Eisenerz

Hämatit: das wichtigste Eisenerz in brasilianischen Minen. ⓘ

Lagerbestände von Eisenerzpellets wie dieses werden in der Stahlproduktion verwendet. ⓘ

Eisenerz wird an den Docks in Toledo, Ohio, entladen. ⓘ

Eisenerze sind Gesteine und Mineralien, aus denen metallisches Eisen wirtschaftlich abgebaut werden kann. Die Erze sind in der Regel reich an Eisenoxiden und variieren in ihrer Farbe von dunkelgrau, hellgelb oder tiefviolett bis rostrot. Das Eisen liegt in der Regel in Form von Magnetit (Fe
₃O
₄, 72,4 % Fe), Hämatit (Fe
₂O
₃, 69,9% Fe), Goethit (FeO(OH), 62,9% Fe), Limonit (FeO(OH)-n(H₂O), 55% Fe) oder Siderit (FeCO₃, 48,2% Fe). ⓘ

Erze mit einem sehr hohen Anteil an Hämatit oder Magnetit (mehr als etwa 60 % Eisen) werden als "natürliches Erz" oder "direktes Schiffserz" bezeichnet, d. h. sie können direkt in die Hochöfen der Eisenerzeugung eingespeist werden. Eisenerz ist der Rohstoff für die Herstellung von Roheisen, einem der wichtigsten Rohstoffe für die Stahlerzeugung - 98 % des abgebauten Eisenerzes werden für die Stahlerzeugung verwendet. Im Jahr 2011 zitierte die Financial Times Christopher LaFemina, Bergbauanalyst bei Barclays Capital, mit den Worten, Eisenerz sei "für die Weltwirtschaft wichtiger als jeder andere Rohstoff, außer vielleicht Öl". ⓘ

Bändereisenerz, 2,1 Milliarden Jahre alt ⓘ

Roteisenstein, Fundort ehemalige Grube „Ruremark“ bei Bad Endbach-Wommelshausen ⓘ

Eisenerze sind Gemenge aus natürlich vorkommenden chemischen Verbindungen des Eisens und nicht- oder kaum eisenhaltigem Gestein. Die natürlichen Eisenverbindungen werden Eisenerzminerale genannt, das übrige Gestein Gangart oder taubes Gestein. Die Eisenerzminerale sind bei den wirtschaftlich bedeutenden Lagerstätten meist Eisenoxide oder Eisencarbonate (Siderit). In geringen Mengen werden auch Eisenerze abgebaut und verhüttet, in denen das Eisen mit Schwefel (z. B. bei Pyrit) oder anderen Elementen verbunden ist. ⓘ

Die wichtigsten Eisenerzminerale sind Magnetit (Fe₃O₄, bis 72 % Eisengehalt), Hämatit (Fe₂O₃, bis 70 % Eisengehalt) und Siderit (FeCO₃, bis 48 % Eisengehalt). ⓘ

Quellen

Metallisches Eisen ist auf der Erdoberfläche praktisch unbekannt, außer in Form von Eisen-Nickel-Legierungen aus Meteoriten und sehr seltenen Formen von Xenolithen aus dem tiefen Erdmantel. Es wird angenommen, dass einige Eisenmeteoriten von akkretierten Körpern mit einem Durchmesser von 1.000 km oder mehr stammen. Der Ursprung des Eisens lässt sich letztlich auf die Bildung durch Kernfusion in Sternen zurückführen, und man geht davon aus, dass das meiste Eisen in sterbenden Sternen entstanden ist, die groß genug sind, um zu kollabieren oder als Supernovae zu explodieren. Obwohl Eisen mit etwa 5 % das vierthäufigste Element in der Erdkruste ist, ist der überwiegende Teil in Silikat- oder seltener in Karbonatmineralien gebunden (weitere Informationen siehe Eisenzyklus). Die thermodynamischen Hürden für die Abtrennung von reinem Eisen aus diesen Mineralien sind gewaltig und energieintensiv; daher werden für alle von der menschlichen Industrie genutzten Eisenquellen die vergleichsweise selteneren Eisenoxidminerale, vor allem Hämatit, verwendet. ⓘ

Vor der industriellen Revolution wurde das meiste Eisen aus weithin verfügbarem Goethit oder Moorerz gewonnen, zum Beispiel während der Amerikanischen Revolution und der Napoleonischen Kriege. Prähistorische Gesellschaften nutzten Laterit als Quelle für Eisenerze. In der Vergangenheit wurde ein Großteil des von den Industrienationen verwendeten Eisenerzes aus Hämatitlagerstätten mit einem Fe-Gehalt von etwa 70 % gewonnen. Diese Vorkommen werden gemeinhin als "Direktverschiffungserze" oder "natürliche Erze" bezeichnet. Die steigende Nachfrage nach Eisenerz und die Erschöpfung der hochwertigen Hämatitvorkommen in den Vereinigten Staaten führten nach dem Zweiten Weltkrieg zur Erschließung von Eisenerzvorkommen mit geringerem Fe-Gehalt, vor allem zur Nutzung von Magnetit und Takonit. ⓘ

Die Methoden des Eisenerzabbaus unterscheiden sich je nach Art des abzubauenden Erzes. Es gibt vier Haupttypen von Eisenerzlagerstätten, die derzeit abgebaut werden, abhängig von der Mineralogie und Geologie der Erzlagerstätten. Es handelt sich um Magnetit, Titanmagnetit, massiven Hämatit und pisolitische Eisensteinvorkommen. ⓘ

Gebänderte Eisenformationen

2,1 Milliarden Jahre altes Gestein mit Bändereisenbildung. ⓘ

Verarbeitete Takonit-Pellets mit rötlicher Oberflächenoxidation, wie sie in der Stahlindustrie verwendet werden, mit einem US-Viertelstück (Durchmesser: 24 mm [0,94 in]) als Maßstab. ⓘ

Bändereisen-Formationen (BIF) sind Sedimentgesteine mit einem Eisengehalt von mehr als 15 %, die überwiegend aus dünn gelagerten Eisenmineralen und Siliziumdioxid (als Quarz) bestehen. Bändereisen-Formationen kommen ausschließlich in präkambrischen Gesteinen vor und sind in der Regel schwach bis stark metamorphisiert. Bändereisen-Formationen können Eisen in Form von Karbonaten (Siderit oder Ankerit) oder Silikaten (Minnesotait, Greenalit oder Grunerit) enthalten, aber in den als Eisenerze abgebauten Formationen sind Oxide (Magnetit oder Hämatit) das wichtigste Eisenmineral. Gebänderte Eisenformationen sind in Nordamerika als Takonit bekannt. ⓘ

