Ein Hochofen ist ein Typ des metallurgischen für die Verhüttung verwendeten Brennofens, um Industriemetalle, allgemein Eisen zu erzeugen.

In einem Hochofen werden Brennstoff, Erz und Fluss (Kalkstein) unaufhörlich durch die Spitze des Brennofens geliefert, während Luft (manchmal mit der Sauerstoff-Bereicherung) in den Boden des Raums geblasen wird, so dass die chemischen Reaktionen überall im Brennofen stattfinden, weil das Material sinkt. Die Endprodukte sind gewöhnlich geschmolzenes Metall und Schlacke-Phasen, die vom Boden und Flusen-Benzin geklopft sind, das von der Spitze des Brennofens abgeht. Der Fluss nach unten des Erzes und Flusses im Kontakt mit einem upflow von heißem, am Kohlenmonoxid reichem Verbrennen-Benzin ist ein gegenaktueller Austauschprozess.

Hochöfen soll mit Luftbrennöfen gegenübergestellt werden (wie Reverberatory-Brennöfen), die gewöhnlich durch die Konvektion von heißem Benzin in Schornstein-Flusen natürlich aspiriert wurden. Gemäß dieser breiten Definition würde bloomeries für Eisen, Häuser für Dose und gerochene Mühlen für die Leitung blasend, als Hochöfen klassifiziert. Jedoch ist der Begriff gewöhnlich auf diejenigen beschränkt worden, die für Verhüttungseisenerz verwendet sind, um Roheisen, ein Zwischenmaterial zu erzeugen, das in der Produktion von kommerziellem Eisen und Stahl verwendet ist.

Geschichte

Hochöfen haben in China aus ungefähr dem 5. Jahrhundert v. Chr., und im Westen vom Hohen Mittleren Alter bestanden. Sie breiten sich vom Gebiet um Namur in Wallonia (Belgien) gegen Ende des 15. Jahrhunderts aus, nach England 1491 eingeführt. Der in diesen verwendete Brennstoff war unveränderlich Holzkohle. Der erfolgreiche Ersatz des Colas für Holzkohle wird Abraham Darby 1709 weit zugeschrieben. Die Leistungsfähigkeit des Prozesses wurde weiter durch die Praxis erhöht, die Druckwelle vorzuwärmen, die von James Beaumont Neilson 1828 patentiert ist.

China

Die ältesten noch vorhandenen Hochöfen wurden während der Han-Dynastie Chinas im 1. Jahrhundert v. Chr. gebaut. Jedoch waren Gusseisen-Farm-Werkzeuge und Waffen in China vor dem 5. Jahrhundert v. Chr. weit verbreitet, während das 3. Jahrhundert v. Chr. Eisenschmelzer eine durchschnittliche Belegschaft von mehr als zweihundert Männern verwendet hat. Diese frühen Brennöfen hatten Tonwände und haben Phosphor enthaltende Minerale als ein Fluss verwendet. Die Wirksamkeit des chinesischen Hochofens wurde während dieser Periode vom Ingenieur Du Shi erhöht (c. 31 n.Chr.), wer die Macht von Wasserrädern zum Kolbengebläse im Fälschen von Gusseisen angewandt hat.

Während es lange gedacht wurde, dass die Chinesen den Hochofen und das Gusseisen als ihre erste Methode der Eisenproduktion entwickelt hatten, hat Donald Wagner (der Autor der obengenannten Verweise angebrachten Studie) eine neuere Zeitung veröffentlicht, die einige der Behauptungen in der früheren Arbeit ersetzt; das neuere Papier legt noch das Datum der ersten Gusseisenkunsterzeugnisse in den 4. und 5. Jahrhunderten v. Chr., sondern auch stellt Beweise früher bloomery Brennofen-Gebrauch zur Verfügung, der in aus dem Westen während des Anfangs der chinesischen Bronzezeit der späten Kultur von Longshan (2000 v. Chr.) abgewandert ist. Er schlägt vor, dass früher Hochofen und von Brennöfen entwickelte Gusseisen-Produktion gepflegt haben, Bronze zu schmelzen. Sicher aber war Eisen für den militärischen Erfolg notwendig, als der Staat von Qin China (221 v. Chr.) vereinigt hatte. Vor dem 11. Jahrhundert hat die chinesische Lieddynastie-Eisenindustrie einen bemerkenswerten Schalter von Mitteln von Holzkohle bis bituminöse Kohle im Gussteil von Eisen und Stahl gemacht, Tausende von Acres des Waldlandes von felling verschonend. Das kann schon im 4. Jahrhundert n.Chr. geschehen sein.

