Artikel Blast Furnace (Dapur Tinggi)
Artikel Dapur Tinggi / Blast Furnace Lengkap
Artikel milik saya pribadi, yang lengkap membahas mengenai Dapur Tinggi atau Blast Furnace. Dari cara dan prinsip kerja, reaksi kimia, efisiensi gas, hasil produksi, dan aplikasi produksi dari dapur tinggi atau blast furnace.
KATA PENGANTARPuji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT, yang mana telah memberikan saya kekuatan serta kelancaran dalam menyelesaikan tugas mata kuliah Pengetahuan Bahan Teknik yang berjudul “Blast Furnace” dapat selesai seperti waktu yang telah saya rencanakan. Tersusunnya makalah ini tentunya tidak lepas dari peran serta berbagai pihak yang telah memberikan bantuan secara materil dan spiritual, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dosen Pengampu mata kuliah Pengetahuan Bahan Teknik Universitas Negeri Malang.
2. Orang tua yang telah memberikan dukungan dan bantuan kepada penulis sehingga makalah ini dapat terselesaikan.
3. Teman-teman yang telah membantu dan memberikan dorongan semangat agar makalah ini dapat saya selesaikan.
Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih dan Penyayang membalas budi baik yang tulus dan ihklas kepada semua pihak yang penulis sebutkan di atas. Tak ada gading yang tak retak, untuk itu sayapun menyadari bahwa makalah yang telah saya susun dan saya kemas masih memiliki banyak kelemahan serta kekurangan-kekurangan baik dari segi teknis maupun non-teknis. Untuk itu penulis membuka pintu yang selebar-lebarnya kepada semua pihak agar dapat memberikan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan penulisan-penulisan mendatang. Dan apabila di dalam makalah ini terdapat hal-hal yang dianggap tidak berkenan di hati pembaca mohon dimaafkan. Malang, 20 September 2015
Penulis
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Blast Furnace, atau secara umum disebut Dapur Tinggi adalah sebuah alat berukuran besar dan tinggi, yang merupakan proses awal dimana bijih besi diolah dan diproduksi yang kemudian dijadikan sebagai bahan dasar untuk pembuatan baja-baja dan atau besi-besi. Secara umum, blast furnace ini berfungsi untuk mengolah bijih besi yang kemudian menjadi besi kasar. Besi kasar yang dihasilkan oleh blast furnace diolah kembali kedalam dapur selain blast furnace, untuk dijadikan baja atau baja tuang juga besi tuang. Bahan yang digunakan dalam proses atau cara kerja dalam blast furnace untuk menghasilkan besi kasar adalah antara lain : bijih besi, batu kapur, bahan bakar dan udara panas.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana konstruksi Blast Furnace?
2. Bagaimana cara kerja Blast Furnace?
3. Apa saja bahan baku dan bahan tambahan dalam proses Blast Furnace?
4. Bagaimanakah reaksi kimia dalam proses Blast Furnacae?
5. Apa efisiensi gas dalam Blast Frunace?
6. Apa saja hasil produk dari Blast Furnace?
7. Apa saja pemanfaatanproduk hasil dari pengolahan Blast Furnace?
1.3 Manfaat Penulisan Makalah
Manfaat pembahasan masalah ini adalah untuk, meningkatkan pengetahuan tentang isolasi panas bagi saya khususnya dan bagi para pembaca umumnya. Dan makalah ini saya buat agar dapat menyelesaikan tugas yang diberikan kepada saya. Dengan topik permasalahan yang akan kita bahas bisa kita jadikan wawasan bahwa dunia teknik permesinan itu sangatlah luas. Semoga dengan adanya pembahasan tentang Blast Furnace ini, semua yang membaca bisa paham dan mengerti tentang isi dari makalah ini.