Bei der Förderung werden enorme Mengen an Erz und Abfällen bewegt. Die Abfälle kommen in zwei Formen vor: nicht erzhaltiges Grundgestein in der Mine (Deckgebirge oder Zwischengebirge, lokal als Mulch bezeichnet) und unerwünschte Mineralien, die ein fester Bestandteil des Erzgesteins selbst sind (Ganggestein). Das Mulchgestein wird abgebaut und auf Halden aufgeschüttet, während der Ganggesteinsteil bei der Aufbereitung abgetrennt und als Bergematerial entsorgt wird. Takonit-Tailings bestehen hauptsächlich aus dem Mineral Quarz, das chemisch inert ist. Dieses Material wird in großen, regulierten Wasserabsetzbecken gelagert. ⓘ

Magnetit-Erze

Die wichtigsten Parameter für die Wirtschaftlichkeit von Magnetiterz sind die Kristallinität des Magnetits, der Eisengehalt des Bändereisengesteins und die im Magnetitkonzentrat enthaltenen Verunreinigungen. Die Größe und das Abraumverhältnis der meisten Magnetitvorkommen sind irrelevant, da eine Bändereisenerzformation Hunderte von Metern dick sein kann, sich über Hunderte von Kilometern entlang des Streichens erstreckt und leicht mehr als drei Milliarden oder mehr Tonnen Erz enthalten kann. ⓘ

Der typische Eisengehalt, bei dem eine magnetithaltige Bändereisenerzformation wirtschaftlich wird, liegt bei etwa 25 % Eisen, was im Allgemeinen zu einer Gewinnung von 33 bis 40 % Magnetit nach Gewicht führt, so dass ein Konzentrat mit einem Eisengehalt von über 64 % nach Gewicht entsteht. Das typische Magnetit-Eisenerzkonzentrat enthält weniger als 0,1 % Phosphor, 3-7 % Siliziumdioxid und weniger als 3 % Aluminium. ⓘ

Derzeit wird Magnetit-Eisenerz in Minnesota und Michigan in den USA, Ostkanada und Nordschweden abgebaut. Magnetithaltige Bändereisenerzformationen werden derzeit in großem Umfang in Brasilien abgebaut, das beträchtliche Mengen nach Asien exportiert, und in Australien gibt es eine im Entstehen begriffene große Magnetit-Eisenerzindustrie. ⓘ

Direkt verschiffbare Erze (Hämatit)

Eisenerzlagerstätten mit Direktverfrachtung (DSO), die in der Regel aus Hämatit bestehen, werden derzeit auf allen Kontinenten außer der Antarktis abgebaut, wobei die größten Vorkommen in Südamerika, Australien und Asien liegen. Die meisten großen Hämatit-Eisenerzlagerstätten stammen aus umgewandelten gebänderten Eisenformationen und nur selten aus magmatischen Ablagerungen. ⓘ

DSO-Lagerstätten sind in der Regel seltener als die magnetithaltigen BIF oder andere Gesteine, die ihre Hauptquelle oder ihr Urgestein bilden, sind aber wesentlich billiger abzubauen und zu verarbeiten, da sie aufgrund des höheren Eisengehalts weniger Aufbereitung erfordern. DSO-Erze können jedoch wesentlich höhere Konzentrationen von Strafelementen enthalten und weisen in der Regel einen höheren Phosphor-, Wasser- (insbesondere Pisolit-Sedimentansammlungen) und Aluminiumgehalt (Tone in Pisoliten) auf. DSO-Erze mit Exportqualität liegen im Allgemeinen im Bereich von 62-64 % Fe. ⓘ

Magmatische Magnetit-Erzlagerstätten

Gelegentlich kommt es vor, dass Granit und ultrapotassisches Eruptivgestein Magnetitkristalle ausscheiden und Magnetitmassen bilden, die sich für eine wirtschaftliche Konzentration eignen. Einige wenige Eisenerzlagerstätten, vor allem in Chile, sind aus vulkanischen Strömen entstanden, die beträchtliche Anhäufungen von Magnetitphänokristallen enthalten. Die chilenischen Magnetit-Eisenerzlagerstätten in der Atacama-Wüste haben auch alluviale Anhäufungen von Magnetit in Flüssen gebildet, die von diesen vulkanischen Formationen ausgehen. ⓘ

Einige Magnetit-Skarn- und hydrothermale Lagerstätten wurden in der Vergangenheit als hochgradige Eisenerzlagerstätten abgebaut, die nur eine geringe Aufbereitung erfordern. In Malaysia und Indonesien gibt es mehrere granitassoziierte Lagerstätten dieser Art. ⓘ

Zu den weiteren Quellen von Magnetit-Eisenerz gehören metamorphe Ansammlungen von massivem Magnetit-Eisenerz wie in Savage River, Tasmanien, die durch Abscherung von ophiolitischem Ultramafit entstanden sind. ⓘ

Eine weitere, weniger bedeutende Quelle für Eisenerze sind magmatische Anhäufungen in geschichteten Intrusionen, die typischerweise titanhaltiges Magnetit, oft mit Vanadium, enthalten. Diese Erze bilden einen Nischenmarkt, auf dem Spezialhütten zur Gewinnung von Eisen, Titan und Vanadium eingesetzt werden. Diese Erze werden im Wesentlichen ähnlich aufbereitet wie Bändereisenerze, lassen sich aber in der Regel leichter durch Brechen und Sieben aufbereiten. Das typische Titanmagnetit-Konzentrat hat einen Gehalt von 57 % Fe, 12 % Ti und 0,5 % V
₂O
₅. ⓘ

Grubenabfälle

Für jede produzierte Tonne Eisenerzkonzentrat werden etwa 2,5 bis 3,0 Tonnen Eisenerzabfälle entsorgt. Statistiken zeigen, dass jedes Jahr 130 Millionen Tonnen Eisenerz entsorgt werden. Wenn die Abraumhalden beispielsweise einen durchschnittlichen Eisengehalt von etwa 11 % aufweisen, werden jährlich etwa 1,41 Millionen Tonnen Eisen verschwendet. Die Abraumhalden enthalten auch viele andere nützliche Metalle wie Kupfer, Nickel und Kobalt und können für Straßenbaumaterialien wie Straßenbeläge und Füllstoffe sowie für Baumaterialien wie Zement, minderwertiges Glas und Wandmaterialien verwendet werden. Abraum ist zwar ein relativ minderwertiges Erz, aber er ist auch kostengünstig zu sammeln, da er nicht abgebaut werden muss. Aus diesem Grund haben Unternehmen wie Magnetation Rekultivierungsprojekte gestartet, bei denen sie Eisenerz-Tailings als Quelle für metallisches Eisen nutzen. ⓘ

Die beiden wichtigsten Methoden für das Recycling von Eisen aus Eisenerzabgängen sind das Magnetisierungsrösten und die Direktreduktion. Beim Magnetisierungsrösten wird bei Temperaturen zwischen 700 und 900 °C für eine Dauer von weniger als einer Stunde ein Eisenkonzentrat (Fe₃O₄) erzeugt, das für die Eisenverhüttung verwendet wird. Bei der Magnetisierungsröstung ist eine reduzierende Atmosphäre wichtig, um eine Oxidation und die Bildung von Fe₂O₃ zu verhindern, da es schwerer abzutrennen ist, da es weniger magnetisch ist. Bei der Direktreduktion werden heißere Temperaturen von über 1000 °C und längere Zeiten von 2-5 Stunden verwendet. Die Direktreduktion wird zur Herstellung von Eisenschwamm (Fe) verwendet, der für die Stahlherstellung bestimmt ist. Die Direktreduktion erfordert mehr Energie, da die Temperaturen höher und die Zeit länger ist, und sie benötigt mehr Reduktionsmittel als das magnetisierende Rösten. ⓘ

