mehr Stahl als Eisen. Auf der einen Seite schien es gut, aber jetzt stellte es sich als sehr schwierig heraus, Stahl und Eisen zu trennen. Der Kohlenstoffgehalt wurde schwierig zu kontrollieren. Nur langes Schmieden konnte eine Gleichmäßigkeit seiner Verteilung erreichen.

Angesichts dieser Schwierigkeiten gingen die Indianer einst nicht weiter, sondern nahmen eine subtile Verbesserung der Technologie vor und kamen, um Damaststahl zu erhalten. Doch die Inder interessierten sich damals nicht für die Quantität, sondern für die Qualität des Produktes. Europäer, die mit Gusseisen experimentierten, entdeckten bald ein Umwandlungsverfahren, das die Eisenmetallurgie auf ein qualitativ neues Niveau hebt.

Die nächste Stufe in der Entwicklung der Metallurgie war das Erscheinen von Hochöfen. Durch Erhöhen der Größe, Vorwärmen der Luft und mechanisches Gebläse wurde in einem solchen Ofen das gesamte Eisen aus dem Erz in Roheisen umgewandelt, das geschmolzen und regelmäßig nach außen freigesetzt wurde. Die Produktion wurde kontinuierlich - der Ofen arbeitete rund um die Uhr und kühlte nicht ab. Tagsüber gab sie bis zu anderthalb Tonnen Gusseisen aus. Es war viel einfacher, Gusseisen in den Öfen zu Eisen zu destillieren, als es aus dem Riss zu schlagen, obwohl noch Schmieden erforderlich war - aber jetzt wurden bereits Schlacken aus Eisen geschlagen und nicht Eisen aus Schlacken.

Hochöfen wurden erstmals um die Jahrhundertwende des 15. bis 16. Jahrhunderts in Europa eingesetzt. Im Nahen Osten und in Indien tauchte diese Technologie erst im 19. Jahrhundert auf (hauptsächlich wahrscheinlich, weil der Wassermotor aufgrund der charakteristischen Wasserknappheit im Nahen Osten nicht verwendet wurde). Das Vorhandensein von Hochöfen in Europa ermöglichte es ihm, die Türkei im 16. Jahrhundert zu überholen, wenn nicht in Bezug auf die Qualität des Metalls, dann in Bezug auf den Schacht. Dies hatte zweifellos einen Einfluss auf den Ausgang des Kampfes, insbesondere als sich herausstellte, dass Kanonen aus Gusseisen gegossen werden konnten.

Ab Anfang des 17. Jahrhunderts wurde Schweden zur europäischen Schmiede und produzierte die Hälfte des Eisens in Europa. Mitte des 18. Jahrhunderts begann seine Rolle in dieser Hinsicht im Zusammenhang mit einer anderen Erfindung - der Verwendung von Kohle in der Metallurgie - rapide zu sinken.

Zunächst muss gesagt werden, dass Kohle bis einschließlich 18. Jahrhundert praktisch nicht in der Metallurgie verwendet wurde - aufgrund des hohen Gehalts an Verunreinigungen, die die Qualität des Produkts beeinträchtigen, vor allem Schwefel. Seit dem 17. Jahrhundert wurde in England jedoch Kohle in Pfützenöfen zum Glühen von Gusseisen verwendet, wodurch jedoch nur eine geringe Einsparung an Holzkohle erzielt werden konnte - der größte Teil des Brennstoffs wurde zum Schmelzen verbraucht, wo dies unmöglich war Kontakt zwischen Kohle und Erz auszuschließen.

