Højovn
En højovn er en særlig type ovn til smeltning af jern fra malm. Højovne er meget store. De kan være op til 60 meter høje og 15 meter i diameter. Højovnen er den største kemiske reaktor. Højovne kaldes også for højovne.
En højovn er normalt bygget med en stålkasse og mursten af magnesiumoxid eller et andet ildfast materiale inde i kassen. Den varme ovn kan ikke smelte disse mursten. Ovnen afkøles med vand, der løber ind i en del af huset og murstenene.
Processen til fremstilling af jern er enkel. Jernmalm er i bund og grund jernoxid. Jern fremstilles ved at fjerne ilten. Det efterlader råjern, der kaldes råjern. Denne proces med fjernelse af ilt kaldes smeltning. Kulstof anvendes i reduktionsprocessen, hvor malmen opvarmes til en høj temperatur. Kulstof fjerner let ilten fra malmen ved høje temperaturer.
Diagram over højovn1 . Varm blæst ("vind") fra Cowper-ovne 2. Smeltezone (bosh) 3. Reduktionszone for jernoxid (tønde) 4. Reduktionszone for jernoxid (skorsten) 5. Forvarmningszone (hals) 6. Indføring af malm, kalksten og koks7 . Udstødningsgasser8 . Kolonne af malm, koks og kalksten9 . Fjernelse af slagge10 . Tapping af smeltet råjern11 . Opsamling af røggasser
Process
Malm, kalksten og kulstof i form af koks lægges i lag oven på højovnen. Samtidig blæses varm luft, kaldet "vind", ind i ovnen. Der anvendes særlige dyser, kaldet "tuyeres", til at sende luften ind i ovnen. Dyserne er placeret i bunden af ovnen. Denne proces kaldes "blæsning". Det er derfor, at den kaldes en "højovn". Kokken antændes (antændes) og brænder. Der opstår kulilte, fordi der ikke er nok ilt til at lave kuldioxid. Kulilte reducerer derefter metaloxidet til metal og danner kuldioxid. Denne proces bruges til at fremstille jern. Kalkstenen danner et stof, der kaldes slagge, sammen med jernmalmens sten.
Den nederste del af ovnen kaldes ildstedet. Når den er fyldt med flydende råjern og slagge, fjernes slaggen. Dette kaldes afskumning. Slaggen er lettere end jern og blander sig ikke med jern. Den flyder oven på jernet. Der bliver lavet et hul i arnen i niveau med slaggen med et særligt bor. Den flydende slagge flyder ud gennem hullet i en beholder, der kaldes slaggegryde. Jernet tappes derefter ud af arnen. Dette kaldes aftapning. Der laves et hul i bunden, og det flydende råjern kommer ud. Det bruges enten direkte til stålfremstilling, lægges i en særlig jernbanevogn, en såkaldt torpedovogn, eller fremstilles til forme. Når alt råjernet er fjernet, anvendes ildfast ler til at lukke de to huller. Leret bliver meget hurtigt fast på grund af den høje varme.
Råjern indeholder ca. 4 % kulstof, og det ville være for hårdt og for skørt til at blive brugt. Det ekstra kulstof skal først brændes væk. Råjern raffineres til stål ved at afkarburere (brænde det ekstra kulstof af) det. En moderne metode til afkulning af råjern og raffinering af det til stål er en grundlæggende iltovn. Historisk set har der også været andre metoder, f.eks. Bessemer-konverter, åben ovn og puddlingovn.
Gasserne stiger op og opsamles på toppen af ovnen. Da gassen indeholder meget kulilte, er den et værdifuldt brændstof. Den gas, der opsamles på toppen af højovnen, kaldes højovnsgas. Derefter vaskes og tørres den, og alle faste partikler som f.eks. sod eller malmstøv opsamles. Gassen brændes derefter i specielle ovne, kaldet Cowper-ovne eller varme højovne, til kuldioxid. Varmen fra forbrændingen af højovnsgassen bruges derefter til at forvarme sprængluften, "vinden", som igen sprænges ind i selve højovnen.
Slaggen er ikke affald. Det kan bruges på forskellige måder. Den kan laves til mursten og bruges til byggeri, eller den kan blandes med beton. Beton, der indeholder højovnsslagge, er stærkere end almindelig beton og er næsten ren hvid, hvor normal beton er beskidt grå.
En højovn kan normalt arbejde i 10 til 20 år uden at blive standset. Dette kaldes en "kampagne".
Kemisk eksempel
Ved en temperatur på 900-1600 °C sker der en reduktion med kulstof:
| 1. | 3 {\displaystyle 3} | Fe2O3{\displaystyle Fe_{2}O_{3}} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | 2 {\displaystyle 2} | Fe3O4{\displaystyle Fe_{3}O_{4}}} |
| 2. | F e 3 O 4 + C {\displaystyle Fe_{3}O_{4}+C} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | 3 {\displaystyle 3} | FeO{\displaystyle FeO} | |
| 3. | F e O + C {\displaystyle FeO+C} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | Fe{\displaystyle Fe} |
Nu er der blevet lavet jern.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en højovn?
A: En højovn er en stor ovn, der anvendes til smeltning af jern fra malm.
Spørgsmål: Hvor store kan højovne være?
A: Højovne kan være op til 60 meter høje og 15 meter i diameter.
Spørgsmål: Hvad er et andet navn for en højovn?
A: Højovne kaldes også for højovne.
Spørgsmål: Hvilke materialer er højovne lavet af?
A: Højovne er normalt bygget med en stålkasse og mursten af magnesiumoxid eller andre ildfaste materialer.
Spørgsmål: Hvordan køles højovnen?
A: Højovnen afkøles med vand, der løber ind i en del af huset og murstenene.
Spørgsmål: Hvad er smelteprocessen, og hvordan fremstilles jern?
A: Fremstilling af jern foregår ved smeltning, hvor ilten fjernes fra jernmalm. Kulstof anvendes i reduktionsprocessen, hvor malmen opvarmes til en høj temperatur. Dette giver råjern, kaldet råjern.
Spørgsmål: Hvilken rolle spiller kulstof i reduktionsprocessen til fremstilling af jern?
Svar: Kulstof fjerner let ilten fra malmen ved høje temperaturer.
