besi (fe) - · pdf fileproses pengolahan bijih besi 1. bahan-bahan dimasukkan kedalam tanur...

XII IPA SMA N 1 SAKRA (SMANSASAK) LOMBOK TIMUR 2011

BESI (Fe)

Merupakan unsur ke-4 terbanyak dibumi.dimana Besi terdapat di alamdalam bentuk senyawa,karena besisangat reaktif. Bilangan oksidasi besiadalah +2 dan +3. senyawa besidengan bilagan oksidasi +2 adalahFe) yang berwarna hijau muda.Sedangkan besi dengan bilanganoksidasi +3 adalah Fe yang berwarnakuning.

Selain sbagai bijih besi berupapirit (FeS2), hemafit (Fe2O3),magnefit (Fe3O4), siderit(FeCO3), dan limonit/hemafitcokelat (2Fe2O3 . 3H2O)dalam kerak bumi, besi jugaterdapat dalam silikat,lempung dan tubuh makhlukhidup.Dalam tubuh makhluk hidupbesi sangat penting utukmembentuk hemoglobindalam darahdan klorofiltanaman.

Mineral-mineral yang terdapat dalambesi

• Hemofite merah (Fe2O3)• Meofite cokelat/Limofite (2Fe2O3 . 3H2O)Lomifite merupakan istilah untuk golonganhidoksida, esi berhidrat, berbentuk amorf(padatan yang bukan kristal).Zat-zat penyusun limfit adalah geofit (FeO .OH) dan hemalit (Fe2O3) bersama dengansilika koloid, lempung dan mangan oksida.

Untuk membuat baja(digunakan padamainan anak,perkakas dapur,konstruksi bangunan).Untuk membuat baja

taan karat/ satinlesssteel (paduan Fe danCr 14-18%)

Besi nikel

Besi krom

Besi mangan

Komposisi: ±18% Cr, 18% Ni, 64% FeSifat-sifat: tahan karat dan tahanpanasKegunaan: bahan pembuat pisau

Komposisi: ±12-18% Cr, 82-88% FeSifat-sifat: tahan kaat dan kuatKegunaan: alat bedah dan bumper

Komposisi: ±11-14% Mn, 86-89%FeSifat-sifat: angat kerasKegunaan: mobil

Alat pengolahan bijih besi

Proses pengolahan bijih besimenjadi logam besi dilakukandalam tanur sembur (blastfurnace). Dimana tanursembur berbentuk menarasilinder dari besi atau bajadengantinggi sekitar 30 meterdan diameter bagian perut 8meter. Karena tingginya alattersebut, alat ini juga seringdisebut tanur tinggi.

Bagian puncak disebut hopper, dirancangagar bahan yang diolah dapat dimasukkandan ditambahkan setiap saat.Bagian bawah puncak, mempunyai lubanguntuk mengeluarkan hasil-hasil yang berupagas.Bagian atas dari dasar (±3m dari dasar)trdapat pipa-pipa yang dihubungkan dengan4 buah tungku dimana udara dipanaskan(sampai suhu ± 1.000 °C). Udara panas inidisemburkan kedalam tanur melalui pipatersebut.

Bagian dasar tanur mempunyaidua lubang yang masing-masing digunaan untukmengeluarkan besi cair sebgaaihasl utama dan terak (slag)sebagai hasil sampingan.

Proses pengolahan bijih besi

1. Bahan-bahan dimasukkan kedalam tanur melaluibagian puncak tanur.•Bahan utamanya yaitu bijih besi yang -berupa

hemafit (Fe2O3) yang dicampur dengan pasir(SiO2) dan oksida-oksida asam yang lain (P2O5 danAl2O3). Batuan-batuan ini akan direduksi.•Bahan pereduksi berupa kokas (karbon)•Bahan tambahan yang berupa batu kapur (CaCO3)

yang berfungsi untuk mengikat zat-zat pengotor.

2. Udara panas dimasukkan dibagan bawah tanursehingga menyebabkan kokas terbakar.

C(s) + O2(g) CO2(g) : ΔH= -394 kJ.Reaksi ini sangat eksoterm (menghasilkan panas),akibatnya panas yang disebabkan akanmenaikkansuhu bagian bawah tanur sampai1.900°C.3. Gas CO2 yang terbentuk kemudian naik melalui

lapisan kokas yang panas dan bereaksidengannya lagi membentuk gas CO.