1.4 Tujuan Penulisan Makalah
1. Untuk mengetahui bagaimana konstruksi Blast Furnace
2. Untuk mengetahui cara kerja Blast Furnace
3. Untuk mengetahui apa saja bahan utama dan bahan tambahan dalam proses Blast Furnace
4. Untuk mengetahui reaksi kimia yang terjadi dalam proses Blast Furnace
5. Untuk mengetahui bagaimana efisiensi gas dalam Blast Furnace
6. Untuk mengetahui hasil produk dari pengolahan Blast Furnace
7. Untuk mengetahui apa saja pemanfaatan produk hasil pengolahan Blast Furnace.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Konstruksi Blast Furnace
Blast furnace berbentu seperti dua kerucut dan berdiri menjadi satu yang saling bersinggungan alasnya. Seluruh dinding dari blast furnace terbuat dari batu tahan api yang dilapisi baja khusus untuk lebih memperkuat konstruksinya. Pada blast furnace juga terdapat tiang penyanggah untuk menahan konstruksi dinding batu tahan api dan baja. Pada blast furnace juga dilengkapi dengan pesawat cowper yang berfungsi pensupplai udara panas menuju ruang bakar pada blast furnace. Pada bagian atas blast furnace, terdapat tanur yang melebar ke bawah, sehingga muatannya dengan mudah meluncur ke bawah dan tidak terjadi hambatan. Bagian bawah melebar ke atas dengan tujuan agar muatannya tetap berada di bagian ini. (Lihat gambar Lampiran 2.1. a)
2.2 Cara Kerja Blast Furnace
Pada dasarnya proses kerja blast furnace secara sederhana di bagi menjadi empat tahap pemrosesan, yaitu : 1. Proses pemasukan bahan yang akan diolah
2. Proses reduksi bahan
3. Proses pencairan bijih besi
4. Hasil produksi blast furnace
Muatan blast furnace yang dimaksud adalah isi dari blast furnace yang terdiri atas bahan bakar kokas, biji besi dan bahan tambah yang berupa batu kapur. Sedangkan, reduksi yaitu Oksid arang C(O) dan kokas serta zat arang C dan proses ini terjadi sangat cepat. Pada proses pencairan, muatan blast furnace bergerak kebawah. Dalam perjalanan ke bawah muatan tersebut mengalami proses reduksi. Dalam pengerjaan menggunakan blast furnace, ada cara tersendiri untuk melakukan pengolahan. Cara tersebut dilakukan untuk mendapatkan produk hasil akhir yang berkualitas tinggi dan sesuai dengan standar.
Cara kerja dalam Blast Furnace adalah, pertama, bahan bakar, bijih besi dan bahan tambahan dimasukkan secara teratur berlapis-lapis. Kedua, udara panas dimasukkan dari dapur cowper sehingga menghasilkan pembakaran untuk mereduksi bijihbijih besi dengan temperature ± 9000°C. Ketiga, muatan yang turun pertama kali melepas air, kemudian hidrat arang dan terjadi pengikatan kimiawi pada waktu reduksi pertama oleh CO pada suhu ± 400°C. Dan yang terakhir, bijih besi akan turun terus agar arang yang pijar berwarna putih menerima zat arang dan membentuk karbonatkarbonat seperti batu kapur dan dolomite, lalu setelah itu kehilangan CO2 pada suhu 700°C hingga 800°C, lalu terak dalam blast furnace akan terbentuk bersama dengan reduksi sempurna dari besi.
2.3 Bahan Baku dan Bahan Tambahan Proses Blast Furnace
Bahan yang digunakan dalam proses blast furnace untuk menghasilkan besi kasar dari blast furnace diperlukan bahanbahan antara lain : Bijih besi (Iron Ores), batu kapur, bahan bakar dan udara panas.
1. Bijih besi (Iron ores) didapat dari tambang setelah melalui proses pendahuluan. Iron ore merupakan bahan pokok dari blast furnace.
2. Bahan Bakar yang diqunakan dalam proses blast furnace ialah kokas, arang kayu, juga antrasit.
3. Udara panas digunakan untuk mengadakan pembakaran dengan bahan bakar menjadi CO2 dan gas CO guna menimbulkan panas, juga untuk mereduksi bijih besi. Supplai udara panas bermaksud agar terjadi pembakaran sempurna, hingga kebutuhan kokas dapat diminimalisir.
Bahan tambahan dalam proses blast furnace adalah Batu Kapur. Batu kapur digunakan untluk mengikat bahanbahan yang ikut campur dalam cairan besi untuk menjadikan terak. Dengan adanya terak maka terjadinya oksidasi oleh udara dapat dihindari. Sebagai bahan tambahan biasanya digunakan batu kapur (CaCO3) murni, kadang pula dolomit yang merupakan campuran dari CaCO3 dan MgCO3.
