Vom Erz zum Metall
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Description
Zielsetzung: Das Arbeitsblatt behandelt die chemischen, technischen und ökologischen Grundlagen der industriellen Metallgewinnung sowie der Weiterverarbeitung im LD-Konverter-Verfahren. Die Lernenden erarbeiten den schrittweisen Aufbau eines Schachtofens, formulieren und gleichen Redoxgleichungen aus, ordnen physikalisch-chemische Reaktionszonen zu und bewerten das Verfahren kritisch hinsichtlich seiner Umwelt- und Klimawirkung.
Inhalte und Methoden: Die Erarbeitung erfolgt durch Querschnittsanalysen, Lückentexte, stöchiometrische Gleichungsübungen und Zuordnungsaufgaben zu den Temperaturzonen des Hochofens. Die Lernenden untersuchen den Aufbau und die Funktion des Hochofens, erläutern die Aufgaben der Einsatzstoffe und erarbeiten die chemischen Prozesse der Verbrennung, Erzreduktion und Schlackenbildung anhand von Reaktionsgleichungen. Abschließend vergleichen sie die Herstellung von Roheisen und Stahl, formulieren die Oxidationsreaktion des Kohlenstoffs und beurteilen den ökologischen Fußabdruck der traditionellen Hochofen- und Konverterroute.
Kompetenzen:
- Fachkompetenz: Beherrschung des Redoxbegriffs (Sauerstoffübertragungs-Modell), Verstehen von Trennverfahren (Dichteunterschied von Schlacke und Roheisen) und Abgrenzung der Werkstoffeigenschaften von Roheisen und Stahl anhand des Kohlenstoffgehalts
- Erkenntnisgewinnung & Modellkompetenz: Übersetzung eines mehrstufigen technischen Großverfahrens in Teilreaktionsgleichungen und Zuordnung von Reaktionsbedingungen zu thermischen Zonen
- Bewertungs- und Urteilskompetenz: kritische Reflexion des LD-Verfahrens im Hinblick auf Dekarbonisierung und Klimaschutz (Notwendigkeit der Umstellung auf Wasserstoff-Direktreduktion)
Zielgruppe und Niveau: Ab Klasse 9