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Das Eisen ist eines der sieben Metalle der Antike und wurde dem Gott Mars zugeordnet. Es ist heute neben Aluminium das wichtigste Metall, das wir für unser Leben brauchen.

Daten und Eigenschaften

Ferrum (Fe)
Nr. 26 im Periodensystem
Schmelzpunkt: 1538 °C
Dichte: 7,874 g/cm³

Geschichte des Eisens und des Erzabbaus

Die Nutzung von irdischem Eisen muss in Mesopotamien ebenfalls schon früh bekannt gewesen sein, belegt durch einen Eisendolch mit Bronzegriff aus der Zeit zwischen 3000 und 2700 v. Chr., der in den Ruinen von Ešnunna bei Tell Asmar im heutigen Irak gefunden wurde.

Die ältesten vom Menschen bearbeiteten Objekte aus Eisen stammen aus etwa 4000 v. Chr. Dies sind aber Meteorsteine. Sie wurden nicht geschmolzen oder geschmiedet, sondern wie Steine bearbeitet. Ein Kennzeichen für Meteorit-Eisen ist der hohe Nickelanteil.

Ab 3000 v. Chr. findet man in Mesopotamien, Anatolien und Ägypten erstmals Eisen, das aus Erz (verhüttetes Eisen) gewonnen wurde. Dieses war sehr rar und teuer. Es war wertvoller als Gold und wurde vermutlich nur bei Zeremonien benutzt.

Erst ab 1600 vor Christus wurde verhüttetes Eisen vermehrt zu Gebrauchsgegenständen verarbeitet. Doch erst 400 Jahre später löste das Eisen die vorher übliche Bronze ab. Vermutlich war es nicht so sehr die Vorteile des Materials Eisen, als vielmehr der Mangel an Zinn, was das Eisen allmählich zum Durchbruch verhalf.

Indem das Eisen mit Holzkohle verflüssigt wurde, entstand ein Stahl, der durch schnelles Abkühlen (eintauchen in Wasser) gehärtet wurde und so elastisch und hart war.
Erst im 14. Jahrhundert wurde Gusseisen in Schweden entwickelt. Die gegossene Kanonenkugel war ein begehrtes Produkt, das sich bald über ganz Europa verbreitete.

Vorkommen von Eisen

Vermutlich besteht der Erdkern aus Eisen und Nickel. Eisen ist zusammen mit Nickel vermutlich der Hauptbestandteil des Erdkerns. Sie erzeugen das Magnetfeld der Erde. Eisen ist das zehnthäufigste Element im Universum. Es konnte nur durch die Supernova-Explosionen aus kleineren Elementen fusionieren.

Um Eisen und Stahl herzustellen wird vor allem 40-prozentiges Magneteisenerz
angetrieben von thermischen Kräften, erzeugen Konvektionsströmungen von flüssigem Eisen im äusseren Kern das Erdmagnetfeld. Mit einem Anteil von 5 Prozent ist Eisen aber auch eines der häufigeren Elemente der Erdkruste. Die ersten Quellen, die ausgebeutet wurden, sind Raseneisenerz und offenliegende Erze. Heute wird vor allem 40-prozentiges Magneteisenerz genutzt. Das wichtigste Mineral zur Eisengewinnung ist Hämatit, welches grösstenteils aus Fe₂O₃ besteht.

Gewinnung von Eisenerz

Eisenerz wird häufig im Tagebau (oberirdisch), aber auch im Tiefbau (Untertagebau, wie in Kiruna) abgebaut. Der Tagebau ist weniger aufwändig.

Brasilien und Westaustralien sind Abbaugebiete, die Erz von hoher Qualität fördern. Sehr grosse Mengen fördert aber auch China. Diese drei haben die Abbaugebiete in Frankreich, Schweden und Deutschland verdrängt.

Abbaugebiete in den Tropen

Eisenerz lässt sich relativ leicht abbauen. Deswegen begannen viele Staaten in den Tropen Eisenerz und andere Rohstoffe zu fördern, um Gewinne zu erzielen. Der Abbau aber ging oft auf Kosten von Mensch und Umwelt: Regenwald und ganze Landstriche wurden zerstört, da die hochgiftigen Abwässer und Schlämme einfach ungereinigt und ungeschützt abgelagert wurden. In den kontaminierten Flüssen wurden die Fische verseucht und das giftige Wasser wurde zur Bedrohung für die Einwohner. So durch die Ok Tedi-Mine in Papua-Neuguinea und andere Minen.

Selten lagen die Minen bei den Hütten und Hochöfen. Das Erz musste zuerst weit übers Land oder übers Wasser mit mehrfachem Umladen transportiert werden.

Herstellung von Eisen aus dem Erz

Bevor aus dem Erz im Hochofen Eisen gewonnen werden kann, wird es zerkleinert und zu feinem Sand gemahlen. Danach werden die Erzkörner gesintert: Die Erzkörner werden gemischt mit Feinerzen, Kreislaufstoffen, Brennstoff (Koksgrus), Kalksandstein und Sintereigenabsiebung.

Dieses Mischgut wird mit Wasser vermischt und auf ein Endlosrostband geschichtet. Der in der Mischung enthaltene Koks wird dann durch Erdgas/Gichtgasflammen gezündet. Das unter dem Rostband befindliche Saugzuggebläse zieht nun die Brennfront durch die Mischung, sodass der Sinterkuchen am Abwurf des Bandes vollständig durchgebrannt ist.