Der chinesische Hochofen ist im Gebrauch gut bis zum 20. Jahrhundert geblieben. Die Hinterhof-Brennöfen, die von Mao Zedong während des Großen Sprungs Vorwärts bevorzugt sind, waren dieses Typs. In den Gebieten mit starken Traditionen der Metallurgie hat die Stahlproduktion wirklich während dieser Periode zugenommen. In den Gebieten, wo es keine Tradition der Stahlerzeugung gab, oder wo der ironmasters das Wissen der traditionellen Sachkenntnisse oder der wissenschaftlichen Grundsätze des Hochofen-Prozesses getötet worden war, waren die Ergebnisse weniger als befriedigend.

Alte Welt anderswohin

In den meisten Plätzen in der Welt außer in China gibt es keine Beweise des Gebrauches des (richtigen) Hochofens. Statt dessen wurde Eisen durch die direkte Verminderung von bloomeries gemacht. Diese werden als Hochöfen nicht richtig beschrieben, obwohl der Begriff gelegentlich im Verweisen zu ihnen missbraucht wird. Eine Ausnahme würde die Leute von Haya, die berühmt sind, um Stahl mit einem Hochofen-Prozess zu schaffen und Prozess raffinierend, der sehr ähnlich ist, um Herd-Prozess für vielleicht nicht weniger als 2000 Jahre zu öffnen.

In Europa, den Griechen, Kelten, Römern und Karthagern haben alle diesen Prozess verwendet. Mehrere Beispiele sind in Frankreich gefunden worden, und in Tunesien gefundene Materialien weisen darauf hin, dass sie dort sowie in Antioch während der hellenistischen Periode verwendet wurden. Obwohl wenig darüber während des Finsteren Mittelalters bekannt ist, hat der Prozess wahrscheinlich im Gebrauch weitergegangen. Ähnlich erscheint die Verhüttung in Bloomery-Typ-Brennöfen im Westlichen Afrika und für Werkzeuge schmiedend, in der Kultur von Nok in Afrika durch 500 v. Chr. Die frühsten Aufzeichnungen von Bloomery-Typ-Brennöfen in Ostafrika sind Entdeckungen von smelted Eisen und Kohlenstoff in Nubia und Axum, die zwischen 1,000-500 BCE zurückgehen. Besonders in Meroe, dort sind bekannt, alter bloomeries gewesen zu sein, der Metallwerkzeuge für Nubians und Kushites erzeugt hat und Überschuss für ihre Wirtschaft erzeugt hat.

Bloomeries sind auch entdeckt und registriert worden, um im mittelalterlichen Westlichen Afrika mit einigen der Metallbearbeitungsbantuzivilisationen wie das Reich Bunyoro und die Leute von Nyoro geschaffen worden zu sein.

Das mittelalterliche Europa

Katalanische Schmieden

Ein verbesserter bloomery, genannt die katalanische Schmiede, wurde in Katalonien, Spanien während des 8. Jahrhunderts erfunden. Anstatt natürliches Ziehen zu verwenden, wurde Luft in durch das Gebläse gepumpt, auf besseres Qualitätseisen und eine vergrößerte Kapazität hinauslaufend. Dieses Pumpen des Propellerwinds in mit dem Gebläse ist als kalte Druckwelle bekannt, und es vergrößert die Kraftstoffleistungsfähigkeit des bloomery und verbessert Ertrag. Die katalanischen Schmieden können auch größer gebaut werden als natürliches Ziehen bloomeries.

