De Staalmeesters van IJmuiden

Scheikunde verslag
De staalmeesters van IJmuiden

Inleiding
IJzer en staal, we weten dat het erg sterke materialen zijn en dat ze gebruikt worden om huizen, auto’s en blikjes mee te maken. We gebruiken de materialen zelfs als uitdrukkingen in onze taal; een ijzersterk argument en een stalen wilskracht bijvoorbeeld. Maar weten we wel hoe ijzer en staal precies gemaakt worden? En wat het verschil tussen de twee materialen? In dit verslag kom je het allemaal te weten.

Wat is staal en wat is ijzer?
IJzer is een heel hard materiaal. Als men over ijzer spreekt, denk je meestal aan een dikke ijzeren staaf die gebruikt wordt in bouw, maar er zijn veel meer soorten dingen waar ijzer in is verwerkt, zoals: frisdank blikjes, in de bouw van woningen, auto’s, schepen en nog veel meer. Staal is eigenlijk een soort van ijzer, maar met een ander koolstofgehalte en kristalstructuur, dat bepaalt hoe sterk en veerkrachtig ijzer wordt. Grofweg kan je zeggen: ijzer buigt, en staal breekt.

Waar wordt ijzer gemaakt?
IJzer wordt gemaakt in hoogovens. In China vonden ze voor het eerst de hoogoven uit, wat voor een hele verbetering van de kwaliteit van ijzer zorgde. Het grootste hoogoven bedrijf, Corus, werd opgericht in 1999. Corus is een fusie tussen Nederlandse Koninklijke Hoogovens en British Steel. Corus heeft bedrijven in 17 verschillende landen, heeft veel vraag vanuit die landen in ook een belangrijk bedrijf voor Nederland, België en Duitsland. De grootste Nederlandse hoogovens zijn in IJmuiden. 80% van de productie van die hoogovens is bestemd voor het buitenland.

Hoe wordt ijzer gemaakt?
IJzer is natuurlijk niet meteen al een hele staaf die je zomaar in de grond vindt, er gaat een heel proces aan vooraf totdat het ijzer tot het materiaal wat wij kennen wordt.
Eerst wordt er ijzererts gedolven in ijzermijnen. De ijzererts wordt dan naar de hoogovens vervoerd, waarna het smelt en scheiding werk kan beginnen. Als eerst maken ze het ijzer ‘puur’ door de ijzererts en koolstof te mengen en tot 2000º C te verhitten, dat na een aantal chemische reacties vloeibaar ijzer is geworden. De koolstofmono-oxide wordt gemaakt door de onvolledige verbranding van zuurstof en cokes (steenkool). De koolstofmono-oxide reageert dan met de ijzeroxide.
Dit alles wordt bovenaan de hoogoven gedaan in de grote schoorsteen die je al van ver kunt zien. Het toevoegen van ijzererts en cokes wordt continu gedaan. Bovenaan worden niet alleen lagen cokes en ijzererts toegevoegd maar er kunnen ook lagen pellets, stukerts en sinter worden toegevoegd voor de chemische reacties. Er wordt ook hete wind van ongeveer
1200º C en poederkool ingeblazen, soms met zuurstof.
De stoffen die van sinter, pellets en stukertsen voort kwamen zijn ijzeroxiden, onzuiverheden zoals calciumoxide (CaO) en silicumoxide (SiO2). Zij worden gesmolten en gescheiden van het ruwijzer afgetapt. Zij vormen de ‘slak’, de stoffen die o.a. in de cementindustrie wordt verwerkt.
Het ruwijzer sijpelt door de cokeslagen naar beneden en het onderste ruwijzer wordt afgetapt. Maar het is dan nog geen ‘echt’ ijzer. Het ruwijzer bestaat dan nog uit 5% koolstof en verzamelt zich in de converter. In de converter kunnen er ook andere stoffen toegevoegd worden, door het ijzer sterker of juist flexibel te maken. Dat kan door middel van een pijp die in de converter gaat. De pijp kan ook koolstof onttrekken en dan doen ze door het veranderen van het al eerder genoemde koolstofgehalte van het ijzer. Er kunnen ook andere stoffen worden toegevoegd via de pijp, zoals: kleine hoeveelheden chroom, kobalt of mangaan om ander ijzer te maken.
Daarna wordt het staal, chroom of wat het ook geworden is, opgevangen in een soort weegschaal met twee bakken die het materiaal één voor één opvangen en weer in andere bakken gieten voor opslag. De weegschaal draait steeds rond, dus terwijl de ene bak gevuld wordt, giet de ander bak het in de opslag bakken.
Er worden steeds monsters van het uiteindelijke ijzer genomen zodat er geen slechte kwaliteit wordt verkocht. Daarna wordt het in trucks gegoten die naar de fabriek gaan, waar de fabriek het ijzer gaat bewerken.
In de fabriek waar het ijzer wordt bewerkt, verhitten ze de materialen zodat ze meer buigzaam zijn en in de gewenste vorm gemaakt kunnen worden. Ze doen soms ook nog een coating (beschermlaag) op het ijzer voor de verlenging van de levensduur.
Dan is het uiteindelijk klaar en kan weer door verkocht worden.
Het is gelukkig niet erg als een ijzerproduct kapot gaat of wordt weggegooid, het is namelijk compleet recyclebaar!

Bronnen
http://www.waarmaarraar.nl/pages/re/2251/Achtbaan_gestolen.html
http://nl.wikipedia.org/wiki/Hoogoven
http://nl.wikipedia.org/Ijzer_%28element%29
Het scheikunde lesboek