Unter den vielen metallurgischen Berufen dieser Zeit war der Beruf des Pfützenmachers vielleicht der schwierigste. Puddeln war fast das gesamte 19. Jahrhundert die Hauptmethode zur Gewinnung von Eisen. Es war ein sehr schwieriger und mühsamer Prozess. Die Arbeit unter ihm verlief folgendermaßen: Roheisenblöcke wurden auf den Herd des feurigen Ofens geladen; sie wurden eingeschmolzen. Als Kohlenstoff und andere Verunreinigungen aus dem Metall ausbrannten, stieg der Schmelzpunkt des Metalls und Kristalle von ziemlich reinem Eisen begannen aus der flüssigen Schmelze „auszufrieren“. Am Boden des Ofens sammelte sich ein Klumpen klebriger, pastöser Masse. Die Pfützenarbeiter begannen mit Hilfe eines eisernen Brecheisens mit dem Walzen der Blüte. Sie rührten eine Masse Metall mit einem Brecheisen um und versuchten, einen Klumpen oder Kritsa aus Eisen um das Brecheisen herum zu sammeln. Ein solcher Klumpen wog bis zu 50 - 80 kg oder mehr. Die Kritsa wurde aus dem Ofen gezogen und sofort unter den Hammer geführt - zum Schmieden, um Schlackenpartikel zu entfernen und das Metall zu verdichten.

Sie lernten 1735 in England, Schwefel durch Verkoken zu eliminieren, woraufhin sich die Gelegenheit bot, große Kohlevorräte für die Eisenverhüttung zu nutzen. Außerhalb Englands verbreitete sich diese Technologie jedoch erst im 19. Jahrhundert.

Der Brennstoffverbrauch in der Metallurgie war schon damals enorm – der Hochofen verschlang pro Stunde eine Fuhre Kohle. Holzkohle ist zu einer strategischen Ressource geworden. Es war der Holzreichtum in Schweden selbst und dem dazugehörigen Finnland, der es den Schweden ermöglichte, die Produktion in einem solchen Umfang auszuweiten. Die Briten, die weniger Wälder hatten (und selbst diese waren für die Bedürfnisse der Flotte reserviert), waren gezwungen, Eisen in Schweden zu kaufen, bis sie lernten, wie man Kohle verwendet.

Elektro- und Induktionsverfahren der Eisenschmelze

Die Vielfalt der Stahlzusammensetzungen macht ihr Schmelzen sehr schwierig. Tatsächlich oxidiert in einem Ofen mit offenem Herd und einem Konverter die Atmosphäre, und Elemente wie Chrom werden leicht oxidiert und verwandeln sich in Schlacke, d. h. sind verloren. Das heißt, um Stahl mit einem Chromgehalt von 18 % zu erhalten, muss dem Ofen viel mehr Chrom zugeführt werden als 180 kg pro Tonne Stahl. Chrom ist ein teures Metall. Wie findet man einen Ausweg aus dieser Situation?

Anfang des 20. Jahrhunderts wurde ein Ausweg gefunden. Für das Schmelzen von Metall wurde vorgeschlagen, die Wärme eines Lichtbogens zu verwenden. Schrott wurde in einen Rundofen geladen, Gusseisen wurde gegossen und Kohlenstoff- oder Graphitelektroden wurden abgesenkt. Zwischen ihnen und dem Metall im Ofen („Bad“) entstand Lichtbogen mit einer Temperatur von etwa 4000°C. Das Metall schmolz leicht und schnell. Und in einem solchen geschlossenen Elektroofen können Sie jede Atmosphäre erzeugen - oxidierend, reduzierend oder völlig neutral. Mit anderen Worten, es kann verhindert werden, dass wertvolle Gegenstände ausbrennen. So entstand die Metallurgie hochwertiger Stähle.

Später wurde eine andere Methode des elektrischen Schmelzens vorgeschlagen - Induktion. Aus der Physik ist bekannt, dass, wenn ein metallischer Leiter in eine Spule gelegt wird, durch die ein hochfrequenter Strom fließt, darin ein Strom induziert wird und sich der Leiter erwärmt. Diese Hitze reicht aus, um das Metall in einer bestimmten Zeit zu schmelzen. Der Induktionsofen besteht aus einem Tiegel mit einer in die Auskleidung eingebetteten Spirale. Durch die Spirale wird ein Hochfrequenzstrom geleitet und das Metall im Tiegel geschmolzen. In einem solchen Ofen können Sie auch jede Atmosphäre erzeugen.