Gewinnung

Geringwertige Eisenerzvorkommen müssen in der Regel aufbereitet werden, wobei Techniken wie Zerkleinern, Mahlen, Schwerkraft- oder Schwerstoffabscheidung, Sieben und Siliziumschaumflotation eingesetzt werden, um die Konzentration des Erzes zu verbessern und Verunreinigungen zu entfernen. Das Ergebnis, ein hochwertiges feines Erzpulver, wird als Feinerz bezeichnet. ⓘ

Magnetit

Magnetit ist magnetisch und lässt sich daher leicht von den Gangmineralen trennen, so dass ein hochwertiges Konzentrat mit sehr geringen Verunreinigungen gewonnen werden kann. ⓘ

Die Korngröße des Magnetits und der Grad seiner Vermischung mit der Siliziumdioxid-Grundmasse bestimmen die Korngröße, auf die das Gestein zerkleinert werden muss, um eine effiziente Magnetabscheidung zu ermöglichen und ein hochreines Magnetitkonzentrat zu erhalten. Dies bestimmt den Energieaufwand, der für den Betrieb eines Mahlwerks erforderlich ist. ⓘ

Die Gewinnung von Bändereisenstein erfordert eine grobe Zerkleinerung und Siebung, gefolgt von einer Grobzerkleinerung und einer Feinzerkleinerung, um das Erz so weit zu zerkleinern, dass der kristallisierte Magnetit und Quarz so fein sind, dass der Quarz zurückbleibt, wenn das entstandene Pulver durch einen Magnetabscheider geleitet wird. ⓘ

Im Allgemeinen müssen die meisten Magnetit-Bandeisensteinvorkommen auf 32 bis 45 Mikrometer zerkleinert werden, um ein Magnetitkonzentrat mit niedrigem Siliziumgehalt zu erhalten. Magnetitkonzentrate haben in der Regel einen Eisengehalt von mehr als 70 Gewichtsprozent und sind in der Regel phosphor-, aluminium-, titan- und kieselsäurearm und erzielen einen hohen Preis. ⓘ

Hämatit

Aufgrund der hohen Dichte von Hämatit im Verhältnis zu dem damit verbundenen silikatischen Ganggestein umfasst die Aufbereitung von Hämatit in der Regel eine Kombination von Aufbereitungstechniken. ⓘ

Eine Methode besteht darin, das fein zerkleinerte Erz über eine Aufschlämmung zu leiten, die Magnetit oder ein anderes Mittel wie Ferrosilizium enthält, das seine Dichte erhöht. Wenn die Dichte der Aufschlämmung richtig kalibriert ist, sinkt das Hämatit und die Silikatmineralfragmente schwimmen und können entfernt werden. ⓘ

Produktion und Verbrauch

Entwicklung des Eisenerzgehalts in verschiedenen Ländern (Kanada, China, Australien, Brasilien, Vereinigte Staaten, Schweden, UdSSR-Russland, Welt). Der jüngste Rückgang des Welterzgehalts ist auf den hohen Verbrauch von minderwertigen chinesischen Erzen zurückzuführen. Das amerikanische Erz wird vor dem Verkauf zu 61 % bis 64 % veredelt. ⓘ

Nutzbare Eisenerzproduktion in Millionen Tonnen für 2015 Die Schätzungen der Minenproduktion für China beruhen auf den Roherzstatistiken des National Bureau of Statistics China und nicht auf der Produktion von nutzbarem Eisenerz, wie sie für die anderen Länder angegeben wird. ⓘ
Land	Produktion
Australien	817
Brasilien	397
China	375*
Indien	156
Russland	101
Südafrika	73
Ukraine	67
Vereinigte Staaten	46
Kanada	46
Iran	27
Schweden	25
Kasachstan	21
Andere Länder	132
Welt insgesamt	2,280

Eisen ist das weltweit am häufigsten verwendete Metall - Stahl, dessen Hauptbestandteil Eisenerz ist, das fast 95 % des gesamten pro Jahr verwendeten Metalls ausmacht. Es wird vor allem in Bauwerken, Schiffen, Autos und Maschinen verwendet. ⓘ

Eisenhaltige Gesteine sind weltweit verbreitet, aber der kommerzielle Abbau von Eisenerz wird vor allem in den in der nebenstehenden Tabelle aufgeführten Ländern betrieben. Die größte Einschränkung für die Wirtschaftlichkeit von Eisenerzvorkommen ist nicht unbedingt der Gehalt oder die Größe der Vorkommen, denn es ist nicht besonders schwierig, geologisch nachzuweisen, dass genügend Tonnagen des Gesteins vorhanden sind. Das Haupthindernis ist die Lage des Eisenerzes in Bezug auf den Markt, die Kosten für die Eisenbahninfrastruktur, um es zum Markt zu bringen, und die dafür erforderlichen Energiekosten. ⓘ

Der Abbau von Eisenerz ist ein Geschäft mit hohen Volumina und niedrigen Gewinnspannen, da der Wert von Eisen deutlich niedriger ist als der von Basismetallen. Er ist sehr kapitalintensiv und erfordert erhebliche Investitionen in die Infrastruktur, z. B. in den Schienenverkehr, um das Erz von der Mine zu einem Frachtschiff zu transportieren. Aus diesen Gründen ist die Eisenerzproduktion in den Händen einiger weniger großer Akteure konzentriert. ⓘ

Die Weltproduktion beläuft sich auf durchschnittlich zwei Milliarden Tonnen Roherz pro Jahr. Der größte Eisenerzproduzent der Welt ist der brasilianische Bergbaukonzern Vale, gefolgt von den australischen Unternehmen Rio Tinto Group und BHP. Ein weiterer australischer Anbieter, Fortescue Metals Group Ltd, hat dazu beigetragen, dass Australien mit seiner Produktion weltweit an erster Stelle steht. ⓘ

Der Seehandel mit Eisenerz - d. h. Eisenerz, das in andere Länder verschifft wird - belief sich 2004 auf 849 Millionen Tonnen. Australien und Brasilien dominieren den Seehandel mit einem Marktanteil von 72 %. BHP, Rio und Vale kontrollieren zusammen 66 % dieses Marktes. ⓘ

In Australien wird Eisenerz vor allem aus drei Quellen gewonnen: Pisolit-"Kanaleisenerzlagerstätten", die durch mechanische Erosion von primären Bändereisenformationen entstanden sind und sich in Schwemmkanälen angesammelt haben, wie z. B. in Pannawonica, Westaustralien, und die vorherrschenden metasomatisch veränderten Bändereisenerzformationen, wie z. B. in Newman, der Chichester Range, der Hamersley Range und Koolyanobbing, Westaustralien. In jüngster Zeit rücken auch andere Erztypen in den Vordergrund, wie oxidierte eisenhaltige Hartgesteine, z. B. Laterit-Eisenerzlagerstätten in der Nähe des Lake Argyle in Westaustralien. ⓘ

