Proses pemurnian besi kasar

Hardi Sudjana Page

H. Pengolahan besi kasar pig iron menjadi bahan baku raw materials

Sebagaimana kita ketahui dari uraian terdahulu bahwa besi Fe tidak diperoleh dalam keadaan murni melainkan bercampur bahkan bersenyawa dengan berbagai unsur dengan sifat yang berlainan sehingga masing-masing unsur akan kehilangan sifat asalnya termasuk pada unsur besi Fe. Logam besi ferro merupakan salah satu bahan teknik yang penting dan hampir semua kebutuhan sifat bahan produk dapat dipenuhi oleh logam ferro, hal ini disebabkan oleh logam ferro yang memungkinkan untuk dirubah dan diperbaiki sifatnya sesuai dengan kebutuhan, akan tetapi pada awalnya proses pemisahan unsur besi Fe dari unsur-unsur yang telah disebutkan pada uraian terdahulu, bukanlah cara yang sederhana, artinya perubahan sifat logam Fero menjadi logam ferro yang memiliki kualitas tertentu diperlukan pengaturan komposisi dengan formulasi unsur paduan yang tepat termasuk kadar karbon yang telah dimiliki oleh besi kasar sejak di dalam dapur tinggi. Besi kasar ini harus diolah sedemikian rupa agar diperoleh suatu bahan logam dengan komposisi tertentu sehingga memenuhi syarat dalam pengolahan lanjut yakni suatu bahan yang disebut “baja” perhatikan diagram pengolahan baja berikut ini.

1. Proses pemurnian besi kasar

Baja steel merupakan logam hasil persenyawaan antara ferrite Fe dengan karbon C yang memiliki berbagai keunggulan dibanding dengan logam lainnya, antara lain adalah sifatnya yang mudah diperbaiki, oleh karena itu sampai saat ini baja juga merupakan salah satu bahan teknik yang sangat penting. Namun demikian apabila kita perhatikan kembali kandungan unsur karbon yang terdapat pada besi kasar pig iron yang besarnya 3 sampai 4 atau yang secara umum 0,1 sampai 0,3 sebagai unsur karbon yang bersenyawa dan 2,7 adalah karbon bebas ditambah pula dengan berbagai unsur lainnya hingga 10 yang diperhitungkan berdasarkan berat atom dari masing-masing unsur tersebut, tentu saja hal ini sangat merugikan sifat dari baja itu sendiri terutama pada sifat mekaniknya, sekalipun memiliki angka kekerasan yang tinggi namun sangat rapuh britle. Oleh karena itu besi mentah secara teknis belum memenuhi syarat sebagai bahan teknik technical engineering materials. Dengan demikian maka unsur-unsur yang terdapat pada besi kasar pig iron harus dipisahkan dan diformulasikan kembali agar diperoleh suatu sifat bahan teknik yang dikehendaki. Di unduh dari : Bukupaket.com Hardi Sudjana Page Perhatikan gambar 2.4 yang memperlihatkan urutan proses pembentukan bahan baku, produk dapur tinggi yang berbentuk pig iron harus diproses melalui salah satu dari dua metoda pembentukan baja yaitu : convertor dan open-heart furnance dan dari proses ini akan menghasilkan produk yang kita sebut sebagai baja atau steel dalam bentuk tuangan hasil cetakan atau ingot. baja-baja ini pun masih belum disebut sebagai bahan baku bahkan untuk memperoleh baja dengan kulitas khusus baja steel masih harus diproses ulang pada electric furnance. proses ini menjadi sangat penting dimana bukan saja kadar karbon yang harus dikendalikan melainkan berbagai unsur yang juga telah dimiliki oleh besi kasar pig iron dimana unsur-unsur ini pun akan sangat merugikan sifat baja itu sendiri bila tidak dikendalikan, seperti kadar phosphor persenyawaanya akan membentuk phosphida besi yang akan menurunkan nilai impact sehingga baja menjadi sangat rapuh dan sulit dibentuk. Untuk itu kadar phosphor yang terkandung pada baja dipersyaratkan maximum 0,05 . Section Tubes Shee t Gambar 2.4 Diagram aliran pembentukan logam sebagai bahan baku produk Di unduh dari : Bukupaket.com Hardi Sudjana Page Sulphur S atau belerang merupakan bagian yang sulit dipisahkan dari besi mentah dan sudah menjadi bagian dari besi sejak dalam bentuk bijih besi, unsur ini pun harus dikendalikan jumlahnya kendati tidak dapat dihilangkan, dimana persenyawaannya dengan besi akan membentuk sulphida-besi, selain menurunkan nilai impact rapuh juga penurunan titik cair, hal ini disebabkan oleh sifat dari sulphide yang cenderung menguraikan karbon sehingga terbentuknya grafit yang menempati batas-batas kristal pada struktur baja itu sendiri dengan demikian baja akan kehilangan sifat “mampu pengerjaan dingin” atau bersifat “hot-short” unsuitable for cold working bahkan sulit dengan pengerjaan panas karena tingginya kadar sulphur pada baja mengakibatkan baja menjadi sangat rapuh, oleh karena itu kadar sulphur pada baja tidak boleh melebihi 0,05 . Gambar 2.5 Persyaratan sifat mekanik dari baja karbon sesuai dengan fungsinya Di unduh dari : Bukupaket.com Hardi Sudjana Page Unsur lain yang juga merugikan sifat baja ialah silisium Si. silisium seperti juga sulphur dimana sangat bertendensi membentuk graphite diantara batas kristal dari struktur baja, kadar silisium pada baja tidak boleh lebih dari 0,3 . Demikian pula dengan unsur mangan Mn kendati tidak berpengaruh buruk kandungan mangan juga harus terukur secara pasti, dimana kandungan mangan pada baja adalah maksimum 1 . Gambar 2.5 menunjukkan diagram pengelompokkan sifat mekanik baja Karbon yang disyaratkan sesuai dengan fungsinya sebagai bahan teknik. Karakteristik sifat baja sebagaimana diperlihatkan pada gambar 10 merupakan syarat yang harus dipenuhi untuk baja Karbon dalam fungsinya sebagai bahan baku produk yang secara teoritik maupun empiric memenuhi syarat pemakaian untuk berbagai kebutuhan sifat mekanik. Kondisi ini masih memungkinkan untuk diperbaiki melalui berbagai metoda proses perlakuan panas heat treatment sesuai dengan kebutuhan sifat baja. Untuk mencapai sifat dan karakteristik mekanis dari baja tersebut maka baja harus terbebas dari beberapa unsur berikut: • Phosphorus yang akan membentuk phusphida-besi • Sulphur yang akan membentuk sulphida-besi • Manganese akan bersenyawa dengan sulphur dan akan membentuk manganese-sulphida. Semua senyawa kimia ini akan merugikan sifat mekanik dari baja tersebut.

2. Proses pemurnian besi mentah pig irondengan dapur Asam