Moderne experimentelle Archäologie und Geschichtswiederholung haben gezeigt, dass es nur einen sehr kurzen Schritt von der katalanischen Schmiede bis den wahren Hochofen gibt, wo das Eisen als Roheisen in der flüssigen Phase gewonnen wird. Gewöhnlich ist das Erreichen vom Eisen in der flüssigen Phase wirklich unerwünscht, und die Temperatur wird unter dem Schmelzpunkt von Eisen absichtlich behalten, da, während man die feste Blüte mechanisch entfernt, langweilig ist und Gruppe-Prozess statt des dauernden Prozesses bedeutet, ist es fast reines Eisen und kann sofort gearbeitet werden. Andererseits ist Roheisen die eutektische Mischung von Kohlenstoff und Eisen und muss decarburized sein, um Stahl oder Schmiedeeisen zu erzeugen, das im Mittleren Alter äußerst langweilig war.

Die ältesten europäischen Hochöfen

Die ältesten bekannten Hochöfen im Westen wurden in Dürstel in der Schweiz, Märkische Sauerland in Deutschland, und an Lapphyttan in Schweden gebaut, wo der Komplex zwischen 1150 und 1350 aktiv war. An Noraskog in schwedischem Järnboås County, dort sind auch gefunden worden, dass Spuren von Hochöfen noch früher vielleicht ungefähr bis 1100 datiert haben. Diese frühen Hochöfen, wie die chinesischen Beispiele, waren im Vergleich zu denjenigen sehr ineffizient, die heute verwendet sind. Das Eisen vom Komplex von Lapphyttan wurde verwendet, um Bälle von Schmiedeeisen bekannt als osmonds zu erzeugen, und diese wurden international getauscht - eine mögliche Verweisung kommt in einem Vertrag mit Novgorod von 1203 und mehreren bestimmten Verweisungen in Rechnungen des englischen Zolls von den 1250er Jahren und den 1320er Jahren vor. Andere Brennöfen des 13. zu 15. Jahrhunderten sind in Westfalen identifiziert worden.

Die Herkunft der Technologie ist nicht sicher. Eine Möglichkeit schließt Technologietransfer von China ein. Al-Qazvini im 13. Jahrhundert und andere Reisende haben nachher eine Eisenindustrie in den Alburz Bergen nach Süden des Kaspischen Meeres bemerkt. Das ist dem Seidenweg nah, so dass der Gebrauch der Technologie auf China zurückzuführen gewesen ist, ist denkbar. Viel spätere Beschreibungen registrieren ungefähr drei Meter hohe Hochöfen. Da die Leute von Varangian Rus von Scandanavia mit dem Kaspischen gehandelt haben (das Verwenden ihres Handelswegs von Volga, ist es möglich, dass die Technologie gereicht hat, bedeutet Schweden dadurch.

Dieses Kaspische Gebiet kann auch die technologische Quelle für am Brennofen an Ferriere getrennt sein, der von Filarete beschrieben ist. Wasserangetriebenes Gebläse an Semogo im nördlichen Italien 1226 in einem zweistufigen Prozess. Darin wurde das geschmolzene Eisen zweimal täglich in Wasser geklopft, das es dadurch granuliert.

Der Beitrag der Zisterzienser

Man hat vor, durch den bestimmte technologische Fortschritte innerhalb Europas übersandt wurden, war ein Ergebnis des Allgemeinen Kapitels der Zisterziensermönche. Das kann den Hochofen eingeschlossen haben, weil, wie man bekannt, die Zisterzienser Fachmetallurgen gewesen sind. Gemäß Jean Gimpel hat ihr hohes Niveau der Industrietechnologie die Verbreitung von neuen Techniken erleichtert: "Jedes Kloster hatte eine Musterfabrik, häufig so groß wie die Kirche und nur mehrere Fuß weg, und Wasserkraft hat die Maschinerie der verschiedenen auf seinem Fußboden gelegenen Industrien gesteuert." Eisenerz-Ablagerungen wurden häufig den Mönchen zusammen mit Schmieden geschenkt, um das Eisen herauszuziehen, und innerhalb von der Zeit wurden Überschüsse zum Verkauf angeboten. Die Zisterzienser sind die Haupteisenerzeuger im Champagner, Frankreich von der Mitte des 13. Jahrhunderts bis das 17. Jahrhundert auch mit der phosphatreichen Schlacke von ihren Brennöfen als ein landwirtschaftlicher Dünger geworden.

