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Eisen. Ein Metall der Antike, Gegenwart, Zukunft und ein Werkstoff für Technik, Kultur, Kunst

Technischer Bericht 2013 108 Seiten

Geschichte - Sonstiges

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis.

- Philosophisches zum und Legenden über das Eisen.

- Epigramm über das Eisen Friedrich von Logau, 1654.
- Worte des Prometheus an die Schmiede von Johann Wolfgang von Goethe.
- Drei Jahrtausende alte Legende vom König Salomo zum ehrenvollsten Beruf und Handwerk „Schmied“ und „Schmiedehandwerk“.
- Plinius der Ältere über das Eisen

- Einleitung.

- Das chemische Element und das Metall Eisen.

- Die Definition für das Eisens
- Entdeckungsjahr des Eisens
- Die Häufigkeit der Elemente in der Erdhülle und Verteilung des Eisens auf und in der Erde.
- Die Eigenschaften des Eisens.
- Das kubisch-raum-zentrierte Metallgitter des Eisen.
- Das kubisch-flächenzentrierte Metallgitter des Eisens
- Der Eisengehalt des gediegenen Eisens und der weltweit wichtigsten Eisenminerale.
- Das Gediegene Eisen und seine anerkannten Mineralien

- Wichtige Eisenerze

- Größte und bedeutende Eisenerzvorkommen

- Die Chronik zum Eisen

- Chronik zum Eisen, Zeittafel ausgewählter Sachzeugnissen zum Eisen und Stahl.

- Eisen, die Anfänge und das Eisen in der Antike.

- Grafische Darstellungen zur Chronik des Eisens.

- Die Chronik zum Eisen von den Anfängen bis hin um das 15. Jahrhundert

- Das Rennofen- oder Rennfeuer-Verfahren

- Der Holzkohlenhochofen mit offener Brust

- Die Chronik zum Eisen von der Renaissance bis hin zum Ende des 17. Jahrhunderts

- Die Chronik zum Eisen in der zweiten Hälfte 18. Jahrhunderts, dem Beginn der industriellen Revolution, bis hin zum Beginn der kapitalistischen Fabrikproduktion

- Der Hochofen

- Der Puddelofen

- Die Chronik zum Eisen seit dem Beginn des Flussstahlalters inmitten des 19. bis hin zur Etablierung im 20. Jahrhundert

- Verfahren zur Flussstahlherstellung.
- Die Bessemerbirne
- Die Thomasbirne
- Das Sauerstoffaufblasverfahren
- Der Elektroofen.
- Chronik zur Elektrometallurgie.
- Elektrometallurgie mittels Elektrotechnologien.
- Schema der Entwicklung der Eisen- und Stahlgewinnungsverfahren.
- Die dominierenden Verfahren der Roheisenerzeugung.
- Die Roheisenerzeugung im Hochofen
- Die Roheiseneisenerzeugung ohne Hochofen
- Verfahrenswechsel der Stahlerzeugung
- Chronik zur Nutzung der Metalle, insbesondere von Eisen, Stahl, nichtrostender Stähle
- Ausgewählte Produktionsziffern des Eisenhüttenwesens
- Roheisenfabrikation europäischer Länder 1838 und 1848 sowie 1880/
- Eisenstatistik Europas für Hochofenprodukte, Stabeisen, Stahl um 1838 und 1848
- Überblick zu den weltgrößten Eisenerzförderern im Jahr 2011.
- Liste der größten elf Roheisenerzeuger und die Weltgesamterzeugung 1970 bis 2011.

- Überblick zur hauptsächlichen Verwendung der sieben Metalle in der Antike (Teil I)

- Gold und Silber.
- Kupfer.
- Zinn.
- Eisen

- Überblick zur hauptsächlichen Verwendung der sieben Metalle in der Antike (Teil II)

- Blei.
- Quecksilber

- Zusammengestelltes eisenhüttenkundliches Lexikon

- Literatur

- Meistverwendete Abkürzungen

- Vita des Autors

- Veröffentlichungen des Autors

- Abstract.

Philosophisches zum und Legenden über das Eisen.

Epigramm über das Eisen Friedrich von Logau, 1654.

Das Eisen drückt mich, ist weit mehr als Gold zu preisen;

Ohn' Eisen kommt nicht Gold, Gold bleibt auch nicht ohn' Eisen.

Worte des Prometheus an die Schmiede von Johann Wolfgang von Goethe

„Die ihr [ ] hartes Erz nach euerm Sinne zwingend formt, [ ]ihr aber seid die Nützenden []“

Drei Jahrtausende alte Legende vom König Salomo zum ehrenvollsten Beruf und Handwerk „Schmied“ und „Schmiedehandwerk“.

