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Eisen

Hochofen
Hochofen

Hochofen zur Verhüttung von Eisenerz, welches in vielen Schichten mit Kohle (Koks)-Schichten wechsellagert. Im unteren Teil wird erhitzte Luft durch ein Gebläse zugeführt Quelle: Levin,W., Briecke...

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Englisch: Iron; Französisch: Fer; Spanisch: Hierro (kastil); Fierro (argent.); Lateinisch: Ferrum


Geschichte

"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."

(Plinius der Ältere. Übersetzt und adaptiert von Vasili Severguin, russischer Mineraloge, Ende des 18. Jh.)

Eisen in der Frühgeschichte Asiens, Europas, Ägyptens und Afrikas

Eisen hat die Menschheitsgeschichte durch die Entwicklung von Waffen und Werkzeugen nachhaltig beeinflusst. Wann Menschen erstmalig Eisen zur Herstellung von Werkzeugen benutzten ist nicht eindeutig nachweisbar. Die ältesten Eisenwerkzeuge der Frühgeschichte stammen aus der Zeit etwa 4.000 bis 3.500 Jahre v. Chr. aus Sumer und Ägypten. Es gibt die Annahme, dass die Entstehung von Eisen (als Schwammeisen) möglicherweise bei der Herstellung von Bronze beobachtet wurde. Dieses Eisen scheint nur zeremoniell benutzt worden zu sein und war wertvoller als Gold.

Manchen Archäologen zufolge war Eisen den alten Sumerern und Ägyptern nur als gediegenes Meteoreisen bekannt, worauf auch ihre Bezeichnung "Himmelserz" hinweist. Erstes verhüttetes Eisen wurde, diversen Quellen zufolge, ab etwa 3.000 und 2.000 v. Chr. in Mesopotamien und in Kleinasien bzw. dem heutigen Gebiet zwischen Anatolien, Armenien und vorderem Kaukasus, in Ägypten und dem Gebiet des heutigen Sudan benutzt. Aus der Sub-Sahara-Zone, d.h. zwischen dem Termit-Massiv in Niger bis hin zur Kemondo Bay in der Region Kagera, Tansania, sind Funde bekannt, welche belegen, dass dem Rennofen ähnliche Verfahren zur Eisengewinnung schon 2.000 Jahre v. Chr. im südlichen Teil Afrikas bekannt waren.

Geschmiedete Eisenperlen aus verhüttetem Eisen werden aber auch bereits der alten ägyptischen Nagadakultur (etwa 4.000 Jahre v. Chr.) zugeordnet. Eine Speerspitze aus einem nubischen Grab der XII. Dynastie aus dem Beginn des 2. Jahrtausends v. Chr. ist aus "verhüttetem" Eisen gefertigt. Weitere Eisenfunde stammen aus den Pyramiden. Es wird angenommen, dass die Eisenwerkstücke von Süden her aus Äquatorialafrika über Nubien nach Ägypten gelangten. Ebenso ist aber auch der umgekehrte Weg möglich. Die Eisengewinnung und Bearbeitung stand in Nubien und in den sich südlich daran anschließenden Gebieten in hoher Blüte. Während der altnigritischen oder altsudanesischen Kultur (Meroe-Ägypten) soll die Schmiedekunst hoch geehrt worden sein. Die Altnigriter werden als die Erfinder des Holzschalengebläses angesehen. Der eiserne Pflug ist eine altägyptische Erfindung, ebenso schnitten die Fellachen Unterägyptens Getreide mit eisernen Sicheln. Im Grab des Tutanchamun (1.350 v. Chr.) hat man einen sehr gut erhaltenen Dolch mit Eisenklinge gefunden.

Eine andere archäologische Version ist, dass die Ägypter ihre erste Bekanntschaft mit Eisen erst ab der Berührung mit den Völkern Kleinasiens machten. Demnach sollen sie von den Mitanni eiserne Waffen und Werkzeuge kennengelernt haben. Das Volk der Mitanni (15. bis 14. Jh. v. Chr.) kannte ein wirtschaftliches Verfahren, um aus dem weitaus häufiger verfügbaren Eisenerz das in der Herstellung als Bronze billigere Eisen in größeren Mengen zu erzeugen. Sie hüteten jedoch das Geheimnis der Herstellung, sodass die Ägypter gezwungen waren, das Eisen zu importieren - was die wirtschaftliche Lage des Reiches verschlechterte, die damit zusammenhängende Geldentwertung den Getreidepreis auf das Fünffache steigerte und letztlich eine der Ursachen für den Niedergang des Neuen Reiches war. Der der Eisengewinnung vorhergehende Kupferbergbau auf der Sinai-Halbinsel wurde aufgegeben da er nicht mehr einträglich war.

In die Zeit des Neuen Reiches fällt auch der Auszug der Israeliten aus Ägypten (ca. 1.300 v. Chr.), währenddessen Moses seinem Volk nicht nur Gesetze gibt, sondern ihm auch Hoffnung schenkt: "... denn der Herr, Dein Gott, führt Dich in ein Land, da Dir nichts mangelt; ein Land, des Steine Eisen sind, da Du Erz aus den Bergen hauest." (Deuteronomium / 5. Buch Mose : 8,9). Etwa 1.000 Jahre später (ca. 3.-5. Jh. v. Chr.) schrieb Hiob: "Es hat das Silber seine Gänge und das Gold, das man läutert, seinen Ort. Eisen bringt man aus der Erde, und aus den Steinen schmelzt man Erz".

Etwa 1.500 Jahre v. Chr. wurde Eisen aus Eisenerz in größeren Mengen von dem sagenumwobenen Volk der Chalyber hergestellt. Die Chalyber lebten in der Gegend der Stadt Side an der Küste des Schwarzen Meeres und in den angrenzenden Küstengebirgen bis über den Fluss Halys hinaus. Der antike Fluss Halys, wegen seiner stark eisenhaltigen Tonerdesedimente heute Kizilirmak, d.h. "Roter Fluss" genannt, entspringt im anatolischen Hochland. Die Chalyber waren besonders als Bergwerkskundige und als Eisenarbeiter berühmt, die Waffen, Gerätschaften aller Art, sowie Zimmermanns- und Steinmetzwerkzeuge fertigten. Der griechische Tragödiendichter Äschylos (525 - 456 v. Chr.) pries das Eisen der Chalyber, woher der Begriff "Chalybs" für Stahl stammt. Bekannt war auch Stahl aus Lakonien, Lydien und Mittelasien. Aus dem mittelasiatischen Stahl der Margianer (Ost-Turkmenistan), einer blitzend-funkelnden Stahlsorte, machte man Helme und Schilde. Aus lydischem Stahl wurden Sägen, Messer, Rasiermesser und Schabeisen hergestellt.

Die erste Herstellung und erste Bearbeitung geschmolzenen Eisens wird aber auch den Hethitern (um 1.400 v. Chr.) und besonders den Idäischen Daktylen zugeschrieben. Die Daktylen werden in der griechischen Mythologie als dämonenartige Geister des Waldes beschrieben, welche eine hohe Kunstfertigkeit in der Erzeugung von Kupfer und Eisen, sowie in der Metallverarbeitung hatten. Als Heimat der Daktylen galt das Ida-Gebirge in Phrygien in Zentralanatolien. Das Phrygerreich wurde etwa im 12. Jh. v. Chr. gegründet und gehörte vorher zum Reich der Hethiter. In Milet südlich der Stadt Izmir in Anatolien (3.000 bis ca. 1.300 v. Chr.) war Eisen bereits ein wichtiges Handelsprodukt. Archäologische Grabungen auf dem Kalabaktepe-Hügel brachten interessante Funde der Eisenverarbeitung, darunter Schlacken und Abfälle des Schmiedehandwerks. Besonders auffällig sind Lanzenspitzen und Nägel.

In den Zeitraum 1.000 bis 500 v. Chr. fällt auch die Übernahme des Eisens in großem Stil in Mesopotamien (Assyrisches Kriegsgerät, Ninive, Babylon) und in Persien.

Das Verfahren zur Herstellung von Eisen wurde bis etwa 1.200 v. Chr. geheimgehalten. Die Kenntnis darüber wurde jedoch mittels des sehr regen Informationsaustausches zwischen den kleinasiatischen Reichen, Griechenland und Ägypten bald zum Allgemeinwissen der Antike. Das Eisen verdrängte im Laufe der Zeit die Bronze und verbreitete sich durch die Völkerbewegungen im Mittelmeerraum. Dadurch wurde ebenso das bisher verwendete Kupfer entwertet. Es gibt aber auch Annahmen, dass nicht nur die Materialüberlegenheit des Eisens, sondern ein Mangel an Zinn, welches zur Bronzeherstellung notwendig ist, den Wechsel von der Bronze- zur Eisenzeit auslöste.

Eisen in China, Indien und Sri Lanka

Eisen und seine Verwendung
Eisen und seine Verwendung

Nordindisch-tibetanisches Zeremonialschwert

Collector

Eisen und seine Verwendung
Eisen und seine Verwendung

Eiserner Zeremonialofen; Nord-Japan

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Eisen Yogja
Eisen Yogja

Ein trotz tropischen Klimas noch sehr gut erhaltenes schmiedeeisernes Verbindungsstück, welches zum Verbinden von Balken und Trägern diente; 9. Jahrhundert Tempelanlage von Prambananan, Yogjakarta...

Collector

Im frühgeschichtlichen China kannte man Meteoreisen. Erste archäologische Spuren (aus dem 8. Jh. v. Chr.) von Schmiedeeisen finden sich nahe Xinjiang. Im Gebiet des antiken China waren Eisen und Stahl im Staat Wu (von 580 bis zur Eroberung durch China im Jahr 473 v. Chr.) und in China selbst seit dem Beginn der Han-Dynastie zum Ende des 3. Jh. v. Chr. bekannt. Die Verfahren zur Herstellung von sowohl Schmiede- als auch Gusseisen sollen im Südosten Chinas entwickelt worden sein. Der erste Hochofen entstand 550 v. Chr. Durch Tausende von Wu-Flüchtlingen gelangte die Kenntnis der prä-chinesischen Eisenherstellung auch in das östliche Inselreich Japan. Eisenerz, welches man im Tage-, Gruben- oder Stollenbau förderte, wurde in kleinen Tiegeln geschmolzen. Diese waren von pyramidenförmig aufgestapelter Stein- oder Holzkohle umgeben. Dabei kam während des Gewinnungsprozesses ein hölzerner Blasebalg zum Einsatz. Im China des 3. Jh. v. Chr. wurde auch der Pflug mit einer eisernen Pflugschar und Streichbrettern erfunden. Pflüge dieser Konstruktionsweise wurden in Europa erst ab etwa dem 16. Jahrhundert eingeführt.