Archäologen entdecken noch das Ausmaß der Zisterziensertechnologie. An Laskill hat sich eine Außenstation von Rievaulx Abbey und dem einzigen mittelalterlichen Hochofen bis jetzt in Großbritannien identifiziert, die erzeugte Schlacke war im Eiseninhalt niedrig. Die Schlacke von anderen Brennöfen der Zeit hat eine wesentliche Konzentration von Eisen enthalten, wohingegen, wie man glaubt, Laskill Gusseisen ganz effizient erzeugt hat. Sein Datum ist noch nicht klar, aber es hat wahrscheinlich bis zur Auflösung von Henry VIII der Kloster gegen Ende der 1530er Jahre nicht überlebt, weil sich eine Abmachung (sofort danach) bezüglich des "smythes" mit dem Grafen von Rutland 1541 auf Blüten bezieht. Dennoch, die Mittel, durch die die Hochofen-Ausbreitung im mittelalterlichen Europa nicht schließlich bestimmt worden ist.

Früh moderne Hochöfen: Ursprung und Ausbreitung

Der direkte Vorfahr von diesen, die in Frankreich und England verwendet sind, war im Gebiet von Namur darin, was jetzt Wallonia (Belgien) ist. Von dort breiten sie sich zuerst zum Pays de Bray an der Ostgrenze der Normandie und von dort zu Weald von Sussex aus, wo der erste Brennofen (hat Queenstock genannt), in Buxted ungefähr 1491 gebaut, von einem an Newbridge im Ashdown Wald 1496 gefolgt wurde. Sie sind wenige in der Zahl ungefähr bis 1530 geblieben, aber viele wurden in den folgenden Jahrzehnten in Weald gebaut, wo die Eisenindustrie vielleicht seine Spitze 1590 erreicht hat. Der grösste Teil des Roheisens von diesen Brennöfen wurde in Schmuck-Schmieden für die Produktion von Bar-Eisen gebracht.

Die ersten britischen Brennöfen außerhalb Weald sind während der 1550er Jahre erschienen, und viele wurden im Rest dieses Jahrhunderts und der folgenden gebaut. Die Produktion der Industrie hat wahrscheinlich 1620 kulminiert, und wurde von einem langsamen Niedergang bis zum Anfang des 18. Jahrhunderts gefolgt. Das war anscheinend, weil es mehr wirtschaftlich war, um Eisen von Schweden und anderswohin zu importieren, als, es in einigen entfernteren britischen Positionen zu machen. Holzkohle, die für die Industrie wirtschaftlich verfügbar war, wurde wahrscheinlich so schnell wie das Holz verbraucht, um zu machen, es ist gewachsen. Der Backbarrow Hochofen, der in Cumbria 1711 gebaut ist, ist als das erste effiziente Beispiel beschrieben worden.

Der erste Hochofen in Russland hat sich 1637 in der Nähe von Tula geöffnet und wurde die Gorodishche-Arbeiten genannt. Die Hochofen-Ausbreitung von hier nach dem zentralen Russland und dann schließlich zu Urals.

Cola-Hochöfen

1709, an Coalbrookdale in Shropshire, England, hat Abraham Darby begonnen, einem Hochofen mit dem Cola statt Holzkohle Brennstoff zu liefern. Cola-Eisen wurde am Anfang nur für die Gießerei-Arbeit verwendet, Töpfe und andere Gusseisen-Waren machend. Gießerei-Arbeit war ein geringer Zweig der Industrie, aber der Sohn von Darby hat einen neuen Brennofen an nahe gelegenem Horsehay gebaut und hat begonnen, die Eigentümer von Schmuck-Schmieden mit Cola-Roheisen für die Produktion von Bar-Eisen zu versorgen. Cola-Roheisen war zu diesem Zeitpunkt preiswerter, um zu erzeugen, als Holzkohle-Roheisen. Der Gebrauch eines kohlenabgeleiteten Brennstoffs in der Eisenindustrie war ein Schlüsselfaktor in der britischen Industriellen Revolution. Der ursprüngliche Hochofen von Darby ist archäologisch ausgegraben worden und kann in situ am Hügel von Blists, Coalbrookdale, Teil der Ironbridge-Engpass-Museen gesehen werden. Das Gusseisen vom Brennofen wurde verwendet, um Tragbalken für die erste Eisenbrücke in der Welt 1779 zu machen. Die Iron Bridge durchquert den Fluss Severn an Coalbrookdale und bleibt im Gebrauch für Fußgänger.