Die gesamten förderbaren Eisenerzreserven in Indien belaufen sich auf etwa 9.602 Millionen Tonnen Hämatit und 3.408 Millionen Tonnen Magnetit. Chhattisgarh, Madhya Pradesh, Karnataka, Jharkhand, Odisha, Goa, Maharashtra, Andhra Pradesh, Kerala, Rajasthan und Tamil Nadu sind die wichtigsten indischen Produzenten von Eisenerz. Der weltweite Verbrauch von Eisenerz steigt im Durchschnitt um 10 % pro Jahr, wobei China, Japan, Korea, die Vereinigten Staaten und die Europäische Union die Hauptabnehmer sind. ⓘ

China ist derzeit der größte Eisenerzverbraucher und damit das größte stahlerzeugende Land der Welt. Es ist auch der größte Importeur, der im Jahr 2004 52 % des Seehandels mit Eisenerz aufkaufte. Auf China folgen Japan und Korea, die große Mengen an Roheisenerz und Hüttenkohle verbrauchen. Im Jahr 2006 produzierte China 588 Millionen Tonnen Eisenerz, was einem jährlichen Wachstum von 38 % entspricht. ⓘ

Eisenerzmarkt

In den letzten 40 Jahren wurden die Eisenerzpreise in Verhandlungen hinter verschlossenen Türen zwischen einer kleinen Handvoll Bergbauunternehmen und Stahlherstellern festgelegt, die sowohl den Spot- als auch den Vertragsmarkt beherrschen. Traditionell wird mit der ersten Einigung zwischen diesen beiden Gruppen ein Richtwert festgelegt, an dem sich der Rest der Branche orientiert. ⓘ

In den letzten Jahren ist dieses Benchmark-System jedoch ins Wanken geraten, und die Teilnehmer an der Nachfrage- und Lieferkette fordern eine Umstellung auf kurzfristige Preise. Da die meisten anderen Rohstoffe bereits über ein ausgereiftes marktbasiertes Preissystem verfügen, ist es nur natürlich, dass auch Eisenerz diesem Beispiel folgt. Um der zunehmenden Marktnachfrage nach einer transparenteren Preisbildung gerecht zu werden, haben eine Reihe von Finanzbörsen und/oder Clearingstellen in aller Welt das Clearing von Eisenerz-Swaps angeboten. Die CME-Gruppe, SGX (Singapore Exchange), London Clearing House (LCH.Clearnet), NOS Group und ICEX (Indian Commodities Exchange) bieten alle geclearte Swaps auf der Grundlage der Eisenerztransaktionsdaten von The Steel Index (TSI) an. Die CME bietet zusätzlich zu ihrem TSI-Swap-Clearing auch einen auf Platts basierenden Swap an. Die ICE (Intercontinental Exchange) bietet ebenfalls einen auf Platts basierenden Swap-Clearingdienst an. Der Swap-Markt ist schnell gewachsen, wobei sich die Liquidität um die TSI-Preise gruppiert. Bis April 2011 wurden Eisenerz-Swaps im Wert von über 5,5 Milliarden US-Dollar auf Basis der TSI-Preise gecleart. Im August 2012 wurden regelmäßig mehr als eine Million Tonnen Swaps pro Tag auf Basis der TSI gehandelt. ⓘ

Eine relativ neue Entwicklung ist auch die Einführung von Eisenerzoptionen zusätzlich zu den Swaps. Die CME Group war der am meisten genutzte Handelsplatz für das Clearing von Optionen, die gegen TSI geschrieben wurden, mit einem offenen Interesse von über 12.000 Lots im August 2012. ⓘ

Die Singapore Mercantile Exchange (SMX) hat den weltweit ersten globalen Eisenerz-Futures-Kontrakt auf den Markt gebracht, der auf dem Metal Bulletin Iron Ore Index (MBIOI) basiert, der die täglichen Preisdaten eines breiten Spektrums von Branchenteilnehmern und die umfangreichen Kontakte des unabhängigen chinesischen Stahlberatungs- und Datenanbieters Shanghai Steelhome zu Stahlproduzenten und Eisenerzhändlern in ganz China nutzt. Der Futures-Kontrakt hat nach achtmonatigem Handel ein monatliches Volumen von über 1,5 Millionen Tonnen erreicht. ⓘ

Dieser Schritt folgt auf die Umstellung auf eine indexbasierte vierteljährliche Preisfestsetzung durch die drei größten Eisenerzminenbetreiber der Welt - Vale, Rio Tinto und BHP - Anfang 2010, womit eine 40-jährige Tradition jährlicher Benchmark-Preise beendet wurde. ⓘ

Eisenerzvorkommen nach Ländern

Weltweit verfügbare Eisenerzressourcen

Eisen ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde, aber nicht in der Erdkruste. Das Ausmaß der zugänglichen Eisenerzreserven ist nicht bekannt, obwohl Lester Brown vom Worldwatch Institute 2006 vorschlug, dass Eisenerz innerhalb von 64 Jahren (d. h. bis 2070) zur Neige gehen könnte, wenn man von einem Nachfragewachstum von 2 % pro Jahr ausgeht. ⓘ

Australien

Nach Berechnungen von Geoscience Australia belaufen sich die "wirtschaftlich nachgewiesenen Ressourcen" des Landes an Eisen derzeit auf 24 Gigatonnen, d. h. 24 Milliarden Tonnen. Nach einer anderen Schätzung belaufen sich die australischen Eisenerzreserven auf 52 Milliarden Tonnen, das sind 30 % der weltweit geschätzten 170 Milliarden Tonnen, von denen 28 Milliarden Tonnen auf Westaustralien entfallen. Die derzeitige Fördermenge in der Pilbara-Region in Westaustralien beträgt etwa 430 Millionen Tonnen pro Jahr, Tendenz steigend. Gavin Mudd (RMIT University) und Jonathon Law (CSIRO) gehen davon aus, dass sie in 30-50 Jahren bzw. 56 Jahren erschöpft sein werden. Diese Schätzungen aus dem Jahr 2010 müssen laufend überprüft werden, um der veränderten Nachfrage nach minderwertigem Eisenerz und verbesserten Abbau- und Gewinnungstechniken (die einen tieferen Abbau unter dem Grundwasserspiegel ermöglichen) Rechnung zu tragen. ⓘ