In Indien wird Eisen in jüngeren Teilen der Veda und im Mahabharatam beschrieben. Die Tradition der Eisenerzeugung geht bis auf über 500 Jahre v.Chr. zurück. Indische Kämpfer des Armee des Xerxes benutzten bei der Schlacht in den Thermophylen (490 v. Chr.) bereits Pfeile mit Stahlspitzen. Es gab wandernde Schmiedestämme, welche das Eisen gewannen und Waffen und Geräte herstellten. Als die Griechen während des Alexanderzuges (327 bis 325 v. Chr.) mit den Indern in Berührung kamen, hatte die Herstellung von Stahl schon eine hohe Entwicklungsstufe erreicht. Aus dieser Epoche stammen Plattenpanzer, Rundschilde, biegsame Säbel und Dolchklingen, sowie Stacheln, um Elefanten anzutreiben. Noch heute kann man eine 7,3 m hohe und ca. 6,5 t schwere, nichtrostende Eisensäule in Delhi besichtigen, welche um 400 n. Chr. hergestellt wurde und bis 1900 das schwerste Schmiedestück der Welt war.

Im Jahr 1996 wurden in den Hügeln von Samanalawewa in Sri Lanka bisher weltweit unbekannte Öfen gefunden, in welchen während des 1. Jahrtausends n. Chr. Eisen und sogar Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt wurden. Anstelle der beim Rennofen-Verfahren verwendeten Blasebälge, oder ähnlicher Vorrichtungen, nutzte man in Sri Lanka die Kraft der starken Monsun-Winde, welche auf die allesamt an den Westflanken der Samanalawewa-Hügel gebauten Öfen aufprallten. Durch diese Winde, so ist anzunehmen, konnten gleichmäßig höhere Temperaturen erzeugt werden.

Von der europäischen Eisenzeit bis ins ausgehende Mittelalter

Die frühe Eisenzeit Griechenlands liegt zwischen dem 11. und 8. Jh. v. Chr.

Ab etwa 800 v. Chr. spricht man vom Beginn der europäischen Eisenzeit, welche der Stein- und Bronzezeit folgte. Die mitteleuropäische Eisenzeit gliedert sich in die frühe oder ältere Eisenzeit, auch Hallstattzeit genannt, zwischen 800 bis 450 v. Chr. und die späte oder jüngere vorrömische Eisenzeit (450 - 30/15 v. Chr.), die Latènezeit.

Seit dem 8. Jh. v. Chr. verwandten die Kelten in Süd-, Mittel-, West- und im südlichen Nordeuropa Eisen zur Herstellung von Schwertern, Speerspitzen, von Pflugscharen und ärztlichen Präzisionsinstrumenten.

Im damals keltischen Siegerland wurde bereits 400 v.Chr. Eisen verhüttet. Aus dem 1. prä-römischen Jh. v. Chr. stammen eiserne Geräte sowie sechs vierrädrige keltische Wagen in Dejbjerg (Djebjerg) in Jütland, Dänemark, deren Rollenlager aus Eisen gefertigt wurden.

Während der römischen Zeit vor 1.800 bis 2.000 Jahren bestanden Verhüttungsanlagen in Italien, Spanien, England, am Rhein und in der österreichischen Steiermark (norisches Eisen). Die Etrusker stellten Eisen aus Erzen von der Insel Elba her. Römische Schmiede produzierten bereits seit dem 2. Jh. v. Chr. eiserne Helme (deren Prototypen allerdings aus Gallien stammten), sowie eiserne Schutzhemden (Thorax und lorica hamata - Kettenhemden), Schilde, Speere (pilum) und Kurzschwerter (Gladius), deren Herstellungsverfahren wiederum von den Keltiberern Spaniens übernommen wurde. Nach der römischen Zeit (ca. um 260 n. Chr.) setzten die Alemannen die Eisenerzeugung fort.

Nach dem Untergang des weströmischen Reiches kamen die Bergbauunternehmungen in Germanien, Gallien, Spanien und andernorts weitgehend zum Erliegen, die meisten Gruben gerieten in dieser "dunklen Zeit" des Frühmittelalters in Vergessenheit. Erst etwa ab Mitte des 9. Jh. fand eine Wiederbelebung des Bergbaus statt, wozu wesentlich der Abbau von Raseneisenerz im einfachen Tagebau gehörte. Reger Eisenerzbergbau wird im 9. Jh. den in der Maingegend bis zum Elsass lebenden Franken zugeschrieben.

Bis ins ausgehende Mittelalter war die Rennofen-Technik die vorherrschende Verhüttungstechnologie, mit welcher jedoch nur Temperaturen bis ca. 1.300oC erreicht wurden. Das Rennofen-Verfahren war die einzige Möglichkeit, verarbeitbares Eisen herzustellen. Über Jahrhunderte hinweg hat sich an der grundsätzlichen Technologie nichts geändert, wenngleich es, um eine höhere Ausbeute zu erzielen, seit dem Frühmittelalter Doppel-Rennöfen gab.

Die Eisenerze konnten nur an einzelnen Stellen über das mittelalterliche Staatsgebiet verteilt gefördert werden. Da der Transport sehr schwierig war, entwickelten sich um die wichtigsten Förderzentren Bergbaustädte, in denen die Erze verhüttet und weiterverarbeitet wurden. Allein der Oberpfälzer Eisenerzbergbau versorgte im 14. und 15. Jh. etwa 300 Hütten- und Hammerwerke. Im Mittelalter entwickelten sich in Zünfte organisierte, spezialisierte Metallhandwerker, darunter die Helmschmiede und Plattner sowie die Messer-, Nagel- und Panzerschmiede, welche hervorragend mit Eisen und Stahl umgehen konnten.

Lanze
Lanze

Keltische eiserne Lanzenspitze (12,5 cm), gefunden in Kasendorf-Azendorf bei Kulmbach

Dieter Schmudlach

Codex
Codex

Mittelalterliche Eisenschmiede Manessische Handschrift aus dem Jahr 848

Archiv: Peter Seroka (Collector)
Ruestung
Ruestung

Rüstung aus dem 14. / 15. Jh. Brockhaus, 4. Aufl., 1896

Archiv: Peter Seroka (Collector)



Das Ruhrgebiet des Mittelalters


Die nördliche Oberpfalz wird als "Ruhrgebiet des Mittelalters bezeichnet; im Raum Sulzbach-Amberg-Auerbach wurde Eisenerzbergbau seit mehr als 1000 Jahren sehr intensiv betrieben. Aufgrund ihrer Bedeutung verlieh Kaiser Friedrich Barbarossa der Stadt Amberg bereits im Jahre 1163 Zollfreiheit für das gesamte Reich. Die Amberg-Sulzbacher Erze wurden auch per Schiff auf der Vils, Naab und Donau über das Schwarze Meer bis in den Mittelmeerraum transportiert und sollen dort zur Herstellung der bekannten Damaszener-Schwerter verarbeitet worden sein. Im 14. und 15. Jahrhundert versorgte der Oberpfälzer Eisenerzbergbau etwa 300 Hütten- und Hammerwerke.

Die Eisenzeit von der Renaissance über die Industrielle Revolution bis heute

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So wie das Mittelalter durch eiserne Schwerter, Rüstungen und Schilde geprägt war, so waren die darauf folgenden Jahrhunderte durch Kanonen charakterisiert. Ab dem 13. bis 14. Jh. erkannte man die treibende Wirkung von Schwarzpulver-Gasen auf Geschosse, was zu einer bisher in diesem Umfang nie dagewesenen Änderung der Kriegstechnologie führte. Es begann die Zeit der Geschütze und Kanonen, der Musketen und Donnerbüchsen. Jede befestigte europäische Stadt verfügte über ein Arsenal von Kanonen und abertausende gusseiserne Kugeln bis zu einem halben Meter Durchmesser wurden durch eine fast schon industrielle Fertigung hergestellt.

Im 13. Jh. fand die Entwicklung von Gusseisen im schwedischen Lappyhyttan und Vinarhyttan statt, wo die frühesten sicher belegten Hochöfen Europas standen. Das Wissen der Gusseisenverarbeitung verbreitete sich über ganz Europa. Weitere Hochöfen sind aus den folgenden Jahrhunderten aus Deutschland, Frankreich, Belgien und besonders aus England bekannt.

So entstand die erste Eisenhütte ("Alte Hütte") im 15. Jh. in Neunkirchen im Siegerland, gefolgt von der Seelenberger Hütte in Struthütten (Sieg) im Jahre 1578. Aus dem Jahr 1597 gibt es die urkundliche Erwähnung eines Eisenwerkes in Neunkirchen im Saarland. Schon 1610 lieferte die Hütte in Neunkirchen Schmiedeeisen und Gussstahl aus lothringischer Minette. Die älteste erhaltene Holzkohlen-Hochofenanlage in Deutschland, vielleicht sogar weltweit, ist die Luisenhütte in Balve-Wocklum im Märkischen Kreis. Diese wurde 1785 erstmalig in Betrieb genommen und verhüttete die in der Umgebung abgebauten Eisenerze.

Eine erste, als groß zu bezeichnende Eisenindustrie entwickelte sich ab 1710 in England. Bedingt durch massenhafte Abholzung konnte der Holzkohlebedarf nicht mehr gedeckt werden. Anfang des 18. Jh. entwickelte der englische Eisenfabrikant Abraham Darby ein Verfahren, in einem neu konstruierten Steinkohle-Meiler unter Ausschluss von Sauerstoff Koks herzustellen. Dieser Koks erreichte die Schmelztemperatur des Eisens. Es dauerte jedoch noch bis etwa 1790, bis sich die Verbreitung der Technik, Eisenerz mittels Koks zu verhütten, durchsetzte. Es war auch Darby, dem es gelang, die hohen Schwefelanteile im Eisen, den die Verwendung von Koks mit sich bringt, durch Zufuhr von Kalk zu reduzieren. Zusammen mit der Erfindung der Dampfmaschine gilt die Eisenverhüttung mit Koks als Beginn der Industriellen Revolution, welche in England mit Steinkohle, Koks, Eisen und Stahl begann und in der das Land über ein Jahrhundert weltweit führend war.

