Über die Reduktion von Wüstit und Magnetit

Zusammenfassung

Die Existenzgebiete der Eisenoxyde zeigt Abb. 1 [10, 11]. Danach ist der Wüstit über einen verhältnismäßig großen Konzentrations- und Temperaturbereich stabil. Er schmilzt je nach Zusammensetzung zwischen 1370 und 1425°C. Unterhalb 570°C zerfällt der Wüstit in α-Eisen und Magnetit (vgl. [12]). Die stöchiometrische Zusammensetzung FeO fällt nicht in den Stabilitätsbereich, sondern der Wüstit weist stets einen Fehlbetrag an Eisen auf. Sein Kristallgitter entspricht dem NaCl-Typ [13]. Eisen- und Sauerstoffionen bilden je ein kubisch-flächenzentriertes Teilgitter. Das Eisenteilgitter enthält entsprechend der Abweichung von der Stöchiometrie eine bestimmte Anzahl von Leerstellen. Diese Fehlordnung des Wüstits wird durch die Schreibweise Fe_1-y O berücksichtigt. y bedeutet darin den Molenbruch der Leerstellen im Kationengitter. Die Elektroneutralität des Gitters wird durch das Auftreten von zwei dreiwertigen Eisenionen je Leerstelle gewahrt. Dabei kann die dritte positive Ladung zwischen den Eisenionen ausgetauscht und als Defektelektron beschrieben werden. Die Leerstellenkonzentration steigt bei einer Temperatur von 1000° C von ungefähr 5% an der Phasengrenze Eisen/Wüstit auf über 12% an der Phasengrenze Wüstit/Magnetit. Auf den Abb. 2 und 3 [1, 14] sind die Zustandsdiagramme der Systeme Eisen-Sauerstoff-Wasserstoff und Eisen-Sauerstoff-Kohlenstoff wiedergegeben. Sie enthalten die nach H.- J. Engell [11] berechneten Kurven gleicher Leerstellenkonzentration.