Eine weitere wichtige Entwicklung war die Änderung zur heißen Druckwelle, die von James Beaumont Neilson am Wilsontown Stahlwerk in Schottland 1828 patentiert ist. Diese weiter reduzierte Produktion Kosten. Innerhalb von ein paar Jahrzehnten sollte die Praxis einen "Ofen" so groß haben wie der Brennofen daneben, in den das überflüssige Benzin (CO enthaltend), vom Brennofen geleitet und verbrannt wurde. Die resultierende Hitze wurde verwendet, um die in den Brennofen geblasene Luft vorzuwärmen.

Eine weitere bedeutende Entwicklung war die Anwendung roher Anthrazit-Kohle zum Hochofen, zuerst versucht erfolgreich von George Crane am Stahlwerk von Ynyscedwyn im südlichen Wales 1837. Es wurde in Amerika von Lehigh Crane Iron Company an Catasauqua, Pennsylvanien 1839 aufgenommen.

Moderne Brennöfen

Der Hochofen bleibt ein wichtiger Teil von der modernen Eisenproduktion. Moderne Brennöfen sind einschließlich Öfen von Cowper hoch effizient, um die Druckwelle-Luft vorzuwärmen und Wiederherstellungssysteme zu verwenden, um die Hitze aus dem heißen Benzin herauszuziehen, das über den Brennofen herrscht. Die Konkurrenz in der Industrie steuert höhere Produktionsraten. Die größten Hochöfen haben ein Volumen ungefähr 5580 M (190,000 cu ft) und können ungefähr 80,000 Tonnen (88,000 kurze Tonnen) Eisens pro Woche erzeugen.

Das ist eine große Zunahme von den typischen Brennöfen des 18. Jahrhunderts, die ungefähr 360 Tonnen (400 kurze Tonnen) pro Jahr im Durchschnitt betragen haben. Schwankungen des Hochofens, wie der schwedische elektrische Hochofen, sind in Ländern entwickelt worden, die keine heimischen Kohlenmittel haben.

Moderner Prozess

Moderne Brennöfen werden mit einer Reihe ausgestattet, Möglichkeiten zu unterstützen, Leistungsfähigkeit wie Erzlagerungshöfe zu vergrößern, wo Lastkähne ausgeladen werden. Die Rohstoffe werden dem stockhouse Komplex durch Erzbrücken oder Schiene-Fülltrichtern und Erzübertragungsautos übertragen. Schiene-bestiegene Skala-Autos oder kontrollierte Gewicht-Fülltrichter des Computers wiegen die verschiedenen Rohstoffe, um das gewünschte heiße Metall und die Schlacke-Chemie nachzugeben. Die Rohstoffe werden zur Spitze des Hochofens über ein Hopser-Auto gebracht, das durch Winden oder Förderbänder angetrieben ist.

Es gibt verschiedene Wege, auf die die Rohstoffe in den Hochofen beladen werden. Einige Hochöfen verwenden eine "doppelte Glocke" System, wo zwei "Glocken" verwendet werden, um den Zugang des Rohstoffs in den Hochofen zu kontrollieren. Der Zweck der zwei Glocken ist, den Verlust von heißem Benzin im Hochofen zu minimieren. Erstens werden die Rohstoffe in die obere oder kleine Glocke entleert. Die Glocke wird dann ein vorher bestimmter Betrag rotieren gelassen, um die Anklage genauer zu verteilen. Die kleine Glocke öffnet sich dann, um die Anklage in die große Glocke zu entleeren. Die kleine Glocke schließt dann, um den Hochofen zu siegeln, während die große Glocke die Anklage in den Hochofen verteilt. Ein neueres Design soll ein "Glockenweniger"-System verwenden. Diese Systeme verwenden vielfache Fülltrichter, um jeden Rohstoff zu enthalten, der dann in den Hochofen durch Klappen entladen wird. Diese Klappen sind beim Steuern genauer, wie viel jedes Bestandteils, verglichen mit dem Hopser oder Beförderer-System hinzugefügt wird, dadurch die Leistungsfähigkeit des Brennofens vergrößernd. Einige dieser Glockenwenigersysteme führen auch eine Böschung durch, um genau zu kontrollieren, wohin die Anklage gelegt wird.

