MINT lernen

Eisen aus dem Hochofen

Zahlen, Stoffe und Kosten rund um die Eisenerzeugung.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Ein Tag am Hochofen

AFB I–II

Ein Hochofen verarbeitet täglich etwa 16 000 t Möller (Erz und Zuschläge) und 5000 t Koks. Er liefert 10 000 t Roheisen und etwa 3000 t Schlacke. Oben entweicht Gichtgas.

  1. Nenne die Aufgaben von Koks im Hochofen.
  2. Beschreibe mithilfe von Wortgleichungen, wie aus Koks das Reduktionsmittel entsteht und wie es das Eisenoxid reduziert.
  3. Erkläre, warum das Gichtgas nicht einfach abgelassen, sondern verbrannt wird.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Zwei Aufgaben — eine hat mit Energie zu tun.
Hinweis zu Aufgabe b)
Drei Schritte: verbrennen, umwandeln, reduzieren.
Hinweis zu Aufgabe c)
Welches Gas steckt noch im Gichtgas?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Brennstoff (liefert die hohe Temperatur) und Reduktionsmittel (über Kohlenstoffmonooxid).

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid; Kohlenstoffdioxid + Kohlenstoff → Kohlenstoffmonooxid; Eisenoxid + Kohlenstoffmonooxid → Eisen + Kohlenstoffdioxid.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Gichtgas enthält noch brennbares, giftiges Kohlenstoffmonooxid. Beim Verbrennen wird es unschädlich gemacht, und die Wärme heizt den Heißwind vor — das spart Energie.

2

Recycling-Stahl

AFB II–III

Neben dem Hochofen gibt es Elektrostahlwerke. Dort wird Schrott mit elektrischem Strom eingeschmolzen. Dabei ist keine Reduktion von Erz nötig.

  1. Vergleiche Hochofen und Elektrostahlwerk hinsichtlich der Ausgangsstoffe und der chemischen Reaktionen.
  2. Erläutere, warum Recycling-Stahl deutlich weniger Kohlenstoffdioxid verursacht.
  3. Beurteile, ob man künftig ganz auf Hochöfen verzichten könnte.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
In welchem Verfahren liegt das Eisen schon als Metall vor?
Hinweis zu Aufgabe b)
Woher stammt das Kohlenstoffdioxid im Hochofen?
Hinweis zu Aufgabe c)
Reicht der vorhandene Schrott für den Bedarf?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Hochofen: Eisenerz (Eisenoxid) wird mit Koks reduziert — chemische Reaktion. Elektrostahlwerk: Schrott ist schon Eisen, er wird nur geschmolzen und gereinigt — keine Reduktion des Erzes.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Im Hochofen entsteht Kohlenstoffdioxid aus dem Koks, weil Kohlenstoff als Reduktionsmittel oxidiert wird. Beim Einschmelzen von Schrott entfällt diese Reduktion; Kohlenstoffdioxid entsteht höchstens bei der Stromerzeugung.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Recycling spart Rohstoffe und Kohlenstoffdioxid und sollte ausgebaut werden. Der weltweite Stahlbedarf ist aber größer als die Schrottmenge, und Schrott enthält Fremdmetalle. Deshalb braucht man weiterhin Eisen aus Erz — besser aus klimafreundlichen Verfahren mit Wasserstoff.