2.4 Reaksi Kimia Blast Furnace
Pada waktu iron ores/ bijih‐bijih besi, bahan bakar dan tambah dimasukkan kedalam dapur, pertama dihilangkan kelembaban dan kadar air pada daerah suhu 200‐300°C. Dengan meningkatnya suhu, terjadinya reaksi tak langsung terhadap bijihbijih besi dengan reaksi sbb:
3 Fe2O3 + CO > 2 Fe3O4 + CO2
2 Fe2O3 + 6CO > 4 Fe + 6 CO2
Pada suhu > 535°C, karbon monoksida terurai menjadi karbon bebas dan karbon dioksida, dengan reaksi sbb :
Fe3O4 + CO > 3 FeO + CO2
Pada suhu ± 400 °C Reduksi langsung terdapat iron ores sebagai berikut :
Fe2O3 + C > 2 FeO + CO
Fe3O4 + C > 3 FeO + CO
Saat daerah suhu 700 – 800 0C reduksi langsung ferro oksida mulai dengan membentuk besi sponge yang mengandung karbon. Batu kapur terurai pada suhu 800°C. dan dolomit pada suhu 1075OC dengan reaksi :
CaCO3 > CaO + CO2
MgCO3 > MgO + CO2
Penurunan titik lebur dan dalam peleburan menyerap karbon dari kokas semakin lama semakin banyak, terjadi saat besi sponge memperoleh kandungan karbon. Batu kapur mengikat kotorankotoran bijih besi dan abu kokas. Semakin ke bawah suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi langsung paduan dan metalloid dean reaksi sbb:
a. SiO2 + 2C > Si + 2CO
b. MnO + C > Mn + CO
c. P205 + 5C > 2P + 5CO
d. FeS + CaO + C > CaS + Fe + CO dan, Ca3PO4 + 3SiO2 + 5CO > 3CaSiO3 + 5CO + 3Fe3P
Didekat tuyer (Lubang tiup) ada hembusan udara panas yang mongenai kokas terjadi reaksi sbb:
2C + O2 > 2CO Sehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk roduksi. Jadi kokas didalam blast furnace berfungsi selain sebagai sumber kalor juga berfungsi untuk mereduksi oksigen dalam bijihbesi.
2.5 Efisiensi Gas Blast Furnace
Prinsip pokok dari kerja blast furnace adalah dengan mereduksi oksigen dari bijih besi yang terjadi dalam 3 tahap, yaitu :
1. Reduksi tidak langsung dengan CO pada suhu 300°C hingga 800°C
Fe2O3 + CO –> 2FeO + CO2
2. Reduksi tidak langsung pada daerah temperature 800°C hingga 1100°C
FeO + CO –> Fe + CO2
3. Reduksi langsung pada daerah temperature 1100°C hingga 1800°C
FeO + C –> Fe + CO
Bahan ikatan akan diikat oleh batu kapur pada titik cair yang tinggi dalam bentuk terak. Bahan terak ini tidak akan dipakai pada fabrikasi besi kasar. Meskipun demikian terak ini masih bernilai ekonomis, misalnya sebagai bahan aspal . Selain terak, produk sampingan dari blast furnace ini yakni : Gas. Hal ini dikatakan demikian karena Gas ketika keluar dari blast furnace masih mempunyai panas yang tinggi sehingga dapat dimanfaatkan ulang untuk memanaskan dapur atau tanur.
2.6 Hasil Produk Blast Furnace
Secara umum, hasil produksi dari Blast Furnace ada dua macam produk, yaitu produk utama dan produk sampingan. Produk utama dari blast furnace yaitu besi kasar (pig iron), sedangkan produk sampingannya adalah terak :
1. Besi Kasar (Pig Iron). Besi kasar memiliki sifat rapuh (getas), sehingga diperlukan pengolahan lanjut untuk memperoleh besi yang kuat. Besi kasar ini dibagi menjadi dua yaitu besi kasar putih dan besi kasar kelabu.
a. Besi kasar putih. Berwarna putih (mengandung 2,3 ~ 3,5% C), bersifat getas dan keras, kandungan Mangan (Mn) masih cukup tinggi serta sulit ditempa.
b. Besi kasar kelabu Berwarna kelabu (mengandung lebih dari 3,5% C), kandungan Si masih cukup tinggi, kekuatan tarik lebih rendah dari besi kasar putih, mudah dituang meskipun masih cukup getas. Besi kasar kelabu digolongkan menjadi : besi kasar kelabu muda yang mengandung 0,5 ~ 1% Si dengan butir-butir halus serta banyak dipakai sebagai bahan pembuat silinder mesin dan jenis yang kedua yakni besi kasar kelabu tua yang mengandung hingga 3% Si dengan butir kasar serta tahan getaran.