Das Eisen, das Hochofen selbst macht, wird in der Form einer hohen einem Schornstein ähnlichen mit dem widerspenstigen Ziegel linierten Struktur gebaut. Cola, Kalkstein-Fluss und Eisenerz (Eisenoxid) werden in die Spitze des Brennofens in einer genauen sich füllenden Ordnung beladen, die hilft, Gasfluss und die chemischen Reaktionen innerhalb des Brennofens zu kontrollieren. Vier "Auffassungsvermögen" erlauben dem heißen, schmutzigen Benzin, über die Brennofen-Kuppel zu herrschen, während "Bluter-Klappen" die Spitze des Brennofens von plötzlichen Gasdruck-Wogen schützen. Wenn zugestopft, müssen Bluter-Klappen mit einem Bluter-Reiniger gereinigt werden. Die rauen Partikeln im Benzin lassen sich im "Staub-Fänger" nieder und werden in ein Gleise-Auto oder Lastwagen für die Verfügung abgeladen, während das Benzin selbst durch einen venturi scrubber und einen Gaskühler fließt, um die Temperatur von gereinigtem Benzin zu reduzieren.

Der "casthouse" am Boden Hälfte des Brennofens enthält die Hochbetrieb-Pfeife, tuyeres und die Ausrüstung, für das flüssige Eisen und die Schlacke zu werfen. Sobald ein "taphole" durch den widerspenstigen Tonstecker gebohrt wird, überfluten flüssiges Eisen und Schlacke unten einen Trog durch eine "Schaumkelle"-Öffnung, das Eisen und die Schlacke trennend. Moderne, größere Hochöfen können nicht weniger als vier tapholes und zwei casthouses haben. Einmal das Roheisen und die Schlacke ist geklopft worden, der taphole wird wieder mit widerspenstigem Ton zugestopft.

Die tuyeres werden verwendet, um eine heiße Druckwelle durchzuführen, die verwendet wird, um die Leistungsfähigkeit des Hochofens zu vergrößern. Die heiße Druckwelle wird in den Brennofen durch genannten tuyeres von wasserabgekühlten Kupferschnauzen in der Nähe von der Basis geleitet. Die heiße Druckwelle-Temperatur kann von 900 °C bis 1300 °C (1600 °F zu 2300 °F) abhängig vom Ofen-Design und der Bedingung sein. Die Temperaturen, mit denen sie sich befassen, können 2000 °C zu 2300 °C (3600 °F zu 4200 °F) sein. Öl, Teer, Erdgas, bestäubte Kohle und Sauerstoff können auch in den Brennofen am tuyere Niveau eingespritzt werden, um sich mit dem Cola zu verbinden, um zusätzliche Energie zu veröffentlichen, die notwendig ist, um Produktivität zu vergrößern.

Bearbeiten Sie Technik und Chemie

Hochöfen unterscheiden sich von bloomeries und reverberatory Brennöfen darin im letzten, Flusen-Benzin in im vertrauten Kontakt mit dem Eisen, Kohlendioxyd erlaubend, sich im Eisen aufzulösen, das den Schmelzpunkt senkt und das Eisen in Roheisen ändert. Der vertraute Kontakt von Flusen-Benzin mit dem Eisen verursacht Verunreinigung mit dem Schwefel, wenn es im Brennstoff da ist. Historisch, um Verunreinigung am Schwefel zu verhindern, wurde das beste Qualitätseisen mit Holzkohle erzeugt.