Vereinigte Staaten

Im Jahr 2014 produzierten die Bergwerke in den Vereinigten Staaten 57,5 Millionen Tonnen Eisenerz mit einem geschätzten Wert von 5,1 Milliarden Dollar. Der Eisenbergbau in den Vereinigten Staaten machte schätzungsweise 2 % der weltweiten Eisenerzproduktion aus. In den Vereinigten Staaten gibt es zwölf Eisenerzminen, von denen neun im Tagebau und drei in der Rekultivierung betrieben werden. Außerdem waren 2014 zehn Pelletisieranlagen, neun Konzentrationsanlagen, zwei Anlagen für direktreduziertes Eisen (DRI) und eine Eisen-Nugget-Anlage in Betrieb. In den Vereinigten Staaten wird der größte Teil des Eisenerzes in den Eisengebieten um den Lake Superior abgebaut. Diese Gebirgszüge liegen in Minnesota und Michigan, die zusammen 93 % des 2014 in den USA geförderten verwendbaren Eisenerzes lieferten. Sieben der neun in Betrieb befindlichen Tagebaue in den Vereinigten Staaten befinden sich in Minnesota, ebenso wie zwei der drei Abraumbeseitigungsbetriebe. Die beiden anderen aktiven Tagebaue befinden sich in Michigan, wobei 2016 einer der beiden Tagebaue stillgelegt wurde. Es gab auch Eisenerzminen in Utah und Alabama; die letzte Eisenerzmine in Utah wurde jedoch 2014 und die letzte Eisenerzmine in Alabama 1975 stillgelegt. ⓘ

Kanada

Im Jahr 2017 produzierten die kanadischen Eisenerzgruben 49 Millionen Tonnen Eisenerz in Form von Pellets und 13,6 Millionen Tonnen Rohstahl. Von den 13,6 Millionen Tonnen Stahl wurden 7 Millionen exportiert, und 43,1 Millionen Tonnen Eisenerz wurden im Wert von 4,6 Milliarden Dollar exportiert. Von dem exportierten Eisenerz entfielen 38,5 % auf Eisenerzpellets im Wert von 2,3 Milliarden Dollar und 61,5 % auf Eisenerzkonzentrate im Wert von 2,3 Milliarden Dollar. Sechsundvierzig Prozent des kanadischen Eisenerzes stammen aus der Mine der Iron Ore Company of Canada in Labrador City, Neufundland; weitere Quellen sind die Mary River Mine in Nunavut. ⓘ

Brasilien

Brasilien ist der zweitgrößte Eisenerzproduzent, während Australien der größte ist. Im Jahr 2015 exportierte Brasilien 397 Millionen Tonnen verwertbares Eisenerz. Im Dezember 2017 exportierte Brasilien 346.497 Tonnen Eisenerz und von Dezember 2007 bis Mai 2018 exportierte es durchschnittlich 139.299 Tonnen pro Monat. ⓘ

Ukraine

Laut dem Bericht 2021 des US Geological Survey über Eisenerz wird die Ukraine im Jahr 2020 schätzungsweise 62 Millionen Tonnen Eisenerz produziert haben (2019: 63 Millionen Tonnen), womit sie hinter Australien, Brasilien, China, Indien, Russland und Südafrika das siebtgrößte Zentrum der weltweiten Eisenerzproduktion ist. Zu den Produzenten von Eisenerz in der Ukraine gehören: Ferrexpo, Metinvest und ArcelorMittal Kryvyi Rih. ⓘ

Indien

Laut dem Bericht 2021 des US Geological Survey über Eisenerz wird Indien im Jahr 2020 schätzungsweise 59 Millionen Tonnen Eisenerz produzieren (2019: 52 Millionen Tonnen) und damit hinter Australien, Brasilien, China, Indien, Russland, Südafrika und der Ukraine das achtgrößte Zentrum der weltweiten Eisenerzproduktion sein. ⓘ

Schmelzen

Eisenerze bestehen aus Sauerstoff- und Eisenatomen, die zu Molekülen zusammengebunden sind. Um es in metallisches Eisen umzuwandeln, muss es verhüttet oder durch ein direktes Reduktionsverfahren geschickt werden, um den Sauerstoff zu entfernen. Sauerstoff-Eisen-Bindungen sind stark, und um das Eisen vom Sauerstoff zu trennen, muss eine stärkere elementare Bindung vorhanden sein, die sich mit dem Sauerstoff verbindet. Kohlenstoff wird verwendet, weil die Stärke einer Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung bei hohen Temperaturen größer ist als die der Eisen-Sauerstoff-Bindung. Daher muss das Eisenerz pulverisiert und mit Koks vermischt werden, damit es im Schmelzprozess verbrannt werden kann. ⓘ

Kohlenmonoxid ist der Hauptbestandteil der chemischen Abspaltung von Sauerstoff aus Eisen. Daher muss die Eisen- und Kohlenstoffschmelze in einem sauerstoffarmen (reduzierenden) Zustand gehalten werden, um die Verbrennung des Kohlenstoffs zu fördern und CO statt CO
₂. ⓘ

Gebläseluft und Holzkohle (Koks): 2 C + O₂ → 2 CO
Kohlenmonoxid (CO) ist das wichtigste Reduktionsmittel.
- Erste Stufe: 3 Fe₂O₃ + CO → 2 Fe₃O₄ + CO₂
- Zweite Stufe: Fe₃O₄ + CO → 3 FeO + CO₂
- Dritte Stufe: FeO + CO → Fe + CO₂
Kalzinierung von Kalkstein: CaCO₃ → CaO + CO₂
Kalk wirkt als Flussmittel: CaO + SiO₂ → CaSiO_{3 ⓘ}

Im Hochofen-Prozess wird dem Eisenoxid durch eine chemische Reaktion mit Kohlenstoff und Kohlenmonoxid der Sauerstoff entzogen. Diese Art von Reaktion, bei der das Eisenoxid reduziert und der Kohlenstoff oxidiert wird, nennt man Redoxreaktion. ⓘ

Dabei werden auch andere Oxide, zum Beispiel Mangandioxid und Siliciumdioxid, reduziert. Ferner nimmt das Eisen Kohlenstoff auf. Darum entsteht im Hochofenprozess kein reines, sondern Roheisen, das Kohlenstoff, Silicium, Mangan, Phosphor und Schwefel enthält. Anschließend wird aus dem Roheisen Stahl erzeugt. ⓘ

Spurenelemente

Die Beimischung selbst geringer Mengen einiger Elemente kann tiefgreifende Auswirkungen auf die Verhaltenseigenschaften einer Eisencharge oder den Betrieb einer Schmelzanlage haben. Diese Auswirkungen können sowohl gut als auch schlecht sein, manche sogar katastrophal. Einige Chemikalien werden absichtlich zugesetzt, wie z. B. Flussmittel, die die Effizienz eines Hochofens erhöhen. Andere werden zugesetzt, weil sie das Eisen flüssiger oder härter machen oder ihm eine andere wünschenswerte Eigenschaft verleihen. Die Wahl des Erzes, des Brennstoffs und des Flussmittels bestimmen das Verhalten der Schlacke und die Betriebseigenschaften des erzeugten Eisens. Im Idealfall enthält Eisenerz nur Eisen und Sauerstoff. In der Realität ist dies jedoch selten der Fall. Normalerweise enthält Eisenerz eine Vielzahl von Elementen, die in modernem Stahl oft unerwünscht sind. ⓘ

