Pengolahan Besi dengan Tanur Tinggi

Tempat Pengolahan Besi ( Tanur Sembur )

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 delapan meter. Karena tingginya alat tersebut, alat ini sering juga disebut sebagai tanur tinggi. Bagian – bagian dari tanur tinggi adalah sebagai berikut:
a.Bagian puncak yang disebut dengan Hopper, dirancang sedemikian rupa sehingga bahan – bahan yang akan diolah dapat dimasukkan dan ditambahkan setiap saat.
b.Bagian bawah puncak, mempunyai lubang untuk mengeluarkan hasil – hasil yang berupa gas.
c.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.
d.Bagian dasar tanur, mempunyai dua lubang yang masing – masing digunakan untuk mengeluarkan besi cair sebagai hasil utama dan terak (slag) sebagai hasil samping.


Proses Pengolahan Besi

Secara umum proses pengolahan besi dari bijihnya dapat berlangsung dengan urutan sebagai berikut:
a.Bahan – bahan dimasukkan ke dalam tanur melalui bagian puncak tanur.
Bahan – bahan ini berupa:
1.)Bahan utama yaitu bijih besi yang berupa hematit (Fe2O3 ) yang bercampur dengan pasir (SiO2) dan oksida – oksida asam yang lain (P2O5 dan Al2O3). Batuan – batuan ini yang akan direduksi.
2.)Bahan – bahan pereduksi yang berupa kokas (karbon).
3.)Bahan tambahan yang berupa batu kapur (CaCO3) yang berfungsi untuk mengikat zat – zat pengotor.
b.Udara panas dimasukkan di bagian bawah tanur sehingga menyebabkan kokas terbakar.
C(s) + O2(g) CO2(g) DH = - 394 kJ
Reaksi ini sangat eksoterm (menghasilkan panas), akibatnya panas yang dibebaskan akan menaikkan suhu bagian bawah tanur sampai mencapai 1.900o C.
c.Gas CO2 yang terbentu kekmudian naik melalui lapisan kokas yang panas dan bereaksi dengannya lagi membentuk gas CO.
CO2(g) + C(s) 2 CO(g) DH = +173 kJ
Reaksi kali ini berjalan endoterm (memerlukan panas) sehingga suhu tanur pada bagian itu menjadi sekitar 1.300o C.
d.Gas CO yang terbentuk dan kokas yang ada siap mereduksi bijih besi (Fe2O3). Reuksi ini dapat berlangsung dalam beberapa tahap, yaitu:
1.)Pada bagian atas tanur, Fe2O3 direduksi menjadi Fe3O4 pada suhu 500o C.
3 Fe2O3(s) + CO(g) 2 Fe3O4(s) + CO2(g)
2.)Pada bagian yang lebih rendah, Fe3O4 yang terbentuk akan direduksi menjadi FeO pada suhu 850o C.
Fe3O4(s) + CO(g) 3 FeO(s) + CO2(g)
3.)Pada bagian yang lebih bawah lagi, FeO yang terbentuk akan direduksi menjadi logam besi pada suhu 1.000o C.
FeO(s) + CO(g)  Fe(l) + CO2(g) 
e.Besi cair yang terbentuk akan mengalir ke bawah dan mengalir di dasar tanur.
f.Sementara itu, di bagian tengah tanur yang bersuhu tinggi menyebabkan batu kapur terurai menurut reaksi:
CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)
g.Kemudian di dasar tanur CaO akan bereaksi dengan pengotor dan membentuk terak (slag) yang berupa cairan kental. Reaksinya sebagai berikut:
CaO(s) + SiO2(s) CaSiO3(l)
3 CaO(s) + P2O5(g)  Ca3(PO4)2(l)
CaO(s) + Al2O3(g)  Ca(AlO2)2(l)
h.Selanjutnya, besi cair turun ke dasar tanur sedangkan terak (slag) yang memiliki massa jenis lebih rendah daripaba besi cair akan mengapung di permukaan dan keluar pada saluran tersendiri.


Hasil Pengolahan Besi

1.Besi Kasar (pig iron) atau Besi Gubal
Besi cair yang keluar dari dasar tanur disebut dengan besi kasar (pig iron). Besi kasar mengandung 95% besi, 34% karbon, sisanya berupa fosfor, silikon dan mangan.
2.Besi Tuang (cast iron) atau Besi Cor
Jika pig iron dibuat menjadi bentuk cetakan maka disebut besi tuang atau besi cor.
3.Besi Tempa (wrought iron)
Besi tempam mengandung kadar karbon yang cukup rendah (0,05 – 0,2%). Besi tempa ini cukup lunak untuk dijadikan berbagai perlatan seperti sepatu kuda, roda besi, baut, mur, golok, cangkul dan lain sebagainya.


INFO:
1.Agar besi dapat diubah menjadi bermacam – macam bentuk, kadar karbon dalam besi harus dikurangi. Dengan memanaskan besi, karbon akan teroksidasi menjadi CO2. 
2.Berdasarkan perhitungan kasar, untuk menghasilkan satu ton besi dibutuhkan:
a.Dua ton bijih besi
b.Satu ton kokas
c.Setengah ton batu kapur
d.Lima ton udara panas.

Posted in: teknologi