Das 19. Jh. war geprägt durch die Entwicklung der wichtigsten Stahlherstellungsverfahren: Bessemer (1855), Siemens-Martin (1864) und Thomas (1879). Im Saarland wurde 1845 das erste Walzwerk für die Herstellung von Eisenbahnschienen in Betrieb genommen. Mitte 1880 wurden neue Winderhitzer nach Cowper eingesetzt.

Die wichtigsten der o.a. Verfahren zur Stahlherstellung (Thomas, Siemens-Martin) waren fast ein Jahrhundert die weltweit meist verwendeten Technologien. Anfang bis Mitte der 1970er Jahre wurden, wie auch im Fall der Neunkirchner Hütte, Oxygen-Boden-Maxhütte (OBM)-Stahlwerke in Betrieb genommen. Auf der Neunkirchner Hütte übernahmen drei OBM-Konverter die Produktion von sechs Thomas-Konvertern und drei Siemens-Martin-Öfen. Mit dieser überragenden Technologie war dort die Zeit des Thomas-Stahls zu Ende. Im Jahre 1940 betrug die Roherzförderung im Deutschen Reich 17 Mio. t, wovon alleine 4,7 Mio. t auf 10 süddeutsche Grubenbetriebe, die Mehrzahl im Bereich Amberg-Sulzbach-Auerbach, entfielen. Die letzte deutsche Eisenerzgrube war die 1987 stillgelegte Grube Leonie bei Auerbach. Die wirtschaftliche Bedeutung der Weiterverarbeitung - alleine z.B. in der Maxhütte waren zur Blütezeit 9.000 Arbeiter tätig - sei auch erwähnt.

Eisengewinnung
Eisengewinnung

Verhüttung von Eisenerz und Erzeugung von Schmiedeeisen Aus "De Re Metallica Libri XII" von Georg Agricola, 1556

Collector
Kanone
Kanone

Eine "Steinbüchse" Riesengeschütz, mit welchem Kugeln von 50-80 cm Durchmesser mittels Schwarzpulver verschossen werden konnten. Die abgebildete "Mons Meg" ist 4 m lang und konnte 175 kg schwere St...

Archiv: Peter Seroka (Collector)



Geschichte der Namensgebung

Das Wort Eisen stammt von isara (keltisch), eisarn (gotisch), isarn (althochdeutsch) bzw. später Isen (mitelhochdeutsch), was jedoch (so eine Annahme) auf einer Verbindung von eis und den keltischen Begriffen eirr oder eira beruht bzw. dass für eisarn auch die für eis angenommene Wurzel bleibt. Ebenfalls vom keltischen eirr oder eira leitet sich der englische Begriff iron, das spanische Wort hierro (von irisch iarran), das französische fer, das italienische ferro, das lateinische ferrum und das schwedische bzw. dänische jern ab.

Literatur zur Geschichte

  • Alpern,S.B., 1927; Did they or didn't they invent it? Iron in Sub-Saharan Africa.; Hist. in Africa; Vol. 2, 2005; 41-94
  • Bernatzik,H.A., (Hrsg.), 1974; Neue große Völkerkunde
  • Bramberger,M., 1985; Furnaces and smeling technology in antquity; Brit. Mus., London
  • Chakrabarti,D.K., 1992; The early use of iron ore in India; Oxf. Univ. Press, Delhi
  • Dart,R.A., Beaumont,P., 1969; Evidence of iron ore mining in Southern Africa in the Middle Stone Age; Curr. Anthrop.: 10,1, 127-128
  • Ernst,F.J., 1966; Die vorgeschichtliche Eisenereugung. Mttlg. d. Bez.fachaussch. f. Ur- und Frühgeschichte; Heft :14
  • Grimm.J., Grimm, W., 1854; Deutsches Wörterbuch
  • Juleff.G., 1996; An ancient wind-powered iron smelting technolgy in Sri Lanka; Nature: 379, 60-63
  • Nack, E., 1962; Ägypten und der Vordere Orient im Altertum
  • Rebrik, B.M., 1987; Geologie und Bergbau in der Antike
  • Rößler,K., 2001; Alte indische Monumente aus Stahl; Vortrag Hochschule (FH) Mittweida
  • Sprandel,R., 1984; Zur Geschichte der Eisenerzeugung im Spätmittelalter; in: Montanwirtschaft Mitteleuropas vom 12. bis 17. Jahrhundert; Der Anschnitt, Beiheft 2
  • Rostoker, W., Bronson, B., 1990; Pre-industrial iron; Archeomat. Monogr.: 1
  • Schmidt,R.P., Avery,D.H., 1978; Complex iron smelting and prehistoric culture in Tanzania; Science: 201, 1085-1089
  • Suhling, L., 1983; Aufschließen, Gewinnen und Fördern; Geschichte des Bergbaus
  • Wagner, D.B., 1993; Iron and steel in ancient China (Nachdruck d. Handbuch der Orientalistik, 4. Abtlg., Band 9)
  • www.maerkischer-kreis.de



Verwendung des Eisens

In der Vergangenheit
Eisen ist seit ca. 4.000 Jahren eines der ältesten Nutzmetalle. Es wurde in erster Linie zur Herstellung von Waffen genutzt, welche in ihren Metalleigenschaften den zuvor aus Bronze gefertigten Waffen überlegen waren. Weitere größere Anwendungen waren Werkzeuge für den Bergbau und die Holzverarbeitung, Pflugscharen, medizinische Geräte und Haushaltsgegenstände. Einhergehend mit der Entdeckung von Schießpulver in China und Schwarzpulver in Europa dürften auch Kanonen, Kanonenkugeln und Gewehrmunition zu den Haupteinsatzgebieten des Eisens gehört haben.

Selbst Zahlungsmittel wurden aus Eisen hergestellt; zum bekanntesten Eisengeld gehört das "bullet money" aus Malaya sowie das von Europäern im 16. Jh. eingeführte und noch bis 1939 in Westafrika hergestellte und verwendete nigerianische "bar money" (Nigerianische Tajere, Losol, Sasoreng, Saka, Taje, Purr-Purr, Dubil und Li).

Von der Industriellen Revolution bis heute
Eisen ist das am häufigsten verwendete Metall, aus welchem fast alle von Menschen gefertigten Gegenstände hergestellt oder zu deren Herstellung Anlagen, Maschinen, Geräte und Werkzeuge aus Eisen bzw. Stahl benötigt werden. In der modernen Elektronik wird Eisen in Form von Ferriten, Magnetbändern etc. eingesetzt.

Es gibt mehr als 3.000 Stahl- und Gusseisensorten. Im Bauwesen werden u.a. zur Armierung von Beton niedrig legierte Kohlenstoffstähle eingesetzt. Niedriglegierte Stähle mit Ni, W, V, Cr, Ti, Nb etc. wurden für unzählige Anwendungen entwickelt. Hochlegierte Cr-, Ni-, Mo- oder N-Stähle werden als Edelstähle dort benutzt, wo Korrosion ein Problem ist. Stahlblech ist Ausgangsmaterial für die Herstellung von Wellblech (erfunden von H.R. Palmer 1828 in London), Kraftfahrzeugen und Schiffen. Auch für Schmiede- und für Gusseisen gibt es wichtige Märkte.

Eisen hat einen Anteil von 95 % an allen von der modernen Industriegesellschaft verwendeten Metallen. Eine moderne Industriegesellschaft ohne Eisen bzw. Stahl ist trotz der enormen Entwicklung tausender Kunststoffe nicht vorstellbar.

Eisen Verwendung
Eisen Verwendung

Ohne eiserne Werkzeuge wäre ein Erzbergbau in diesem Jahrtausend nicht denkbar gewesen Hier: Historische Schlägel (Privatsammlung)

der Sauerländer

Ohne eiserne Werkzeuge wäre ein Erzbergbau
in diesem Jahrtausend nicht denkbar gewesen



Charakteristika, Ausbildungsformen und Aggregate

Natürliches (elementares) Eisen

Eisen als natives Metall kommt in der Natur nur sehr selten vor. Das gilt sowohl für das irdische (tellurische) Mineral Eisen (z.B. von der Insel Disko in Grönland, im Basalt des Bühl bei Kassel, in platinführenden Seifen in Sibirien und in größeren Massen in Canada), wie auch für gediegenes Meteoreisen außerirdisches (extraterrestrischen) Ursprungs , von dem es weltweit verstreute Funde gibt.

Das Universum besteht zu 0,0014 Atomprozent aus Eisen und steht damit in der Häufigkeit der Elemente an 9. Stelle. Eine große Anzahl von Meteoriten besteht aus Eisen-Nickel-Legierungen. Eisen ist nach Sauerstoff, Silizium und Aluminium das vierthäufigste Element der Erdkruste, an dessen Bildung es mit 4,7 % beteiligt ist. Es ist mit 79,4 % der Masse Hauptbestandteil des inneren und äußeren Kerns der Erde.

Entstehung und Lagerstätten

Gediegenes Eisen in basischen und ultrabasischen Eruptivgesteinen (meist Basalte), Seifen und Lateriten kommt nur sehr selten vor. In mikroskopisch kleinen Kristallen wurde das Eisen öfter in serpentinisierten ultrabasischen Gesteinen, meist in Paragenese mit Magnetit und/oder Pyrrhotin festgestellt, aus welchen es durch Reduktion entsteht. Hinweise auf die Bildung des gediegenen Eisens durch exogene Vorgänge, bei denen es dann in Form von Einschlüssen oder in Krusten in Kieselschiefern, in Steinkohlenabbränden und in Torflagern vorkommt, sind ebenfalls vorhanden.

Es überwiegen die zumeist oxidischen Verbindungen des Metalls. Über 400 Eisenmineralien sind bekannt, von denen die u.a. als Erze abgebauten Oxide die wichtigsten sind. Als die wichtigste silikatische Eisenverbindung ist Olivin zu nennen.