Die Hochöfen funktionieren als ein gegenaktueller Austauschprozess, wohingegen ein bloomery nicht tut. Ein anderer Unterschied ist, dass bloomeries als ein Gruppe-Prozess funktionieren, während Hochöfen unaufhörlich seit langen Zeiträumen funktionieren, weil sie schwierig sind, aufzuspringen und zuzumachen. Sieh: Dauerbetrieb

Die chemische Hauptreaktion, die das geschmolzene Eisen erzeugt, ist:

:FeO + 3CO  2Fe + 3CO

Diese Reaktion könnte in vielfache Schritte mit dem ersten geteilt werden, das ist, den vorgewärmte in den Brennofen geblasene Druckwelle-Luft mit dem Kohlenstoff in der Form des Colas reagiert, um Kohlenmonoxid und Hitze zu erzeugen:

:2 C (s) + O (g)  2 CO (g)

Das heiße Kohlenmonoxid ist der abnehmende Agent für das Eisenerz und reagiert mit dem Eisenoxid, um geschmolzenes Eisen und Kohlendioxyd zu erzeugen. Abhängig von der Temperatur in den verschiedenen Teilen des Brennofens (am wärmsten am Boden) wird das Eisen in mehreren Schritten reduziert. Oben, wo die Temperatur gewöhnlich in der Reihe zwischen 200 °C und 700 °C ist, wird das Eisenoxid auf Eisen (II, III) Oxyd, FeO teilweise reduziert.

:3 FeO (s) + CO (g)  2 FeO (s) + CO (g)

Bei Temperaturen ungefähr 850 °C, weiter unten im Brennofen, wird das Eisen (II, III) weiter reduziert um (II) Oxyd zu bügeln:

:FeO (s) + CO (g)  3 FeO (s) + CO (g)

Heißes Kohlendioxyd, unreagiertes Kohlenmonoxid und Stickstoff von der Luft verzichten durch den Brennofen, weil frisches Futter-Material unten in die Reaktionszone reist. Da das Material nach unten reist, wärmt das gegenaktuelle Benzin sowohl die Futter-Anklage vor als auch zersetzt den Kalkstein zu Kalzium-Oxyd und Kohlendioxyd:

:CaCO (s)  CaO (s) + CO (g)

Als das Eisen (II) steigt Oxyd zum Gebiet mit höheren Temperaturen herunter, bis zu 1200 °C Grade anordnend, es wird weiter reduziert, um Metall zu bügeln:

:FeO (s) + CO (g)  Fe (s) + CO (g)

Das in diesem Prozess gebildete Kohlendioxyd wird auf das Kohlenmonoxid durch das Cola wiederreduziert:

:C (s) + CO (g)  2 CO (g)

Das temperaturabhängige Gleichgewicht, die Gasatmosphäre im Brennofen kontrollierend, wird die Reaktion von Boudouard genannt:

:: 2CO CO + C

Die Zergliederung von Kalkstein in den mittleren Zonen des Brennofens geht gemäß der folgenden Reaktion weiter:

:CaCO  CaO + CO

Das durch die Zergliederung gebildete Kalzium-Oxyd reagiert mit verschiedenen acidic Unreinheiten im Eisen (namentlich Kieselerde), um eine fayalitic Schlacke zu bilden, die im Wesentlichen Kalzium-Silikat, CaSiO ist:

:SiO + CaO  CaSiO

Das durch den Hochofen erzeugte "Roheisen" hat einen relativ hohen Kohlenstoff-Inhalt von ungefähr 4-5 %, es sehr spröde, und vom beschränkten unmittelbaren kommerziellen Gebrauch machend. Etwas Roheisen wird verwendet, um Gusseisen zu machen. Die Mehrheit von durch Hochöfen erzeugtem Roheisen erlebt weitere Verarbeitung, um den Kohlenstoff-Inhalt zu reduzieren und verschiedene Ränge von Stahl zu erzeugen, der für Baumaterialien, Automobile, Schiffe und Maschinerie verwendet ist.

Obwohl sich die Leistungsfähigkeit von Hochöfen ständig entwickelt, bleibt der chemische Prozess innerhalb des Hochofens dasselbe. Gemäß dem amerikanischen Eisen und Stahlinstitut: "Hochöfen werden ins nächste Millennium überleben, weil die größeren, effizienten Brennöfen heißes Metall an mit anderen Eisenbilden-Technologien konkurrenzfähigen Kosten erzeugen können." Einer der größten Nachteile der Hochöfen ist die unvermeidliche Kohlendioxyd-Produktion, weil Eisen von Eisenoxiden durch Kohlenstoff reduziert wird und es keinen wirtschaftlichen Ersatz gibt - ist Stahlerzeugung einer der unvermeidlichen Industriemitwirkenden der CO Emissionen in der Welt (sieh Treibhausgase).