In Elektrolichtbogenöfen erfolgt der Schmelzprozess meist in mehreren Stufen. Zunächst werden unnötige Verunreinigungen aus dem Metall ausgebrannt und oxidiert (Oxidationsperiode). Dann wird Schlacke, die Oxide dieser Elemente enthält, aus dem Ofen entfernt (heruntergeladen) und Ferrolegierungen geladen - Eisenlegierungen mit Elementen, die in das Metall eingebracht werden müssen. Der Ofen wird geschlossen und das Schmelzen ohne Luftzutritt fortgesetzt (Erholungszeit). Dadurch wird der Stahl mit den erforderlichen Elementen in einer bestimmten Menge gesättigt. Das fertige Metall wird in eine Pfanne gegeben und gegossen.

Chemische Reaktionen bei der Eisenherstellung

In der modernen Industrie wird Eisen aus Eisenerz gewonnen, hauptsächlich aus Hämatit (Fe 2 O 3) und Magnetit (Fe 3 O 4).

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Eisen aus Erzen zu gewinnen. Am gebräuchlichsten ist der Domänenprozess.

Die erste Produktionsstufe ist die Reduktion von Eisen mit Kohlenstoff in einem Hochofen bei einer Temperatur von 2000 °C. In einem Hochofen werden Kohlenstoff in Form von Koks, Eisenerz in Form von Sinter oder Pellets und Flussmittel (z. B. Kalkstein) von oben zugeführt und von unten von einem Strom eingeblasener heißer Luft getroffen.

Im Hochofen wird der Kohlenstoff des Kokses durch Luftsauerstoff zu Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid) oxidiert:

2C + O 2 → 2CO.

Kohlenmonoxid wiederum gewinnt Eisen aus Erz zurück:

3CO + Fe 2 O 3 → 2Fe + 3CO 2.

Flussmittel werden hinzugefügt, um unerwünschte Verunreinigungen aus dem Erz zu extrahieren, hauptsächlich Silikate wie Quarz (Siliziumdioxid). Ein typisches Flussmittel enthält Kalkstein (Kalziumkarbonat) und Dolomit (Magnesiumkarbonat). Andere Flussmittel werden gegen andere Verunreinigungen verwendet.

Flussmittelwirkung: Calciumcarbonat zersetzt sich unter Hitzeeinwirkung zu Calciumoxid (Branntkalk):

CaCO 3 → CaO + CO 2.

Calciumoxid verbindet sich mit Siliziumdioxid zu Schlacke:

CaO + SiO 2 → CaSiO 3.

Schlacke wird im Gegensatz zu Siliziumdioxid in einem Ofen geschmolzen. Die Schlacke ist leichter als Eisen, schwimmt an der Oberfläche und kann getrennt vom Metall abgelassen werden. Die Schlacke wird dann im Bauwesen und in der Landwirtschaft verwendet. Die im Hochofen gewonnene Eisenschmelze enthält ziemlich viel Kohlenstoff (Gusseisen). Außer wenn Gusseisen direkt verwendet wird, muss es weiter verarbeitet werden.

Überschüssiger Kohlenstoff und andere Verunreinigungen (Schwefel, Phosphor) werden aus Gusseisen durch Oxidation in Herdöfen oder in Konvertern entfernt. Elektroöfen werden auch zum Schmelzen von legierten Stählen verwendet.

Neben dem Hochofenverfahren ist das Verfahren der direkten Eisenerzeugung üblich. Dabei wird vorgebrochenes Erz mit Spezialton zu Pellets vermischt. Die Pellets werden geröstet und in einem Schachtofen mit heißen wasserstoffhaltigen Methanumwandlungsprodukten behandelt. Wasserstoff reduziert leicht Eisen, während Eisen nicht mit Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor verunreinigt wird – übliche Verunreinigungen in Kohle. Eisen wird in fester Form gewonnen und dann in Elektroöfen eingeschmolzen.

Chemisch reines Eisen wird durch Elektrolyse von Lösungen seiner Salze gewonnen.