Pembuatan Baja Pirometalurgi Besi

118 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII Gambar 4.13 Baja st ainless st eel Fe 72, Cr 19, dan Ni 9 banyak digunakan unt uk peralat an rum ah t angga dan alat ked okt eran. Sumber:www.nusaweb.com Persamaannya: Cs + O 2 g Δ ⎯⎯→ CO 2 g Si A + O 2 g Δ ⎯⎯→ SiO 2 A 2Fe A + O 2 g Δ ⎯⎯→ 2FeO A Untuk mereduksi kembali FeO yang turut teroksidasi, ditambahkan logam mangan. Reaksi yang terjadi: Mn A + FeO A Δ ⎯⎯→ Fe–MnO A feromangan Baja jenis feromangan mutunya kurang baik dan harganya relatif murah. Baja feromangan biasanya dipakai untuk membuat kerangka beton bangunan, pipa ledeng, dan kawat pagar. 2 Proses Perapian Terbuka Pada proses perapian terbuka digunakan reaktor serupa mangkuk yang memuat sekitar 100–200 ton besi cair. Untuk menjaga besi tetap cair maka atap wadah dibentuk cembung agar dapat memantulkan kalor ke arah permukaan besi cair. Semburan udara panas mengandung oksigen dilewatkan melalui permukaan besi dan bereaksi dengan pengotor. Si dan Mn dioksidasi pertama kali menjadi terak, diikuti oleh oksidasi karbon menjadi CO yang menimbulkan agitasi dan busa di atas mangkuk. Oksidasi termal karbon meningkatkan suhu dalam mangkuk yang menyebabkan fluks batu kapur terkalsinasi menghasilkan kapur tohor yang mengambang di atas lelehan. Kapur ini bergabung dengan fosfat, sulfat, silikat, dan pengotor lain. Kalsinasi adalah proses pemanasan di bawah titik leleh zat untuk menghilangkan pengotor.

b. Tahap Penghalusan Baja Karbon

Tahap penghalusan melibatkan oksidasi karbon dan pengotor secara terus-menerus. Pengotor seperti Mn, P, dan Si bereaksi dengan oksigen membentuk oksida, dan direaksikan kembali dengan suatu fluks. Jenis fluks bergantung pada pengotor. Jika pengotor adalah mangan basa maka fluks yang bersifat asam ditambahkan silika. MnOs + SiO 2 s Δ ⎯⎯→ MnSiO 3 A Jika pengotor silikon atau fosfor asam maka fluks yang bersifat basa ditambahkan CaO atau MgO: SiO 2 s + MgOs Δ ⎯⎯→ MgSiO 3 A P 4 O 10 s + 6CaOs Δ ⎯⎯→ 2Ca 3 PO4 2 A Sebelum dikeluarkan dari tanur, logam lain, seperti Co, Cr, Ni, V, atau W dapat ditambahkan pada baja agar menghasilkan paduan yang memiliki sifat-sifat tertentu.

2. Metalurgi Tembaga

Langkah-langkah pada pengolahan tembaga tidak berbeda dengan pengolahan besi, melibatkan tiga tahap, yaitu pemekatan, proses reduksi, dan pemurnian. Sumber: Jendela IPTEK: Kimia, 1997 Sekilas Kimia Henry Bessemer 1813–1898 Dia berperan besar dalam usaha m em percepat proses pem buat an baja pada pertengahan abad 19 dengan konverternya yang terkenal. Udara ditiupkan ke seluruh lelehan besi glubal bijih besi yang telah dipanaskan dalam tanur dengan batu bara atau kayu. Besi murni yang masih meleleh, dituang dari konverter dan ditam bahkan sejum lah tertentu karbon dan logam, seperti nikel , m angan , atau krom ium . Zat tambahan ini m engubah lelehan besi m enjadi baja , yaitu alloi yang sangat terkenal karena kekuatannya. 119 Unsur-Unsur Transisi Periode Keem pat

a. Tahap Pemekatan

Proses pemekatan tembaga dari bijihnya dilakukan dengan cara pengapungan flotasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.14. Pada proses ini, bijih dihancurkan menjadi serbuk, kemudian dicampurkan dengan zat pengapung, dan udara dialirkan hingga berbusa. Zat pengapung berupa surfaktan memiliki ujung polar dan nonpolar, misalnya saponin. Partikel-partikel yang terbasahi oleh air seperti pengotor berada di dasar tanki. Adapun partikel yang tidak terbasahi menempel pada busa dan mengapung di atas permukaan tanki.

b. Proses Reduksi

Setelah bijih tembaga dipekatkan tembaga sulfida, kemudian direduksi dengan cara pemangggangan. Reaksi yang terjadi: 2CuSs + 3O 2 g ⎯⎯ → 2CuOs + 2SO 2 g Pemanggangan bersifat eksoterm sehingga setelah pemanggangan dimulai tidak perlu ditambahkan panas lagi. Untuk memperoleh logam tembaga dilakukan dengan cara reduksi tembaga oksida dengan karbon sebagai reduktor: CuOs + Cs Δ ⎯⎯→ Cug + COg Uap logam tembaga meninggalkan reaktor dan terkondensasi menjadi cair, yang selanjutnya memadat. Hidrogen dan logam aktif, seperti natrium, magnesium, dan aluminium juga digunakan sebagai reduktor jika karbon yang dipakai tidak cocok. Hasil reduksi pada tahap ini dinamakan tembaga blister yang kemurniannya mencapai 98. Untuk kebutuhan penghantar listrik, tembaga harus dimurnikan melalui elektrolisis Gambar 4.15.

c. Pemurnian

Pemurnian tembaga dilakukan melalui elektrolisis. Logam tembaga yang akan dimurnikan ditempatkan sebagai anode, dan lempeng tembaga murni ditempatkan sebagai katode, wadah elektrolisis diisi tembagaII sulfat. Buih bercam pur bijih t em baga Udara b ert ekanan Peng ad uk Pen g o t o r Gambar 4.14 Proses pem ekat an dengan cara flot asi Gambar 4.15 Pem urnian t em baga m enggunakan elekt rolisis. kat o d e anode Lum pur anode Sumber: Chemistry: The Central Science, 2001 Kerjakanlah di dalam buku latihan. 1. Proses kimia apakah yang diharapkan pada pengolahan bijih besi dalam tanur? Tes Kompetensi Subbab D 2. Seng adalah pengotor lain dalam tembaga. Apakah seng akan terakumulasi dalam larutan elektrolit selama pemurnian logam tembaga? Jelaskan. Pengotor dalam Proses Pemurnian Tembaga Logam nikel adalah salah satu pengotor pada bijih tembaga. Apa yang terjadi dengan nikel jika logam tembaga dimurnikan secara elektrolisis? Jawab : Untuk menjawab pertanyaan tersebut harus diketahui potensial elektrode standar. Ni 2+ aq + 2e ⎯⎯ → Nis E o = –0,28 V Cu 2+ aq + 2e ⎯⎯ → Cus E o = + 0,34 V Oleh karena potensial reduksi standar nikel lebih negatif dari tembaga, nikel tidak akan tereduksi. Nikel tetap berada dalam larutan, sedangkan Cu 2+ direduksi pada katode. Contoh 4.6 Kata Kunci • M et alurg i • Pirom et alurg i • Reaksi eksot erm • Reaksi endot erm