3.4 Proses Pembuatan Besi-Baja:
Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)
Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia. Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Hematit akan dimasukkan ke dalam blast furnace, disertai denganbeberapa bahan lainnya seperti kokas (coke), batu kapur(limestone), dan udara panas. Bahan baku yang terdiri dari campuran biji besi, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncakblast furnace. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis. Setelah bahan-bahan dimasukkan ke dalam blast furnace, lalu udara panas dialirkan dari dasar tungku dan menyebabkan kokas terbakar sehingga nantinya akan membentuk karbon monoksida (CO). Reaksi reduksi pun terjadi, yaitu sebagai berikut : Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500ºC. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair. Maka didapatlah besi (Fe) yang kita inginkan. Namun besi tersebut masih mengandung karbon yang cukup banyak yaitu 3% – 4,5%, padahal besi yang paling banyak digunakan saat ini adalah yang berkadar karbon kurang dari 1% saja. Besi yang mengandung karbon dengan kadar >4% biasa disebut pig iron. Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih besi dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dan terapung diatasnya dan secara berkala akan disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.
22
Gambar 1. Blast furnace Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya. Perlu diperhatikan bahwa bijih besi yang akan dimasukkan ke dalam blast furnaceharuslah digumpalkan terlebih dahulu. Hal tersebut berguna agar aliran udara panas bisa dengan mudah bergerak melewati celan-celah biji besi dan tentunya akan mempercepat proses reduksi. Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.
23
Gambar 2. Tanur tinggi
Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)
Proses ini biasanya digunakan untuk merubah pellet menjadi besi spons (sponge iron). Juga disebut besi spons dihasilkan dari reduksi langsung dari bijih besi (dalam bentuk gumpalan, pelet atau denda) dengan mengurangi gas yang dihasilkan dari gas alam atau batubara. Gas pereduksi adalah mayoritas campuran hidrogen (H2) dan karbon monoksida (CO) yang bertindak sebagai pereduksi. Proses langsung mengurangi bijih besi dalam bentuk padat dengan mengurangi gas disebut reduksi langsung. Proses reduksi langsung dianggap lebih efisien daripada tanur tiup . Karena beroperasi pada suhu yang lebih rendah, dan ada beberapa faktor lain yang membuatnya ekonomis. Berikut adalah contoh proses reduksi langsung antara lain : a) HYL process
HYL Direct Reduction Proses (reduksi langsung) adalah hasil usaha riset yang dimulai oleh Hojalata y L.Mina, S.A., pada permulaan tahun 1950-an. Usaha ini muncul dari tekanan kebutuhan yang semakin meningkat dan harus memperoleh bahan baku yang cukup mutu dan pada harga yang stabil untuk produksi lembaran baja(sheet steel).
24
Dalam proses ini digunakan gas reduktor dari LNG (Liquid Natural Gas), gas alam cair ini direaksikan dengan uap air panas (H 2O). b) Midrex Process
Gambar 3. Midrex process Proses ini didasarkan pada tekanan rendah, udara bergerak berlawanan arus ke bijih oksida besi pelet padat. Di dalam proses reduksi langsung ini, bijih besi direaksikan dengan gas alam sehingga terbentuklah butiran besi yang dinamakan besi spons. Besi spons kemudian diolah lebih lanjut di dalam sebuah tungku yang bernama dapur listrik (Electric Arc Furnace). Di sini besi spons akan dicampur dengan besi tua (scrap), dan paduan fero untuk diubah menjadi batangan baja, biasa disebut billet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah. Proses reduksi langsung ini salah satunya dipakai oleh P.T. Karakatau Steel. Fungsi dari gas alam itu sendiri sebenarnya adakalah sebagai gas reduktor, dimana gas alam mengandung CO dan H2, yang dapat bereaksi dengan bijih menghasilkan besi murni (Fe) berkualitas tinggi. Keuntungan dari proses reduksi langsung ketimbang blast furnace adalah : Besi spons memiliki kandungan besi lebih tinggi ketimbang pig iron, hasil blast
furnace. Zat reduktor menggunakan gas (CO atau H 2) yang terkandung dalam gas alam,
sehingga tidak diperlukan kokas yang harganya cukup mahal.