Silizium

Kieselsäure (SiO
₂) ist fast immer in Eisenerz enthalten. Der größte Teil davon wird während des Verhüttungsprozesses verschlackt. Bei Temperaturen über 1.300 °C (2.370 °F) wird ein Teil davon reduziert und bildet eine Legierung mit dem Eisen. Je heißer der Ofen ist, desto mehr Silizium ist im Eisen enthalten. In europäischem Gusseisen aus dem 16. bis 18. Jahrhundert ist ein Siliziumgehalt von bis zu 1,5 % keine Seltenheit. ⓘ

Der Haupteffekt von Silizium besteht darin, die Bildung von Grauguss zu fördern. Graues Eisen ist weniger spröde und lässt sich leichter bearbeiten als weißes Eisen. Turner (1900, S. 192-197) berichtet, dass Silizium auch die Schrumpfung und die Bildung von Lunkern reduziert und damit die Zahl der schlechten Gussstücke verringert. ⓘ

Phosphor

Phosphor (P) hat vier Hauptwirkungen auf Eisen: erhöhte Härte und Festigkeit, niedrigere Solidustemperatur, erhöhte Fließfähigkeit und Kaltverformbarkeit. Je nach Verwendungszweck des Eisens sind diese Wirkungen entweder gut oder schlecht. Moorerz hat oft einen hohen Phosphorgehalt.(Gordon 1996, S. 57) ⓘ

Die Festigkeit und Härte von Eisen nimmt mit der Phosphorkonzentration zu. 0,05 % Phosphor in Schmiedeeisen macht es so hart wie Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Eisen mit hohem Phosphorgehalt kann auch durch kaltes Hämmern gehärtet werden. Der Härtungseffekt gilt für jede Konzentration von Phosphor. Je mehr Phosphor, desto härter wird das Eisen und desto mehr kann es durch Hämmern gehärtet werden. Moderne Stahlhersteller können die Härte um bis zu 30 % erhöhen, ohne die Stoßfestigkeit zu beeinträchtigen, indem sie Phosphorgehalte zwischen 0,07 und 0,12 % beibehalten. Er erhöht auch die Härtetiefe durch Abschrecken, verringert aber gleichzeitig die Löslichkeit von Kohlenstoff in Eisen bei hohen Temperaturen. Dies würde seine Nützlichkeit bei der Herstellung von Blisterstahl (Zementierung) mindern, bei der die Geschwindigkeit und Menge der Kohlenstoffabsorption der wichtigste Faktor ist. ⓘ

Der Zusatz von Phosphor hat eine Kehrseite. Bei Konzentrationen von mehr als 0,2 % wird das Eisen zunehmend kaltkurz, d. h. es wird bei niedrigen Temperaturen spröde. Kaltkurzschluss ist besonders wichtig für Stabeisen. Obwohl Stabeisen in der Regel heiß verarbeitet wird, muss es für seine Verwendung oft zäh, biegsam und stoßfest bei Raumtemperatur sein. Ein Nagel, der bei einem Hammerschlag zersplittert, oder ein Wagenrad, das beim Aufprall auf einen Felsen zerbricht, würde sich nicht gut verkaufen. Hohe Phosphorkonzentrationen machen jedes Eisen unbrauchbar.(Rostoker & Bronson 1990, S. 22) Die Auswirkungen des Kälteverlustes werden durch die Temperatur noch verstärkt. So kann ein Stück Eisen, das im Sommer vollkommen brauchbar ist, im Winter extrem spröde werden. Es gibt Hinweise darauf, dass im Mittelalter die sehr wohlhabenden Menschen ein Schwert mit hohem Phosphorgehalt für den Sommer und ein Schwert mit niedrigem Phosphorgehalt für den Winter besaßen.(Rostoker & Bronson 1990, S. 22) ⓘ

Eine sorgfältige Kontrolle des Phosphors kann bei Gießvorgängen von großem Nutzen sein. Phosphor senkt die Liquidustemperatur, wodurch das Eisen länger geschmolzen bleibt und die Fließfähigkeit erhöht wird. Die Zugabe von 1 % kann die Fließstrecke des geschmolzenen Eisens verdoppeln (Rostoker & Bronson 1990, S. 22). Die maximale Wirkung, etwa 500 °C, wird bei einer Konzentration von 10,2 % erreicht (Rostocker & Bronson 1990, S. 194). Für Gießereiarbeiten hielt Turner (Turner 1900) 0,2-0,55 % Phosphor für das ideale Eisen. Das daraus resultierende Eisen füllte die Gussformen mit weniger Hohlräumen und schrumpfte auch weniger. Im 19. Jahrhundert verwendeten einige Hersteller von dekorativem Gusseisen Eisen mit bis zu 5 % Phosphor. Die extreme Fließfähigkeit ermöglichte es ihnen, sehr komplexe und filigrane Gussstücke herzustellen. Sie konnten jedoch nicht belastet werden, da sie keine Festigkeit hatten (Turner 1900, S. 202-204). ⓘ

Es gibt zwei Heilmittel für Eisen mit hohem Phosphorgehalt. Das älteste, einfachste und billigste ist die Vermeidung. Wenn das Eisen, das das Erz produzierte, kalt war, würde man nach einer neuen Eisenerzquelle suchen. Die zweite Methode besteht darin, den Phosphor während des Schönungsprozesses durch Zugabe von Eisenoxid zu oxidieren. Diese Technik wird üblicherweise mit dem Puddingverfahren des 19. Jahrhunderts in Verbindung gebracht und wurde früher möglicherweise nicht verstanden. Isaac Zane, der Besitzer der Marlboro Iron Works, schien 1772 nichts davon zu wissen. Da Zane dafür bekannt war, sich über die neuesten Entwicklungen auf dem Laufenden zu halten, war diese Technik den Eisenhüttenmeistern in Virginia und Pennsylvania wahrscheinlich unbekannt. ⓘ

Phosphor gilt im Allgemeinen als schädliche Verunreinigung, da er Stahl spröde macht, selbst in Konzentrationen von nur 0,6 %. Als das Gilchrist-Thomas-Verfahren in den 1870er Jahren die Entfernung großer Mengen des Elements aus Gusseisen ermöglichte, war dies eine bedeutende Entwicklung, da die meisten der damals in Kontinentaleuropa abgebauten Eisenerze phosphorhaltig waren. Die Entfernung aller Verunreinigungen durch Fluxen oder Schmelzen ist jedoch kompliziert, so dass die gewünschten Eisenerze im Allgemeinen von vornherein einen niedrigen Phosphorgehalt aufweisen müssen. ⓘ

Aluminium

Geringe Mengen an Aluminium (Al) sind in vielen Erzen enthalten, darunter Eisenerz, Sand und einige Kalksteine. Ersteres kann durch Waschen des Erzes vor der Verhüttung entfernt werden. Bis zur Einführung von mit Ziegeln ausgekleideten Öfen war die Aluminiumverunreinigung so gering, dass sie sich weder auf das Eisen noch auf die Schlacke auswirkte. Als jedoch die Verwendung von Ziegeln für die Herde und das Innere der Hochöfen eingeführt wurde, stieg die Aluminiumverunreinigung drastisch an. Dies war auf die Erosion der Ofenauskleidung durch die flüssige Schlacke zurückzuführen. ⓘ