Vom Gastmahl König Salomos zur Vollendung des Tempels von Jerusalem und der Frage: Wer war der wichtigste Meister mit den größten Leistungen aller Gewerke? - berichtet die Legende:

Im Einzelnen strichen alle, die Erdarbeiter, Maurer, Zimmerleute, so in etwa die Bedeutung ihrer Arbeit heraus, wobei der Maurer verkündete: „Dies ist völlig klar! Der Tempel, das ist unserer Hände Arbeit, denn wir legten Stein auf Stein für Jahrhunderte feststehender Wände, Bögen, Gewölbe zum Ruhme Salomo.“ [ … ] und der Zimmermann sprach: „[ … ] kein Zweifel, das Fundament ist aus Stein, aber die mit schönem libanesischen Zedernholz geschmückten Wände, die aus bestem Buchenholz belegten Fußböden geben erst dem Tempel das schöne Gepräge.“, - und der Erdarbeiter nannte: „Schaut auf die Wurzel, denn wir, die Erdarbeiter, haben die Basis für den Tempel geschaffen, die Baugrube für die Maurer, den Grundstock für die Zimmerleute.“ Aber dann sprach der König Salomo, der Weise, und fragte den Maurer: „Wer gab dir dein Werkzeug?“ Er antwortete: „Natürlich der Schmied.“ – den Zimmermann: „Und dir?“ Dieser gab zur Antwort: „Wer sonst als der Schmied.“ – und den Erdarbeiter: „Wer gab dir Spaten und Picke?“Der bestätigte dies auch mit der Aussage: „Du weißt schon, König, dass sie nur der Schmied machen kann.“ [1]

Plinius der Ältere über das Eisen4), 5).

"Aus den Eisengruben kommt das für den Waffenträger exzellenteste und das perverseste Geschenk. Wir pflügen mit diesem Geschenk die Erde, wir pflanzen die Sträucher, wir bearbeiten die Böden der Felder, wir bauen mit dieser Waffe Häuser, zerklopfen Steine und verwenden das Eisen auf vielfache Weise. Doch mit dem gleichen Geschenk streiten wir, führen wir Kriege und plündern; wir verwenden es nicht nur aus der Nähe, sondern lassen es über weite Strecken fliegen, aus Schießscharten, mit kräftigen Händen, als gefiederte Pfeile. Nach meiner Meinung ist das Eisen das sittenloseste Ding, welches dem menschlichen Geist entsprang. Und damit der Tod noch schneller eintritt, gaben wir ihm eiserne Flügel. Aus all diesen Gründen trägt der Mensch die Schuld und nicht die Natur."

1) Friedrich von Logau, auch Salomon von Golaw, (1605-1655) war ein deutscher Dichter des Barocks; 2) Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832), Prometheus [Hymne] (Entstehung: 1772/1774); 3) König Salomo [Salomon] war im 10. Jh. v.u.Z. (lt. Bibel) Herrscher des Königreiches des vereinigten Israels und Erbauer des ersten Tempels Jerusalems; 4) Gaius Plinius Secundus Maior, a. Plinius d.Ä. [etwa 23/79], war röm. Gelehrter, Autor d. „Naturalis Historia“; 5) Übersetzt u. adaptiert Ende des 18. Jahrhunderte von dem russischen Mineralogen Vasili Severguin (1765-1826); [1] Venetzkij, S. I. (1976, 1988): Erzählungen über Metalle, Leipzig: Dt. V. für Grundstoffindustrie.

Einleitung.

Das Buch „Eisen, ein Metall der Antike, Gegenwart, Zukunft und ein Werkstoff für Technik, Kultur, Kunst“, ist die Fortsetzung der bisherigen fünf Einzeldarstellungen der Metalle des Altertums: Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, welche im Werk: „Die sieben Metalle der Antike - Gold. Silber. Kupfer. Zinn. Blei. Eisen. Quecksilber.“ [1] gemeinsam behandelt wurden.

Im Buch geht es um das chemische Element Eisen als eines der sieben Metalle der Antike, mit einer sich über mehr als 4000 Jahre erstreckende Historie, das nicht nur zu denen gehört, die die bisherige Entwicklungsgeschichte der Menschheit bis in die Gegenwart deutlich mitbestimmten, sondern um ein Material, welches durch seine Eigenschaften, Verwendung, Kompetenzen, Dominanz und Ressourcen zu den exponierten Werkstoffen gehört, sowohl als reines Eisen wie auch in legierter Form als eines der Eisenmetalle, das durch Innovationen aus der Wissenschaft und Technik die Zukunft der Menschen weiterhin maßgeblich prägen wird.

