IRON MAKING IRON MAKING • Unsur-unsur utama penyusun kulit bumi : Oksigen : 47% Silikon : 28% Aluminium : 8% Besi : 5% • Besi sangat reaktif terhadap oksigen dan di alam selalu dalam bentuk : FeO (wustite), Fe 3 O 4 (magnetite), Fe 2 O 3 (hematite) • Dalam pembuatan besi terjadi Reaksi Reduksi biji besi : Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 FeO • Proses peleburan besi dilakukan di dalam dapur hembus (blast furnace) • Dapur hembus mempunyai spesifikasi : 1) Bijih besi dalam bentuk pelet atau sinter 2) Dapur beroperasi pada tekanan tinggi 3) Volume dapur dapat mencapai 3600 m 3 , tinggi 14 m dan kapasitas produksi 10.000 ton besi kasar per hari
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
IRON MAKINGIRON MAKING• Unsur-unsur utama penyusun kulit bumi :
• Besi sangat reaktif terhadap oksigen dan di alam selalu dalam bentuk :FeO (wustite), Fe3O4 (magnetite), Fe2O3 (hematite)
• Dalam pembuatan besi terjadi Reaksi Reduksi biji besi : Fe2O3 Fe3O4 FeO
• Proses peleburan besi dilakukan di dalam dapur hembus (blast
furnace)
• Dapur hembus mempunyai spesifikasi :1) Bijih besi dalam bentuk pelet atau sinter2) Dapur beroperasi pada tekanan tinggi3) Volume dapur dapat mencapai 3600 m3 , tinggi 14 m dan
kapasitas produksi 10.000 ton besi kasar per hari
BAHAN BAKU PEMBUATAN BESIBAHAN BAKU PEMBUATAN BESI
• Bahan utama pembuatan besi :1) Bijih besi (dalam bentuk pelet atau sinter)2) Kokas (coke)3) Batu kapur (limestone)
• Bongkahan batu yang mengandung bijih besi dan mineral lainnya mula-mula dipecah dengan alat pemecah (crusher)
• Bijih besi dipisahkan dari mineral lainnya dengan magnetic separator
• Biji besi dibuat pelet atau sinter
CRUSHERCRUSHER
MAGNETIC SEPARATORMAGNETIC SEPARATOR
PROSES AGLOMERISASIPROSES AGLOMERISASI• Aglomerisasi :
Proses pengubahan butir halus misal konsentrat menjadi gumpalan yang agak kasar karena biji besi dalam partikel halus akan terbang saat diumpankan ke dapur hembus
• Aglomerisasi terdiri dari : 1) Sintering dan 2) Pelletizing
• Sintering : Proses terjadinya ikatan antar permukaan partikel jika partike tsb. dipanaskan sampai titik lelehnya.
• Proses sintering dilakukan dengan mencampur biji besi dengan 5%serbuk kokas, 5-10% air dan dipanaskan pada panggangan (grate) pada suhu 1200-1300 oC.
Pelletizing :
Pelletizing dilakukan pada biji besi yang berbutir halus yang sukar atau tidak bisa di-sinter.
Proses sintering dilakukan 2 tahap, yaitu :1) Pengadukan putar (rolling) dalam drum yang
berputar pada suhu kamar
2) Proses pembakaran pada suhu 1200-1300 oC.
