PROSES DAPUR TINGGI
A. Pendahuluan
Dapur tinggi terbuat dari susunan batu tahan api yang diperkuat dengan tiang-tiang baja. Dalam dapur tinggi akan terjadi proses reduksi bijih besi menjadi besi kasar (besi mentah). Selain itu, juga terjadi reaksi-reaksi kimia yang menyertai proses reduksi tersebut.
Berikut adalah gambar dapur tinggi beserta bagian-bagiannya.
Gambar 1. Dapur tinggi
Dapur tinggi tersebut dapat berukuran :
Tinggi 30 m
Garis tengah maksimum 7 m
Garis tengah puncak 4,5 m
Garis tengah bawah 4 m
Dapur tinggi didirikan diatas fondasi yang diperkuat oleh tiang-tiang baja. Bagian dalam dapur tinggi dilapisi batu tahan api yang mempunyai sifat tahan terhadap suhu tinggi dan dan merupakan penyekat panas. Pada bagian atas dapur terdapat corot pengisi yang bekerja secara bergantiansehingga kehilangan gas dapur tinggi dapat dicegah sekecil mungkin. Dapur tinggi ini dilengkapi dengan alat pemanas udara (pesawat Cowper), alat pemisah debu dan sebagainya.
Gambar 2. Skema Dapur Tinggi
B. Pengisian Bahan
Bahan-bahan yang akan diisikan ke dalam dapur tinggi ialah : bijih besi, kokas, dan batu kapur. Bahan ini disimpan di dekat dapur tinggi supaya pengisiannya mudah. Bahan-bahan diangkut ke puncak dapur tinggi dengan alat pengangkut selapis demi selapis. Mula-mula diisikan bijih besi 3 m3 , dan seterusnya secara bergantian sehingga pengisian bahan akan berlangsung secara terus menerus.
C. Proses Dapur Tinggi
Bahan-bahan pengisi dapur tinggi ialah bijih besi, kokas dan batu kapur yang akan mengalami proses fisika ataupun kimia. Mula-mula bahan tersebut akan mengalami pemanasan pendahuluan, kemudian disusul oleh reaksi reduksi dan terjadi peleburan besi.
1. Pemanasan pendahuluan
Di dalam dapur tinggi gas-gas hasil pembakaran yang suhunya masih panas akan naik ke atas sambil memanaskan bahan-bahan yang diisikan. Akibatnya air dan zat-zat yang mudah menguap yang terdapat dalam bahan-bahan pengisi akan menguap sehingga akhirnya bahan-bahan akan menjadi cukup kering.
2. Proses reduksi
Dalam daerah reduksi yaitu daerah dapur tinggi dan suhu berkisar 800oC – 1400oC, akan terjadi serangkaian reaksi-reaksi kimia antara lain reaksi reduksi bijih besi, reaksi pembakaran kokas, dan peruraian batu kapur.
Karena pengaruh udara maka kokas akan terbakar menurut reaksi sebagai berikut:
C + O2 --------------- CO2Dalam pembakaran ini akan dihasilkan panas sehingga mampu untuk meleburkan bijih besi dan juga dapat mempercepat reaksi-reaksi yang lain. Selanjutnya gas CO2 yang terjadi akan naik ke atas bersinggungan dengan lapisan kokas diatasnya dan bereaksi menurut reaksi sebagai berikut :
CO2 + C ------- 2COGas CO yang terjadi akan mereduksi bijih besi menurut reaksi berikut :
Fe3O4 + CO ----------- 3FeO + CO2
Fe2O3 + CO ---------- 2FeO + CO2
Kedua reaksi di atas disebut reaksi reduksi tidak langsung.
Pada daerah reduksi juga terjadi peruraian batu kapur dan mungkin juga peruraian MgCO3 ataupun FeCO3 yang mungkin terdapat dalam batu kapur tersenut menurut reaksi berikut :
CaCO3 ---------- CaO + CO2
MgCO3 ---------- MgO + CO2
FeCO3 ---------------- FeO + CO2
Gas CO2 hasil dari peruraian ini akan bersinggungan dan bereaksi dengan lapisan kokas menurut reaksi berikut :
CO2 + C --------- 2CO
3. Proses Peleburan
Pada daerah hentian suhu mencapai 1400oC – 1600oC. Disini akan terjadi peleburan hasil reduksi tak langsung dan juga terjadi pembentukan terak . Disamping itu juga akan terjadi reduksi langsung FeO oleh kokas. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi pada daerah ini adalah sebagai berikut :
Reduksi langsung FeO + C ---- Fe + CO
Pembentukan terak CaO + SiO2 ---- CaSiO3
Pembentukan terak CaO + SiO2 ---- CaSiO3
Kalau bijih besi mengandung Mangan MnO + SiO2 ---- MnSiO3
Karena berat jenis terak lebih ringan daripada berat jenis besi, maka terak akan mengapung pada bagian atas.
Besi mentah yang dihasilkan bukan merupakan besi murni tetapi masih mengandung unsure yang lain seperti karbon (C) yang berasal dari kokas, silisium (Si), mangan (Mn) dan Phospor (P) yang berasal dari bijih besi. Oleh karena itu besi mentah masih harus mengalami proses pengerjaan lanjutan sehingga diperoleh hasil yang dipersyaratkan.
