Ekstraksi Besi

Halaman ini menjelaskan tentang proses ekstraksi besi dengan teknologi tanur (furnace).

Bijih besi (iron ore) yang umum adalah besi oksida, yaitu dalam bentuk hematit (Fe₂O₃) dan magnetit (Fe₃O₄). Besi oksida dapat direduksi dengan cara memanaskannya dengan karbon dalam bentuk kokas (coke). Kokas dihasilkan dengan memanaskan batu bara tanpa adanya udara. Skema ekstraksi besi dapat diamati pada gambar berikut:

Sumber Panas

Udara ditiupkan pada bagian bawah tanur yang dipanaskan menggunakan gas panas buangan dari atas. Energi panas sangat berharga, jadi sebisa mungkin untuk dimanfaatkan kembali. Kokas dibakar dengan udara panas membentuk karbon dioksida.

Reduksi Bijih Besi

Pada suhu tinggi di bagian bawah tanur, karbon dioksida bereaksi dengan karbon membentuk karbon monoksida seperti pada reaksi berikut:

C + CO₂ → CO

Karbon monoksida yang dihasilkan berperan sebagai reduktor dalam tanur:

Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

Pada bagian tanur yang lebih panas, karbon juga bereaksi sebagai reduktor. Perhatikan bahwa pada suhu ini, produk reaksi yang dihasilkan adalah karbon monoksida, bukan karbon dioksida.

Fe₂O₃ + 3 C → 2 Fe + 3 CO

Suhu tanur cukup panas untuk melelehkan besi yang akan mengalir perlahan ke bawah dan akhirnya tertampung.

Manfaat Kapur

Bijih besi bukanlah besi oksida yang murni. Bijih besi mengandung beberapa runutan bahan batuan. Bahan-bahan tersebut tak akan meleleh pada suhu tanur, bahkan bisa menyumbat aliran. Kapur ditambahkan untuk mengubahnya menjadi terak (slag) yang akan meleleh dan mengalir di bawah. Pemanasan tanur mendekomposisi kapur menjadi kalsium oksida.

CaCO₃ → CaO + CO₂

Reaksi tersebut termasuk reaksi endotermik, menyerap panas dari tanur. Maka dari itu dihindari penambahan kapur yang banyak supaya suhu tanur tidak menurun.

Kalsium oksida merupakan oksida basa dan bereaksi dengan oksida asam seperti silikon dioksida yang ada dalam batuan. Kalsium oksida bereaksi dengan silikon dioksida membentuk kalsium silikat.

CaO + SiO₂ → CaSiO₃