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Eisengruppe (Eisen) 



heute zum wichtigsten Faktor in der Welt- 

 industrie geworden. 



4. Darstellung. 4a) Gueisen. Whrend 

 sulfidische Erze den Ausgangspunkt fr die 

 Darstellung vieler praktisch wichtiger Metalle, 

 wie Kupfer, Zink, Blei und Quecksilber, 

 bilden, benutzt man zur Darstellung des 

 Eisens seine Oxydverbindungen. Der Re- 

 duktionsproze vollzieht sich gegenwrtig 

 im sogenannten Hochofen, einem Schacht 

 von Doppelkegelform, in welchem die zuvor 

 schwach gersteten Oxyde abwechselnd 

 mit Schichten von Kohie und schlacken- 

 bildenden Zustzen von oben, von der 

 Gicht her, eingefhrt werden. Als Brenn- 

 material verwendet man Koks, Holzkohle 

 und Anthrazit, als Zusatz benutzt man 

 Kalkstein oder Ton und Feldspat je nach 

 der anwesenden Gangart. In dem unteren 

 Teil, den Formen, befinden sich die Zu- 

 fhrungen fr die aus den Geblsen ein- 

 tretende heie Luft, die den Kohlenstoff, 

 da es sich um Temperaturen von ungefhr 

 1100 handelt, zu fast reinem Kohlen- 

 monoxycl verbrennt (s. unten). Dieses redu- 

 ziert die Oxyde zu Metall. Den unteren Ab- 

 schlu des Hochofens bildet der sogenannte 

 Herd, wo sich das flssige Roheisen und dar- 

 ber die flssige Schlacke absetzt. Die letztere 

 pflegt kontinuierlich abzuflieen, whrend 

 das Roheisen von Zeit zu Zeit abgestochen 

 wird. Der Betrieb im Hochofen ist ein 

 ununterbrochener. In dem Mae, wie der 

 Proze fortschreitet, fhrt man durch die 

 Gicht neues Material zu, so da ein solcher 

 Ofen jahrelang im Betrieb sein kann. 



Die sich abspielenden Prozesse sind recht 

 komplizierter Natur und wechseln mit der 

 Temperatur. Da die kohlenoxydhaltigen 

 Gase den Ofen von unten nach oben durch- 

 strmen, also ein Temperaturgeflle durch- 

 machen, hat man es in den verschiedenen 

 Wrmezonen auch mit verschiedenen Vor- 

 gngen zu tun. Im obersten Teil (400 bis 600) 

 findet nur ein Trocknen des Materials statt. 

 Beim Heruntersinken in die heieren Teile 

 (700) beginnt die Reduktion von Eisen(III)- 

 oxyd zu Fe 3 4 . Weiterhin erfolgt Reduktion 

 von Fe 3 4 zu FeO und schlielich Reduktion 

 zu Metall. Durch Einwirkung von Kohle 

 auf Metall findet Zementation", Bildung von 

 Eisen-Zementit (Fe 3 C)-Legierung, statt, und 

 in den heiesten Teilen, wenig oberhalb der 

 Formen, tritt Schmelzen des kohlenstoff- 

 haltigen Eisens ein. Der Zementationsproze 

 ist wegen der Herabsetzung des Schmelz- 

 punktes ein wichtiges Glied im Hochofen- 

 proze, da durch die niedriger liegende Tem- 

 peratur das Ofenmateria] gesehnt wird. Die 

 beiden wesentlichen Reaktionen, die sich im 

 Ofen abspielen, werden durch die umkeh- 

 baren Gleichungen ausgedrckt: 



FeO + CO ^ C0 2 + Fe (a) 



C0 2 +C ^CO (b) 



Da bei den Temperaturen (ber 700) und 

 Drucken des Hochofens die CO-Konzentration, 

 die dem Gleichgewicht (b) entspricht, grer 

 ist als die des Systems (a), so ergibt die 

 Theorie, da das CO-C0 2 -Gemisch immer 

 reduktionskrftig bleibt. Praktisch aber 

 kommt es nicht einmal so weit, das Gas- 

 gemisch ist bei der groen Geschwindigkeit 

 des Durchstrmens immer reicher an CO als 

 der Theorie entspricht, das Gleichgewicht 

 kommt nicht zur Einstellung. 



Die mittlere Zusammensetzung der 

 Hochofengase betrgt ungefhr: Stickstoff: 

 54 bis 66%, C0 2 : 7 bis 19%, CO: 21 bis 

 31%, Wasserstoff: 1 bis 6%, Kohlenwasser- 

 stoffe: bis 6%. Man hat nun lange 

 geglaubt, das entweichende CO durch voll- 

 stndige Verbrennung besser auszunutzen, 

 wenn die Dimensionen der Hochfen mg- 

 lichst groe wren, d. h. die Berhrung 

 von CO und FeO intensiver gestaltet wrde. 

 Eine einfache Ueberlegung auf der Basis 

 des Massenwirkungsgesetzes lehrt jedoch, 

 da hiermit nur wenig gendert wird. Denn 

 in dem Gleichgewicht (a) ist das Verhltnis 



CO 



Ty.- allein eine Funktion der Temperatur 



und zwar ist die Aenderung gering, 



weil bei dem Reduktionsproze nur wenig 



Wrme entwickelt wird. Das Verhltnis 



CO 



t^T" ist dagegen vllig unabhngig vom 



Druck bezw. der Konzentration, ferner un- 

 abhngig von der absoluten Menge des 

 vorhandenen Eisens und Eisenoxyds. Es 

 ist also die den Hochfen entweichende 

 Menge Kohlenoxyd fr die gegebene Tem- 

 peratur unvernderlich. Vgl. auch den Ar- 

 tikel Chemisches Gleichgewicht". 



Man nutzt demgem heutzutage die Gase 

 derart aus, da man sie entweder verbrennt 

 und den Geblsewind damit vorwrmt, oder 

 aber noch vorteilhafter, indem man sie nach 

 gengender Reinigung mit Luft gemischt in 

 Gaskraftmaschinen verpuffen lt. Derartige 

 Hochofengasmotoren spielen im heutigen 

 Wirtschaftsleben eine sehr groe Rolle. 



Das durch den Hochofen gewonnene 

 Eisen ist niemals rein, sondern stellt ein 

 Produkt dar, das durch Kohlenstoff (3 bis 

 4,5 %), ferner durch Silicium, Mangan, 

 Phosphor und Schwefel verunreinigt ist. 

 Ueber den Einflu dieser Elemente auf die 

 verschiedenen Eisensorten siehe den Ab- 

 schnitt 5. 



4b) Schmiedeeisen. Der grte Teil 

 des produzierten Roheisens wird durch 

 Oxydationsverfahren in schmiedbares Eisen 

 (Schwei- oder Flueisen) verwandelt, welches 

 im Gegensatz zum Gueisen nur einen 