Eisen in Grönland

Grönland ist das einzige Land der Welt, in welchem sowohl tellurisches als auch meteorisches Eisen in größeren Mengen vorkommt. Das gediegene Eisen tritt in tertiären vulkanischen Laven und subvulkanischen Intrusionsgesteinen in Westgrönland auf, besonders reichlich auf der Insel Disko, sowie östlich von Disko auf dem Festland bei Niakornaq. Erste Berichte über grönländisches Eisen stammen von 1730. Das Eisen tritt in zwei Erscheinungsbildern auf: Zum einen als die besonders bei Uivfaq auftretenden Eisen-Karbid-Sulfidkörper in Basalt, von denen die größten bisher gefundenen Eisenblöcke ein Gewicht von bis zu 25 t aufwiesen. Überwiegend liegt das Gewicht der Blöcke aber unter 1 t. Die andere Erscheinungsform ist eine Verteilung von Eisen und Sulfid im gesamten Gestein, dem so genannten "Disko-Eisen". Es besteht aus einer Ansammlung von Eisen, Cohenit, Troilit, Schreibersit sowie verschiedenen Fe-Ti-Cr-Oxiden und Cu-Ni-Sulfiden. Es wird angenommen, dass das Eisen durch Reduktion bei der Reaktion basischer Magmen mit kohligen Sedimenten entstand.

Weitere grönländische Eisenvorkommen sind Igdlukúnguaq (ein Block von 28 t mit Pentlandit, Pyrrhotin, Chalkopyrit und Ni-Mineralien) und der Kitdlit-Gang (eine Linse mit Eisen, Cohenit, Schreibersit, Wüstit, Chromit, Troilit, Fayalit, Galenit sowie Shandit). Funde in alten grönländischen Gräbern belegen, dass das Eisen schon sehr lange bei den Inuit bekannt war und genutzt wurde.

Eisenmeteorite (Oktaedrite) wurden in größerer Menge am Kap York gefunden. Sie entstammen wahrscheinlich einem der größten Meteoriten-Schauer aller Zeiten, welcher vor mehr als 1.000 Jahren vor dem Eintreffen der ersten Inuit niederging. Einer der größten dieser Meteorite war der Kap York-Meteorit mit ca. 200 t Gewicht, welcher bei Eintritt in die Atmosphäre über der Melville-Bucht zerbrach und wovon bis Ende des 20. Jh. Teile mit insgesamt 58 t Gesamtgewicht gefunden wurden. Ein weiteres Fundgebiet von Eisenmeteoriten befindet sich bei Thule, ca. 90 km von Kap York entfernt.



Eigenschaften

Das chemische Element Eisen
Eisen ist ein metallisches Element aus der 8. Nebengruppe des Periodensystems mit der Ordnungszahl 26. Das chemische Symbol von Eisen ist Fe. Seine Wertigkeiten sind 0, +2, +3, seltener auch +4 und +6. Es bildet mit den Elementen Cobalt und Nickel die so genannte Eisen-Gruppe. Von Eisen sind vier natürliche Isotope (54Fe bis 58Fe), aber auch künstliche Isotope zwischen 52Fe und 61Fe bekannt

Das Mineral Eisen
Chemisch reines Eisen ist ein undurchsichtiges silberweißes Metall, welches relativ hart, dehnbar, biegsam und relativ leicht verformbar ist und einen grauen Strich gibt. Es ist stark magnetisch. Sein Schmelzpunkt ist 1535oC, seine Härte 4. Das Kristallsystem ist kubisch. Eisen ist vollkommen nach {001}, {010} und {100} spaltbar. Die Dichte ist 7,3 - 7,9. Kristalle sind selten; gewöhnlich tritt Eisen in kleinsten unregelmäßig geformten Körnchen auf.

Eisen bildet an trockener Luft eine dünne Oxidschicht und verändert sich nicht. An feuchter Luft entsteht eine rötliche Schicht, die als Rost (chemisch Eisen(III)-oxidhydrat) bezeichnet wird. Eisen ist gegen konzentrierte Schwefelsäure resistent, gegen Akalilaugen weitgehend beständig. Erst bei stark konzentrierten, erhitzten Laugen reagiert es oberflächlich unter Bildung einer Trieisentetroxid-Schicht.

Eisen-Modifikationen

a-Fe : (Ferrit) Magnetisierbar, kommt in reinem Eisen bis 928oC vor. Bei 770oC verliert es seine ferromagnetischen Eigenschaften und wird paramagnetisch. Eisen im Temperaturbereich 770 - 928oC wird auch als ß-Fe bezeichnet
?-Fe : (Austenit) : Unmagnetisch, nur im Temperaturbereich 928 - 1398oC zu beobachten
s-Fe : Existiert zwischen 1398oC und dem Schmelzpunkt 1535oC.

Eisen
Eisen

Natürliches (nichtmeteorisches) Eisen in tafeligen, tw. leicht oxidierten Massen; Uivfaq (Ovifak), Insel Qeqertarsuaq (Insel Disko), Kitaa (West-Grönland); Größe: 3,3 x 1,4 cm

Rob Lavinsky
Eisen
Eisen

Natürliches (nichtmeteorisches) Eisen in Basalt wie es in Klumpen bis 5 kg in einem (aufgelassenen) Basaltsteinbruch bei Bühl, Kassel vorkam Größe: 7 x 9 cm

Paul Bongaerts

Eisen
Eisen

Natürliches (nichtmeteorisches) Eisen in einer Basalt-Matrix, angeschliffen zur besseren Sichtbarmachung Berg Ozernaya, Khungtukun-Massiv, Fluß Romanikkha, Khatanga, Taimyr-Halbinsel, Taymyrskii ...

Paul Bongaerts
Eisen in lateritischer Verwachsung
Eisen in lateritischer Verwachsung

Eisen, exogen enstanden; Kukusan, Kalimantan, Borneo, Indonesien; 7,5 cm

Collector



Meteorisches Eisen

Schon lange bevor Eisen durch primitive Verhüttung von Eisenerzen erzeugt werden konnte, wurden Eisenmeteorite zu einfachen Werkzeugen verarbeitet. In arabischen Legenden wurde von Eisen himmlischen Ursprungs gesprochen, welches ursprünglich als himmlische Goldtropfen auf die Wüste fiel, sich dann in Silber und letztlich in schwarzes Eisen verwandelte, um die Menschen zu bestrafen, die sich die Schätze der Götter aneignen wollten. In der alten koptischen Sprache war Eisen der Stein des Himmels. Auch die alten Azteken in Mexico, die Indianer Nordamerikas und die Inuit in Grönland bezeichneten Eisen als Himmelssteine.

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Meteorite sind gesteinsartige oder metallische Festkörper kosmischen Ursprungs, die in den Anziehungsbereich eines Planeten oder Mondes des Sonnensystems geraten und auf diesen stürzen. Etwa 4 % der alljährlich ca. 11.000 auf die Erde niedergehenen Meteorite sind Eisenmeteorite, weitere 1,2 % Steineisenmeteorite. Eisenmeteorite sind wahrscheinlich im Kern von größeren Kleinplaneten entstanden. Sie enthalten in der Regel Nickel und Spuren seltener Elemente, wie Gallium, Cobalt, Germanium oder Iridium.

Eisenmeteorite werden in Oktaedrite, Hexaedrite und Ataxite sowie in keine der drei Gruppen passend systematisiert. Oktaedrite sind die häufigsten Eisenmeteorite, welche beim Anätzen mit Salpetersäure die so genannten Widmannstättenschen Figuren zeigen. Dieses sind Linien, die den ehemaligen Flächen des Eisenkristalls bzw. Oktaeder folgen. Der Nickelgehalt der Oktaedrite liegt bei 6 - 17 %. Es wurden mehrere Tonnen schwere Oktaedrite gefunden, die größten davon in Grönland. Hexaedrite bestehen aus Taenit und zeigen keine Widmannstättenschen Figuren. Sie sind sehr grob kristallisiert und nach dem Würfel spaltbar. Der Nickelgehalt liegt unter 6 %. Ataxite sind sehr feinkörnige Eisenmeteorite und zeigen beim Anschliff ein schlieriges Muster an der Oberfläche; der Nickelgehalt ist über 16 %. Einer der weltgrößten Eisenmeteorite ging vor etwa 80.000 Jahren auf das Gebiet der heutigen Farm Hoba (nahe Grootfontein) in Namibia nieder. Er ist 3 m lang, 1 m breit, wiegt 50 to, hat ein Volumen von 9 m3 und besteht zu 82% aus Fe, 16% Ni, 1% Co und verschiedenen Spurenelementen.

Steineisenmeteoriten entstanden wahrscheinlich zwischen Mantel und Kern von Kleinplaneten. Sie bestehen etwa zu 50 % aus Nickeleisen und zu 50 % aus Silikaten. Zu den wichtigsten Vertretern gehören Olivin- und Pyroxen-Pallasite, Eisennickellegierungen aus Nickel, Kamacit, Taenit und Plessit mit Silikaten.

Eisenmeteorit
Eisenmeteorit

Campo del Cielo, Gran Chaco Gualamba; Argentinien; Größe: 18,5 x 12 cm

Grenzton
Brahin Pallasit
Brahin Pallasit

Steineisen-Meteorit, 2550 g; polierter Eckabschnitt; Fund: 1810 in Minsk, Weißrussland

Grenzton

Nickel-Eisenmeteorit
Nickel-Eisenmeteorit

Fundort: Sikhote-Alin, Primorskij Kraj, Ostsibirien, Russland, Fundjahr: 1947

Andrew Alden
Widman
Widman

Charakteristische Widmannstättensche Figuren auf einem angeschliffenen und angeätzten Oktaedriten Foto: Public Domain; Aramgutang

Archiv: Peter Seroka (Collector)



