Kelompok 2

Anggota :Fera Silfiani Almiftian (0800361) Ika purlistyani (0807600)Jafar Ma’arif (0800555)Reni handayanti (0802658)Suprini (0808741)

Industri Besi dan Baja

Bahan BakuPembuatan

BesiPembuatan Baja

Jenis dan Manfaat Besi dan Baja

Limbah Industri

Bahan Baku

1. Bijih Besi

2. Kokas

3. Batu Kapur

4. Udara

Menu

Bijih Besi

Bijih Besi

Besi Penambangan Bijih Besi

Pengolahan Bijih Besi

back

Pengolahan Bijih Besi1. Proses Benefisiasi

Peningkatan kadar Fe

2. Proses Agglomerasi

Proses Pembentukan Pellet atau Sinter

back

Proses BenefisiasiPenambangan Biji Besi

Crushering Process

Screening Process

Blending Process

Grindding Process

Concentrating process

Consentrate

back

Proses Agglomerasi

CONCENTRATE

Sintering Process

Sinter

Pelletizing Process

Pellet

back

Pembuatan Besi

back

Reduksi langsung

Reduksi tidak langsung

Besi Kasar(pig iron)

Besi spons(sponge iron)

Pembuatan bajaBanyak metode yang digunakan untuk membuat baja. Inti dari semua proses adalah :• Mengurangi sebanyak mungkin bahan bahan impuritas.• Mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat

grade/spesifikasi baja yang diinginkan.• Menambah elemen-elamen pemadu yang diinginkan.Beberapa macam proses pembuatan baja adalah :1. Proses Konverter2. Proses Siemens Martin/ Open Hearth Furnace3. Proses BOF ( Basic Oxigen Furnace)4. Proses Dapur Listrik ( Electric Arc Furnace)5. Proses Dapur Kopel6. Proses Dapur Cawan

back

Proses Konverter Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan

menghadap kesamping.Sistem kerjaDipanaskan dengan kokas sampai ± 15000C,Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)Kembali ditegakkan.Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya. Terdapat dua macam proses konvereter, yaitu :

1. Proses Bassemer

2. Proses Thomas Adanya macam proses konverter tergantung dari jenis besi kasar

yang akan diolah menjadi baja.

Proses Bassemer

lapisan bagian dalam tabung terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid asam (SiO2).

Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, yang memiliki kadar fosfor rendah.

Dihasilkan baja Bassemer yang banyak digunakan untuk bahan konstruksi.

KONVERTOR BASSEMER

KONVERTOR BASSEMER

back

Proses Thomas

Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)]

Besi yang diolah besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %.

Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),

3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair) Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas

disebut baja Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat ketel.

back

Proses Siemens Martin Proses ini juga disebut proses open hearth steel furnace. Menggunakan sistem regenerator (± 3000 0C.) fungsi dari

regenerator adalah :a.memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapurb.sebagai Fundamen/ landasan dapurc.menghemat pemakaian tempat

Lapisan dapur pada proses Martin dapat bersifat asam atau basa tergantung dari besi kasarnya mengandung fosfor sedikit atau banyak.

Proses Martin asam terjadi apabila mengolah besi kasar yang bersifat asam atau mengandung fosfor rendah dan sebaliknya dikatakan proses Martin basa apabila muatannya bersifat basa dan mengandung fosfor yang tinggi.

Keuntungan dari proses Martin dibanding proses Bessemer dan Thomas adalah sebagai berikut :

a. Kelebihan proses ini adalah kualitas baja yang dihasilkan mudah dikontrol kualitasnya secara terus menerus selama proses ini berlangsung lama (8-10 jam ) sedangkan Proses Bassemer berlangsung cepat (15 menit).

b. Unsur-unsur yang tidak dikehendaki dan kotoran-kotoran dapat dihindarkan atau dibersihkan.

c. Penambahan besi bekas dan bahan tambahan lainnya pada akhir proses menyebabkan susunannya dapat diatur sebaik-baiknya.

d. Hasil akhir akan sedikit mengandung zat asam (O2) dan zat lemas (CO), karena udara pembakaran mengalir di atas cairan.

Skema Proses Siemens/open hearth

back

Proses BOF

Proses ini termasuk proses yang paling baru dalm industri pembuatan baja.

