Direkte Reduktionszone

Wandern die noch nicht reduzierten Eisenerze im Hochofen nach unten, dann kann der Kohlenstoff aufgrund der hohen Temperaturen auch direkt die im Erz enthaltenen Eisenoxide reduzieren. Der Kohlenstoff (\(C\)) wird durch die Aufnahme des Sauerstoffs (\(O\)) dabei zu Kohlenstoffmonoxid (\(CO\)) oxidiert. Aufgrund der direkten Reduktion der Eisenoxide durch den Kohlenstoff, spricht man auch von einer direkten Reduktion. Diese Direktreduktion läuft in der Temperaturzone zwischen ca. 800 °C bis etwa 1600 °C ab. Die direkte Reduktion kann wieder in Zwischenschritte unterteilt werden, bei denen der Eisengehalt in den Erzen jeweils zunimmt:

\begin{align}\;\;\;\;\;
\label{direkt}
3 Fe_2O_3 &~+~ C  &&\rightarrow~ 2~Fe_3O_4 &&+ ~CO ~~~~~~ \text{(Hämatit} \rightarrow \text{Magnetit)} \\[5px]
Fe_3O_4 &~+~ C  &&\rightarrow~ 3~FeO &&+ ~CO ~~~~~~ \text{(Magnetit} \rightarrow \text{Wüstit)} \\[5px]
FeO &~+~ C &&\rightarrow~ Fe &&+ ~CO ~~~~~~ \text{(Wüstit} \rightarrow \text{Eisen)} \\[5px]
\end{align}

Hochofen-Prozess, chemische Vorgänge, Trocknungszone, Vorwärmzone, Indirekte Reduktion, Direkte, Aufkohlung, Schmelze, Schlacke

Abbildung: Zonen im Hochofen

Diese Reaktionen sind allesamt endotherm. Die hierfür benötigte Wärme wird durch die (exotherme) Verbrennung des Kokses bereitgestellt. Auch die in der Gangart enthaltenen Silizium-, Mangan und Phosphorverbindungen (sowie viele weitere Verbindungen) werden in diesem Zusammenhang endotherm reduziert. Die hierfür notwendige Wärme muss zusätzlich durch die Kohlenstoffverbrennung erzeugt werden. Um den Wärmeeinsatz aus energetischen Gründen so gering wie nötig zu halten, sollten den Erzen deshalb so wenig Gangart wie möglich beigemengt sein. Dies macht die bereits erläuterte Erzaufbereitung notwendig.

Die reduzierten Beimengungen im Hochofen reagieren anschließend mit den zugesetzten Zuschlägen im Möller und werden in der hieraus entstehenden Schlacke gebunden.