Eisenerz
Eisenerz
Einleitung
Eisenerz ist einer der wichtigsten Rohstoffe der Industriegeschichte und bildet die Grundlage für die Herstellung von Stahl, einem unverzichtbaren Werkstoff in fast allen Bereichen des modernen Lebens. In diesem aiMOOC erfährst Du alles Wichtige über Eisenerz, seine Vorkommen, den Abbau, die Verarbeitung und seine Bedeutung für Wirtschaft, Umwelt und Technik. Der Kurs bietet interaktive Elemente, die Dir helfen, Dein Wissen zu festigen und kreativ umzusetzen.
Was ist Eisenerz?
Definition und Eigenschaften
Eisenerz ist ein natürlich vorkommendes Gestein, das einen ausreichend hohen Anteil an Eisenverbindungen enthält, sodass es wirtschaftlich abgebaut und weiterverarbeitet werden kann. Der wichtigste Bestandteil ist das Element Eisen (Fe), das in verschiedenen oxidischen Mineralien vorkommt.
Hauptbestandteile:
- Magnetit (Fe₃O₄) – sehr eisenreich
- Hämatit (Fe₂O₃) – häufigstes Erz
- Limonit (FeO(OH)·nH₂O)
- Siderit (FeCO₃)
Eisenerz enthält in der Regel auch unerwünschte Begleitstoffe wie Silizium, Phosphor, Schwefel und Aluminium, die bei der Verhüttung entfernt werden müssen.
Vorkommen und Abbaugebiete
Eisenerz kommt weltweit vor, große Lagerstätten befinden sich z. B. in:
In Europa gibt es kleinere Lagerstätten, beispielsweise in Schweden (Kiruna) und früher auch in Deutschland (z. B. Lahn-Dill-Gebiet). Der Abbau erfolgt im Tagebau oder seltener im Untertagebau.
Vom Erz zum Stahl
Aufbereitung
Vor der Verhüttung wird das Eisenerz zerkleinert, sortiert und gereinigt. Dabei wird das eisenreiche Material von unbrauchbaren Bestandteilen getrennt. Dies geschieht z. B. durch Magnetabscheidung oder Flotation.
Hochofenprozess
Im Hochofen wird das Eisenerz bei über 1.200 °C mit Koks (Kohlenstoff) und Zuschlagstoffen wie Kalkstein reduziert. Dabei entsteht Roheisen.
Reaktionsgleichung: Fe₂O₃ + 3 C → 2 Fe + 3 CO
Das Roheisen enthält noch viele Verunreinigungen und wird in der Stahlherstellung weiterverarbeitet, z. B. im Konverter oder Elektroofen.
Bedeutung von Eisenerz
Wirtschaft
Eisenerz ist einer der meistgehandelten Rohstoffe der Welt. Länder mit großen Vorkommen profitieren wirtschaftlich durch Exporterlöse, während Industrieländer auf die Einfuhr angewiesen sind.
Umweltaspekte
Der Abbau von Eisenerz verursacht:
- Landschaftsveränderung
- Abwasserbelastung
- CO₂-Ausstoß durch den Hochofenprozess
Es gibt Bemühungen zur Dekarbonisierung der Stahlproduktion, z. B. mit Wasserstoff (→ Grüner Stahl).
Recycling
Da Eisen unendlich oft recycelt werden kann, ist Stahlschrott eine wichtige Ressource zur Schonung der Primärrohstoffe und Reduktion der Umweltbelastung.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was ist der Hauptbestandteil von Hämatit? (Eisenoxid) (!Kohlenstoff) (!Silizium) (!Natriumchlorid)
In welchem Land liegt das große Eisenerzvorkommen Carajás? (Brasilien) (!Russland) (!China) (!Deutschland)
Welcher dieser Stoffe wird im Hochofen als Reduktionsmittel verwendet? (Koks) (!Wasserstoff) (!Luft) (!Stickstoff)
Was entsteht beim Hochofenprozess primär? (Roheisen) (!Stahl) (!Gusseisen) (!Kupfer)
Welcher dieser Stoffe ist KEIN Eisenerz? (Quarz) (!Magnetit) (!Limonit) (!Hämatit)
Wie nennt man das Verfahren zur Trennung von Erz und Gestein mit Magneten? (Magnetabscheidung) (!Elektrolyse) (!Flotation) (!Zentrifugation)
Welche Farbe hat Hämatit meist? (Rotbraun) (!Schwarz) (!Silber) (!Grünlich)
Wie nennt man das recycelte Eisenmaterial? (Stahlschrott) (!Altmetall) (!Reinmetall) (!Erzpulver)
Welche Industrie nutzt Eisenerz am meisten? (Stahlindustrie) (!Automobilindustrie) (!Textilindustrie) (!IT-Industrie)
Was wird oft als umweltfreundliche Alternative zum Hochofen diskutiert? (Wasserstofftechnologie) (!Kernfusion) (!Biogasanlage) (!Solarzelle)
Memory
| Hämatit | Eisenoxid |
| Koks | Reduktionsmittel |
| Recycling | Stahlschrott |
| Carajás | Brasilien |
| Magnetabscheidung | Trennverfahren |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Erzabbau | 1 |
| Zerkleinerung | 2 |
| Magnetabscheidung | 3 |
| Hochofen | 4 |
| Stahlverarbeitung | 5 |
Kreuzworträtsel
| Hämatit | Wichtigstes Eisenerz mit roter Farbe |
| Magnetit | Erz mit magnetischen Eigenschaften |
| Roheisen | Produkt aus dem Hochofen |
| Koks | Wird als Reduktionsmittel eingesetzt |
| Schrott | Recyclingmaterial aus Stahl |
| Brasilien | Land mit größten Vorkommen |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Erzarten vergleichen: Nenne drei verschiedene Eisenerze und ihre chemischen Formeln.
- Eisenerz im Alltag: Erstelle eine Liste von Alltagsgegenständen, in denen Eisen steckt.
- Vorkommen auf der Karte: Finde die fünf größten Abbaugebiete weltweit auf einer Weltkarte.
Standard
- Hochofenprozess erklären: Erkläre den Ablauf des Hochofenprozesses mit einer Zeichnung.
- Umwelteinflüsse analysieren: Recherchiere die Auswirkungen des Eisenerzabbaus auf die Umwelt.
- Eisen und Recycling: Untersuche den Nutzen des Stahlrecyclings für die Nachhaltigkeit.
Schwer
- Vergleichsprojekt: Vergleiche die Stahlproduktion mit Wasserstoff und mit Hochöfen.
- Industrie und Abhängigkeit: Untersuche, wie rohstoffarme Länder ihren Eisenbedarf decken.
- Politische Dimensionen: Erstelle ein Erklärvideo zu geopolitischen Aspekten des Eisenerzhandels.
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Lernkontrolle
- Wirtschaft und Umwelt: Beurteile den Zielkonflikt zwischen wirtschaftlicher Nutzung und Umweltschutz beim Eisenerzabbau.
- Technologische Alternativen: Stelle zwei Verfahren zur Stahlerzeugung gegenüber und bewerte sie.
- Wertschöpfungskette: Zeichne und erläutere die Produktionskette von Eisenerz bis zum fertigen Produkt.
- Recyclingpotenzial: Schätze das Einsparpotenzial durch Stahlschrott für die Umwelt.
- Rohstoffpolitik: Diskutiere Maßnahmen, wie ein Land seine Versorgung mit Eisenerz sichern kann.
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