Welche historische Folge zu dieser erzielten Position der Vorherrschaft des Eisens wie auch der Eisenmetalle unter den in breiter Nutzung stehenden metallischen Werkstoffen führte, wird im vorliegenden Exkurs, angelehnt an die Periodisierung der Technikwissenschaften, in einzelnen Entwicklungsetappen, wie die

- Die Chronik zum Eisen von der Renaissance bis hin zum Ende des 17. Jahrhunderts.
- Die Chronik zum Eisen in der zweiten Hälfte 18. Jahrhunderts, dem Beginn der industriellen Revolution, bis hin zum Beginn der kapitalistischen Fabrikproduktion.
- Die Chronik zum Eisen seit dem Beginn des Flussstahlalters inmitten des 19. bis hin zur Etablierung im 20. Jahrhundert.

Diese sich qualitativ voneinander abhebenden Entwicklungsstufen der Geschichte des Eisens, werden dabei mit spezifischen Beispielen unterlegt.

Ausgangspunkt der Abhandlung ist, dass anfänglich, in der frühen Steinzeit, dem Paläolithikum, den Menschen für Waffen und Werkzeuge ausschließlich nur Monolithe, Holz, Pflanzen, Tierknochen zur Verfügung standen und wo sie nur auf die an der Erdoberfläche vorhandenen Ressourcen zurückgreifen konnten. Im Weiteren folgen kurze Darlegungen, wie die Menschen auf der Suche nach den günstig bearbeitbaren Feuersteinen dazu auch gediegene Metalle und Meteoreisen mit ihren Eigenschaften wie auch die Nützlichkeit ihrer Erze kennen lernten. Eingebunden ist dabei, wie sie, um von ihnen Besitz zu ergreifen, auch in die Tiefe vor stießen und den monolithischen und Erzbergbau begründeten. Eingebunden sind auch Annahmen zum Wo? - Wer? –Wann? zuerst das Eisen und den Stahl räumlich, namentlich, zeitlich bewusst aus Eisenerz gewonnen hat, die sich aber nicht mit Exaktheit, Sicherheit, Genauigkeit kundtun lassen. Deshalb wird mit dem Blick zurück versucht, bezüglich dem Auffinden. der Gewinnung, Verarbeitung, Verbreitung, Verwendung des Eisens und der Eisenmetalle (besonders des Stahls) etwas Licht in die graue Vorzeit, die Antike, das Mittelalter, die Renaissance, die Industrielle Revolution und der kapitalistischen Fabrikproduktion zu bringen. Darüber hinaus wird natürlich sowohl Interessantes und Wissenswertes wie auch Prägendes sowie Charakteristisches aus dem Flussstahlalter bis hin ins Heute aufgezeigt.

Aufgrund der Bedeutung, die das Metall Eisen und die Eisenmetalle erlangt haben, wird in der Veröffentlichung auch auf die hohen Leistungen der Nestoren der metallurgischen Literatur, wie des Italieners Vannoccio Biringuccio (1484-1539), dem Verfasser des ersten Buches über die Metallurgie „De la Pirotechnia libri X“ [1], sowie des deutschen Wissenschaftlers Georgius Agricola, bürgerlicher Name: Georg Pawer bzw. Bauer, (1494-1555), dem Schöpfer des Werkes „De re metallica libri XI“ [2], das als Lehrbuch über mehrere Jahrhunderte Standardwerk an der ältesten noch bestehenden montanwissenschaftlichen Bildungseinrichtung der Welt, der 1765 durch Prinz Franz Xaver von Sachsen (1730-1806) nach den Plänen von Friedrich Wilhelm von Oppel (1720-1767) und Friedrich Anton von Heynitz (1725-1802) gegründeten Kurfürstlich-Sächsische Bergakademie zu Freiberg (ab dem Jahr 1806: Königlich-Sächsische Bergakademie zu Freiberg) war, eingegangen.

Berücksichtigung fand auch das vom vor genau 330 Jahren geborenen französischen Material- und Naturforscher René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) im Jahre 1722, d.h. vor rund 290 Jahren, vollendete zweibändige Hauptwerk zur Eisen- und Stahlmetallurgie „L'Art de convertir le fer forgé en acier et l'Art d'adoucir le fer fondu, ou de faire des ouvrages de fer fondu aussi finis que de fer forgé“ [3] („Die Kunst, Schmiedeeisen in Stahl zu verwandeln, und die Kunst, Gusseisen zu erweichen oder wie Schmiedeeisen bearbeitete Gusseisenteile zu fertigen“). Auf dieses Werk zurückzugreifen war ein unbedingtes Erfordernis, weil R.-A. F. de Réaumur derjenige Natur- und Materialwissenschaftler war, der zuerst in der Metallurgie sowie Hüttenkunde von einem wissenschaftlichen Standpunkt ausging. Von ihm wurde nicht nur der metallurgische und eisenhüttenkundliche Praxisprozess beschrieben, wie es zuvor seine beiden Vorgänger Vannoccio Biringuccio 1540 in der „De la Pirotechnia“ [1] und Georgius Agricola 1556 in der „De re metallica“ [2] taten, sondern er war es, welcher auch danach fragte, wie die Ausübung sowohl der Metallurgie wie auch der Eisenhüttenkunde aufgrund wissenschaftlicher Überlegungen verbessert werden könne.