Proses pengolahan bijih besi

4. Gas CO yang terbentuk dan kokas yangada siap mereduksi bijih besi(Fe2O3).reduksi inidapat berlangsungdalam beberapa tahap, yaitu:

a. Pada bagian atas tanur, FeO3 direduksimenjadi Fe3O4 pada suhu 500 °C.3FeO4(s) + CO(g) 2Fe3O4(s) + CO2(g)

Proses pengolahan bijih besi

b. Padabagian yang lebih rendah, Fe3O4yang terbentuk akan direduksimenjadi FeO pada suhu 850 °C.Fe3O4(s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g)

c. Pada bagian yang lebih bawah lagi, FeOyang terbentuk akan direduksi menjadilogam padasuhu 1000 °C.FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g)

Proses pengolahan bijih besi

5. Besi cair yang terbentuk akanmengalir ke bawah dan mengalir didasar tanur.

6. sementara itu, di bagian tengahtanur batu kapur akan teruraimenurut reaksiCaCO3(s) CaCO(s) + CO2(g).

Proses pengolahan bijih besi

7. Kemudian di dasar tanur CaO akanbereaksi dengan pengotor danmembentuk terak yang berupacairan kental, reaksinya:

CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l)

3CaO(s) + P2O5 Ca3(PO4)2(l)

CaO(s) + Al2O3(g) Ca(AlO2)2(l)

Proses pengolahan bijih besi

8. Selanjutnya, besi cair tururn ke dasar tanursedangkan terak (slag) yang memiliki massajenis lebi rendah daripada besi cair akanmengaung dipermukaan dan keluar padasauran tersendiri.

Besi yangkeluar dari dasartanur disebut besi kasar(pig iron). Jika pig iron dibuat menjadi bentukcetakan maka disebut besi tuang atau besi cor (castiron). Besi kasar mengandung 95% besi, 4% karbondan sisanya berupa fosforus, silikon, belerang danmangan.

Proses pengolahan bijih besi

Agar besi dapat dibentuk menjadi bermacam-maambahan, terlebih dahulu harus dikurangi kadarkarbonnya, dengan cara memanaskannya sehinggakarbon yang terkandung dalam besi teroksidasi menjadigas CO2. Cara inilah yang dilakukan oleh pandai besi dimasyarakat kita.Besi dngan kadar karbon yang cukup rdah (0,05-0,2%)ini disebut sebagaibesi tempa (wrought iron) yangbanyak digunakan untuk membuat berbagaiperalatanseperti cangkul, mur dan baut.

Proses pengolahan bijih besi

Proses pengolahan bijih besi

Beradasarkan hasilperhitungankasar, pembentukan besi dengancara tersebut dapat menghasilkansatu ton besi cair dari dua tonbijih besi, satu ton kokas,setengah ton bau kapur dan limaton udara panas

Oksigen di alam semestahanya merupakankomponenen minor, tetapi dibumi oksigen merupakankomponen terbanyak.Komposisi bumimengandung 55% atomoksigen atau 49% beratbumi.

Kelimpahan Oksigen

• Di bumi Oksigen terdapat sebagai :1. Unsur bumi di atmosfer.2. Dalam bentuk terikat dengan hidrogrn (air) di

lautan, sungai dan danau.3. Dalam bentuk terikat dengan unsur silikon,

aluminium dan berbagai unsurlain di dalam mineralbatuan yang membentuk kulit bumi.

Oksigen di alam terdapat dalam 3 bentuk isotop tidakradioaktif, yaitu: 16O (99,76%), 17O (0,04%) dan 18 O(0,20%)

Sifat-sifat Oksigen

• No. Atom• Mr• Titik leleh (°C)• Titik didih• Rapatan pada 25 °C• Energi ionisasi (kJ/mol)• Afinitas elektron (kJ/mol)• Keelektronegatifan• Warna• Jari-jari ion (Å)• Jari-jari atom (Å)

815,99 (16)-218,4-182,91,141.313,9140,983,44Biru pucat (cair)1,400,66

• Pembuatan di laboratorium1. Pemaasan garam kalium klorat dengan

katalisator MnO2.MnO2 + 2KClO3(s) 2KCl(s) + 3O22. Pemanasan barium peroksida (Brin’s proses).

Bila BaO diudara dipaaskan maka akanterbentuk BaO2.

2BaO(s) + O2(g) 2BaO2Pada pemanasan 700 °C akan menguraikan BaO2

dan mengeluarkan O2.• Pembuatan dalam industriDestilasi bertingkat udara cair

Pembuatan Oksigen

• Kegunaan utama adalahuntuk pernapasan.• Digunakan untuk proses

reaksi pembakaran• Untuk proses pengolahan

baja dan besi tuang.• Digunakan pada industri

pulp dan kertas, sertaindustri plastik.

• Untuk aerasi, pada prosespengolahan limbah.• Bersama hidrogen cair

digunakan sebagai bahanbakar roket.• Bersama gas karbid digunakan

untuk pengelasan logam.• Digunakan pada pembuatan

ozon

Pengisi tabung pernapasan.

Untuk membantupasien yang kekuranganoksigen

Untuk membantupasien yang kekuranganoksigen

ASMIWATIBAIQ JULI HARTATI

SARTIKA HAYATI UMAJANULFA ISMAYANI

ZULKARNAIN