Hochofen kann einen Durchmesser von bis zu 14 m und eine Höhe von 25 bis 60 m haben.
Betriebsdauer eines Hochofens beträgt ca. 10–20 Jahre.
In Deutschland: 1960 gab es 136 Hochöfen, 2005 nur noch 16.
Hochofenprozess und Produkte
Ständige Zuführung von Eisenerz und Koks erforderlich.
Vorzugsweise wird Hämatit ( \ce{Fe2O3} ) verwendet.
Sulfidische Erze müssen erst in Oxide umgewandelt werden (Rösten).
Kalkstein wird hinzugefügt, um Verunreinigungen zu binden.
Koks: poröser Kohlenstoff, entsteht durch Erhitzen von Steinkohle ohne Sauerstoffkontakt.
Chemische Reaktionen im Hochofen
Heißluft bläst in den unteren Teil des Hochofens, die den Sauerstoff verbrennt und Kohlenstoffmonoxid ( \ce{CO} ) erzeugt:
( \ce{2C + O2 -> 2CO} ) (exotherm)
Kohlenstoffmonoxid reagiert mit Eisenoxiden:
( \ce{FeO + CO -> Fe + CO2} )
( \ce{Fe3O4 + CO -> 3FeO + CO2} )
( \ce{3Fe2O3 + CO -> 2Fe3O4 + CO2} )
Boudouard-Gleichgewicht: ( \ce{CO2 + C <=> 2CO} ) (endotherm)
In oberen Hochofenschichten wird kein Eisen(II)-oxid ( \ce{FeO} ) gebildet, sondern Eisen(III)-oxid ( \ce{Fe2O3} ) und Eisen(II,III)-oxid ( \ce{Fe3O4} ).
Heißgase nutzen zur Vorwärmung der Erz- und Koks-Schichten.
Ergebnis des Hochofenprozesses
Gewonnenes Roheisen ist flüssig, fließt nach unten und sammelt sich am Boden.
Roheisen enthält ca. 95 % elementares Eisen.
Roheisen wird regelmäßig abgestochen und weiterverarbeitet.
Schlacke schwimmt auf dem flüssigen Eisen, schützt es vor Oxidation.
Schlacke wird vor allem zur Zementherstellung verwendet.
Massenbilanz für den Hochofenprozess
Für eine Tonne Roheisen: 1 Tonne Koks, 0,5 Tonne Kalkstein, 2 Tonnen Eisenerz, 5 Tonnen Luft.
Nebenprodukten: 1 Tonne Schlacke, 7 Tonnen Gas (verdampfen).