Eisenerz: Die Reise der Stahlrohstoffe

I. Rohmaterialien

Der Ursprung von Stahl ist Eisenerz, die natürliche Form von Eisen (Fe). Reines Eisen kommt in der Natur nicht vor. Eisenerz wird hauptsächlich in drei Arten unterteilt: Magnetit, Hämatit und Limonit, die alle Eisenoxide sind und sich in ihren Oxidationsmethoden unterscheiden. Je höher der Eisengehalt des Eisenerzes ist, desto besser.

Theoretisch liegt der höchste Eisengehalt in Eisenerz bei etwa 72%, und Eisenerz mit einem Eisengehalt von über 60% wird als reiches Eisenerz bezeichnet. Eisenerz wird zunächst in einem Ofen zu Eisen (Roheisen) reduziert und dann zur Stahlerzeugung in einen Ofen geleitet, um Entkohlung und zu Stahl veredelt.

Stahlschrott kann auch in einem Stahlofen eingeschmolzen und regeneriert werden. Im Allgemeinen wird Stahl je nach Verwendungszweck zu Produkten mit unterschiedlichen Eigenschaften und Formen verarbeitet, den sogenannten Stahlerzeugnissen.

Stahlerzeugnisse werden in der Regel durch Reduktion von Eisenerz, Schmelzen zu Roheisen (Schmelzen), Raffinieren von Roheisen zu Stahl (Stahlerzeugung) und anschließendes Walzen und Verarbeiten des Stahls zu verschiedenen Stahlerzeugnissen hergestellt. Zu den Stahlerzeugnissen gehören im Allgemeinen Gusseisen, Gussstahl, geschmiedete Stahlerzeugnisse und aus Stahl verarbeitete Produkte.

Bevor wir uns mit den Rohstoffen von Stahl befassen, müssen wir klären: Was genau ist der Unterschied zwischen Stahl und Eisen? Haben sie unterschiedliche Bestandteile? Im Alltag bezeichnen wir Stahl und Eisen immer gemeinsam als "Stahl und Eisen", was darauf hindeutet, dass es sich bei Stahl und Eisen um dieselbe Art von Material handeln sollte.

Tatsächlich sind Stahl und Eisen aus wissenschaftlicher Sicht leicht unterschiedlich. Ihr Hauptbestandteil ist das Element Eisen, aber sie enthalten unterschiedliche Mengen an Kohlenstoff.

Wir nennen es gewöhnlich "Roheisen", wenn die Kohlenstoffgehalt über 2% liegt, und "Stahl", wenn er unter diesem Wert liegt. Bei der Verhüttung von Stahl und Eisen wird daher zunächst eisenhaltiges Erz in einem Hochofen zu geschmolzenem Roheisen verhüttet, das dann in einem Stahlwerk-Ofen zu Stahl veredelt wird.

Die für die Stahlerzeugung benötigten Rohstoffe lassen sich in vier Kategorien einteilen: Die erste Kategorie betrifft verschiedene eisenhaltige Erzrohstoffe, die zweite Kategorie Kohle und Koks, die dritte Kategorie Flussmittel, die im Schmelzprozess zur Erzeugung von Schlacke verwendet werden, wie z. B. Kalkstein, und die letzte Kategorie verschiedene Hilfsstoffe wie Stahlschrott, Sauerstoff usw.

II. Arten und Verbreitung von Eisenerzen

Theoretisch kann jedes Erz, das Eisenelemente oder Eisenverbindungen enthält, als Eisenerz bezeichnet werden. In industrieller oder kommerzieller Hinsicht muss ein Eisenerz jedoch nicht nur Eisen enthalten, sondern auch einen Gebrauchswert haben.

Aufgrund der Komplexität der Bestimmung des Wertes eines Erzes ist es jedoch schwierig, einen endgültigen Standard für Eisenerz in der Industrie festzulegen. Das in Europa geförderte Eisenerz ist beispielsweise von schlechter Qualität und hat einen geringen Eisengehalt. Sie nennen es einfach deshalb Eisenerz, weil sie kein besseres Erz finden können.

Im Gegensatz dazu verfügt Australien über reichliche Reserven an hochwertigem, eisenhaltigem Erz, so dass die in Europa verwendete Erzart in Australien als wertlos gilt. Was in Europa als Eisenerz verwendet wird, gilt in der amerikanischen Stahlindustrie also nicht als solches.

Darüber hinaus sind Erze, die früher aufgrund ihres geringen Eisengehalts als wertlos galten, heute wertvolle Eisenerze, da die industrielle Technologie fortgeschritten ist und kostengünstige Methoden zur Anreicherung des Eisengehalts in diesen Erzen entwickelt wurden.

