Untuk pengguna Avast Antivirus, harap matikan dahulu untuk mengakses web ini. Terima Kasih

Jumat, 12 November 2010

METODE TANUR SEMBUR (BLAST FURNANCE) PADA SINTESIS


Oleh: Asti Sawitri


Abstrak
Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace). Proses berlangsung dengan memasukkan bijih besi yang berupa hematit (Fe2O3) yang bercampur dengan pasir (SiO2) dan oksida – oksida asam yang lain (P2O5 dan Al2O3), bahan – bahan kokas (karbon), bahan tambahan yang berupa batu kapur (CaCO3). Cairan besi yang diperoleh dari tanur ini disebut besi gubal dan mengandung 95% besi, 4% karbon, sisanya silikon dan fosfor. Besi (Fe) relatif padat dengan tampilan putih keperakan dengan nomor atom 26 memiliki sifat magnetik ferromagnetik dan memiliki daya hantar listrik dan panas yang baik. Struktur kristal Fe adalah kubik berpusat ruang (bcc) atau kubik berpusat muka (fcc), tergantung pada suhu.

Kata kunci: Fe, blast furnace, Bijih besi

I. PENDAHULUAN
Besi adalah unsur yang paling berlimpah keempat setelah oksigen, silikon, dan aluminium. Selain itu besi merupakanlogam yang paling luas dan paling banyak penggunaanya. Hal tersebut disebabkan tiga alasan, yaitu bijih besi relatif melimpah di berbagai penjuru dunia, pengolahan besi relatif murah dan mudah, sifat-sifat besi yang mudah di modifikasi.
Secara umum pasir besi terdiri dari mineral opak yang bercampur dengan butiran-butiran dari mineral non logam seperti, kuarsa, kalsit, feldspar, ampibol, piroksen, biotit, dan tourmalin. mineral tersebut terdiri dari magnetit, titaniferous magnetit, ilmenit, limonit, dan hematit, Titaniferous magnetit adalah bagian yang cukup penting merupakan ubahan dari magnetit dan ilmenit. Mineral bijih pasir besi terutama berasal dari batuan basaltik dan andesitik volkanik. Untuk mengolah bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace).

II. PEMBAHASAN
Karakter dari endapan besi dapat berupa endapan logam yang berdiri sendiri namun seringkali ditemukan berasosiasi dengan mineral logam lainnya. Besi biasanya ditemukan dalam bentuk magnetit (Fe3O4) dengan kandungan Fe 72,4%, hematit (Fe2O3) dengan kandungan Fe 70,0% , limonit (Fe2O3.nH2O) dengan kandungan Fe 59-63% atau siderit (FeCO3) dengan kandungan Fe 48,2%.
2.1 Pengolahan Besi dengan Metoda Tanur Sembur (blast furnace)
Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace). Tanur sembur berbentuk menara silinder dari besi atau baja dengan tinggi sekitar 30 meter dan diameter bagian perut sekitar 8 meter. Bagian puncak yang disebut dengan Hopper, dirancang sedemikian rupa sehingga bahan – bahan yang akan diolah dapat dimasukkan dan ditambahkan setiap saat. Bagian bawah puncak, mempunyai lubang untuk mengeluarkan hasil – hasil yang berupa gas. Bagian atas dari dasar (kurang lebih 3 meter dari dasar), terdapat pipa – pipa yang dihubungkan dengan empat buah tungku dimana udara dipanaskan (sampai suhunya kurang lebih 1.100o C). udara panas ini disemburkan ke dalam tanur melalui pipa – pipa tersebut. Bagian dasar tanur, mempunyai dua lubang yang masing – masing digunakan untuk mengeluarkan besi cair sebagai hasil utama dan terak (slag) sebagai hasil samping.
Gambar 2.1 alat tanur sembur (blast furnace)[2]

Secara umum proses pengolahan besi dari bijihnya dapat berlangsung dengan memasukkan bahan-bahan ke dalam tanur berupa bijih besi yang berupa hematit (Fe2O3) yang bercampur dengan pasir (SiO2) dan oksida – oksida asam yang lain (P2O5 dan Al2O3), bahan – bahan pereduksi yang berupa kokas (karbon), bahan tambahan yang berupa batu kapur (CaCO3) yang berfungsi untuk mengikat zat – zat pengotor[1].
Udara panas dimasukkan di bagian bawah tanur sehingga menyebabkan kokas terbakar. Reaksi ini sangat eksoterm (menghasilkan panas), akibatnya panas yang dibebaskan akan menaikkan suhu bagian bawah tanur sampai mencapai 1.900o C
C(s) + O2(g) -> CO2(g) (1)
gas CO2 yang terbentuk kemudian naik melalui lapisan kokas yang panas dan bereaksi dengannya lagi membentuk gas CO. Reaksi kali ini berjalan endoterm (memerlukan panas) sehingga suhu tanur pada bagian itu menjadi sekitar 1.300o C
CO2(g) + C(s) -> CO(g) (2)
gas CO yang terbentuk dan kokas pada temperatur 5000 C mereduksi bijih besi (Fe2O3) menjadi Fe3O4
3Fe2O3(s) + CO(g) -> 2Fe3O4(s) + CO2(g) (3)
selain itu pada bagian yang lebih rendah dengan temperatur 850o C, Fe3O4 yang terbentuk akan direduksi menjadi FeO
Fe3O4(s) + CO(g) -> 3FeO(s) + CO2(g) (4)
selanjutnya pada bagian yang lebih bawah lagi dengan temperatur 1.000o C, FeO yang terbentuk akan direduksi menjadi logam besi.
FeO(s) + CO(g) -> Fe(l) + CO2(g) (5)
Besi cair yang terbentuk akan mengalir ke bawah dan mengalir di dasar tanur. Sementara itu, di bagian tengah tanur yang bersuhu tinggi menyebabkan batu kapur terurai.
CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) (6)
kemudian di dasar tanur CaO akan bereaksi dengan pengotor dan membentuk terak (slag) yang berupa cairan kental.
CaO(s) + SiO2(s) -> CaSiO3(l) (7)
3CaO(s) + P2O5(g) -> Ca3(PO4)2(l) (8)
CaO(s) + Al2O3(g) -> Ca(AlO2)2(l) (9)
akhirnya besi cair turun ke dasar tanur sedangkan terak (slag) yang memiliki massa jenis lebih rendah daripada besi cair akan mengapung di permukaan dan keluar pada saluran tersendiri.
Cairan besi yang diperoleh dari tanur ini disebut besi gubal dan mengandung 95% besi, 4% karbon, sisanya silikon dan fosfor. Besi gubal didinginkan dan digunakan sebagai besi tuang, sedangkan hasil samping berupa bara digunakan untuk proses pembuatan semen[2].