Die durch die Treibhausgas-Emissionen des Hochofens gesetzte Herausforderung wird in einem andauernden europäischen Programm genannt ULCOS (Stahlerzeugung von Ultra Low CO) gerichtet. Mehrere neue Prozess-Wege sind vorgeschlagen und eingehend untersucht worden, um spezifische Emissionen (CO pro Tonne Stahl) um mindestens 50 % zu schneiden. Einige verlassen sich auf die Festnahme und weitere Lagerung (CCS) von CO, während andere decarbonizing Eisen und Stahlproduktion wählen, indem sie Wasserstoff, Elektrizität und Biomasse zugewandt wird. Im näheren Begriff ist eine Technologie, die CCS in den Hochofen-Prozess selbst vereinigt und den Spitzengaswiederverwertungshochofen genannt wird, unter der Entwicklung, mit einer Skala - bis zu einem kommerziellen Größe-Hochofen unterwegs. Die Technologie sollte am Ende der 2010er Jahre in Übereinstimmung mit dem Zeitachse-Satz zum Beispiel durch die EU völlig demonstriert werden, um Emissionen bedeutsam zu schneiden. Breite Aufstellung konnte von 2020 darauf stattfinden.

Fertigung von Steinwolle

Steinwolle oder Felsen-Wolle sind eine gesponnene Mineralfaser, die als ein Isolierungsprodukt und in der Hydrokultur verwendet ist. Es wird in einem Hochofen verfertigt, der mit dem Diabase-Felsen gefüttert ist, der sehr niedrige Stufen von Metalloxyden enthält. Die resultierende Schlacke wird zurückgezogen und gesponnen, um das Felsen-Wolle-Produkt zu bilden. Sehr kleine Beträge von Metallen werden auch erzeugt, die ein unerwünschtes Nebenprodukt und geführt sind, um verschwendet zu werden.

Stillgelegte Hochöfen als Museum-Seiten

Seit langem war es normales Verfahren für einen stillgelegten Hochofen, der abzureißen ist und entweder durch einen neueren, verbessert ein zu ersetzen ist, oder die komplette Seite abreißen zu lassen ist, um Platz für den Anschlußgebrauch des Gebiets zu machen. In letzten Jahrzehnten haben mehrere Länder den Wert von Hochöfen als ein Teil ihrer Industriegeschichte begriffen. Anstatt, abgerissen zu werden, wurden verlassene Stahlwerke in Museen verwandelt oder in Mehrzweckparks integriert. Die größte Zahl von bewahrten historischen Hochöfen besteht in Deutschland; andere solche Seiten bestehen in Spanien, Frankreich, Tschechien, Japan, Luxemburg, Polen, Rumänien, Mexiko, Russland und den Vereinigten Staaten.

Siehe auch

• Grundlegender Sauerstoff-Brennofen
• Hochofen-Zinkverhüttung bearbeitet
• Förderung von Eisen
• Wasserbenzin, das durch einen "Dampf erzeugt ist, sprengt"
• FINEX
• Flodin bearbeiten
• , der Stahlwerk aller Arten bedeckt.
• Laskill

Bibliografie

Links

• Wissenschaftshilfe: Hochofen, Wie Eisen, für das Niveau der Höheren Schule herausgezogen wird
• Hochofen-Zeichentrickfilm
• Wie ein Hochofen Illustriert arbeitet.
• Vorgänger des Hochofens
• Umfassende Bildergalerie über alle Methoden, zu machen und sich von Eisen und Stahl in Nordamerika und Europa zu formen. Auf Deutsch und Englisch.
• Hochofen-Museum Radwerk IV
• Schematisches Diagramm des Hochofens und Ofens von Cowper
• ironfurnaces.com - ein freier wiki, der der Bewahrung der Geschichte und Position von historischen Druckwelle-Eisenbrennöfen gewidmet ist
• ulcos.org - die Website des ULCOS Programms, ein europäischer Forschungsversuch, der durch die EU unter seinem FP6 und RFCS Programmen gesponsert ist und von 48 Partnern in 14 Ländern, einschließlich der meisten Hauptstahlerzeuger in Westeuropa unterstützt ist