IRON MAKINGIRON 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), 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)

BLAST FURNACE (DAPUR HEMBUS)BLAST FURNACE (DAPUR HEMBUS)

BIJI BESIBIJI BESI

• 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 DAPUR HEMBUSDIAGRAM ALIR 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