Von großem Einfluss für die vorliegende Veröffentlichung zum Eisen waren insbesondere die vom deutschen Metallurgen und Eisenhüttenmann Ludwig Beck (1841-1918) in fünf Bänden in den Jahre 1884-1903 verfasste „Geschichte des Eisens in technischer und kulturgeschichtlicher Beziehung“ [4], die sowohl die Wechselwirkungen des Eisens und der Eisenmetalle zwischen Technik einerseits wie auch Politik und Kultur andererseits wiedergeben. Ebenso gehört zu der Basisliteratur das Buch „Geschichte des Eisens“ [5] von Otto Johannsen (1882-1960).

Einer besonderen Erwähnung bedarf es hier auch, auf die verwendete Literaturquelle für das Historische, Zeitgemäße und Innovative in Fakten und Daten zum Eisen und der Eisenmetalle auf die vom Verein Deutscher Eisenhüttenleute in Düsseldorf im Jahre 1971 herausgegebenen „Gemeinfasslichen Darstellung des Eisenhüttenwesens“ [6] zu verweisen.

Zum besonders wichtigen Schrifttum dieses vorliegenden Buches gehört auch die von Herrn Prof. Dr.-Ing. Karl Roesch (1895-1988) verfasste und vom Deutschen Museum in München 1979 veröffentlichte Abhandlung „3500 Jahre Stahl - Geschichte der Stahlerzeugungsverfahren vom frühgeschichtlichen Rennfeuer der Hethiter bis zum Sauerstoffaufblasverfahren“ [7].

Das chemische Element und das Metall Eisen.

Die Definition für das Eisen.

Für das Eisen gilt nach [1] die Definition:

„Eisen ist ein chemisches Element mit den Elementsymbol Fe (lateinisch ferrum, ꞌEisenꞌ) und der Ordnungszahl 26. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der 8. Nebengruppe (Eisen-Platin-Gruppe), nach neuer Zählung in der Gruppe 8 oder Eisengruppe.“ „Im Kontext der industriellen Fertigung“ [ … ] (ist es der) „Werkstoff Gusseisen, wohingegen der Werkstoff Stahl gewöhnlich nicht als Eisen, sondern als Eisenmetall bezeichnet wird.“

Entdeckungsjahr des Eisens.

Als etwaiges Entdeckungsjahr für das chemische Element Eisen, welches ebenso wie das Gold, Silber, Kupfer, Blei, Zinn und Quecksilber mit zu den sieben Metallen der Antike zählt, geben Engels und Nowak in [2] 3.000 v.u.Z. an. Für die anderen sechs Metalle werden von den beiden Autoren als Zeitpunkt ihrer Entdeckung für das Gold und Kupfer 5.000 v.u.Z., Silber 4. Jt. v.u.Z., Blei 3.000 v.u.Z., Zinn 1.500 v.u.Z. („als Bestandteil der Bronze bereits im 4. Jt. v.u.Z. genutzt“ [2] ) sowie Quecksilber erst 400 v.u.Z.

Die Häufigkeit der Elemente in der Erdhülle und Verteilung des Eisens auf und in der Erde.

Als wichtige Charakteristiken des Eisens werden sowohl seine Häufigkeit in der Erdhülle wie auch seine Verteilung auf und in der Erde angesehen, was die folgenden Tabellen das belegen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Häufigkeit der 21 meistvorkommenden Elemente in der Erdhülle in Prozent [2].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Verteilung des Eisens auf und in der Erde in Prozent und in Kilogramm [3].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[1] [2] [3] [4] [5] [6]

Das kubisch-raum-zentrierte Metallgitter des Eisens.

Allgemein gilt: Hat die kubische Elementarzelle Atome an den Gitterecken sowie ein weiteres in ihrer Raummitte, dann handelt es sich um eine raumzentrierte Kristallgitterstruktur. Eine solche EZ besitzt also 8/8 Eckatome, die zu je 8 (acht) EZ gehören, und 1 (ein) Zentralatom, also insgesamt 8 - 1/8 + 1 = 2 Atome pro EZ. Im Punktgitter beträgt die Anzahl der Atome 9 (neun), die Koordinationszahl 8 (acht). Die Packungsdichte, d.h. die Raumausfüllung, liegt bei 68 %. Auch das polymorphe Eisen besitzt, neben u.a. dem Cr, K, Li, Mg, Mo, Na, Nb, Ta, β-Ti, W, β- Zr, k.-r.-z. Metallgitter, nämlich bei RT bis unterhalb von 910 °C und ca. 1401 °C bis zur Schmelze hat das reine Eisen diese allotropen Modifikationen (Ferrit oder α-Fe und δ-Fe).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

I: Punktgitter n. [1], II: k.-r.-z EZ n. Eisenkolb [2], III: Schema des Packungsgitters der k.-r.-z EZ n. [1].

