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Wie funktioniert der Prozess der Spongeseisenproduktion in der modernen Metallurgie?

Zeit:7. Oktober 2025

Der Produktionsprozess von Schwammstahl ist ein modernes Verfahren, das in der Metallurgie weit verbreitet ist, um Eisen in einem physikalisch und chemisch reduzierten Zustand ohne Schmelzen herzustellen, hauptsächlich für die Verwendung in der Stahlherstellung. Schwammstahl, auch als direkter reduzierter Eisen (DRI) bekannt, ist ein poröses, festes Eisenprodukt, das durch die Reduktion von Eisenerz mit verschiedenen Reduktionsmitteln gewonnen wird. So funktioniert der Prozess:

1.Verwendetes Rohmaterial

  • EisenockerTypischerweise wird Hämatit (Fe₂O₃) oder Magnetit (Fe₃O₄) als primäre Eisenquelle verwendet.
  • Reduktionsmittel:In der Regel wird nicht koksendes Kohle oder Erdgas als Reduktionsmittel verwendet, um Sauerstoff aus Eisenerz zu entfernen.
  • Andere Zusatzstoffe:Kalkstein oder Dolomit kann hinzugefügt werden, um Verunreinigungen zu entfernen.

2.Reduktionsprozess:

Eisen aus Eisenschwamm wird hergestellt durchDirektreduzierung, was bedeutet, dass Eisenerz bei Temperaturen unterhalb seines Sch melting point (800–1200°C) zu metallischem Eisen reduziert wird. Es gibt zwei weit verbreitete Methoden:

A. Kohlenbasiertes Verfahren:

  • Eisenert wird zerkleinert und mit nicht verkoktem Kohlenstoff als Reduktionsmittel vermischt.
  • Die Mischung wird dann in Drehrohröfen oder Vertikal-Schachtofen bei etwa 900–1000°C erhitzt.
  • Sauerstoffmoleküle im Eisenerz reagieren mit Kohlenstoff aus Kohle zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid und hinterlassen festes metallisches Eisen (Schwamm-Eisen).
  • Hauptreaktion:
    Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂
    Fe₂O₃ + C → Fe + CO + CO₂

    B. Gasbasiertes Verfahren:

  • Eisenstein wird unter Verwendung von Erdgas als Reduktionsmittel (vorwiegend Methan, CH₄) reduziert.
  • Erdgas wird zunächst in ein Gemisch aus Wasserstoff (H₂) und Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt.
  • Die Reduktion erfolgt in Reaktoren wie Hochöfen bei Temperaturen von 800–1000 °C.
  • Hauptreaktion:
    Fe₂O₃ + H₂ → Fe + H₂O
    Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂

3.Kühlen und Trennen:

  • Nach dem Reduktionsprozess wird das Eisenspanntmaterial abgekühlt, um Oxidation zu verhindern.
  • Überschüssiger Reduktionsmittel oder Verunreinigungen werden mechanisch entfernt.

4.Vorteile der Produktion von Roheisen:

  • Energieeffizienz:Erfordert weniger Energie als der Hochofenprozess.
  • Flexibilität:Kann Kohle oder Gas als Reduktionsmittel verwenden, wodurch es an lokale Ressourcen anpassbar ist.
  • Umweltfreundlich:Produziert weniger Emissionen im Vergleich zu traditionellen Methoden.
  • Hoher Ertrag:Produziert hochreines Eisen, das sich für die Stahlerzeugung eignet.

5.Anwendungen von Schwamm-Eisen:

  • Eisenmetall wird hauptsächlich als Rohstoff in Lichtbogenöfen (EAFs) und Induktionsöfen verwendet, um hochwertigen Stahl zu produzieren.
  • Kann auch direkt in der Stahlproduktion als Ersatz für Schrottstahl verwendet werden.

Zusammenfassung:

Der Verfahren zur Erzeugung von Schwamm-eisen ist eine hoch effiziente und umweltfreundliche Methode zur Herstellung von metallischem Eisen ohne Schmelzen. Durch den Einsatz von Reduktionsmitteln wie Kohle oder Erdgas wird der Sauerstoff aus Eisenerz entfernt, um poröses Eisen zu produzieren, das für weitere Stahlherstellungsanwendungen geeignet ist. Dieses Verfahren bietet eine nachhaltige Lösung, insbesondere für Länder, die über keine Koks-Kohlevorräte verfügen.

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