Aluminium ist nur schwer zu reduzieren. Daher stellt die Aluminiumverunreinigung des Eisens kein Problem dar. Sie erhöht jedoch die Viskosität der Schlacke.Kato & Minowa 1969, S. 37Rosenqvist 1983, S. 311 Dies hat eine Reihe negativer Auswirkungen auf den Ofenbetrieb. Die dickere Schlacke verlangsamt den Abstieg der Charge, wodurch sich der Prozess verlängert. Ein hoher Aluminiumgehalt erschwert auch das Abstechen der flüssigen Schlacke. Im Extremfall kann dies zu einem eingefrorenen Ofen führen. ⓘ

Es gibt eine Reihe von Lösungen für eine hohe Aluminiumschlacke. Die erste ist die Vermeidung; verwenden Sie kein Erz oder eine Kalkquelle mit einem hohen Aluminiumgehalt. Eine Erhöhung des Kalkflussmittelanteils verringert die Viskosität (Rosenqvist 1983, S. 311). ⓘ

Schwefel

Schwefel (S) ist ein häufiger Verunreinigungsstoff in Kohle. Er ist auch in geringen Mengen in vielen Erzen enthalten, kann aber durch Kalzinierung entfernt werden. Bei den in der Eisenverhüttung herrschenden Temperaturen löst sich Schwefel sowohl in flüssigem als auch in festem Eisen leicht auf. Die Auswirkungen selbst geringer Schwefelmengen sind unmittelbar und schwerwiegend. Sie wurden von den Eisenhüttenleuten als eine der ersten erforscht. Schwefel führt dazu, dass Eisen rot oder kurzglühend wird.(Gordon 1996, S. 7) ⓘ

Heißes, kurzes Eisen ist im heißen Zustand spröde. Dies war ein ernsthaftes Problem, da im 17. und 18. Jahrhundert hauptsächlich Stangen- oder Schmiedeeisen verwendet wurde. Schmiedeeisen wird durch wiederholte Schläge mit einem Hammer im heißen Zustand geformt. Ein Stück heißes, kurzes Eisen bricht, wenn es mit einem Hammer bearbeitet wird. Wenn ein Stück heißes Eisen oder Stahl reißt, oxidiert die freiliegende Oberfläche sofort. Diese Oxidschicht verhindert, dass der Riss durch Schweißen repariert werden kann. Große Risse führen dazu, dass das Eisen oder der Stahl zerbricht. Kleinere Risse können dazu führen, dass der Gegenstand während des Gebrauchs versagt. Der Grad der Heißrissanfälligkeit steht in direktem Verhältnis zur Menge des vorhandenen Schwefels. Heute wird Eisen mit mehr als 0,03 % Schwefel vermieden. ⓘ

Heißkurzes Eisen kann zwar bearbeitet werden, aber nur bei niedrigen Temperaturen. Die Bearbeitung bei niedrigeren Temperaturen erfordert vom Schmied oder Schmiedemeister mehr körperliche Anstrengung. Das Metall muss häufiger und härter geschlagen werden, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Ein leicht mit Schwefel verunreinigter Stab kann bearbeitet werden, erfordert aber sehr viel mehr Zeit und Mühe. ⓘ

In Gusseisen fördert Schwefel die Bildung von weißem Eisen. Schon 0,5 % können den Auswirkungen einer langsamen Abkühlung und eines hohen Siliziumgehalts entgegenwirken.(Rostoker & Bronson 1990, S. 21) Weißes Gusseisen ist spröder, aber auch härter. Es wird im Allgemeinen gemieden, da es schwer zu bearbeiten ist, außer in China, wo Gusseisen mit hohem Schwefelgehalt (bis zu 0,57 %), das mit Kohle und Koks hergestellt wurde, zur Herstellung von Glocken und Glockenspielen verwendet wurde.(Rostoker, Bronson & Dvorak 1984, S. 760) Nach Turner (1900, S. 200) sollte gutes Gusseisen weniger als 0,15 % Schwefel enthalten. In den übrigen Ländern der Welt kann Gusseisen mit hohem Schwefelgehalt für die Herstellung von Gussstücken verwendet werden, ergibt aber schlechtes Kneteisen. ⓘ

Es gibt eine Reihe von Abhilfemaßnahmen gegen Schwefelverunreinigungen. Die erste und in historischen und prähistorischen Betrieben am häufigsten angewandte ist die Vermeidung. Kohle wurde in Europa (im Gegensatz zu China) nicht als Brennstoff für die Verhüttung verwendet, da sie Schwefel enthält und daher heißes, kurzes Eisen verursacht. Wenn ein Erz zu heißem, kurzem Metall führte, suchten die Eisenmeister nach einem anderen Erz. Als 1709 (oder vielleicht schon früher) erstmals Steinkohle in europäischen Hochöfen verwendet wurde, wurde sie verkokt. Erst mit der Einführung des Heißwindes ab 1829 wurde Rohkohle verwendet. ⓘ

Das Rösten von Erzen

Schwefel kann aus Erzen durch Rösten und Waschen entfernt werden. Beim Rösten wird Schwefel oxidiert und bildet Schwefeldioxid (SO₂), das entweder in die Atmosphäre entweicht oder ausgewaschen werden kann. In warmen Klimazonen ist es möglich, pyritische Erze im Regen stehen zu lassen. Die kombinierte Wirkung von Regen, Bakterien und Hitze oxidiert die Sulfide zu Schwefelsäure und Sulfaten, die wasserlöslich sind und ausgewaschen werden.(Turner 1900, S. 77) Historisch gesehen ist jedoch (zumindest) Eisensulfid (Eisenpyrit FeS
₂), obwohl es ein häufiges Eisenmineral ist, nicht als Erz für die Herstellung von Eisenmetall verwendet. In Schweden wurde auch die natürliche Verwitterung genutzt. Der gleiche Prozess führt mit geologischer Geschwindigkeit zu den Gossan-Limonit-Erzen. ⓘ

Wie wichtig schwefelarmes Eisen ist, zeigt sich an den durchweg höheren Preisen, die für das Eisen Schwedens, Russlands und Spaniens vom 16. bis 18. Heute stellt Schwefel kein Problem mehr dar. Das moderne Heilmittel ist die Zugabe von Mangan. Allerdings muss der Betreiber wissen, wie viel Schwefel im Eisen enthalten ist, da mindestens die fünffache Menge Mangan zugesetzt werden muss, um ihn zu neutralisieren. Einige historische Eisen weisen einen Mangangehalt auf, aber die meisten liegen weit unter dem Wert, der zur Neutralisierung von Schwefel erforderlich ist (Rostoker & Bronson 1990, S. 21). ⓘ

