Vijfduizend jaar geleden maakten de Egyptenaren kralen uit een roodachtig gesteente, dat ze zorgvuldig slepen en polijstten. Dit gesteente bevatte ijzer.
De Egyptenaren beschouwden het als een steensoort die even edel en kostbaar was als turkoois. Ze waren echter nog niet in staat aan dit gesteente of aan andere ijzerertssoorten zuiver ijzer te onttrekken.Het gewone gebruiksmetaal in die dagen was koper. De Egyptenaren maakten uit dit metaal werktuigen, wapens, vazen en kommen. Na verloop van tijd werd het koper in het dagelijks gebruik verdrongen door brons: een mengsel van koper en tin. Pas veel later werd brons vervangen door ijzer. Dat Egypte zijn leidinggevende positie tussen de andere landen en volkeren verloor, was voor een deel te wijten aan het feit dat het land niet over ijzermijnen beschikte.
Staal wordt gemaakt uit ijzer. Ook staal is een metaal dat reeds lang bekend is, zij het niet zo lang als ijzer. In de tijd van de kruistochten was de stad Damascus befaamd om haar staal. Zwaarden uit Damascener staal hielpen talrijke veldslagen winnen.
In onze tijd verbruikt de mensheid vele miljoenen tonnen ijzer en staal per jaar. Beide metalen worden zo algemeen toegepast dat onze maatschappij er heel anders uit zou zien als ijzer en staal onbekend zouden zijn gebleven. In afmeting variëren de voorwerpen van ijzer en staal tussen de millimeterkleine kogeltjes in kleine kogellagers tot de kolossale geraamten van bruggen, schepen en wolkenkrabbers.
Het eerste door de mens gebruikte ijzer was waarschijnlijk afkomstig uit meteoorstenen. In ieder geval bestaan deze stenen voor het grootste gedeelte uit ijzer. Meteoorstenen zijn natuurlijk zeldzaam; als we ons ijzer alleen daaruit zouden moeten betrekken, zou het een zeer zeldzaam metaal zijn. Geleerden veronderstellen dat het grootste gedeelte van de aardkern uit zuiver ijzer bestaat. Deze kern zit echter te diep dat de mens er gebruik van zou kunnen maken. Ons ijzer is daarom afkomstig uit ijzererts.
Een gesteente heeft recht op de naam ‘ijzererts’ als het voor een groot gedeelte uit ijzer bestaat en als het mogelijk is er dit ijzer zonder al te veel kosten aan te onttrekken. In ijzererts is het aanwezige ijzer verbonden met minstens één ander element. Een van de gewoonste ijzersoorten is het zg. hematiet; hetzelfde materiaal dat de Egyptenaren gebruikten om kralen van te maken. Twee andere, bekende ijzerertssoorten zijn magnetiet en limoniet. In deze drie ijzerertssoorten is het ijzer verbonden met zuurstof. Uit deze ertsen kan dus ijzer worden gewonnen door de zuurstof te verwijderen.
Niemand weet wie lang geleden al ontdekte dat het mogelijk was aan ijzererts ijzer te onttrekken. Misschien probeerde duizenden jaren geleden iemand zijn kampvuur tegen de wind te beschermen door er een paar stukken roodachtig gesteente omheen te plaatsen. En misschien maakten de door de wind opgezweepte vlammen dat gesteente toen zó heet dat het ijzer erin smolt en in een dun stroompje begon weg te vloeien. Toen dit stroompje afkoelde, ontstond een onregelmatig stuk zuiver ijzer.
Dit verhaal berust natuurlijk op fantasie.
We weten echter wel dat er 1500 jaar v.Chr. in het Nabije Oosten een volk leefde dat op deze wijze ijzererts verhitte en er ijzer uit won. Deze ijzerwinners gebruikten blaasbalgen om het vuur aan te wakkeren en tot hoge temperaturen te brengen.
Tegenwoordig wordt ijzer gewonnen door het erts te verhitten in grote hoogovens. Een hoogoven is een enorm bouwwerk van staal, dat aan de binnenkant is bekleed met vuurvaste steen. De ‘deur’ van deze reusachtige oven bevindt zich aan de bovenzijde van de toren. Kleine wagentjes rijden langs een hellend spoor af en aan naar de top van de oven en storten ijzererts, cokes en kalksteen in de toren. Cokes en kalksteen spelen namelijk een belangrijke rol bij de ijzerproduktie. Naast elke hoogoven bevinden zich drie of vier andere torenvormige gebouwen.