Vorkommen

Natürliches Eisen


Aserbeidshan: Buller-Insel, Kaspisches Meer
China: Lizhuang, Henan
China: Yingshan, Hubei
China: Fuxian Kimberlite Field, Liaoning (Mandschurei)
China: Luobusa Cr-Lagerstättem Shannan, Xizang (Tibet)
Deutschland: Großer Teichelberg, Fichtelgebirge
Deutschland: Bühl, Weimar, Kassel, Hessen
England: Ben Bhreck, Schottland
Finnland: Outokumpu
Frankreich: La Pierre Plantee, Trèves, Gard
Frankreich: Champonger Steinbruch, Limoges, Haute-Vienne
Frankreich: Chevremanne, Vosges
Grönland: Uivfaq, Disko-Insel, Kitaa sowie Asuk und Kitdlit
Indonesien: Kukusan, Kalimantan, Borneo
Italien: Mandura, Puglia
Italien: Silanus, Sardinien
Japan: Fuji, Yamanashi, Honshu
Kanada: Billings Pyrite Mine, Elisabethtown, Ontario
Kanada: St. Joseph Island, Lake Huron
Polen: Nahe Rouno, Distrikt Wolyn
Russland: Grushersk, Don-Gebiet
Russland: Berg Ozernaya, Krasnojarsk
Russland: Udachnaya-Vostochnaya Pipe, Jakutien
Russland: Sukhoi Log-Lagerstätte, Irkutsk
Russland: Tolbachik-Vulkan, Chiynaisk-Massiv und Novyi Andesin
Russland: Dom, Kamchatka
Russland: Chibiny-Massiv, Kola Halbinsel, Murmansk
Russland: Jänisjarvi-See, Karelien
Russland: Korkinsk, Chelyabinsk, Ural
Russland: Kumak Erzfeld, Orenburg, Ural
Slowakei: Bysta, Kosice
Tadjikistan: Chinorsai Massiv, Viloyati Sughd
USA: Inyo Gold Mine, Kelly Mine, Golden Sirene Mine
USA: Dewey und Gold Dollar Mine, Poeth Mine, California
USA: Cameron, Weaubleau, Nevada; Missouri
USA: Piscataway und Bergen Hill, New Jersey
USA: Tabscott, Gold-Pyrite-belt, Virginia

Meteorisches Eisen


Argentinien: Gran Chaco, Campo del Cielo
Australien: Henbury Meteorit, Alice Springs, Northern Territory
Australien: Murchison Meteorit, Murchison, Victoria
Aserbeidshan: Indarch Meteorit, Shusha, Naxcivan
Brasilien: Ibitara Meteorit, Minas Gerais
Frankreich: Bouvante-le-Haut Meteorit, Drome
Grönland: Cape York Meteoriten
Italien: Alfianello-, Trenzano- und Barbianello
Italien: Meteoriten, Lombardei
Italien: Girgenti Meteorit, Sizilien
Italien: Siena Meteorit, Siena
Namibia: Hoba Meteorit, Grootfontein
Niger: Udei Staion Meteorit, Benue-Fluss
Oman: Dhofar 925 Lunar Meteorit
Oman: Sayh al Ujaymir 169 Lunar Meteorite
Russland: Seymchan Meteorit, Magadan
Schweden: Muonioalusta Meteorit, Pajala, Norrbotten
Slowakei: Divina Meteorit, Zilina
Ungarn: Kaba Meteorit, Landkreis Hadjú-Bihar
USA: Pitts Meteorite, Georgia
USA: Portales Valley Meteorite, New Mexico


Literatur zu Eisen

  • Anthony,J.W., Bideaux,R.A., Bladh,K.W., Nichols, M.C., 1990; Handbook of Mineralogy
  • Bird,J.M., Goodrich,C.A., Weathers, M.S., 1981; Petrogenesis of Uivfaq iron, Disko Island, Greenland; Journ. of Geophys. Res.: 86, Issue B12, 11787-11805
  • Boggild,O.B.; 1963; The mineralogy of Greenland; Meddelser om Gronland:149 (3), 442 S.
  • Buchwald, V.F., 1975; Handbook of Meteorites
  • Buchwald,V.F., 1985; Meteoritic iron, telluric iron and wrought iron in Greenland; Meddelser om Gronland :9, 49 S.
  • Müller,E., 1917; Das Eisen und seine Verbindungen. Eine Monographie auf chemisch-physikalischer Grundlage. Dresden
  • Petersen, O..V., Secher, K., 1993; The Minerals of Greenland. Min.Record: 24, 2
  • Ramdohr,P., 1960; Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen; 3. Aufl.



Die wichtigsten Eisenerze und ihre Lagerstätten

Die wichtigsten Primärerze zur Eisengewinnung sind sedimentär gebildete Bändereisenerze (BIF; Jaspilite, Taconite, Itabirite), welche zum großen Teil im Mittleren Kambrium vor ca. 2 Mrd. Jahren entstanden; des Weiteren Eisenoxide (Magnetit, Hämatit, Limonit/Goethit), Eisencarbonate (Siderit) und Eisensilikate (Chamosit). Zu den Sekundärerzen gehören Ilmenit (ein wichtiges Titanerz) sowie Pyrit (welcher wesentlich zur Erzeugung von Schwefelsäure und zur Gewinnung von zusammen vorkommendem Gold, Kupfer u.a. Metallen abgebaut wird, aus dessen Kiesabbränden jedoch bei Bedarf Eisen gewonnen werden kann).

Aus wirtschaftlicher Sicht sind Hämatit und Limonit/Goethit hochgradige Erze; Bändererze, magnetitreiche Metasomatite sowie Siderit-und Chamosit-reiche Gesteine werden zu den niedriggradigen Erzen gezählt.

In der heutigen Zeit kommt das weltweit am meisten abgebaute Eisenerz aus Lagerstätten von massiven Hämatit-Gesteinen, gewöhnlich als Bändererze (BIF), welche durch eine in situ Anreicherung eines bereits angereicherten Protores gebildet wurden (sekundäre bzw. supergene Sulfidanreicherungen). Zu den weltgrößten Vorkommen dieser Art gehören die Hamersley Range in Australien sowie die Lagerstätten Aguas Claras und Pico im Quadrilátero Distrikt, Minas Gerais, Brasilien. Die ehemals zu den weltgrößten BIF-Vorkommen gehörenden Taconit-Lagerstätten der Mesabi Range im sogen. "Iron Range" in Minnesota, USA, welche extensiv Anfang des 20. Jh. abgebaut, deren Förderung jedoch in den 1970er Jahren eingestellt wurde, sind aufgrund des enormen Eisenbedarfes in China reaktiviert worden und haben den Betrieb wieder aufgenommen.

Magnetit

Fe3O4
Fe-Gehalt 72,3 - 74,2 %

Magneteisenerz

Lagerstätten und Vorkommen

Liquidmagmatische Titaneisenerze (Nelsonite)
(Zumeist mit hohem TiO2-Gehalt; nicht optimal für die Verhüttung)

Kusa, Ural, Russland (Titanomagnetit)
Bushveld, Südafrika (Titanomagnetit mit V)

Liquidmagmatisch-pneumatolytische Magnetit-Apatiterze (Kiruna-Typ-Eisenerze)
(kontaktpneumatolytisch; Das Haupterz ist oft stark martitisierter Ti-freier Magnetit, d.h. pseudomorph in Hämatit umgewandelt und Fluorapatit. Intrusiva mit Kalksteinen, Skarne; große wirtschaftliche Bedeutung)


Kiruna (Lappland, Nordschweden; weltgrößte Magnetit-Lagerstätte)
Gällivare, Mertainen, Grängesberg, Schweden (Eisen-Skarne mit Apatit)
Magnitnaja-Gora (Süd-Ural)
Berg Vysokaja, Nishne Tagil'sk, Ural, Russland
Kovdor, Karelien, Russland (Carbonatit-Skarn)
Sarbai, Kasachstan
Daskesan, Aserbeidschan
Vaskö und Dognacska, Rumänien
Minas de Cala und Mina de Teuler, Huelva
Elba, Italien
Brosso und Traversella, Piemonte, Italien
Iron Springs, Utah, USA
Fierro, New Mexico, USA
El Laco, Chile

Regionalmetamorph - sedimentär> BIF
Adirondacks (New York, USA)
Cerro de Mercado (Durango, Mexico)
Algarrobo, Romeral und Tofo (Chile)
Obere Seen-Gebiet (BIF, USA)
Krivoj Rog (BIF, Ukraine)

Sande / Seifen (mit Magnetit und Ilmenit)
Peru
Neuseeland

Magnetit
Magnetit

Nueva Vizcaya, Badajoz, Spanien
Größe: 3,5 x 6,8 cm

Carlos Pareja
Magnetit
Magnetit

Balmat-Edwards Zn-District, St. Lawrence County, New York, USA; Größe: 4,9 x 4,1 m

Rob Lavinsky


Hämatit

Fe2O3
Fe-Gehalt 69,9 %

Synonyme
Eisenglanz
Glanzeisenerz
Rötel
Roteisenerz
Roteisenstein
Roter Glaskopf
Specularit
Turgit


Lagerstätten und Vorkommen

Hydrothermal

Eibenstock, Johanngeorgenstadt, Schellerhau
(Erzgebirge), Suhl-Ilmenau (Thüringen)
(Eisenerzgänge mit Hämatit und Siderit)
Ilfeld, Harz
Kutim, Ural (in Dolomiten)
Escaro, Sahorre, Pinosa und Batera, Pyrenées
Orientales, Roussilon, Frankreich (Hämatit und Siderit)

Kontaktmetasomatisch / Kontaktpneumatolytisch

Setiles, Guadalajara, Spanien (Skarn)
Ojos Negros, Teruel (Skarn)
Cerro del Hierro, Huelva, Spanien (Skarn)
Elba, Italien

Marin-oolithisch und > BIF

Birmingham, Alabama, USA

SEDEX (sedimentary-exhalative) und Seifen

Submarin-hydrothermal-sedimentär gebildete
Eisenerzlagerstätten, welche an unterseeischen
Vulkanismus gebunden sind Ablagerung von
Meeressedimenten; tw. metamorph überprägt;
u.U. auch als > BIF gedeutet
Seifen (placer deposits), gebildet durch Akkumulation von Hämatit-Kiesen
(sogen. Pisolite)

Elbingerode, Harz
Lahn-Dill-Gebiet
Brasilien
Indien
Pilbara, West-Australien

Metamorph > BIF


Kristallines Hämatit-Eisenerz
Kristallines Hämatit-Eisenerz

Kristallines Hämatit-Eisenerz; Hradiste, Tschechische Republik

Collector

Hämatit
Hämatit

Massives, derbes Hämatit-Eisenerz Eisenerz;
Lagerstätte Batère, Puig de L'Estelle; Massif du Canigou, Roussilon, Frankreich

Collector


BIF - Banded Iron Formation - Bändererze
Magnetit-Hämatit-Eisenerze metamorpher Lagerstätten

BIF-(Banded Iron Formation) oder Bändererze, welche Schichten von 50 - 600 m Mächtigkeit bilden, sind in der heutigen Zeit die wichtigsten Eisenerze der Welt. Die metamorph überprägten Lagerstätten sind ursprünglich chemisch oder biogen-marin mit Beteiligung von submarinem Vulkanismus (submarin-sedimentär-exhalativ) entstanden. D.h., BIF sind sedimentäre Gesteine, welche zu einer Zeit entstanden, als die Sauerstoff-Konzentration der Atmosphäre und der Meere sehr gering war. Durch die Sauerstoffproduktion der zu dieser Zeit existierenden photosynthetisierenden Cyanobakterien wurde das im Meerwasser gelöste Eisen unmittelbar oxidiert und bildete die Mineralien Hämatit und Magnetit, welche, da sie schwerlöslich sind, sedimentiert wurden. Es wird angenommen, dass das Eisen vulkanischen Ursprungs war und durch Exhalation entlang von Tiefseegräben dem Meerwasser zugeführt wurde.