Tingkat efisiensi yang demikian tinggi dari BOF ini disebabkan oleh pemakaian gas oksigen dengan kemurnian yang tinggi sebagai gas oksidator utama untuk memurnikan baja.

Proses hanya lebih-kurang 60 menit. Tidak perlu tuyer di bagian bawah. Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon. Biaya operasi murah.

Sketsa tungku BOF

Skema proses BOF

back

Proses Dapur Listrik (EAF)

Mudah mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat.

Temperatur dapat diatur.Efisiensi termis dapur tinggi.Cairan besi terlindungi dari kotoran dan

pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik.

Kerugian akibat penguapan sangat kecil.

Skema Tungku Listrik

Skema Tungku Listrik

back

Proses Dapur Kopel

Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.

Proses yang terjadi hampir sama dengan tanur tinggi.

Menggunakan Batu kapur sebagai pengikat kotoran.

back

Proses Dapur Cawan

Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam cawan.

Kemudian dapur ditutup rapat. Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang

memanaskan sekeliling cawan dan muatan dalam cawan akan mencair.

Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan unsur-unsur paduan yang diperlukan.

back

Jenis dan Manfaat

BAJABESI

back

Jenis dan Manfaat Besi

Berdasarkan kadar karbon dan unsur-unsur lain, besi dapat dibedakan menjadi :

Besi Tuang Besi Baja Besi Tempa

Back

Jenis dan Manfaat Baja

Berdasarkan kadar karbon dan unsur-unsur lain, baja dapat dibedakan menjadi :

Baja Lunak Baja MediumBaja Karbon

tinggi

Baja campuranBack

Limbah Industri Besi dan Baja

EmisiNilai Baku Mutu Emisi

Pemanfaatan

Back

Emisi

Dari proses pengolahan bijih besi sampai menjadi produk jadi, dihasilkan emisi sebagai berikut :

1. Gas SO2, NO2, CO, dan CO2

2. Terak besi CaSiO3, CaS, (CaO)4P2O5

3. Kerak baja

Back

Nilai Baku Mutu Emisi Maksimum

Back

Penanganan limbah Gas SO2 dapat dijadika bahan baku pembuatan asam

sulfat dan gas NO2 dapat dijadikan bahan baku pembuatan asam nitrat

Gas CO dapat terus digunakan sebagai pereduksi dalam blast furnace.

Gas CO2 yang tersisa dilepaskan ke udara bebas Terak besi (CaSiO3) dapat digunakan sebagai campuran

pembuatan jalan raya, atau untuk penyuburan tanah yang kurang mineral serta bisa dipakai sebagai campuran industri semen.

Kerak Baja bisa digunakan sebagai bahan pengganti kerikil, pembuatan jalan raya, stabilisasi tanah dasar, lapisan fondasi bawah, dan konstruksi penetrasi makadam. Closing

Besi

Besi (Fe) merupakan salah satu logam yang mempunyai peranan yang sangat besar dalam kehidupan manusia, terlebih-lebih di zaman modern seperti sekarang. Kelimpahannya juga sangat besar, 50.000 ppm atau 5% dan merupakan jenis logam terbanyak kedua di kulit bumi. Karena kelimpahannya yang sangat besar itulah maka besi banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari

back

Penambangan Bijih Besi

1. Open pit – mining

Penambangan yang dilakukan di permukaan bumi

2. Underground Mining

Penambangan yang dilakukan dibawah permukaan bumi

back

back

Bijih Besi

Bahan utama untuk membuat besi kasar adalah bijih besi (iron core). Berbagai macam bijih besi yang terdapat di dalam kulit bumi berupa oksida besi dan karbonat besi, diantaranya yang terpenting adalah sebagai berikut:

Hematite - Fe2O3

Magnetite - Fe3O4

Limonite - Fe2O3

Siderite - FeCO3

Pirit – FeS / FeS2

back

Kokas

Kokas sebagai sumber karbon berkadar tinggi, dibuat dari pemanasan batu bara didalam oven kedap udara. Hasil sampingan pembuatan kokas ini adalah gas bakar yang dapat digunakan kembali sebagai bahan bakar untuk pemanasan oven dan pemanasan awal tanur tinggi.