KOKASKOKAS• Kokas berfungsi :
1) Sebagai bahan bakar yang menghasilkan panas
2) Sebagai reduktor (pereduksi) dalam bentuk C FeO + C −› Fe + CO (reduksi langsung) FeO + CO −› Fe + CO2 (reduksi tak langsung)
• Reaksi reduksi langsung terjadi di daerah dapur yang suhunya tinggi sedangkan reduksi tak langsung pada suhu rendah, yaitu cerobong (stack)
• Reaksi reduksi tergantung pada karbon sesuai Reaksi Boudouard
CO = CO2 + C
• Pada suhu rendah Reaksi Boudouard cenderung bergeser ke kanan dan menyebabkan terurainya CO menjadi CO2
LANJUTANLANJUTAN
5) Di bagian dapur yang bersuhu tinggi terjadi reaksi :2FeO + C = 2Fe + CO2
6) Gas CO2 yang dihasilkan ini tidak stabil dan bereaksi menurut Reaksi Boudouard :CO = CO2 + C
7) Kombinasi kedua persamaan di atas menghasilkan :2FeO+2C+CO2 = 2Fe+2CO+CO2
2FeO+2C=Fe+2CO
BATU KAPUR (LIMESTONE)BATU KAPUR (LIMESTONE)
Fungsi penambahan batu kapur (CaCO3):
1) Menurunkan titik cair biji besi dan mengikat unsur S dan P menjadi terak cair
2) Terak berada di atas besi cair dan dapat melindungi besi cair dari oksidasi saat peleburan
3) Terak dapat menyerap kotoran-kotoran lainnya4) Reaksi pengikatan P dan S oleh batu kapur :
CaCO3 → CaO + CO2 pada suhu 900 oC
FeS + CaO + C → Fe + CaS + COFeS + CaO + CO → Fe + CaS + CO2
P2O5 + 3CaO → Ca3(PO4)2
UNSUR-UNSUR IKUTAN PADA BESI CAIR : Si,S,P,MnUNSUR-UNSUR IKUTAN PADA BESI CAIR : Si,S,P,Mn
SILIKON• Silikon berasal dari biji besi dan abu pembakaran kokas• Silikon berada dalam besi cair melalui 2 tahap reaksi :
(SiO2) + CO → SiO(gas) + CO2
SiO(gas) + CO → [Si] + CO2
• Catatan : Tanda ( ) : berarti unsur/oksida larut dalam terak Tanda [ ] : unsur larut dalam logam/besi cair
• Reaksi pada suhu tinggi terjadi di bosh dan hearth :CO2 + C → CO
• Kombinasi ketiga persamaan di atas didapat :
(SiO2) + 2C → [Si]+ 2CO
TERAK DAN BESI CAIR
Besi cair : [Fe]
Terak, misal (SiO2)
BELERANG (S)• Belerang berasal dari kokas dengan kadar 0,6-0,8 %S• Belerang adalah unsur yang menurunkan kualitas baja• Belerang dalam besi cair dihilangkan batu kapur (CaCO3)
[FeS] + (CaO) → (FeO) + CaS(FeO) + [C] → Fe + CO
sehingga [FeS] + (CaO) + [C] → (CaS) + Fe + CO• Kadar Fe dan Si tergantung persentase Oksigen dalam besi
cair seperti ditunjukkan reaksi berikut :(SiO2) + 2Fe → (FeO) + [Si][FeS] + (CaO) → (FeO) + CaS
• Dari kedua reaksi di atas terlihat bahwa kandungan (FeO) tinggi menyebabkan reaksi bergeser ke kiri sehingga kadar Si turun sedangkan S naik, jadi :
[S] ~ 1/[Si]
FOSFOR (P)• Fosfor merupakan unsur yang tidak diinginkan terutama
pada proses pembuatan baja.
• Fosfor biasanya dalam bentuk fosfor pentoksida P2O5 dan kemudian mengalami reduksi oleh C
(P2O5) + Ckokas → [2P] + 5CO
• Penambahan CaO dapat mengikat P2[P]+ 5(FeO) + 3CaO → 3CaOP2O5 + Fe
MANGAN (Mn)• Biji besi biasanya mengandung sedikit oksida MnO2
• Penguraian MnO2 biasanya terjadi pada suhu 1370 oC
REAKSI-REAKSI KIMIA YANG TERJADI DI REAKSI-REAKSI KIMIA YANG TERJADI DI BAGIAN-BAGIAN DAPUR HEMBUSBAGIAN-BAGIAN DAPUR HEMBUS
DIAGRAM ALIR EKSTRAKSI BIJI BESI DAN DIAGRAM ALIR EKSTRAKSI BIJI BESI DAN PEMBUATAN BAJAPEMBUATAN BAJA
EFISIENSI DAPUR HEMBUSEFISIENSI DAPUR HEMBUS
• Nilai ekonomis dalam pengoperasian dapur hembus ditentukan oleh :1) Koefisien penggunaan volume efektif dapur2) Pemakaian kokas tiap ton besi mentah yang dihasilkan
• Faktor penggunaan volume efektif dapur (K) adalah perbandingan volume efektif dapur dengan hasil dapur tiap 24 jam, yaitu :
K = V/Q (m3/ton)V : volume efektif dapur (m3), Q : besi mentah yang dihasilkan dalam 24 jam (ton) dan K berkisar 0,65-0,85
• Harga K dipengaruhi oleh 3 faktor :1) Jenis besi mentah2) Bahan pengotor3) Persiapan pengisian dapur