Die regionale Verbreitung der BIF-Erze ist an die Schildgebiete der Kontinente gebunden. Die weltweiten Vorräte werden auf ca. 150 Mrd. Tonnen geschätzt.


Was sind Bändererze?

Die wichtigsten der vor 2,5 - 1,8 Mrd. Jahren (Proterozoikum) entstandenen Gesteine sind Jaspilite (feingebänderte Eisenquarzite aus Magnetit, Hämatit sowie Martit), Taconite (mit Grünsteinen gebänderte Jaspilite mit Magnetit, Hämatit, Siderit und Greenalith), sowie Itabirite (regionalmetamorphe Hämatit-Quarz-Gesteine, bzw. Eisenglimmerschiefer, welche chemisch fast nur aus SiO2 und Fe2O3 bestehen und deren Quarz-Hämatitschichten wechselgelagert sind).

Zu den wichtigsten BIF-Typen gehören

Algoma-Typ BIF
Linsenförmiges Auftreten, oft mit Vulkaniten (submarine vulkanische Aktivitäten) und Grauwacken verzahnt, z.B. in Australien und Kanada

Superior-Typ BIF
Entstanden in Schelfzonen mit großflächiger Ausdehung. Hier besteht keine Relation zu vulkanischen Aktivitäten.

Rapitan-Typ BIF
Ausschließlich im Neoproterozoikum (Riphäikum/Sinium/Keweenavan) im Zusammenhang mit glazialen Elementen auftretend, z.B. in Menhouhou, SE-Marokko.


Vorkommen

Serra dos Carrajas, Amazonia, Brasilien
Weltgrößte BIF-Lagerstätte mit 17 Mrd. t

Hamersley Basin, West-Australien (BIF)

Krivoj Rog, Ukraine (Jaspilite, BIF)
ca. 2 Mrd. Jahre alt; 7 x 120 km groß

Lake Superior, USA (Taconite, BIF)

Mesabi Range, Minnesota, USA (Taconite, BIF)

Itabira, Minas Gerais (Itabirite, BIF)

Kediat d'Idjil und Tiris, Bouclièr de Rgueibat, Mauretanien (Itabirite, BIF;
gehören zu den weltgrößten Lagerstätten, bereits um 1067 abgebaut)

Isua Eisen-Formation, Westgrönland (Itabirite, BIF, mit 3,7 Mrd. Jahren die älteste Fe-Lagerstätte der Welt)

Goa, Orissa und Bihar (Barbil, Keonjihar District), Indien (Itabirite und Jspilite, BIF)

Koolanooka, Koolyanobbing, West-Australien (BIF)

Transvaal-Supergroup, Südafrika (Jaspilite, BIF)

Mt. Gould, Mt. Hale, Tom Price, Newan, Koolanooka, Marandoo, Brockman, Paraburdoo, Yandicoogina
Windarling, Kalgoorlie im Hamersley-Becken, West-Australien (BIF)


BIF-Block
BIF-Block

BIF-Block, ca. 2,1 Mrd. Jahre alt Gewicht: ca. 8,5 t Fundort: Nordamerika

Schluchti

Jaspilit
Jaspilit

Jaspilit - Gebänderter Fe-Hornstein der BIF; Hämatit, feinstkörniger Quarz, Chalcedon (Jaspis); Siderit (untergeordnet); Alter: Neoarchaikum 2,3 bis 2,5 G.A. (Transvaal Supergroup); Fundort: 30 km ...

Collector


Limonit

FeO(OH) mit H2O

Synonyme
Bohnerz (meist Limonit, selten)
Bolus (Bohnerz-Variante)
Brauneisenerz
Brauneisenstein
Brauner Glaskopf
Gelber Ocker
Huppererde (Bohnerz-Variante)
Krusteneisenstein
Lateriteisenerz
Minette (Brauneisen-Oolithgestein)
Raseneisenerz
Rot-, Roll- und Trümmererze
Siderogel
Terra Rossa (Bohnerz-Variante)

Goethit

a-FeOOH

Fe-Gehalt bis 63 %

Synonyme
Nadeleisenerz
Samtblende


Lagerstätten und Vorkommen

Hydrothermal
Bakalsk, Ural (Eiserner Hut, Oxidationszone)

Mechanische Verwitterung
Salzgitter (Trümmererz, 30-33 % Fe)
Das Eisen stammt aus Toneisensteinen
Kirovogorsk-Imandra, Kola-Halbinsel, Russland
Trümmererz-Konglomerate und Oolithe

Chemische Verwitterung
Conakry, Halbinsel Kaloum, Franz. Guinea (Lateriteisenerze)
Dominikanische Republik (Lateriteisenerze)
Kukusan, Kalimantan, Borneo (Lateriteisenerze)
Nigeria
Mayari, Cuba
Lokris, Griechenland (Lateriteisenerze)
Kaliwolo, Ural, Russland (Lateriteisenerze)
Jütland (Dänemark) bis Schleswig bzw. Flensburg
Joldelund, (Rasen- und Sumpfeisenerze)
Schweizer Jura (Bohnerze)

Marine (marin-sedimentär) Ausscheidungen (Oolithe)
Lothringen, Frankreich (Minette, 28-41 % Fe)
Luxemburg (Minette)
Kertsch, Halbinsel Krim, Ukraine (34-42 % Fe mit Phosphor)
Aib Baboucha, Algerien
Coto Wagner und Vivaldi, Leon-Galicia, Spanien

Vulkano-sedimentär
Enge Verbindung der Erzlager mit basaltischen bis
quarzkeratophyrisch-weilburgitischen Laven und Tuffen
Minette-Lagerstätten vom Lahn-Dill-Typ)


Bohnerz, Brauneisenstein
Bohnerz, Brauneisenstein

Minette (oolithischer Eisenstein Limonit-Goethit); Lothringen, Frankreich

Christian Rewitzer

Trümmer-Erz
Trümmer-Erz

Trümmer-Erz als Folge mechanischer Verwitterung; Limonit-Hornstein-Konglomerat; Kirovogorsk-Imandra, Murmanskaya Obl., Russland

Peter Seroka

Goethit
Goethit

Massives Goethit-Erz Riotinto, Huelva, Spanien

Carlos Pareja


Siderit

Fe[CO3]

Synonyme
Eisenspat
Chalybit
Spateisen

Fe-Gehalt von 37,2 bis 48,2 %

Blackband Ironstone: Sedimentäres Gestein aus Siderit und kohligem Material. Haupterz in Staffordshire, England.

Clay (Band) Ironstone: Sedimentäres Gestein aus Siderit und Tonschiefer. Haupteisenerz in Kent und Sussex, England.


Lagerstätten und Vorkommen

Hydrothermal
Eibenstock, Johanngeorgenstadt und
Schellerhau, Erzgebirge
Suhl und Ilmenau-Elgersburg, Thüringen
Ilfeld, Harz
Lobenstein, Thüringen
Siegerland

Hydrothermal-Metasomatisch
Erzberg, Steiermark (Siderit-Ankerit)
Siderit-Ankerit in Devonkalk
Kamsdorf und Schmalkalden, Thüringen (Siderit in Zechsteinkalk und Dolomit)
Ortuella-Somorrostro, Vizcaya, Spanien

Sedimentär-Marine Ausscheidungen
Czestochowa, Polen (In Siderit umgewandelte marine oolithische Toneisensteine)
Black Band- und Clay Band Ironstone-Lagerstätten in England


Siderit
Siderit

Siderit-Erz aus Eisenerzgängen Lanteira, Granada, Spanien

Carlos Pareja

Siderit
Siderit

Siderit-Erz aus hydrothermalen Eisenerzgängen; Almeria, Spanien

Carlos Pareja


Eisensilikaterze

Chamosit (Thuringit)

(Fe2+,Mg,Fe3+) 5 Al(Si3Al) O10 (OH,O)8

Fe-haltige Chlorite (Schichtsilikate)

Fe-Gehalt 29,6 bis 37 %


Lagerstätten und Vorkommen

Chemische Verwitterung und marine Ausscheidung
Schmiedefeld-Wallendorf und Wittmannsgereuth, Thüringen
Chrustenic, Krahulov, Jinocan und Nucic, Böhmen, Tschechien
Tajmiste, West-Mazedonien (Chamosit mit Siderit)
Normandie und Bretagne, Frankreich
Cam-Dag, Anatolien, Türkei (Chamosit-Oolithe)
Gogebic Iron Range (Ashland-, Florence- und Iron-Counties), Wisconsin, USA (BIF)
Paz de Rio, Boyaca, Colombia (Chamosit-Siderit-Oolithe)
Congo, Mündung des Flusses Congo (Pseudo-oolithische und oolithischer Hydrogoethit, Chamosit und Glaukonit)

Marine Eisen-Oolith-Lagerstätten

Schichten oder Linsen zwischen Quarziten und Tonschiefern

Gewöhnlich Bestandteil von BIF


Cham1
Cham1

Fe-haltiger Chlorit Utah, USA Foto: Andrew Silver; Public Domain USGS

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Chamosit
Chamosit

Chamosit mit Siderit Okanogan County, Washington, USA

Stephan Wolfsried



Bergbau

So unterschiedlich die Eisenerze sind, so unterschiedlich sind auch die Bergbaumethoden.

In modernen US-amerikanischen Gruben in Minnesota und Michigan wird Taconit (BIF-Erz, Magnetit-dominierend) abgebaut. Bevor das Erz verhüttet wird, wird es nach Brechen und magnetischer Separation des Magnetits zu Pellets hergestellt, um einen ca. 66%-igen Eisenanteil zu erreichen.

