Eisengewinnung aus Hämatit — Bloomery-Schmelze von Erz zu Luppe

Hämatit (Fe₂O₃) enthält etwa 70 % Eisen nach Masse. In einem Bloomery-Ofen reduziert Kohlenmonoxid (CO) aus der Holzkohleverbrennung das Eisenoxid: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂. Das Eisen schmilzt nicht vollständig (Bloomery-Temperatur 1100–1300°C, Eisen schmilzt bei 1538°C). Stattdessen bildet es eine schwammige Masse namens Luppe.

Zerlegen Sie das Hämatiterz mit einem Hammer auf einem flachen Stein in Stücke von 2–3 cm. Kleinere Stücke bieten den reduzierenden Gasen eine größere Oberfläche, was die Eisenausbeute verbessert. Entfernen Sie während des Durchsortierens offensichtliche nicht-eisenhaltige Gesteine (Quarz, Kalkstein).

Erhitzen Sie die Erzstücke 2–3 Stunden lang in einem offenen Feuer bei 700–800°C. Das Rösten vertreibt Feuchtigkeit und wandelt jedes wasserhaltiges Eisenoxid (Limonit, Goethit) in wasserfreies Hämatit um. Geröstetes Erz ist auch brüchiger und leichter weiter zu zerkleinern. Das Erz verfärbt sich von erdbraun zu ziegelrot.

Wählen Sie einen ebenen, gut entwässerten Bereich weg von brennbaren Strukturen. Eine natürliche Neigung oder ein Berghang ist ideal – Sie können den Ofen in den Hang bauen für strukturelle Unterstützung. Stellen Sie sicher, dass Zugang zu gutem Windfluss für die Blasbälge vorhanden ist und Platz für sicheres Arbeiten um den heißen Ofen.

Mischen Sie Ton mit Sand und gehacktem Stroh (Verhältnis 3:1:0,5), um feuerfestes Material herzustellen. Bauen Sie eine zylindrische Säule mit etwa 30 cm Durchmesser und 80–100 cm Höhe. Lassen Sie eine Düsenöffnung (Lufteinlass) an der Basis, 5–7 cm Durchmesser, leicht nach oben geneigt. Lassen Sie an der vorderen unteren Öffnung ein Schlackenloch zum Ablaufen der Schlacke.

Lassen Sie den Ofen mindestens 3–5 Tage vor dem ersten Gebrauch trocknen. Schnelles Erhitzen eines feuchten Ofens verursacht Dampfexplosionen, die die Tonwände reißen. Ein kleines Wärmfeuer am letzten Tag vertreibt allmählich die verbleibende Feuchtigkeit.

Sie benötigen etwa 8–10 kg Holzkohle pro 1 kg Erz. Hartholzkohle (Eiche, Buche, Birke) ist am besten – sie brennt heißer und länger als Weichholzkohle. Schneiden Sie die Holzkohle in 2–4 cm große Stücke. Gesamtbrennstoff für eine 5 kg Erzcharge: 40–50 kg Holzkohle.

Führen Sie die Düsenröhre in die Düsenöffnung ein. Das Rohr muss aus Keramik oder Stahl sein – es muss 1200°C+ aushalten. Die Düse sollte etwa 3–5 cm in das Ofeninnere hineinragen. Zwei Personen, die sich bei den Blasbälgen abwechseln, sorgen für den besten konstanten Luftfluss.

Füllen Sie den Ofen mit Holzkohle und entzünden Sie sie von oben. Betätigen Sie die Blasbälge sanft 30–45 Minuten lang, um die Betriebstemperatur zu erreichen. Das Ofeninnere sollte orangeweiß glühend sein (1100–1300°C) bevor Sie Erz hinzufügen.

Sobald Sie die Temperatur erreicht haben, fügen Sie abwechselnde Schichten Holzkohle und zerkleinerten Erzes von oben hinzu: 5 cm Holzkohleschicht, dann eine dünne Erzschicht (jedes Mal eine Handvoll). Das Volumenver­hältnis von Holzkohle zu Erz sollte etwa 3:1 sein. Fügen Sie alle 10–15 Minuten eine neue Charge hinzu, wenn der Pegel sinkt.

Betätigen Sie die Blasbälge in gleichmäßigem Rhythmus – etwa 15–20 Hübe pro Minute. Ein konstanter Luftfluss ist kritisch: Zu wenig Luft und die Temperatur sinkt unter die Reduktionsschwelle, zu viel Luft und das Eisen verbrennt zu Schlacke. Der Ofenton ändert sich von einem dumpfen Brummen zu einem höheren Ton, wenn die Temperatur stimmt.

Alle 30–60 Minuten öffnen Sie das Schlackenloch an der Basis und lassen flüssige Schlacke ablaufen. Die Schlacke ist eine dunkle Glasflüssigkeit aus Eisen­silicaten (Fayalit). Wenn sich Schlacke staut, blockiert sie den Luftfluss und senkt die Temperatur. Verwenden Sie einen Stock, um das Schlackenloch freizumachen, wenn es verstopft ist. Tragen Sie eine Lederschürze und Gesichtsschutz.

Die Gesamtschmelzzeit beträgt 4–8 Stunden kontinuierlichen Betriebs. Fahren Sie fort, Holzkohle und Erz schichtweise hinzuzufügen. Fahren Sie fort, die Blasbälge zu betätigen. Die Luppe bildet sich am Boden des Ofens, wo reduzierte Eisenteilchen in der Hitze zusammenschweißen. Eine 5 kg Erzcharge dauert normalerweise etwa 6 Stunden.

Wenn das ganze Erz und die Holzkohle verbraucht sind, stoppen Sie die Blasbälge und lassen Sie den Ofen 1–2 Stunden abkühlen. Nicht mit Wasser abschrecken – Thermoshock kann die Luppe reißen. Die Luppe sollte warm genug zum Anfassen mit einer Zange sein, aber nicht zu heiß zum Verformen beim Herausnehmen.

Brechen Sie die vordere Ofenwand am Schlackenloch auf. Mit langen Zangen die Luppe herausziehen. Es wird eine raue, schwammige Luppenmasse aus Eisen vermischt mit eingeschlossener Schlacke und Holzkohle sein – etwa faustngroß bis melonenngroß je nach Erzcharge. Sie glüht dunkelrot.

Während sie noch heiß ist (über 800°C, dunkelrot glühend), schlagen Sie die Luppe auf einem Amboss oder flachen Stein, um eingeschlossene Schlacke herauszupressen. Die Schlacke spritzt als glühende Funken aus. Wiederholt falten und hämmern. Dieser Vorgang wird Zusammenschweißen genannt und verdichtet das schwammige Eisen zu einer dichteren, handlicheren Luppenmasse.

Wiegen Sie die verdichtete Luppe. Eine typische Bloomery-Ausbeute beträgt 10–25 % der Erzsmasse als Metalleisen. Aus 5 kg Hämatit erwarten Sie 500 g bis 1,25 kg verwendbares Eisen. Das Eisen ist kohlenstoffarm (Schmiedeeisen), es sei denn, es hat während des Schmelzens Kohlenstoff aus der Holzkohle aufgenommen.

Lassen Sie die Luppe vollständig in ruhender Luft abkühlen. Lagern Sie sie an einem trockenen Ort – Schmiedeeisen rostet leicht. Mit einer dünnen Öl- oder Bienenwachsschicht überziehen, um Oxidation bei der Lagerung zu verhindern. Dieses Eisen ist nun bereit, zu Werkzeugen, Waffen oder Geräten gehämmert zu werden.