Pengolahan Logam, Metalurgi, Pirometalorgi Besi, Tahapan, Skema, Kimia - Aplikasi pengetahuan dan teknologi dalam pengolahan bijih hingga menjadi logam dinamakan metalurgi. Proses ini melibatkan tahap pengolahan awal atau pemekatan, reduksi bijih logam menjadi logam bebas, dan pemurnian logam (lihat Gambar 1).
 |
| Gambar 1. Proses ekstraksi dan daur ulang logam. |
1. Pengolahan awal (pemekatan)
Bijih logam yang masih mengandung pengotor dihancurkan dan digiling hingga terbentuk partikel-partikel berukuran kecil. Material yang tidak diharapkan dikeluarkan dengan cara magnetik atau metode pengapungan (flotasi) hingga terbentuk bijih murni.
2. Pengeringan dan pembakaran
Bijih murni dikeringkan dan dilebur (direduksi). Proses reduksi dalam industri logam disebut peleburan (melting). Pada proses tersebut bijih murni direduksi dari oksidanya menjadi logam bebas.
3. Pemurnian
Logam yang diperoleh pada tahap pengeringan dan pembakaran masih mengandung pengotor sehingga perlu dilakukan pemurnian. Beberapa metode pemurnian di antaranya elektrolisis (nikel dan tembaga), distilasi (seng dan raksa), dan peleburan ulang (besi).
A. Pirometalurgi Besi
Sejumlah besar proses metalurgi memakai suhu tinggi untuk mengubah bijih logam menjadi logam bebas dengan cara reduksi. Penggunaan kalor untuk proses reduksi disebut pirometalurgi. Pirometalurgi diterapkan dalam pengolahan bijih besi. Reduksi besi oksida dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace), yang merupakan reaktor kimia dan beroperasi secara terus-menerus (Gambar 2).
 |
| Gambar 2. Pirometalurgi besi. |
Campuran material (bijih besi, kokas, dan kapur) dimasukkan ke dalam tanur melalui puncak tanur. Kokas berperan sebagai materi bakar dan sebagai reduktor. Batu kapur berfungsi sebagai sumber oksida untuk mengikat pengotor yang bersifat asam.
Udara panas yang mengandung oksigen disemburkan ke dalam tanur dari cuilan bawah untuk aben kokas. Di dalam tanur, oksigen bereaksi dengan kokas membentuk gas CO.
2C(s) + O2(g) → 2CO(g) ΔH = –221 kJ
Reaksinya melepaskan kalor hingga suhu tanur sekitar 2.300 °C. Udara panas juga mengandung uap air yang turut masuk ke dalam tanur dan bereaksi dengan kokas membentuk gas CO dan gas H2.
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) ΔH = +131 kJ
Reaksi kokas dan oksigen bersifat eksoterm, kalor yang dilepaskan digunakan untuk memanaskan tanur, sedangkan reaksi dengan uap air bersifat endoterm. Oleh sebab itu, uap air mempunyai kegunaan untuk mengendalikan suhu tanur semoga tidak terlalu tinggi ( 1.900 °C).
Pada cuilan atas tanur ( 1.000 °C), bijih besi direduksi oleh gas CO dan H2 (hasil reaksi udara panas dan kokas) membentuk besi tuang.
Persamaan reaksinya :
| Fe3O4(s) + 4CO(g) → 3Fe(l) + 4CO2(g) | ΔH = –15 kJ |
| Fe3O4(s) + 4H2(g) → 3Fe(l) + 4H2O(g) | ΔH = +150 kJ |
Kokas ialah kerikil bara yang dipanaskan tanpa udara, mengandung 80 % – 90 % karbon.
Batu kapur yang ditambahkan ke dalam tanur, pada 1.000 °C terurai menjadi kapur tohor. Kapur ini bekerja mereduksi pengotor yang ada dalam bijih besi, menyerupai pasir atau oksida fosfor.
| | ∆ | |
| CaCO3(s) | → | CaO(l) + CO2(g) |
| | | |
| CaO(l) + SiO2(l) | → | CaSiO3(l) |
| | | |
| CaO(l) + P2O5(l) | → | Ca3(PO4)2(l) |
Gas CO2 yang dihasilkan dari penguraian kerikil kapur pada cuilan bawah tanur (sekitar 1.900 °C) direduksi oleh kokas membentuk gas CO.
Persamaan reaksinya :
CO2(g) + C(s) → CO(g) ΔH = +173 kJ
Oleh sebab bersifat endoterm, panas di sekitarnya diserap hingga mencapai suhu ± 1.500 °C.
Besi tuang hasil olahan berkumpul di cuilan dasar tanur, bantu-membantu terak (pengotor). Oleh sebab terak lebih ringan dari besi tuang, terak mengapung di atas besi tuang dan gampang dipisahkan, juga sanggup melindungi besi tuang dari oksidasi.
Anda kini sudah mengetahui Pengolahan Logam. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Praktis dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 298.