2. Terak. Terak terbagi menjadi dua macam yaitu terak yang bersifat asam dan terak yang bersifat basa. Komposisi terak adalah sebagai berikut:
a. Silika = 33% ~ 42%
b. Alumina = 10% ~ 16%
c. Kapur = 36% ~ 45%
d. Magnesia = 3%~ 12%
e. Belerang = 1% ~ 3%
f. Ferro Oksida = 0,3% ~ 2%
g. Mangan Oksida = 0,2% ~ 1,5%
2.7 Pemanfaatan Produk
Contoh pemanfaatan produk dari blast furnacae adalah pemanfaatan baja. Pembuatan besi kasar menjadi baja diperlukan proses lebih lanjut, proses ini disesuaikan menurut sifat dan campuran yang terkandung didalam besi kasar tersebut. Pengolahan besi kasar menjadi baja dapat dilakukan pada, Konverter Bessemer, Konverter Thomas, Dapur Siemen Martin, dll. Ditinjau dari jumlah kandungan karbon, baja terdiri atas:
1. Baja karbon rendah (Mild Steel) Dengan kandungan karbon antara 0,04% s/d 0,30%, artinya : setiap 100 Kg baja mengandung unsur karbon antara 0,04 Kg s/d 0,30 Kg. Banyak dijumpai dalam bentuk pelat baja.
2. Baja karbon sedang artinya dengan kandungan karbon 0,30% s/d 0,6% karbon. Produknya yaitu: mur, baut, poros engkol, batang torak (baja karbon dengan 0,4% C), roda gigi, palu/martil, alat penjepit/klem ( baja karbon dengan 0,5%C) untuk membuat pegas (baja karbon dengan 0,6% C).
3. Baja karbon tinggi (High Carbon Steel) HCS artinya dengan kandungan karbon 0,7% s/d 1,3% C.
Banyak digunakan pada alat yang dalam penggunaannya mengalami temperatur tinggi, misalnya karena gesekan. Contoh : pahat potong, pegas, gergaji, martl, bantalan, peluru.
BAB III PENUTUP
1. Kesimpulan
Dari pembahasan diatas kita dapat mengambil kesimpulan bahwa Blast Furnace atau yang sering kita sebut Dapur Tinggi, memiliki ukuran yang besar dan tinggi, memiliki tahap pemrosesan yang complex dengan reaksi kimianya. Blast furnace membutuhkan bahan baku dalam penggunaannya yaitu iron ores (bijih besi), bahan bakar yang meliputi kokas, dan arang, dan yang terakhir adalah udara panas. Adapun bahan tambahan, yaitu batu kapur yang digunakan untuk mengikat material yang tidak diperlukan dalam pembuatan produk blast furnace yang nantinya dijadikan sebagai terak. Hasil pemrosesan dari blast furnace adalah, besi kasar dan hasil sampingannya yaitu terak. Besi kasar diolah di dapur yang lain untuk mendapatkan produk yang sesuai sifat dan karakteristiknya. Produk dari besi kasar adalah baja, sedangkan hasil akhir dalam produk baja adalah mur, baut, poros engkol, palu/martil, dan lain sebagainya. Semoga makalah yang saya buat ini bermanfaat bagi diri saya sendiri khususnya dan pembaca pada umumnya.
2. Saran
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan. Maka dari itu penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya, kiranya kritik dan saran yang membangun sangat penulis butuhkan untuk kesempurnaan makalah ini ke depannya. Semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca sekalian, khususnya bagi penulis.
DAFTAR PUSTAKA
Dapur Pengolahan Besi dan Baja. (2014, 7 Mei). Diperoleh 18 Oktober 2015, dari http://charis7512.blogspot.co.id/2014/05/dapurpengolahbesidanbaja.html
Blast Furnace. (2012, 14 Desember). Diperoleh 18 Oktober 2015, dari http://satriopage.blogspot.co.id/2012/12/makalahblastfurnacedapurtinggi.html
Dapur Tinggi .(2011, 5 Mei). Diperoleh 18 Oktober 2015, dari http://heriut.blogspot.co.id/2011/05/makalahdapurtinggi. html
Gambar:
http://www.chemguide.co.uk/inorganic/extraction/blastfurnace.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/Alto_horno_antiguo_Sestao.jpg
Judul: Blast Furnace Artikel (Bahasa)
Ditulis oleh Alvine Sasongko
Rating Blog 5 dari 5
Ditulis oleh Alvine Sasongko
Rating Blog 5 dari 5