Das kubisch-flächen-zentrierte Metallgitter des Eisens.

Allgemein gilt: Hat die kubische Elementarzelle Atome an den Gitterecken sowie ein weiteres in ihren Flächenmitten, dann handelt es sich um eine flächenzentrierte Kristallgitterstruktur. Eine EZ besitzt also 8/8 Eckatome, die zu je 8 (acht) EZ gehören, und 6/2 Flächenzentralatome, die zu je 2 (zwei) EZ gehören, also insgesamt 8 - 1/8 + 6 - 1/2 = 4 Atome pro EZ. Im Punktgitter beträgt die Atomzahl 14 (vierzehn), die Koordinationszahl ist 12 (zwölf). Die Packungsdichte liegt bei 74 %, also die dichteste, wie beim hexagonalen Gitter. Auch das polymorphe Eisen besitzt, neben β–Co, Cu, Ag, Al, Au, Pb, Pt, k.-f.-z. Metallgitter, nämlich von 910 bis 1401 °C hat reines Eisen die allotrope γ-Modifikation (Austenit oder γ-Fe).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

I: Punktgitter n.[1, 2], II: k.-f.-z. EZ n. Eisenkolb [2], III: Schema d. Packungsgitters d. k.-f.-z EZ n.[1,2].

Der Eisengehalt des gediegenen Eisens und der weltweit wichtigsten Eisenminerale.

In der nachfolgenden Tabelle ist für das gediegene Eisen sowie für die in der Arbeit erwähnten eisenhaltigen Minerale der Eisenanteil in Prozent genannt. Ihr gebräuchlicher Mineralname, ihre chemische Formel und ihr Molekulargewicht sind ebenso mit eingeordnet. Außerdem (S. 10/11) folgen diesen Angaben sowohl für das gediegene Eisen wie auch zu den meisten aufgeführten Eisenerzsorten eine Charakteristik ihres chemischen Aufbaues, ihrer Fundorte wie auch ihrer ausgewählten optischen, physikalischen, kristallographischen sowie allgemeinen Eigenschaften.

Für gediegenes Eisen gilt, dass es in der Natur selten auftritt, denn bis 2010 ist es weltweit erst an 120 Orten, mehrheitlich als meteoritische Eisenfunden der Varietät Kamacit nachgewiesen. Gering tritt es in kleiner Bläschenform, als Anlagerung an Gesteinen, aber auch Mineral auf. Da es gediegen instabil ist, sind Ni-reiche Eisenmeteoriten Kamacite oder Taenite. Mit geringem Ni-Anteilen liegen sie als Fe-Varietät, nämlich Josephinit (Awaruit, Ni3Fe), vor.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fe-Gehalt der wichtigsten Eisenminerale [1], *[2].

Als die sowohl wichtigsten wie auch bekanntesten heutzutage geförderten sowie zu Eisen erschmolzenen Eisenerze zählen die Eisenoxide, wie Magnetit (Magneteisenstein, Fe3O4) mit einem Eisengehalt (Fe) von 45 bis 72 % und Hämatit (Eisenglanz, Roteisenstein, Fe2O3) mit einem Eisenanteil (Fe) von 40 bis 68 %, Limonit (Brauneisenstein, Minette, 2 Fe2O3 - 3 H2O) mit einem Eisengehalt (Fe) von 30 bis 50 %, Eisenkarbonat: Siderit (Eisenspat, Spateisenstein, FeCO3) mit einem Eisengehalt (Fe) von 28 bis 48 % und Eisensulfid (Pyrit, Eisenkies, FeS2) mit einem Eisenanteil (Fe) von 35 bis 50 %, dazu oft mit Schwefelanteilen (S) von 40 bis 50 % [1].

Das gediegene Eisen und seine anerkannten Mineralien.

- Josephinit (Awaruit) [2]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Ausgewählte optische, physikalische, kristallographische, allgemeine Eigenschaften:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Taenit [2]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Kamacit [1,2]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Ausgewählte optische, physikalische, kristallographische, allgemeine Eigenschaften:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wichtige Eisenerze.

- Limonit (Brauneisenerz) [nach 1-7]:

- Mineralgemisch; Goethit und Lepidokrokit (γ- Fe 3+O(OH)) mit weiteren Eisenhydroxiden, oft mit Hämatit vermengt.

