PROSES PRODUKSI BESI KASAR (PIG IRON) PendahuluanoZat-utama untuk fabrikasi besi-kasar adalah bijih-besi. Berbagai macam bijih-besi terdapat dalam kulit bumi. Jenis-jenis yang terpenting ialah:1. batu-besi-coklat  2Fe203 + 3H2O dengan kira-kira 40 % 

besi 2. batu-besi-merah Fe2O3 dengan kira-kira 50 % besi 3. batu-besi-maknit Fe3O4 dengan kira-kira 60 % besi 4. batu-besi-kalsit FeCO3 dengan kira-kira 40 % besi

oBijih besi tidak begitu saja diolah menjadi besi. Bijih-besi tercampur dengan pasir, tanah-lempung/tanah-liat serta batu-batuan.oSelanjutnya batu-batuan dipisahkan dari bijih. Pengerjaan ini dilaksanakan dengan bantuan silinder-silinder besar yang berputar dan di dalamnya dipasang maknit-maknit kuat. oMaknit akan lebih menarik bijih berkadar besi dari pada batu-batuan. oSetelah itu bijih dikeringkan  dalam oven-panggang untuk mengurangi/menghilangkan kadar air.

Dapur Tinggi (Blast Furnace). oDapur tinggi digunakan untuk mengolah bijih-bijih besi menjadi besi kasar. oUntuk menghasilkan besi kasar dari dapur tinggi diperlukan bahan-bahan antara lain : Bijih Besi, Batu Kapur, Bahan Bakar dan  Udara Panas. 

PIG IRON

1. Bijih BesiBijih besi didapat dari tambang setelah melalui proses pendahuluan . Bijih besi merupakan bahan pokok dari dapur tinggi.

2. Batu KapurBatu kapur digunakan untuk mengikat bahan-bahan yang ikut  tercampur dalam cairan  besi untuk menjadi terak.

CaCO3 CaO    +    CO2

                (terak)FeS    +    CaO    +    C Fe    +    CaS    +    CO

                               (terak)P2O5    +    4 CaO (CaO) 4P2O5

                      (terak)

oDengan adanya terak yang terletak di permukaan cairan besi, terjadinya oksidasi oleh udara dapat dihindari. oSebagai bahan tambahan biasanya digunakan batu kapur (CaCO3) murni, atau dolomite yang merupakan campuran dari CaCO3 dan MgCO3.

3. Bahan BakarBahan bakar yang digunakan dalam proses dapur tinggi ialah kokas (arang batu bara)

4. Udara PanasoUdara panas digunakan untuk mengadakan pembakaran dengan bahan bakar menjadi CO2 dan gas CO guna menimbulkan panas, juga untuk mereduksi bijih-bijih besi. oUdara panas dihembuskan dengan maksud agar pembakaran lebih sempurna, hingga kebutuhan kokas berkurang. oPemanasan udara dilakukan pada dapur pemanas cowper.

Proses Kimia dalam Dapur TinggiOperasi dapur tinggi modern secara ringkas sebagai berikut:oPada waktu bijih besi, bahan bakar dan bahan tambah dimasukkan ke dalam dapur, pertama-tama dihilangkan kelembaban dan kadar air pada daerah suhu 200-3000C.oDengan meningkatnya suhu, terjadinya reaksi tak langsung terhadap bijih-bijih besi dengan reaksi sebagai berikut:1).a.   3 Fe2O3    +     CO           2 Fe3O4    +    CO2

     b.   2 Fe2 O3    +    6 CO           4 Fe    +    6 CO2

oPada suhu + 535 0C, carbon monoksid mulai terurai menjadi karbon bebas dan karbon dioksid, dengan reaksi sebagai berikut:2).    2 CO           C    +    CO2

oPada daerah suhu 400 – 600 0C, terjadi reaksi sebagai berikut:3).    Fe3O4   +   CO           3 FeO   +   CO2

oPada suhu + 400 0C reduksi langsung terhadap bijih-bijih besi sebagai berikut:4).   Fe2O3    +    C           2 FeO    +    CO5).   Fe3O4    +    C           3 FeO    +    CO

oPada daerah suhu 700 – 800 0C reduksi langsung ferro oksida mulai dengan membentuk besi spong yang mengandung karbon. Reaksi ini terjadi antara pertengahan (setengah jalan antara puncak dan dasar dapur tinggi). oBatu kapur terurai pada suhu 800 0C dan dolomite pada suhu 1075 0C dengan reaksi:6).   -  Ca CO3           CaO    +    CO2

        -  MgCO3          MgO   +    CO2

oBatu kapur mengikat kotoran-kotoran bijih besi dan abu kokas. Semakin ke bawah suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi langsung paduan dan metalloid dengan reaksi sebagai berikut:7).   a.  SiO2    +    2C           Si    +    2CO        b.  MnO   +    C             Mn  +    CO        c.  P2O5   +    5C           2P    +    5CO        d.  FeS     +   CaO    +    C            CaS    +    Fe    +    CO

8).   Ca3 PO4    +    3 SiO2    +    5 CO            3 CaSiO3   +                                                                           5  CO   +   P2O5

oDidekat tuyer (lubang tiup) ada hembusan udara panas yang mengenai kokas dan terjadi reaksi sebagai berikut:9).   2 C   +   O2            2 CO

oSehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk proses reduksi. Jadi kokas di dalam dapur tinggi selain berfungsi sebagai sumber kalor juga untuk mereduksi oksigen didalam bijih-bijih besi.

Kesimpulan dari proses-proses didalam dapur:1. Proses reduksi dari besi oksida.2. Proses oksidasi karbon oleh oksigen.

Hasil-hasil dapur tinggi:1. Besi kasar2. Terak3. Gas dapur tinggi4. Bahan buangan (debu)

Besi KasaroAda dua macam besi kasar yang dihasilkan oleh dapur tinggi yaitu; besi kasar putih dan besi kasar kelabu.

Besi Kasar Kelabu (Kishy Pig Iron)Nama besi kasar ini didapat berdasarkan warna bidang patahnya, yang berwarna kelabu muda sampai tua hampir hitam. Besi kasar kelabu lebih halus dan lebih liat dibandingkan dengan besi kasar putih. Titik cairnya + 1.3000 C dan massa jenisnya 7 – 7,2 kg/dm3.

Besi kasar kelabu ada dua macam:1. Besi Kasar Kelabu Muda

Besi kasar ini mengandung silisium ½ - 1 %, butir-butirnya halus dan baik untuk silinder mesin.

2. Besi Kasar Kelabu TuaSifat-sifatnya: mudah dituang, butir-butirnya kasar dan juga tahan terhadap tekanan tinggi.

Besi Kasar Putih (Forge Pig Iron)oNama besi ini juga didapat dari warna bidang patahnya. Pada besi kasar ini zat arangnya sebagian besar berbentuk karbit besi.oSifatnya keras dan getas. Titik cairnya + 1.1000C. Kadar C nya 2,3 – 3,5%, kadar mangannya agak besar + 5%. Besi kasar ini paling baik digunakan untuk baja. Massa jenisnya 7,58 – 7,73 kg/dm3.