In Australien wird Eisenerz aus drei Hauptarten von Lagerstätten gewonnen: Massiver Magnetit (Savage River, Tasmanien), pisolitisches "Kanal-Eisenerz", welches durch mechanische Erosion primärer BIF-Erze in alluvialen Kanälen wie dem Robe River, West-Australien entsteht und dominierendes BIF-Eisenerz aus Newman, Hamersley Range und Koolyanobbing, West-Australien. Reines Hämatit- und Magnetit-Erz wird in den indischen Bundesstaaten Madhya Pradesh, Karnataka, Bihar, Orissa, Goa, Maharashtra, Andhra Pradesh, Kerala, Rajahstan und Tamil Nadu abgebaut.

Die jährliche Weltproduktion liegt bei etwa 1 Mrd. to Roh-Eisenerz. Der weltgrößte Produzent ist Brasilien (CVRD), gefolgt von der australischen BHP Billiton und der anglo-australischen Rio Tinto-Gruppe. Der Hauptnutzer von Eisen ist China, welches das weltweit größte stahlerzeugende Land ist.

In der gesamten Welt gibt es Eisenerzvorkommen, wobei die BIF-Lagerstätten dominieren. Der Abbau von Reicherzen (high grade ore) wird jedoch von den USA, Südafrika, Canada, Schweden, Venezuela, Kasachstan, Iran, Mauretanien und wenigen anderen Ländern dominiert.



Das Wappen von Eisenerz
Das Wappen von Eisenerz

welches dem Ort im Jahr 1453 von Kaiser Friedrich III verliehen wurde; Quelle: Creptow,E., 1900; Bergbau

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Der Erzberg
Der Erzberg

eine der weltgrößten Siderit-Lagerstätten um 1898-1899. Eisenerz, Steiermark, Österreich; Quelle: Creptow,E. , 1900; Bergbau

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Der Erzberg in der Steiermark
Der Erzberg in der Steiermark

im Jahr 2004

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Eisenerz-Lagerstätte Romeral in Chile
Eisenerz-Lagerstätte Romeral in Chile

Magnetiterz - Offener Tagebau;
El Romeral, IV. Region, Chile

Collector

Alkaligesteins-Carbonatitkomplex Kovdor in Karelien, Russland
Alkaligesteins-Carbonatitkomplex Kovdor in Karelien, Russland

Magmatogene Carbonatit-Lagerstätte; Grube Zheleznyi - Magnetit-(und Phlogopit)-
tagebau, Kovdor Massif, Kola-Halbinsel, Murmanskaja Oblast, Russland

Collector

Grube Christiane
Grube Christiane

Eisenerzlagerstätte Grube Christiane; Adorf, Sauerland

endeavour-minerals

BIF-Lagerstätte in der Mesabi Range
BIF-Lagerstätte in der Mesabi Range

Hull-Rust-Mahoning.Open Pit Tagebau, Hibbing; Mesabi Range, Minnesota, USA; BIF-Erze; ehemals eine der weltgrößten Eisenerz-Lagerstätten; Foto: USGS Public Domain; um 1940

Archiv: Peter Seroka (Collector)

BIF-Erz-Abbau in Kalksteinschichten
BIF-Erz-Abbau in Kalksteinschichten

Northwestern Iron Company Iron Ridge, Hubard Township, Dodge County, Wisconsin; Foto: USGS Public Domain ID. Alden, W.C., 417 (1909)

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Verladung des Eisenerzes in Mahoning Pit
Verladung des Eisenerzes in Mahoning Pit

bei Hibbit, Minnesota; 1941; Public Domain American Memory

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Goethit (brown ore)
Goethit (brown ore)

Abbau mittels Dampf-Schaufelbagger; Republic Iron & Steel Company, Goethite, Tuscaloosa County, Alabama; Foto: USGS Public Domain; ID. Burchard, E.F. 1509 (1929)

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Abau von Goethit-Erz
Abau von Goethit-Erz

Erzwaschanlage Republic Iron & Steel Company, Goethite; Tuscaloosa County, Alabama; Foto: USGS Public Domain, ID. Burchard, E.F., 1508 (1929)

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Hochgebirgs-Eisenerzlagerstätte Batère Puig d'Estelle
Hochgebirgs-Eisenerzlagerstätte Batère Puig d'Estelle

(1.778 m), Massif du Canigou; Pyrenées Orientales, Roussilon, Frankreich; abgebaut bis 1994

Collector

Eisenerzgrube Batere
Eisenerzgrube Batere

Puig d'Estelle, Massif du Canigou Pyrenées Orientales, Roussilon, Frankreich; Historische Aufnahme gegen Ende des 19. Jh.

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Cerro del Hierro
Cerro del Hierro

Historische Eisenerzlagerstätte Cerro del Hierro, San Nicolas del Puerto, Sevilla, Spanien; Hämatit und Siderit in Karst; historischer Abbau seit römischer Zeit

loismin

Cerro del Hierro
Cerro del Hierro

Historische Eisenerzlagerstätte Cerro del Hierro, San Nicolas del Puerto, Sevilla, Spanien; Hämatit und Siderit in Karst; historischer Abbau seit römischer Zeit

loismin



Verhüttung

Das Rennofen- oder Rennfeuer-Verfahren

Rennofen
Rennofen

Rennofen-Technologie Herstellung von Holzkohle (im Hintergrund) und Arbeiten rund um den Schmelzofen; im Vordergrund Schmieden der Luppe

Dieter Schmudlach

Soweit die Montanarchäologie es nachvollziehen kann, wurde Eisen bzw. Stahl schon vor mehr als 3.500 Jahren im Rennfeuer-Verfahren, d.h. mittels Rennöfen erzeugt. Die Bezeichnung Rennofen wird verwendet, da bei der Eisenerzeugung "rinnende" Schlacke entsteht (rennen = rinnen).

Die Rennöfen waren Schachtöfen mit einem Lehmmantel, der etwa einen halben Meter tief in den Boden eingelassen war. Über dem Boden angebrachte Windlöcher dienten der Luftzufuhr. Die Öfen wurden von oben im Wechsel mit einem Teil Eisenerz und zehn Teilen Holzkohle beschickt. Als Eisenerze dienten Raseneisenstein, Limonit oder Bohnerz, welche meist im einfachen Tagebau abgebaut oder oberflächlich am Boden abgetragen wurden.

Beim Rennverfahren wird Eisenerz mit Holzkohle zu Metall reduziert. Mit den in den Rennöfen erreichten Temperaturen von 1.200 bis 1.300oC wurde das Eisen nicht geschmolzen. Der Schmelzpunkt von reinem Eisen liegt bei über 1.500oC, auch die Schmelzpunkterniedrigung durch den gelösten Kohlenstoff reicht nicht aus, um flüssiges Eisen zu erzielen. Auch stellt Gusseisen als nicht direkt schmiedbares Eisen nicht das Ziel des Prozesses dar.

Als Folge von silikatischen Beimengungen im Erz und der Reaktion mit der Ofenwand entsteht eine eisenreiche Schlacke, die ab ca. 1.200oC flüssig ist, und im untersten Bereich des Ofens ausfließt. Die Schlacken sind in der Regel FeO-SiO2-Verbindungen. Das verbleibende Eisenerz wird durch das Kohlenmonoxid im Ofen zu elementarem Eisen reduziert. Als Resultat verbleibt ein schlackenhaltiger, oft schwammig-poröser Eisen- oder Weichstahlklumpen, die so genannte Luppe im Ofen. Diese Luppe wird nach dem Prozessende beim Abriss des Ofens entnommen. Es handelt beim Rennofen sich somit nicht um einen koninuierlichen Prozess, wie bei modernen Hochöfen, sondern um eine Art Batchbetrieb.

Diese schwammige Luppe wurde in späteren Arbeitsgängen noch mehrmals bis auf Weißglut erhitzt und geschmiedet, um das Eisen von Schlackeresten zu befreien. Es wurde quasi durchgeknetet und dann zumeist in Barren, bei den Kelten Doppelspitzbarren, bzw. Massel oder Masseln geformt.

Das Rennfeuer-Verfahren konnte nur mit sehr hochwertigem Eisenerz durchgeführt werden, da bei der Schlackenbildung sehr viel Eisen gebunden wird. Die Metallausbeute lag meist bei unter 20 %.



Rennofen
Rennofen

Joldelund, Schleswig-Holstein

smoeller

Rennofen
Rennofen

Rennofen-Technologie; Die im Eisenerz enthaltenen tauben Gesteinsreste werden bei Temperaturen um 1.200 °C flüssig und fließen als Schlacke in den unteren Bereich des Rennofens

Frank Mersch

Luppe
Luppe

Rennofen-Technologie; Luppe: ein mit Schlackenresten durchsetzter Eisen- oder Weichstahlklumpen, welcher durch den Reduktionsvorgang im Rennofen ensteht

Krizu



Die Rennofen-Technologie blieb in Europa bis etwa Ende des 16. Jh. das gebräuchlichste Verfahren zur Herstellung von Eisen, wie es u.a. auch von Agricola in seinem 1556 erschienenen Werk "De re metallica - Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwesen" detailgetreu beschrieben und gezeichnet wurde. Das Rennfeuer-Verfahren war bis zum ausgehenden Mittelalter die einzige in Europa bekannte Möglichkeit, verarbeitbares Eisen herzustellen.

Auch in anderen Teilen der Welt, besonders im südlichen Afrika, wurde Eisen bis Ende des 19. Jh. in Rennöfen erzeugt. Der englische Forscher Livingstone beschrieb, dass es bei den Njandjavölkern im heutigen Malawi in jedem Dorf eine eigene Schmelzhütte, Köhler und Schwarzschmiede gab und dass aus dem Eisen Werkzeuge, Nadeln und Speerspitzen gefertigt wurden.

Verschiedene Ansichten der Rennofen-Technologie zur Zeit von Agricola

Rennofen-Technologie
Rennofen-Technologie

Verschiedene Ansichten der Rennofen-Technologie zur Zeit von Agricola

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Rennofen-Technologie
Rennofen-Technologie

Verschiedene Ansichten der Rennofen-Technologie zur Zeit von Agricola

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Rennofen-Technologie
Rennofen-Technologie

Verschiedene Ansichten der Rennofen-Technologie zur Zeit von Agricola

Archiv: Peter Seroka (Collector)



Gewinnung von Eisen durch den Hochofen-Prozess

Das zerkleinerte, gemahlene und sortierte Feinerz wird zunächst gesintert. D.h., die Erzkörner werden mit Zuschlagstoffen (eisenhaltige Filterstäube, Flussmittel wie Koksgrus u.a.) auf gasbefeuerten Wanderrosten (Rost-Förderbändern) zusammengebacken, bzw. gesintert, um zu vermeiden, dass das sehr feine Erz die Luftzufuhr im Hochofen beeinträchtigt bzw. verhindert. Eisenerz, welches mit Zuschlagstoffen (Kalk, Kies, Sand und Dolomit) vermischt wurde, wird als Möller (althochdeutsch für "Gemisch") bezeichnet.