- Chemische und Empirische Formel: Fe O(OH) - n H2O bzw. - Chemischer Aufbau nach [5]: Fe 2O3 - n H2O - Chemische Zusammensetzung: Eisen, Sauerstoff, Wasserstoff

- Anteile der chemischen Elemente sind:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Ausgewählte optische, physikalische, kristallographische, allgemeine Eigenschaften:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[6] [7]

- Magnetit [1-4]:

- Chemische Formel: Fe 3O4 genauer Fe II(Fe III)2O4

- Empirische Formel: Fe 3+2 Fe 2+ O4

- Vorkommen (2010): weltweit rund 9.600 Fundorte nachgewiesen

- Chemische Zusammensetzung: Eisen, Sauerstoff

- Anteile der chemischen Elemente sind:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Ausgewählte optische, physikalische, kristallographische, allgemeine Eigenschaften:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[][1] [2] [3] [4] [5] [6]

Charakteristik der Erzlagerstätte Kursker Magnetanomalie (KMA) nach [1-3].Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[1] [2] [3] [4] [5] [6]

- Siderit (Spateisenstein) [1-7]:

- Chemische Formel: Fe 2+CO3
- Empirische Formel: Fe CO3
- Vorkommen (2011) weltweit rund 4.700 Fundorten nachgewiesen
- Chemische Elemente: Eisen, Sauerstoff, Kohlenstoff
- Anteile der chemischen Elemente sind:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Ausgewählte optische, physikalische, kristallographische, allgemeine Eigenschaften:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

- Pyrit [1-5]:

- Chemische Formel: Fe S2, Eisen (II)-disulfid

- Empirische Formel: Fe S2

- Vorkommen (2011): weltweit rund 20.000 Fundorte nachgewiesen

- Chemische Elemente: Eisen, Schwefel

- Anteile der chemischen Elemente sind:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Ausgewählte optische, physikalische, kristallographische, allgemeine Eigenschaften:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[1] [2] [3] [4] [5]

- Chamosit [1-7].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]

Welche chemische Zusammensetzung Chamosit besitzt, zeigt die Analyse in der nachfolgenden Auflistung für zwei Mineralienfunde, wobei der erste (1) aus Wickwar (South Gloucestershire, UK) und der zweite (2) aus Schmiedefeld am Rennsteig im Ilm-Kreis in Deutschland stammt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Chemische Analysen von Chamosit aus Wickwar und Schmiedefeld [1], [2].

Fundort (1): Wickwar ist ein Dorf der Gemeinde in South Gloucestershire, England. Die Analyse ist umgerechnet auf 100,00 %, insgesamt Fe als Fe2 + in der empirischen Formel und entspricht: (Fe2+2,82Mg1,84Ca0,05Na0,04K0,02)∑=4,77Al 1,21(Si2,87Al1,13) ∑=4,00O10 (OH)8 [1], [2].

Fundort (2): Schmiedefeld am Rennsteig ist eine Gemeinde im Ilm-Kreis, Thüringen, Deutschland. Zu finden ist es da in den Schichten des Untersilurs des Thüringer Waldes nach Karl C. Berz [4], neben Thüringit (eine eisenhaltige Varietät von Chamosit), als größere und kleinere Einlagerungen zwischen Tonschiefer und Quarziten. Die Analyse ist umgerechnet auf 100,00 %, insgesamt Fe als Fe2 + in der empirischen Formel und entspricht: (Fe2+3,87Mg0,76)∑=4:63Al1,23(Si3,05Al0,95)∑=4:00O10(OH)8 [1], [2].

Größte und bedeutende Eisenerzvorkommen.

Amazoniens, in der Serra dos Carajás, im Bundesstaat Pará, zwischen Xingu und Tocantins (Brasilien) gelegene, riesige Eisenerztagebau mit der Ausdehnung N-S von 40 km und O-W von 20 km, mit geschätzten 17 Mrd. t [1], [2] bzw. 18 [3], [4] bis 20 Mrd. t [5] Bänder-Eisenerz1). Über eine 890 km lange Eisenbahnstrecke bringen die von vier Lokomotiven gezogenen Züge, mit fast 400 Waggons, stündlich das hochwertige Eisenerz mit 66 % Eisen und Roheisen zum Atlantikhafen São Luis.

Rund 15 Mio. t von dem abgebauten Erz werden exportiert, wovon ca. 3,5 Mio. t nach Deutschland verschifft werden [2], [4–6]. Wie bedeutsam Brasiliens Rohstoff-Ressource Eisenerz ist, geht in [7] sehr deutlich aus den Angaben über die Bodenschätze dieses südamerikanischen Landes hervor, indem da die Aussage getroffen wurde: „Die Vorkommen sollen den Eisenbedarf der Erde für die nächsten 500 Jahre decken“.