Daraus lässt sich schließen, dass der Industriestandard für Eisenerz je nach regionalem Angebot und regionaler Nachfrage, dem Stand der industriellen Technologie und den Transportbedingungen variiert. Nach den derzeitigen Normen gelten Erze mit einem durchschnittlichen Eisengehalt von 25% oder mehr als wertvolles Eisenerz.

Eisen kommt in der Natur vor allem in Form von Verbindungen vor, insbesondere in Form von Eisenoxiden, die besonders reichlich vorhanden sind. Hier sind einige wichtige Eisenarten Erz (die ersten drei sind die wichtigsten Arten):

(1) Magnetit ist ein Eisenoxid-Erz mit der primären Zusammensetzung Fe3O4, einer Verbindung aus Fe2O3 und FeO. Es ist schwarz-grau, hat ein spezifisches Gewicht von etwa 5,15 und enthält 72,4% Fe und 27,6% O. Es ist magnetisch und kann bei der Aufbereitung bequem durch Magnetabscheidung verarbeitet werden. Aufgrund seiner dichten Struktur lässt es sich jedoch schlecht reduzieren. Nach längerer Verwitterung verwandelt es sich in Hämatit.

(2) Hämatit ist ebenfalls ein Eisenoxid-Erz, das hauptsächlich aus Fe2O3 besteht. Es ist dunkelrot, hat ein spezifisches Gewicht von etwa 5,26 und enthält 70% Fe und 30% O. Es ist das wichtigste Eisenerz. Je nach seiner Struktur kann es in viele Arten unterteilt werden, darunter roter Hämatit, spiegelnder Hämatit, glimmerhaltiger Hämatit und roter Ocker.

(3) Limonit ist ein Erz, das wasserhaltiges Eisenoxid enthält. Es ist ein Oberbegriff für zwei Erze unterschiedlicher Struktur: Goethit (HFeO2) und Lepidokrokit (FeO(OH)). Manche schreiben seine chemische Hauptformel als m Fe2O3nH2O. Es erscheint erdgelb oder braun, enthält etwa 62% Fe, 27% O und 11% H2O und hat ein spezifisches Gewicht von etwa 3,6-4,0. Es kommt häufig zusammen mit anderen Eisenerzen vor.

(4) Siderit, ein eisencarbonathaltiges Erz, besteht hauptsächlich aus FeCO3 und weist eine bläulich-graue Farbe mit einem spezifischen Gewicht von etwa 3,8 auf. Dieses Erz enthält oft eine beträchtliche Menge an Kalzium- und Magnesiumsalzen. Aufgrund der hohen Wärmeaufnahme der Karbonat-Ionen bei Temperaturen um 800 bis 900 °C, bei der Kohlendioxid freigesetzt wird, wird diese Art von Erz in der Regel geröstet, bevor es in einen Hochofen gelangt.

(5) Silikateisen, ein komplexes Salzeisenerz, hat keine eindeutige Formel und seine Zusammensetzung variiert stark. Es hat im Allgemeinen eine tiefgrüne Farbe, ein spezifisches Gewicht von etwa 3,8 und einen sehr geringen Eisengehalt, was es zu einem eher schlechten Eisenerz macht.

(6) Sulfideisenerze enthalten FeS2, wobei der Fe-Anteil nur 46,6% und der S-Anteil 53,4% beträgt. Es hat eine grau-gelbe Farbe und ein spezifisches Gewicht von etwa 4,95 bis 5,10. Aufgrund des Vorhandenseins vieler anderer wertvoller Metalle wie Kupfer, Nickel, Zink, Gold und Silber wird dieses Erz häufig als Rohstoff in anderen Metallverhüttungsindustrien verwendet.

Außerdem wird es wegen seines hohen Schwefelgehalts häufig zur Herstellung von Schwefel verwendet, wobei Eisen als Nebenprodukt anfällt, so dass es faktisch nicht mehr als Eisenerz eingestuft werden kann.

Eisen ist auf der Erdoberfläche weit verbreitet und äußerst reichlich vorhanden; fast alle Gesteine und Überreste von Tieren und Pflanzen enthalten etwas Eisen. Nach geologischen Schätzungen bestehen etwa 4 bis 5% der Erdkruste aus Eisen.

Obwohl nur ein sehr kleiner Teil dieser eisenhaltigen Stoffe wertvolles Eisenerz ist, ist das Angebot äußerst reichhaltig. Derzeit gibt es keine endgültige Zahl für die Schätzung der Eisenerzreserven der Erde.

Zu den wichtigsten eisenerzproduzierenden Ländern gehören die Vereinigten Staaten, Kanada, Brasilien, Australien, Südafrika, Indien, Frankreich, das Vereinigte Königreich, Schweden, Spanien, die Sowjetunion, China und Venezuela.