back

Batu Kapur

Batu kapur (CaCO3 ), digunakan sebagai bahan pengikat silika dan unsur unsur pengotor lain pada reaksi dalam tanur tinggi. Hasilnya adalah (CaSiO3 ), (CaS), (CaO)4P2O5, dll yang menjadi ampas buangan kerak tanur tinggi.

back

Udara

Udara dipanaskan, ditiupkan dari bagian bawah tanur tinggi untuk membakar karbon menjadi gas CO2 yang selanjutnya bereaksi lagi dengan karbon membentuk gas CO, yang nantinya akan mereduksi oksida besi. Rata-rata untuk menghasilkan 1 ton besi, diperlukan bahan baku 2 ton biji besi, 1 ton kokas, 0.3 ton kapur, dan 4 ton udara.

Menu

Reduksi langsung

Proses ini biasanya digunakan untuk merubah pellet menjadi besi spons (sponge iron) atau sering disebut: besi hasil reduksi langsung (direct reduced iron). Gas reduktor yang dipakai biasanya berupa gas hidrogen atau gas CO yang dapat dihasilkan melalui pemanasan gas alam cair (LNG) dengan uap air didalam suatu reaktor yaitu melalui reaksi kimia berikut :

CH4 + H2O CO + 3H2

(metana) (uap air) (gas reduktor)

Dengan menggunakan gas CO atau hidrogen dari persamaan diatas maka proses reduksi terhadap pellet biji besi dapat dicapai melalui reaksi kimia berikut ini :

Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Proses ini baru digunakan di PT Krakatau Steel, dan masih tergolong baru. Sehingga informasi mengenai proses ini masih terbatas. Kelemahan pada proses ini adalah tergantung pada harga LNG. Dari emisi reaksi yang terjadi, hanya menghasilkan gas karbondioksida dan uap air.

back

Reduksi Tidak Langsung

Proses ini dilakukan dengan menggunakan tungku pelebur yang disebut juga tanur tinggi (blast furnace).

Proses ini dikatakan reduksi tidak langsung karena terbentuknya besi kasar harus melalui beberapa tahapan reduksi.

Sebagai bahan baku dapat digunakan pellet atau sinter, tetapi agar lebih efisien biasanya digunakan sinter.

Reaksi-reaksi yang terjadi

Reaksi dengan gas pada suhu tinggi • Udara panas (500-7000C), ditiupkan ke dalam tanur. • Udara panas bereaksi dengan C membentuk gas CO2

C + O2 CO2 ΔH = -96.96 kkal

• Reaksi berlangsung eksoterm, menyebabkan suhu sangat tinggi (>15000C).

• Gas CO2 bereaksi dengan karbon dan direduksi menjadi gas karbon monoksida (CO).

CO2 + C 2CO ΔH = 38.96 kkal

• Reaksi berlangsung endoterm menyebabkan suhu turun (12000-13000C).

• Karena reaksi ini endoterm maka bagian tanur makin ke atas suhunya makin rendah hingga mencapai 3000C.

Reaksi bijih besi dengan gas reduktor

3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 (300-5000C) ΔH = 8.80kkal

Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 (5000-9000C) ΔH = 8.80kkal

FeO + CO Fe + CO2 (9000-11000C) ΔH= -3.84kkal

• Pada temperature 10000-12000C batu kapur terurai

CaCO3 CaO + CO2

• Kapur CaO bereaksi dengan silika membentuk cairan kalsium silikat yang disebut kerak/terak

CaO + SiO2 CaSiO3

• Pada saat CaSiO3 memasuki dasar tanur, cairan tersebut menutupi cairan besi dan senyawa silika menjadi kerak.

• Cairan logam berkumpul di bagian bawah tanur dengan kerak di bagian atasnya.

• Dihasilkan besi kasar dengan komposisi pengotor 3-4 %C; 0,06-0,10 %S; 0,10-0,50 %P; 1-3 %Si dan sejumlah unsur-unsur lainnya.

Proses reduksi dalam tanur tinggi

Skema Tanur Tinggi

back

BESI KASAR

1. Besi kasar kelabu

2. Besi kasar putih

back

Besi Kasar Kelabu (Kishy pig iron)

Nama besi kasar ini didapat berdasarkan warna bidang patahannya, yang berwarna kelabu muda sampai tua hampir hitam. Besi kasar kelabu lebih halus dan lebih liat dibandingkan dengan besi kasar putih,Titik Cairnya ± 1300OC dan berat jenisnya 7 Sampai 7,2, kg/dm3.