Durch die im Prozess entstehende Wärme schmelzen die Feinerze oberflächlich auf, sodass ihre Körner eine feste Verbindung eingehen. Nach dem Brechen des Sinterkuchens wird er gekühlt und klassifiziert. Sogenannter Rostbelag und Sinterrückgut verbleiben in der Sinteranlage, der Fertigsinter wird dem Hochofen zugeführt.

Hochofen

nn

Eisen und Magnetismus

Eisen ist neben Kobalt und Nickel magnetisch. Es kann so in Elektromotoren, Generatoren und Transformatoren eingesetzt werden.

Nicht magnetisch dagegen sind Kupfer, Aluminium, Blei, Gold, Silber und Magnesium.

Eisen und Stahl

 

Verwendung von Eisen

Eisen in der Biologie

Eisengehalt im menschlichen Körper

Das Eisen ist ein wichtiges Spurenelement für den Menschen. Es muss durch die Nahrung aufgenommen werden.

Der Körper eines Menschen enthält durchschnittlich 4–5 g Eisen. Es kommt in Enzymen (Zytochromen, Peroxidasen, Katalase), in Hämoglobin (Blut) und Myoglobin (Muskel) sowie als Depot- oder Reserve-Eisen in Form von Ferritin und Hämosiderin vor.

Pro Tag sind

Der Eisenbedarf ergibt sich aus den täglichen Eisenverlusten über Stuhl, Urin und Schweiss und beträgt etwa 1 mg pro Tag. Bei Frauen kommen Verluste durch die Regelblutung hinzu. Während des Wachstums und in der Schwangerschaft ist der Eisenbedarf erhöht.

Es reicht aber nicht aus, Eisen in Höhe des Bedarfs von etwa 1 mg pro Tag mit der Nahrung aufzunehmen. Denn nur etwa 10-15% des Eisens in der Nahrung ist für den Körper tatsächlich verfügbar. Jugendliche und Erwachsene sollen zwischen 10 und 15 Milligramm und Kinder zwischen 8 und 10 Milligramm Eisen pro Tag aufnehmen. Schwangeren und Stillenden werden weit höhere Aufnahmemengen von 30 bzw. 20 mg pro Tag empfohlen.

Eisengehalt von Nahrungsmitteln

NAHRUNGSMITTEL EISENGEHALT (in mg) pro 100 Gramm

FLEISCH und WURST

Blutwurst Schweineleber Rinderschinken Kalbsleber Leberwurst Rindfleisch Kalbfleisch Schweinefleisch Schinken Huhn

30 18 10 7,5 3 2,1 2 1,4 1,1 0,7

GETREIDE und GETREIDEPRODUKTE

Weizenkleie Hirseflocken Weizenkeime Haferflocken, Grünkern Buchweizen Roggenmehl Vollreis Roggenbrot Weizenmehl Reis parboiled Zwieback Weißbrot Weizengriess Reis geschält

15 9 7,6 4,2 3,5 2,1 1,7 1,7 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 0,6

NÜSSE und KERNE

Kürbiskerne Pinienkerne Mandel Haselnüsse Walnüsse Erdnüsse

11,2 9,2 4,2 3,7 2,5 2,4

FRÜCHTE, FRUCHTSÄFTE, DÖRROBST

Rosinen, Dörrzwetschgen Heidelbeeren, Zitronen Marillen, Erdbeeren, Kirschen Kiwi, Mandarinen, Pfirsiche Trauben, Bananen Ananas, Pflaumen, Rhabarber Äpfel, Birnen, Melonen Orangen

2,3 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3 0,2 0,1

GEMÜSE, KARTOFFELN, HÜLSENFRÜCHTE

Sojabohnen getrocknet Linsen getrocknet Weiße Bohnen getrocknet Kichererbsen getrocknet Tofu Schwarzwurzel Spinat Erbsen grün Kopfsalat, grüne Bohnen Champignon, Steinpilze Lauch, Spargel Karfiol, Kohlrabi Rotkohl, Sauerkraut Tomaten Kartoffeln

9,7 8 7 6,1 5,4 3,3 2,7 1,9 1 1 0,9 0,5 0,5 0,5 0,3

FISCH und MEERESFRÜCHTE

Austern Ölsardinen Seelachs

5,8 2,5 0,2

EIER, MILCH, MILCHPRODUKTE

Eigelb Eier (100g = 2 Stück) Sojamilch Schnittkäse Weichkäse Milch, Joghurt, Rahm Eiweiss

5,5 1,8 0,4 0,3 0,2 0,1 0,1

Ortsbezeichnungen, die mit Eisen zu tun haben

Portoferraio auf Elba,

Eisenach in Thüringen
Eisenach bei Trier in Rheinland-Pfalz
Eisenbach in Baden-Württemberg
Eisenberg (Allgäu) in Bayern
Eisenberg in Rheinland-Pfalz
Eisenberg in Thüringen
Eisendorf in Schleswig-Holstein
Eisenheim in Bayern
Eisenhüttenstadt in Brandenburg
Eisenschmitt in Rheinland-Pfalz

Erzgebirge