Hierin wordt lucht verhit tot een temperatuur van bijna 700° C. Reusachtige ventilatoren blazen deze hete lucht via pijpleidingen in de hoogoven.
De hete lucht verhit het mengsel van ijzer erts, cokes en kalksteen in de hoogoven en veroorzaakt chemische veranderingen in deze stoffen. Door die scheikundige processen loopt de temperatuur in de hoogoven op tot meer dan 1700° C. Die temperatuur ligt hoger dan het smeltpunt van ijzer.
Een van de scheikundige veranderingen in het hoogovenmengsel bestaat hieruit, dat de cokes (bijna zuivere koolstof) zuurstof onttrekt aan het ijzererts. De zuurstof vormt, samen met de koolstof uit de cokes, koolzuur. Koolzuur is een gas dat via pijpen aan de bovenzijde van de hoogoven ontsnapt. Het gesmolten ijzer druipt naar beneden en verzamelt zich op de bodem van de hoogoven. Tijdens dit proces verbindt de aanwezige kalksteen zich met allerlei verontreinigingen in het ijzererts en de cokes. Die verbinding vormt een andere vloeistof: de zg. slak die lichter is dan het gesmolten ijzer en als gevolg daarvan blijft bovendrijven.
Om de paar uur wordt de hoogoven afgetapt; wordt het gesmolten ijzer en de vloeibare slak dus verwijderd. Het vloeibare ijzer vloeit door de ene opening, de slak door een andere. Beide vloeistoffen worden opgevangen in bakken die op rails langs de hoogoven kunnen worden gereden.
Een hoogoven blijft dag en nacht werken; gewoonlijk wordt hij slechts gedoofd als het nodig is reparaties te verrichten.
Een gedeelte van het opgevangen en nog vloeibare ijzer wordt in vormen gegoten. Daarin verhardt het tot zg. ‘broodjes, die verzonden worden aan ieder die dit ruwe
ijzer nodig heeft.
Een ander deel van het vloeibare ijzer wordt meteen veranderd in staal. Uit ijzer staal maken betekent, de overgebleven onzuiverheden verwijderen en aan het ijzer tenminste koolstof en meestal ook nog enige andere stoffen toevoegen. Omdat staal een mengsel is van een metaal (ijzer) met andere stoffen noemen we het een ‘legering’.
Er zijn tientallen soorten staal en elke soort heeft een eigen ‘recept’. Om bijvoorbeeld roestvrij staal te maken, worden aan het ijzer, behalve koolstof, ook grote hoeveelheden chroom en nikkel toegevoegd. Om staal van een zeer hard soort te verkrijgen, wordt het ijzer o.m. vermengd met wolfraam en met behulp van molybdeem is het mogelijk een staalsoort te verkrijgen die bestand is tegen de werking van bepaalde chemicaliën.
Het vervaardigen van staal uit ijzer kan geschieden in verscheidene typen ovens. De beste staalsoorten worden tegenwoordig gemaakt in elektrische ovens.
Het maken van staal vereist grote oplettendheid. In het verleden werd voor het vervaardigen van staal vaak een oven gebruikt, die bekend stond als de ‘Bessemer peer’. Een van de redenen dat deze methode in onbruik is geraakt, was het feit, dat de staalfabricage in deze ovens zo snel plaatsvond dat er geen tijd was om kontrole uit te oefenen. Open ovens en elektrische ovens, zoals ze tegenwoordig veel worden gebruikt, laten die kontrole wel toe omdat ze veel langzamer werken.
Alle stoffen die aan het ijzer worden toegevoegd, worden zorgvuldig gewogen. Veel zorgvuldiger bijvoorbeeld dan in de keuken, waar een kok zulke ongewisse maten gebruikt als een theelepel zout of een kopje meel!
Als het vloeibare staal de oven verlaat, wordt het evenals ijzer bij de hoogoven in vormen gegoten. Deze vormen worden tot een bepaalde temperatuur afgekoeld waarna het intussen gestolde staal naar walsen wordt gevoerd waardoor het in de juiste vorm wordt gebracht: vierkant, rond, L-vormig, draadvormig, in de vorm van dunne plaat, enz.
De belangrijkste ijzer- en staalproducent in Nederland zijn de Hoogovens te Velsen/IJmuiden. Evenals in alle andere moderne hoogovenbedrijven wordt het allergevaarlijkste werk daar tegenwoordig gedaan door machines.