Liebe Freunde,
ist es nicht faszinierend was uns die Natur alles schenkt? Ich habe den größten Respekt vor unserer Natur und bin jedesmal wieder erstaunt was wir alles aus Ihr gewinnen können. Heute geht es mal um das Element Eisen das auch unter lat. Ferrum Abk. Fe bekannt ist.
Eisen ist ein weisses, silbriges, formbares Element und hat die Ordnungszahl 26 im Periodensystem. Das Periodensystem ist eine systematische Aufstellung der chemischen Elemente in der Reihenfolge ihrer Ordnungszahlen (oder auch Kernladungszahlen genannt).
Einführung
Die Begriffe „Eisen“ und „Eisenwerkstoffe“ müssen klar aus einander gehalten werden. Eisen umfasst als Begriff das Element Fe als auch den Werkstoff mit einer Reinheit von 98,8% bis 99,9% Fe, der Rest sind Verunreinigungen.
Eisenwerkstoffe stellen eine chemische Verbindung von Legierungselementen z.B. Kohlenstoff und Eisen dar. Zur Gruppe der Eisenwerkstoffe gehören Stahl und Gusseisen.
Stahl zählt zu der wichtigsten Gruppe der Eisenwerkstoffe. Die Eisen-Kohlenstofflegierung wird durch Wärmeumformung Hergestellt. Durch diese Eisenlegierung mit Kohlenstoff wird Eisen den verschiedenen Verwendungszwecken exakt angepasst.
Die Eisenlegierung mit dem höheren Kohlenstoffgehalt verwendet man als Gusseisen.
Eigenschaften von Eisen
Eisen hat einen Schmelzpunkt von 1540° C und einen Siedepunkt von 3000° C, ein spezifisches Gewicht von 7,86 g/cm³, eine Ordnungszahl von 26, eine sehr hohe Leitfähigkeit und Eisen rostet auch gut, wenn es an der Luft liegt, den Rost nennt man Eisenhydroxid.
Vorkommen von Eisen
Von Eisenerzen wird gesprochen, wenn der Anteil über 30% Eisen in günstigen Fällen 70% und die Gewinnung wirtschaftlich günstig ist. Die Erze werden von den verschiedenen Erdschichten verschieden gefärbt.
Durch diese verschiedenen Ablagerungen haben sich eigene Arten Eisenerze gebildet, Magneteisenerz, Roteisenerz, Braunerz und Spateisenerz. Durch die wichtigsten Gangarten haben sich in den Eisenerzverbindungen Verunreinigungen angesammelt.
Die Haupteisenvorkommen liegen in Afrika, 19427 Millionen t. z.B. Westafrika, Nordamerika 75155 Millionen t. Z.B. USA, Südafrika 3631 Millionen t., Asien 26117 Millionen t., Europa z.B. 25146 Millionen t. z.B. die BRD mit 2800Millionen t..
Durch diese Verunreinigungen haben sich auch auf den verschiedenen Kontinenten und Ländern die Anteile der Eisenerzverbindungen verändert, sie liegen zwischen 0,7% und 60%.
Der Abbau erfolgt im Tagebau und im Bergbau, hauptsächlich im Bergbau. Die verschiedenen Abbaumöglichkeiten ermöglichen den Transport über Schiff, Bahn und über die Straßen.
Die Gewinnung von Eisen
Die Eisenerze die von LKW´s, Schiffen und der Bahn von den Gewinnungsorten abtransportiert wurden, werden jetzt in Verhüttungswerken aufbereitet. Zuerst werden die Erze getrocknet (geröstet), wobei sie sich mit Sauerstoff anreichern und enthaltener Schwefel fast ganz entweicht.
So vorbereitet werden sie dann in etwas 30m hohen Öfen, den Hochöfen, abwechselnd mit Koks und mit so genannten Zuschlägen eingeschichtet. Ist der Ofen einmal angeheizt (angeblasen), so kann er ununterbrochen 10 Jahre in Gang gehalten werden.
Das Koks ist nicht nur Heizstoff, sondern er hat noch eine andere Aufgabe. Im Oberteil des Hochofen, dem Schacht, erfolgt nämlich bei 900°C eine chemische Veränderung, da sich der Kohlenstoff mit dem Sauerstoff der Erze verbindet und als Kohlenoxydgas entweicht.
Außerdem nimmt das Erz etwas Kohlenstoff auf und schmilzt dadurch leichter. Dieser Vorgang findet bei 1300°C in den unteren, sich kegelförmig, verengenden Teil des hochofens, der Rast, statt. Das flüssige Roheisen sinkt wegen seiner Schwere nach unten, wird alle 3 bis 4 Stunden ebgestochen und erkaltet in Blöcken.
Über dem flüssigen Eisen schwimmt die eisenfreie Schlacke, die aus besonderen Öffnungen abfließt. Hieraus werden Mauer- und Pflastersteine gegossen. Da Roheisen 2 bis 6% Kohlenstoff enthält, lässt es sich leicht in Formen gießen.