25
Perbedaan proses reduksi langsung dan reduksi tidak langsung : Reaksinya berbeda,pada reduksi tidak langsung Fe diperoleh dari beberapa tahap
reaksi, pada reduksi langsung dengan1 tahap reaksi sudah dapat diperoleh Fe murni. Hasil akhirnya berbeda, Output dari reduksi tidak langsung adalah berupa Fe dalam
keadaan cair (pig iron) , sedangkan output dari reduksi langsung adalah Fe dalam keadaan padat (sponge iron) Sumber gas reduktornya berbeda, indirect reduction menggunakan kokas untuk
menghasilkan gas reduktor CO, sedangkan direct reduction menggunakan CH 4 Kualitasnya berbeda, reduksi langsung menghasilkan besi dengan kualitas yang
lebih baik daripada reduksi tidak langsung. Karena reduksi tidak langsung menggunakan kokas untuk menghasilkan gas reduktor. Kokas berasal dari batubara yang mengadung sulfur, dimana S tersebut dapat ikut masuk kedalam besi hasil reduksi, yang mengakibatkan besi mengalami retak panas (hot shortness).
3.5 Flowsheet
26
27
BAB IV APLIKASI BESI
4.1Unsur Logam Logam adalah unsur yang memiliki sifat mengkilap dan umumnya merupakan penghantar listrik dan penghantar panas yang baik. Unsur-unsur logam umumnya berwujud padat pada suhu dan tekanan normal, kecuali raksa yang berwujud cair. Pada umumnya unsur logam dapat ditempa sehingga dapat dibentuk menjadi bendabenda lainnya. Tabel Unsur-unsur logam Nama Indonesia Aluminium
Nama Latin luminium
Lambang Unsur
Bentuk Fisik
Al
padat, putih keperakan
Barium
Barium
Ba
padat, putih keperakan
Besi
Ferrum
Fe
padat, putih keperakan
Emas
urum
Au
padat, berwarna kuning
Kalium
Kalium
K
padat, putih keperakan
Kalsium
Calsium
Ca
padat, putih keperakan
Kromium
Chromium
Cr
padat, putih keperakan
Magnesium
agnesium
Mg
padat, putih keperakan
Mangan
anganium
Mn
padat, putih abu-abu
Natrium
atrium
Na
padat, putih keperakan
Nikel
ickelium
Ni
padat, putih keperakan
4.2 Aplikasi Logam
1. Baja
Baja merupakan aloi besi dan karbon yang merupakan satu dari sedikit bahan terpenting dalam industri, seperti yang kita ketahui, bidang industri ini mempengaruhi dunia secara global. Baja memiliki sifat tahan karat, dan kegunaanya yang sangat penting adalah untuk bidang industri ruang angkasa.
28
a. Baja Lunak
Mur
b. Baja Karbon Sedang
Rel Baja
c. Baja Karbon Tinggi
Gergaji
29
d. Baja Karbon Tinggi Dengan Campuran
Alat-alat Mesin
2. Besi
Besi merupakan logam yang memiliki warna abu-abu keputih-putihan. Logam ini dihasilkan terutama dari peleburan biji hematit dalam tanur sembur. Kegunaanya adalah diapakai untuk bangunan dan bidang teknik, juga dapat dimanfaatkan untuk membuat aloi baja.
a. Besi Tuang
Alas mesin/Alas gas
30
b. Besi Tempa
Ramtai Jangkar
31
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Logam terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :
Logam Ferro, dan
Logam Non – Ferro.
2. Logam besi bila direaksikan dengan Oksigen maka akan terjadinya proses korosif, menjadi Fe2O3. 3. Besi maupun baja memiliki manfaat salah satunya sebagai pembuatan alat industri, alat rumah tangga, kawat maupun sebagai katalis dan koagulan. 4. Secara garis besar besi teknik terbagi menjadi 3, yaitu:
Besi kasar : kadar karbon lebih besar dari 3,5%, tidak dapat ditempa.
Besi : kadar karbon lebih besar dari 2,5%, tidak dapat ditempa.
Baja : kadar karbon kurang dari 1,7%, dapat ditempa.
5. Berdasarkan klasifikasinya, logam besi terbagi dalam 6 macam yaitu :
Besi Tuang
Besi Tempa
Besi Lunak
Baja Karbon Tinggi
Baja Karbon Sedang, dan
Baja Karbon Tinggi dengan Campuran.
32