Das Roheisen wird durch Reduktion von Eisenoxid gewonnen. Die bis zu 30 m hohen Hochöfen, mit Durchmessern bis 12 m, werden abwechselnd von oben nach unten mit den gesinterten Eisenerze bzw. Möller und mit mit Koks gefüllt, wobei ein Schichtung ensteht. Mit Winderhitzern (Cowper) wird Luft auf ca. 1.300oC erhitzt und anschließend als Heißwind in den Hochofen gepresst.

Der Koks reagiert mit dem Sauerstoff der eingeblasenen Luft zu Kohlenmonoxid, wobei die Temperatur bis zu 1.600oC ansteigen kann. Das Kohlenmonoxid wiederum reagiert mit dem Eisenoxid, wobei das Eisenoxid zu Eisen reduziert und das entstandene Gemisch aus Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff als Gichtgas abgezogen wird. In den unteren Zonen des Hochofens reagiert der Kohlenstoff auch direkt mit dem Eisenerz. Durch die hohe Reaktionstemperatur und die Schmelzpunktsenkung durch die Aufnahme von Kohlenstoff wird das entstehende Eisen flüssig, ist jedoch noch durch silikatische Bestandteile des Eisenoxids und durch die Zuschläge verunreinigt. Diese Verunreinigungen bilden eine flüssige Schlacke. Die silikatischen Bestandteile (Siliziumdioxid) werden durch Zugabe von Kalk als Schlacke abgeschieden und der Kalk durch die Hitze im Hochofen in Calciummonoxid umgewandelt, welches wiederum mit dem Siliziumdioxid reagiert und eine dünnflüsige Schlacke bildet.

Das flüssige Eisen sammelt sich im unteren Teil des Hochofens und wird von der auf ihm schwimmenden spezifisch leichteren Schlacke vor erneuter Oxidation geschützt. In Zeitabständen von 4 - 6 Stunden werden das ca. 1.000oC heiße Roheisen sowie die Schlacke abgestochen.

Moderne Hochöfen können täglich mehr als 10.000 t Roheisen erzeugen und werden ohne Unterbrechung bis zu 10 Jahren betrieben. Nach dem Ende dieser so genannten "Ofenreise" muss der Hochofen überarbeitet, erneuert und Stahlteile ersetzt werden.

Das aus diesem Prozess gewonnene Roheisen (Luppen, bzw. Schmiede-, Gerb- und Gusseisen) ist das seit Beginn der Eisenzeit bis heute meist verwendete Metall.

Stahl wird aus Roheisen hergestellt, wobei diesem Silikat, Phosphor, Schwefel und andere Beimengungen entzogen (Gießpfanne) und der Kohlenstoffgehalt reduziert wird (Induktionsofen). Bedingt durch einen Kohlenstoffgehalt bis 4 % ist das Roheisen spröde und nicht schmiedbar. Erst durch die Verringerung des Kohlenstoffgehaltes, bzw. die Eisenveredelung zu Stahl, wird es leichter schmied- und walzbarer als Roheisen.

Mittels des Thomas-Verfahrens (Windfrischverfahren zur Eisen- und Stahlherstellung) wird phosphatreiches Roheisen geschmolzen und der zu Phosphorpentoxid oxidierte Phosphor mit Kalk (Zuschlag) vermischt. Das Endprodukt wird in Form feingemahlener Schlacke als so genanntes "Thomasmehl" als Düngemittel eingesetzt. Mit dem Thomas-Verfahren wird u.a. gut schmiedbares Eisen für Schienen und Profile erzeugt.

Der Damaszenerstahl, welcher seit langem zur Herstellung von Dolchen und Schwertern diente, ist eine Kombination aus kohlenstoffreichem Eisen und kohlenstoffarmem Stahl.

Großtechnisch wird Eisen nicht nur durch die Verhüttung von Eisenerzen, sondern auch aus Eisenschlacken, Kiesabbränden (Pyrit), Gichtstaub und aus Schrott und Legierungen hergestellt.



Darstellung verschiedener Technologien der Eisenerzverhüttung
Darstellung verschiedener Technologien der Eisenerzverhüttung

Ende 19., Anf. 20. Jh; Obere Reihe von links nach rechts: Cementierofen, Hochofenwerk, Bessemer Birne; Untere Reihe von links nach rechts: Hochofen, Konverterhalle, Winderhitzer; Quelle: Meyers Kov...

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Darstellung verschiedener Technologien der Eisenerzverhüttung
Darstellung verschiedener Technologien der Eisenerzverhüttung

Ende 19., Anf. 20. Jh; Unterschiedliche Öfen: Martin-Ofen, Radcliff-Ofen Tiegelofen, Puddel-Öfen und Röst-Öfen; Quelle: Meyers Konversationslexikon 1901

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Bessemer
Bessemer

Bessemer-Birne zur Erzeugung von kohlenstoffarmem Stahl Quelle: Meyers Hand-Lexikon 1890

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Neunkirchen
Neunkirchen

Ansicht der Hütten- und Kokereibetriebe in Neunkirchen/Saar wo lothringische Minette und saarländische Steinkohle die Ausgangsbasis der Eisen- und Stahlerzeugung waren Postkarte 1867

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Phoenix
Phoenix

Ansicht der Hüttenbetriebe Phoenix in Duisburg-Ruhrort Postkarte 1900

Archiv: Peter Seroka (Collector)

Bethlehem Steel
Bethlehem Steel

Ansicht der Hochofenanlagen der Bethlehem Steel, Pennsylvania; einer der bekanntesten Hüttenbetriebe in den USA

Harald Finster

Kokslöschen in einer Kokerei
Kokslöschen in einer Kokerei

Cokerie d'Anderlues, Anderlues, Belgien

Harald Finster

Chargieren eines Konverters
Chargieren eines Konverters

Stahlwerk Cockerill Sambre, Charleroi, Belgien

Harald Finster

Abstich eines Hochofensv
Abstich eines Hochofensv

Stahlwerk Cockeriull Sambre, Charleroi, Belgien

Harald Finster

Schlackenabguss
Schlackenabguss

Stahlwerk Cockerill Sambre, Charleroi, Belgien

Harald Finster

Blockwalzwerk
Blockwalzwerk

Sarstahl AG, Völklingen, Saar

Harald Finster

Giessen eines Castorbehälters
Giessen eines Castorbehälters

Siempelkamp AG, Krefeld

Harald Finster




Literatur zu Lagerstätten, Bergbau und Verhüttung

  • Agricola,G., 1556; De Re Metallica - Zwölf Bücher vom Berg- und Hüttenwesen
  • Angot, B. u. P., 1939; Le bassin ferifére de Lorraine
  • Berg,G., 1924; Die Entstehung der sedimentären Eisenerze; Geol. Rdsch. XV, 97-110
  • Borchert,H., 1952; Die Bildungsbedingungen mariner Eisenerzlagerstätten; Chemie Erde : 16, 1, 49-74
  • Brockamp,B. et.al.; 1942; Zur Entstehung deutscher Eisenlagerstätten; Arch. f. Lagerst.forschg. : 75, 61-110
  • Creptow,E., 1900; Der Erzbergbau; In: der Bergbau
  • Einecke,G.; 1950; Die Eisenerzvorräte der Welt
  • Fersman, A.E., Betechtin, A.G., 1942; Mineralogie des Urals
  • Fiege,K., 1950; Die Raseneisenerze Schleswig-Holsteins; N. Jhb. f. Min.; 219-237
  • Freundeskreis Keltischer Ringwall Otzenhausen; Verein zur Förderung der Archäologie im Hichwald e.V.; 2005; Rennfeuer
  • Ganzelewski, M., 1998; Die frühe Verhüttung von Raseneisenerzen am Kammberg bei Joldelund (Schleswig-Holstein); Diss. Bochum
  • Garside,W.R., 1971; The Durham miners 1910-1960
  • Harnmeijer,J.P., 2003; Banded Iron-Formation: A Continuing Enigma of Geology; Univ. of Washington
  • Jöns,H., 1993; Eisengewinnung im norddeutschen Flachland: In: Alter Bergbau in Deutschland; Sonderheft der Ztschr. Archäol. in Deutschland
  • Klein,C., 2005: Some precambrian banded iron-formations (BIF) from around the world; Their age, geological setting, mineralogy, metamorphism, geochemistry and orgins. Am. Min.: 90, 1473-1499
  • Koppenberg,H., 1926; Eindrücke aus der Eisenindustrieder Vereinigten Staaten von Nordamerika
  • Mitchell, A.H.G., Garson, M.S., 1981; Mineral deposits and global tectonic settings
  • Moorbath, S., O'Nions,R.K., Pankhurst,R.J., 1973; Early archean age for the Isua Iron Formation, West-Greenland; Nature: 245; 138-139
  • Narebski, W., 1971; Über die Entwicklung der Vorstellungen vom Ursprung der Toneisensteine in Polen; Geologie :20, 4/5, 441-450
  • Obeid el Bekri, Abu; 1070; Description de l'Afrique septentrionale (Das Buch der Wege und Königreiche)(Beschreibun der Eisenerzlagerstätte am Berg Kediat d'Idjil in Mauretanien)
  • Ramdohr,P., 1955; Die Erzmineralien und ihre Verwachsungen
  • Schneiderhöhn, H., 1955; Erzlagerstätten
  • Schwarz,M., 1924/1925; Eisenhüttenkunde (2 Bände)
  • Toussaint,F., 1952; Der Weg des Eisens; Bilder aus dem Werdegang des Eiens vom Erz zum Stahl.
  • TU Dresden - Instit. f. Geotechnik, 2005; Eisen- und Stahlveredelungsmetalle; Vorlesungsmaterial - Mineralische Rohstoffe
  • Vazquez Guzman,F., 1978; Depositos minerales de España
  • Wedding,H., 1870; Das Eisenhüttenwesen; Erste Abtlg.: Die Erzeugung des Roheisens




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Quellangaben




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