Über die vulkansedimentäre Formation der Serra dos Carajás ist außerdem bekannt, dass diese brasilianische Region, neben dem massenhaften Bänder-Eisenerz, auch ausgiebige, noch nicht mengenmäßig bestimmte Vorkommen an Gold, Kupfer, Zink, Mangan, Silber, Bauxit, Nickel, Chrom, Zinn, und Wolfram beherbergt [8].

Asiens größtes Eisenerzvorkommen mit einer Eisenerzader mit mehr als „drei“ Milliarden Tonnen geschätzten Eisenerz befindet sich im Nordosten Chinas in der Provinz Liaoning (bis 1929 Fengtian) in der Stadtgemeinde Qiatotou im Distrikt Pingshan der Stadt Benxi und von Bengang mit dem größten Werk zur Erzeugung von Sonderstählen in der VR China. Das Vorkommen hat eine Längenausdehnung von über vier Kilometer und von drei Kilometern Breite und befindet sich in einer Tiefe zwischen 1.200 Metern und 1.800 Metern, dazu kommt noch ein außerordentlicher Erzgang in einer Teufe von 2.500 m. Aus den Erkundungen geht hervor, dass das anstehende Eisenerz ein Gemenge aus Magneteisenstein und Brauneisenstein mit einem Erzgehalt zwischen 25 und 62 Prozent sei. Fachleute folgern aus der Mächtigkeit dieser erkundeten Ader eine Abbausicherheit an Eisenerz in dieser Region für mindestens 50 Jahre.

1) Eisen-Bändererze (Banded Iron Formations, BIF) sind im Archaikum (vor 3,8 bis 2,5 Mrd. Jahren) und im Proterozoikum (vor 2,5 bis 1,8 Mrd. Jahren) abgelagerte [9], teilweise auch noch im Cryogenium (vor 750 bis 600 Mio. Jahren) entstandene eisenhaltige, marine Sedimentgesteine [10], welches durch ihre metallhaltigen Lagen eine charakteristische Schichtstruktur bzw. Bänderstruktur besitzen. Sie bestehen vornehmlich aus einigen Millimeter bis einige Zentimeter dicken eisenhaltigen Lagen von Hämatit (Fe2O3) und Magnetit (Fe3O4) mit Hornsteinlagen von mikrokryptokristallinem Quarz von <30 µm Korngröße, die Mächtigkeiten von 50 bis 600 m erreichen [9].

Auch Indonesien, Australien und Indien haben Eisenerze mit hohen Fe-Gehalt, wie der folgende tabellarische Auszug aus der Spezifikation zu den indonesischen, australischen sowie indischen Eisenerzen der ORGAKOM Gruppe [1] aufzeigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Spezifikation der Eisenerze aus Indonesien, Australien und Indien nach [1], Auszug.

Die Chronik zum Eisen.

Im Folgenden werden markante in einer tabellarischen Übersicht Ereignisse und Zeitzeugnisse aus der Entwicklungsgeschichte von Eisen und Stahl, beginnend mit der Eisengewinnung in der Antike vom Rennfeuer zum Hochofen, über den Stückofen des Mittelalters zum Massenofen wie auch von diesem zu denen mit Holzkohlen sowie mit Koks befeuerten Hochöfen, fortsetzend mit der Metallurgie des Stahles aus Hochofenroheisen, dem Frischfeuerverfahren, Puddelverfahren, Tiegelverfahren, Windfrischen (Bessemer- und Thomas-Verfahren, Siemens-Martin-Verfahren), Elektrostahlverfahren (Lichtbogen-Schmelzverfahren, Elektro-Schlacke-Umschmelzverfahren), Sauerstoffaufblasverfahren bis hin zur Stahlnachbehandlung im Vakuum dargestellt. Mit dieser Chronologie zur Eisen- und Stahlproduktion soll gleichzeitig mit deutlich gemacht werden, dass erst die Innovationen auf dem Gebiet der Metallurgie zum einen und die in den handwerklichen sowie industriellen Zweigen zum anderen, die Menschheitsentwicklung möglich machten.

Chronik zum Eisen, Zeittafel ausgewählter Sachzeugnissen zum Eisen und Stahl.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]


[1] Piersig, W. (2009): Die sieben Metalle der Antike: Gold. Silber. Kupfer. Zinn. Blei. Eisen. Quecksilber. M: GRIN.

