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Geschichte: Eisen (Fe) ist das 1. Element der VIII. Gruppe des Periodensystems
Der Name stammt entweder vom urkeltischen "isorai" oder vom indogerman "eison" (glänzen)
# 1500 v. Chr. Eisenschwammerzeugung mittels Holzkohle als Reduktionsmittel
# 1300 n. Chr.: Flüssiges Roheisen
# 1735: erster Hochofen
# 1950 industrielle Nutzung der direkten Eisenreduktion
# 1980 Rohstahlerzeugung von 800 Mio. t / Jahr
Eigenschaften: Fe ist silberweißes, glänzendes, dehnbares und reaktionsfreudiges Schwermetall.
3 Modifikationen ( - - - Eisen; Der Unterschied liegt nur in der Magnetisierbarkeit)
Fe = wichtigstes, billigstes und am meisten produziertes Metall
Atommasse: 55,847
12 Isotope, davon 8 instabil
Halbwertszeiten zwischen 75 ms und 300 000 Jahren.
Elektrische Leitfähigkeit: 17% der des Kupfers
Beständig an der trockenen Luft, trockenem Cl2 und vielen Säuren und fast allen Laugen (Ausnahme: heiße Natronlauge). Fe rostet an der feuchten Luft und lufthaltigem Wasser. Eisen bildet schuppige, durchlässige Schichten von Eisenoxidhydrat (Fe2O3H2O) kann verhindert werden, indem man Eisen mit Mennige (Pb3O4) oder Zink bzw. Zinn überzieht. Rostfreie Stähle mit Chrom bzw. Nickel legiert.
Weiters ist Fe ein wichtiges Spurenelement im menschl. Körper ( 4,5 g)
Eisen ist nicht giftig !!!
Die erlaubte Eisenoxidstaubkonzentration am Arbeitsplatz beträgt 8mg/m³
Vorkommen: Eisen liegt an der 4. Stelle der Elementhäufigkeit; Anteil an der Erdrinde ca. 3,38 %. Auch der Erdkern besteht überwiegend aus Fe. Gediegenes Eisen findet man ausschließlich in Meteoriten. Von insgesamt 400 Einsenmineralien haben nur einige eine wirtschaftliche Bedeutung:
# Hämatit
# Siderit
# Magnetit
# Brauneisenstein
# Pyrit
Gesamtvorräte an Eisenerz ca. 800 Mrd. t.
Gewinnung: Die Aufbereitung erfolgt durch Flotation oder Magnetabscheidung
Grundvorgang bei der Eisen Gewinnung:
Oxidische Eisenerze werden mit Kohlenstoff reduziert.
Roheisen (C - Gehalt > 1,7%)
Weiterverarbeitung zu Stahl (C - Gehalt < 1,7%)
Allerdings erlangen Verfahren der direkten Reduktion immer mehr Bedeutungen
1. Hochofenprozeß
Hochofen in Form eines Doppelkegels gemauert - wird von oben her (Gicht) beschickt - abwechselnd Schicht Koks und Schicht Eisenerz. (mit versch. Zusätzen)
unterste Koksschicht durch Einblasen vorgewärmter Luft auf 700 - 800 Grad erhitzt entzündet
Koks verbrennt (2C + O2 2CO)
heißes CO steigt in darüberliegende Schichten auf und reduziert Eisenoxid zum Metall
(Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2)
nächste Koksschicht setzt CO2 wieder zu CO um (CO2 + C 2CO
CO reduziert wiederum darauffolgende Erzschicht
Eisen tropft nach unten und sammelt sich unter der leichteren Schlacke, die das Eisen gegen die oxidierende Gebläseluft schützt.
Gichtgase als Energiequelle genutzt.
flüssiges Roheisen in regelmäßigen Abständen abgestochen
Schlacke kann zu Mörtel, Steinen bzw. Zement weiterverarbeitet werden.
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