2.2 Karakterisasi Besi (Fe)
Besi (Fe) relatif padat dengan tampilan putih keperakan, merupakan logam transisi golongan VIIIB dengan nomor atom 26 dan jumlah elektron tiap kulit 2,8,14,2.

Gambar 2.2 jumlah elektron tiap kulit pada Fe[4]

Besi memiliki sifat magnetik ferromagnetik (kemagnetan yang kuat) dan memiliki daya hantar listrik dan panas yang baik, karena memiliki ikatan ganda dan ikatan kovalen logam. Meleleh pada suhu 1.538 ° C (2.800 ° F).
Struktur kristal Fe adalah kubik berpusat ruang (bcc) atau kubik berpusat muka (fcc), tergantung pada suhu. Pada suhu kamar, besi murni memiliki struktur bcc disebut sebagai alpha-ferit. Hal ini terus berlanjut sampai suhu dinaikkan sampai 912 ° C (1674 ° F), ketika berubah menjadi sebuah susunan fcc dikenal sebagai austenite . Dengan pemanasan lebih lanjut, austenit dengan suhu mencapai 1394 ° C (2541 ° F), di mana titik struktur bcc muncul kembali. Bentuk dari besi, yang disebut delta-ferit, sampai titik leleh tercapai[3].



Gambar 2.3 Struktur kristal Fe bcc dan fcc[5]

2.3 Aplikasi/Pemanfaatan Besi
Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat barang-barang yang terbuat dari besi murni maupun dari campuran besi dengan logam lain. Kegunaan besi dan campurannya, antara lain untuk alat-alat rumah tangga, seperti pisau, sendok, dan lain-lain; untuk alat-alat pertanian, seperti cangkul, sabit dan kapak; untuk perangkat berat, seperti jembatan, rangka bangunan, kendaraan, mesin-mesin industri, jalan layang dan landasan lapangan terbang. Selain itu besi juga ada pada campuran bahan pembuat kaca, sehingga kaca dapat berwarna.

III. KESIMPULAN
Bentuk magnetit (Fe3O4) adalah bentuk endapan yang terbanyak mengandung Fe 72,4%. Proses pengolahan bijih besi untuk menghasilkan logam besi dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace). Besi (Fe) relatif padat dengan tampilan putih keperakan dengan nomor atom 26 memiliki sifat magnetik ferromagnetik dan memiliki daya hantar listrik dan panas yang baik. Struktur kristal Fe adalah kubik berpusat ruang (bcc) atau kubik berpusat muka (fcc), tergantung pada suhu. Kegunaan besi dan campurannya, antara lain untuk alat-alat rumah tangga, untuk alat-alat pertanian, untuk perangkat berat.

IV. REFERENSI
[1] Jamali, A, dkk. (______): Pengolahan Bijih Besi Halus Menjadi Hot Metal, Pusat Penelitian Informatika LIPI, Lampung, UPT Balai Pengolahan Mineral.
[2] http://eddysyahrizal.blogspot.com/2008/01/pengolahan-besi-dan-baja-2.html ( 03/11/2010, 06.08 WIB)
[3] http://www.britannica.com/EBchecked/topic/294507/iron-processing (04/11/2010, 5.36 WIB)
[4] http://www.google.co.id/images?um=1&hl=id&client=firefox-a&rls=org.mozilla%3Aen-US%3Aofficial&biw=1024&bih=405&tbs=isch%3A1&sa=1&q=struktur+atom+Fe&aq=f&aqi=&aql=&oq=&gs_rfai= (03/11/2010, 06.46 WIB)
[5] http://www.google.co.id/images?q=struktur%20kristal%20bcc%20dan%20fcc&oe=utf-8&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a&um=1&ie=UTF-8&source=og&sa=N&hl=id&tab=wi&biw=1024&bih=405 (03/11/2010, 06.55 WIB)
goresanpena Web Developer

Morbi aliquam fringilla nisl. Pellentesque eleifend condimentum tellus, vel vulputate tortor malesuada sit amet. Aliquam vel vestibulum metus. Aenean ut mi aucto.

5 komentar:

  1. hayo semangat isi web kita

    BalasHapus
  2. huuh. . aq mah mw berbagi ilmu . .gkgkgkgkgk

    BalasHapus
  3. bagus as!!

    lanjutkan posting ea!!

    BalasHapus
  4. hahhahaha,, keren atuh ca aq nu nulisna mah,,hahahhaha

    BalasHapus