Sulfideinschlüsse in Form von Mangansulfid (MnS) können auch die Ursache für schwere Lochfraßkorrosionsprobleme in minderwertigen Edelstählen wie AISI 304-Stahl sein. Unter oxidierenden Bedingungen und in Gegenwart von Feuchtigkeit entstehen bei der Oxidation von Sulfid Thiosulfatanionen als Zwischenspezies, und da das Thiosulfatanion aufgrund seiner doppelt negativen elektrischen Ladung eine höhere äquivalente Elektromobilität als das Chloridanion aufweist, fördert es das Lochfraßwachstum. Die positiven elektrischen Ladungen der Fe²⁺-Kationen, die durch die Fe-Oxidation in der anodischen Zone im Inneren der Grube freigesetzt werden, müssen schnell durch die negativen Ladungen kompensiert bzw. neutralisiert werden, die durch die elektrokinetische Wanderung der Anionen in der Kapillargrube entstehen. Einige der elektrochemischen Prozesse, die in einer Kapillargrube ablaufen, sind die gleichen wie bei der Kapillarelektrophorese. Je höher die elektrokinetische Migrationsrate der Anionen, desto höher ist die Lochfraßkorrosion. Der elektrokinetische Transport von Ionen im Inneren der Grube kann der geschwindigkeitsbegrenzende Schritt für die Wachstumsrate der Grube sein. ⓘ

Entstehung von Eisenerzlagerstätten

Roteisenerze (Roteisenglimmer, Roter Glaskopf, Blutstein) von Suhl/Thüringer Wald ⓘ

CID-Eisenerz südöstlich Pannawonica, Pilbara, Western Australia (CID - Channel Iron Deposit) ⓘ

Magmatische Entstehung

Erzlagerstätten sind häufig magmatischen Ursprungs. In geologisch aktiven Gebieten dringt Magma mit einem hohen Anteil an wertvollen Metallen in die Erdkruste ein. Bei der Abkühlung des Magmas kommt es zur Auskristallisation der Minerale und zur Entstehung von Erzlagerstätten. ⓘ

Sekundäre Ablagerung

Eisenreiche Schmelzgesteine werden entweder umgelagert oder aber aufgelöst und anderenorts wieder ausgeschieden, zum Beispiel an Schwarzen Rauchern. Letztere Eisenerzbildungen werden als sedimentär-exhalative Bildungen bezeichnet. Dazu gehören u. a. die Eisenerze des Lahn-Dill-Typs. ⓘ

Biogenetisch

Bestimmte Bakterien bilden elementaren Sauerstoff als Stoffwechselprodukt und führen damit zur Oxidation von Fe(2+) (zweiwertig) zu Fe(3+) (dreiwertig). Fe(3+) Verbindungen sind sehr viel weniger wasserlöslich als Fe(2+) Verbindungen. Die entsprechenden Eisenoxide/Oxidhydrate (rot nach Diagenese/Metamorphose) fallen damit aus, solange es im Meerwasser noch genügend Fe(2+) gelöst gibt. Zu Bändererzen kann es kommen, wenn der Stoffwechsel der Bakterien unter ungünstigen Bedingungen (niedrigere Temperatur, weniger Nahrungsangebot etc.) geringer wird. Dann lagern sich vorrangig Silikate (Ton) oder Kieselsäuregel ab (verfestigt: Chert, Chalcedon, entspricht etwa Jaspis), die hellgrau erscheinen. Diese Wechsellagerung führt dann zur Bänderung rot bis dunkelgrau-hellgrau. Es wird vermutet, dass diese Oxidation von Fe(2+) in den Weltmeeren durch bakteriell gebildeten Sauerstoff lange Zeit verhindert hat, dass der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre steigen konnte. Erst als das gelöste Eisen in den Weltmeeren oxidiert und ausgefällt war, erreichte dieser bakteriell gebildete Sauerstoff die Atmosphäre. ⓘ

Bänderung:

wenn viel Sauerstoff gebildet wurde, fällt Eisenoxid aus ⇒ rote Schichten
bei wenig Sauerstoff (d. h. wenig Bakterien) fällt kein Eisenoxid aus ⇒ graue Schichten

So entstehen Schichten unterschiedlicher Färbung, daher der Name. ⓘ

Raseneisenerze sind die ältesten Eisenquellen des Menschen, abgesehen von den sehr seltenen Eisenmeteoriten, sie sind am leichtesten abbaubar und leicht zu reduzieren (Limonit), meist aber kleinräumig und schnell erschöpft. ⓘ

Eisen kann als leichter lösliches Fe(2+) transportiert werden (z. B. gelöst aus verwitterten Silikatgesteinen) und im Boden nach Oxidation aus diesen eisenhaltigen Lösungen ausfallen und anreichern. Verkarsten/verwittern z. B. leicht eisenhaltige Kalksteine, dann fallen die eisenhaltigen Lösungen häufig in Karstspalten, Hohlräumen nach Oxidation zu Fe(3+) aus und bilden Konkretionen aus Eisenoxidhydraten (Limonit). Diese liegen meist in toniger Grundlage (Bolus), die einen nicht löslichen Verwitterungsrückstand der Kalksteine bildet. Die Limonitkonkretionen wurden Bohnerze genannt und bildeten z. B. als so genannte Doggererze in Südwestdeutschland (Markgräflerland, Hochfläche der Schwäbischen Alb, auch im Schweizer Jura) die Grundlage einer kleinen Eisenindustrie. ⓘ

Die Staaten mit der größten Förderung

Eisenerzerkundung in der Pilbara, Western Australia ⓘ

Im Amazonasurwald Brasiliens, in der Serra dos Carajás, befindet sich die größte Eisenerzlagerstätte der Welt mit geschätzten 17 Milliarden Tonnen Bänder-Eisenerz. Das Erz wird in einem riesigen Tagebau (Carajás-Mine) gewonnen. ⓘ

Im Jahr 2009 förderten China, Brasilien, Australien und Indien zusammen 83 % der Weltförderung und waren die vier bedeutendsten Eisenerzförderländer. ⓘ

Aufbereitung der Eisenerze

Eisenerzpellets für die Stahlproduktion ⓘ

Eisenerzpellets ⓘ

Nach der Förderung werden die Eisenerze am Abbauort aufbereitet und dabei von dem größten Teil der Gangart getrennt. Dadurch werden die Kosten für den Transport und die Weiterverarbeitung erheblich gesenkt. ⓘ

Bei der Aufbereitung des Eisenerzes wird das Rohmaterial zuerst in mehreren Schritten zerkleinert. Als Zerkleinerungsaggregate kommen Kegelbrecher oder Backenbrecher sowie Mühlen wie zum Beispiel Kugelmühlen zum Einsatz. Wenn ein genügend großer Aufschluss hergestellt ist, erfolgt die weitere Sortierung. Mögliche Verfahrensschritte sind Flotation und Magnetscheidung. Im Anschluss daran wird das Eisenerzkonzentrat zu Eisenerzpellets weiterverarbeitet. ⓘ