Hochofen

Ein Hochofen (veraltet auch Hohofen) ist eine großtechnische Anlage, mit der aus aufbereiteten Eisenerzen (meist Oxiden) in einem kontinuierlichen Reduktions- und Schmelzprozess flüssiges Roheisen erzeugt wird.

Die komplette Anlage wird auch als Eisenwerk oder Hüttenwerk bezeichnet und besitzt neben dem Hochofen als zentralem Bauteil weitere Einrichtungen, die den kontinuierlichen Betrieb gewährleisten. Dazu zählt der Bunker zur Lagerung der Einsatzstoffe (Möller: Eisenerz und Zuschlagstoffe) und der Heizstoffe (Koks) mit angeschlossenen Transport- und Leitungssystemen, um diese am Ofenkopf in den Hochofen einzubringen. Weitere Einrichtungen dienen zur Abführung des Gichtgases am Ofenkopf, zur Zuführung des von den Winderhitzern vorgewärmten Gebläsewindes im mittleren Teil des Hochofens sowie zur Abführung von Roheisen und Schlacke am Ofengrund.

Die im Möller enthaltenen Zuschlagstoffe wie Siliciumdioxid (Quarzsand), Calciumoxid (Kalk) und andere dienen während des Hochofenprozesses zur Bindung der unerwünschten Bestandteile des Erzes in der Schlacke und senken zudem die Schmelztemperatur des Eisens. Der schichtweise aufgegebene Koks dient als Energieträger und Reduktionsmittel und der über mehrere Windformen eingeblasene Heißwind liefert den nötigen Sauerstoff.

Dem produzierten Roheisen muss anschließend durch Frischen ein Teil des aufgenommenen Kohlenstoffs sowie der größte Teil des aufgenommenen Phosphors und Schwefels entzogen werden, bevor es zu verschiedenen Gusseisen- oder Stahlsorten weiterverarbeitet werden kann. Als Nebenprodukte fallen Schlacke und Gichtgas an. Die Schlacke wird üblicherweise granuliert und als Hüttensand in der Zementindustrie verwendet. Mit dem Gichtgas wird zunächst der benötigte Heißwind erzeugt, anschließend wird es als Heizgas weitergenutzt.

Der moderne Hochofenprozess entwickelte sich im Laufe von rund 5000 Jahren aus einfachen, mit Holzkohle betriebenen und mit Kaltluft angefachten Renn- bzw. Luppenfeuern weiter in Rennöfen und Stücköfen. Der Prozess unterscheidet sich signifikant vom modernen Hochofen. Die klassischen Öfen erzeugen durch Direktreduktion festes Schmiedeeisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Nur die flüssige Schlacke läuft aus dem Ofen. Das Renneisen konnte und musste im Anschluss geschmiedet werden, um die eingeschlossene Schlacke auszutreiben. Im Gegensatz dazu muss das mit dem Floßofen und nachfolgenden Hochofen produzierte Roheisen, der ab Anfang des 18. Jahrhunderts mit Koks beheizt und seit 1828 mit Heißwind betrieben wird, in einem weiteren Arbeitsschritt entkohlt werden.

Bei der Erzeugung von einer Tonne Stahl entstehen etwa 1,37 Tonnen des Treibhausgases CO₂, ein großer Teil davon beim Hochofenprozess. In Deutschland entspricht das etwa einem Drittel der Industrieemissionen. Viele große Stahlunternehmen in Europa planen deshalb, den Hochofenprozess durch emissionsarme Verfahren zu ersetzen wie beispielsweise durch Direktreduktion mit Wasserstoff und nähern sich damit wieder dem klassischen Prozess an.