Proses Kimia dalam Dapur Tinggi

Ditulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 13-07-2009

Operasi dapur tinggi modern secara ringkas sbb: Pada waktu bijih-bijih besi, bahan bakar dan tambah dimasukkan kedalam dapur,partama-tama dihilangkan kelembaban dan kadar air pada daerah suhu 200-30o°C.

Dengan meningkatnya suhu, terjadinya reaksi tak langsung terhadap bijih-bijih besi dengan reaksi sbb:

1. 3 Fe2O3 + CO -> 2 Fe3O4 + CO2
2. 2 Fe2O3 + 6CO -> 4 Fe + 6 CO2
   Pada suhu -> 535OC, carbon monoksida mulai terurai menjadi karbon bebas dan karbon dioksida, dengan reaksi sbb :
3. Fe3O4 + CO -> 3 FeO + CO2 Pada suhu ± 400 °C reduksi langsung terdapat bijih-bijih besi sbb :
4. Fe2O3 + C -> 2 FeO + CO
5. Fe3O4 + C -> 3 FeO + CO
   Pada 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).Batu kapur terurai pada suhu 800°C. dan dolomit pada suhu 1075OC dengan reaksi :
6. CaCO3 -> CaO + CO2 MgCO3 -> MgO + CO2
   Sementara besi spong memperoleh kandungan karbon yang menurunkan titik lebur dan dalam peleburan menyerap karbon dari kokas semakin lama scmakin banyak.Batu kapur mengikat kotoran-kotoran bijih besi dan abu kokas.Semakin ke bawah suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi langsung paduan dan metalloid dean reaksi sbb
7. a. SiO2 + 2C -> Si + 2CO
   b. MnO + C -> Mn + CO
   c. P205 + 5C -> 2P + 5CO
   d. FeS + CaO + C -> CaS + Fe + CO
8. Ca3PO4 + 3SiO2 + 5CO -> 3CaSiO3 + 5CO + 3Fe3P
   Didekat tuyer (Lubang tiup) ada hembusan udara panas yang mongenai kokas terjadi reaksi sbb:
9. 2C + O2 -> 2CO
   Sehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk roduksi. Jadi kokas didalam dapur tinggi berfungsi selain sebagai sumber kalor adalah berfungsi untuk mereduksi oksigen dalam bijih-bijih besi.

Besi kasar

Ada dua macam besi kasar yang dihasilkan oleh dapur tinggi yaitu besi kasar putih dan besi kasar kelabu.

1. 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 lebih liat dibandingkan dengan besi kasar putih,Titik Cairnya -> 1300OC dan berat jenisnya 7 Sampai 7,2, kg/dm3
   Besi kasar kelabu ada 2 macam yaitu
   
   • Besi kasar kelabu muda.Besi kasar ini mengandung silisium ½ % – 1 % dan butirbutirnya halus baik untuk silinder mesin.
   • -Besi kasar kelabu tua.
     Sifat-sifatnya mudah dituang butir-butirnya kasar juga tahan terhadap tekanan tinggi
2. Besi kasar putih (Forge pig iron).Nama besi kasar ini juga didapat dari warna bidang patahnya.Pada besi kasar ini zat arangnya sebagian besar berbentuk karbid besi (Fe3C), sehingga sifatnya keras dan getas. Titik cairnya + 1100 °C. Kadar karbonnya 2,3 % – 3,5 %, dan kadar mangannya agak besar. Besi kasar ini paling baik untuk digunakan untuk baja berat jenisnya 7,58 – 7,73. kg/dm3