[1] Biringuccio, V. (wohl 1435/36 verfasst, posthum erschienen 1540): De la Pirotechnia, Venedig;

[2] Agricola, G. (1556): De re metallica libri XII, Basel: Froben;

[3] Réaumur de, R. A. F. (1722): L'Art de convertir le fer forgé en acier et l'Art d'adoucir le fer fondu, ou de faire des ouvrages de fer fondu aussi finis que de fer forgé, Paris: Chez M. Brunet;

[4] Beck, L. (1884-1903): Geschichte des Eisens in technischer und kulturgeschichtlicher Beziehung, Vieweg & Sohn;

[5] Johannsen, O. (1925, 1953): Die Geschichte des Eisens, VDEh, D: Stahleisen;

[6] Ak. (1971): Gemeinfassliche Darstellung des Eisenhüttenwesens, VDEh, D: Stahleisen;

[7] Roesch, K. (1979): 3500 Jahre Stahl - Geschichte der Stahlerzeugungsverfahren vom frühgeschichtlichen Rennfeuer der Hethiter bis zum Sauerstoffaufblasverfahren, M: Oldenbourg, D: VDI.

[1] Wiki., http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen, (A: 20.08.13);

[2] Engels, S.; Nowak, A. (1982): Auf der Spur der Elemente, L: DVfG;

[3] http://de.wikibooks.org/wiki/Werkstoffkunde_Metall/_Eisen_und_Stahl/_Metallurgie;

[1] Wikipedia, Eisen, http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen, (07.02./28.02.2013);

[2] Binder, H. H. (1999): Lexikon der chemischen Elemente, S: S. Hirzel;

[3] Die Werte für die Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Eisen) entnommen;

[4] Bergmann, L.; Schaefer, C.; Kassing, R. (2005): Lb. d. Experimentalph., Bd. 6: Festk., B: de Gruyter;

[5] Schubert, K. (1974): Ein Modell f. d. Kristallstr. d. chem. Elem., in: Acta Crystallographica, B30, p. 193/204;

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[4] Dana, E.S. (1892) Dana's system of mineralogy, New York: John Wiley & Sons.

[1] United States Geological Survey (USGS): World Mine Production and Reserves;

[2] Eisenerz, Wikipedia, de.wikipedia.0rg/wiki/Eisenerz;

[3] eisenerztagebau in der serra dos carajás, geo-ag-wesel.de: Erz für Duisburg - eine lange Reise, http://www.geo-ag-wesel.de/erz_fuer_duisburg.htm;

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[5] www.fotofinder.com/print_ preview/[ ... ];

[6] Dokument in Windows Internet Explorer - Jugendaktion, jugendaktion.de /uploads/media/Bilderreihe_Brasilien_01 .pdf; Lohausen, A. (2010): Im Rhythmus des Regenwaldes oder: Damit das Herz des Regenwaldes weiterschlägt, Materialien zur Misereor-Fastenaktion 2010, kommentierte Bilderreihe Brasilien, (Aufrufe: 01.02./28.02,2013);

[7] Wikipedia, Brasilien, http://de.wikipedia.org/wiki/Brasilien, http://de.wikipedia. [ … ] /Brasilien#Bodenschätze;

[8] Serra dos Carajás - InfoEscola, http://www.infoescola.com/geografia/serra-dos-carajas/;

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[10] Hoffman, P. F.; Schrag, D. P. (2002): The snowball Earth hypothesis: testing the limits of global change. Terra Nova 14, p. 129/155; [] China entdeckt Asiens größtes Eisenerzvorkommen – China.org.cn, german.china,org,cn>Wirtschaft, http://german.china. org.cn/business/txt/ 2009-06/26/content_18020858.htm; [] Wikipedia, Liste der größten Eisenerzförderer, http://de.wikipedia.org/wiki/ Liste_der_größten_Eisenerzförderer, (Aufrufe: 01.02./31.03.2013).

[1] Spezifikation Eisenerze aus RI, AUS, IND, http://www.orgakom.biz/milindo-ommodities/milindo/produkte/ eisenerz.html;

[2] Eisenerzbergbau Western AUS, http://de.wikipedia.[,,,]Eisenerzbergbau_in_Western_Australia;

[3] Liste der größten Eisenerzförderer, http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_größten_Eisenerzförderer.

Details

Seiten
108
Jahr
2013
ISBN (eBook)
9783656496526
ISBN (Buch)
9783656497431
Dateigröße
17.5 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v232656
Note
Schlagworte
Eisenerz Eisenminerale Eisen Eisenmetalle Stahl Edelstahl Flussstahl Eisenerz-/Eisenstatistiken Rennverfahren Hochofen Puddelofen Bessemr-/Thomasverfahren Sauerstoffaufblasverfahren Elektrometallurgie Eisenhüttenkundelexikon Agricola Biringuccio

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Titel: Eisen. Ein Metall der Antike, Gegenwart, Zukunft und ein Werkstoff für Technik, Kultur, Kunst