Besi kasar kelabu ada 2 macam yaitu : Besi kasar kelabu muda.

Besi kasar ini mengandung silisium ½ % - 1 % dan butir-butirnya halus baik untuk silinder mesin.

Besi kasar kelabu tua.

Sifat-sifatnya mudah dituang butir-butirnya kasar juga tahan terhadap tekanan tinggi

back

Besi Kasar Putih (Forge pig iron)

Nama besi kasar ini juga didapat dari warna bidang patahnya. Pada besi kasar ini zat arangnya sebagian besar berbentuk karbid besi (Fe3C), sehingga sifatnya keras dan getas. Titik cairnya + 1100 °C. Kadar karbonnya 2,3 % - 3,5 %, dan kadar mangan dan fosfornya agak besar. Besi kasar ini paling baik untuk digunakan untuk baja. Berat jenisnya 7,58 - 7,73. kg/dm3.

back

Baja

Baja (besi baja) adalah bahan dasar vital untuk industri. Semua segmen kehidupan, mulai dari peralatan dapur, transportasi, generator pembangkit listrik, sampai kerangka gedung dan jembatan menggunakan baja. Eksploitasi besi baja menduduki peringkat pertama di antara barang tambang logam dan produknya melingkupi hampir 95 persen dari produk barang berbahan logam.

back

Crushering Process

Bijih besi yang diperoleh dari hasil penambangan biasanya berupa bongkahan besar yang tidak beraturan. Bijih besi ini diperkecil ukurannya dengan menggunakan Hammer Crusher. Proses ini bisa dilakukan langsung jika jenis bijih besinya adalah Hematite dan Magnetite. Untuk jenis bijih besi laterit (karena mengandung unsur H2O) maka perlu dilakukan proses pengeringan dahulu dengan menggunakan dryer sebelum di crusher.

back

Screening Process

Bijih besi yang telah diperkecil ukurannya, kemudian disaring / diayak dengan menggunakan peralatan screener. Sehingga diperoleh bijih besi dengan ukuran yang seragam.

back

Blending Process

Proses blending ini bertujuan mencampur bijih besi (hasil ayakan /penyaringan) yang mempunyai kandungan Fe yang berbeda-beda. Sehingga menjadi campuran bijih besi yang homogen.

back

Grinding Process

Bijih besi yang telah di blending kemudian di grinding dengan menggunakan peralatan Grinding Mill agar menjadi halus. Bentuk bijih besi yang halus akan mempermudah proses pemisahan antara senyawa oksida besi dengan senyawa lainnya yang bukan besi.

back

Concentrating process

Proses konsentrat bertujuan untuk memisahkan dan memurnikan mineral oksida besi dari senyawa mineral lainya atau kotoran. Salah satu teknologi yang biasa dipakai adalah magnetic separator, yaitu pemisahan melalui bantuan magnet. Dengan proses ini maka bijih besi halus akan didominasi oleh mineral oxida besi sehingga kandungan Fe nya dalam bijih besi halus meningkat.

back

Sintering Process

Bijih besi halus dicampur dengan bubuk kokas yang berfungsi sebagai bahan bakar. Proses pembakaran bijih besi halus mencapai temperature 1300oC. Proses penggumpalan terjadi karena sebagian bijih besi halus mengalami pelelehan. Dalam proses sintering ini juga dapat ditambahkan batu kapur sehingga terbentuk “Fluxed Sinter”. Sinter bijih besi yang telah mengandung kapur dapat mengurangi pemakaian batu kapur pada proses Blast Furnace.

back

Pelletizing Process

Bijih besi halus dicampur dengan bahan perekat ( kapur, bentonite atau dolomite ) kemudian campuran tersebut di cycling sehingga terbentuk kelereng / bola kecil yang berukuran 9 – 50 mm atau biasa disebut “Green Pellet”. Selanjutnya green pellet tersebut dipanaskan hingga mencapai temperature 1200oC sehingga menjadi bentuk Pellet yang stabil dan keras.

back

Besi tuang

Besi Tuang, yaitu besi yang dihasilkan dari tanur tinggi. Sifat besi tuang antara lain:

Mengandung 3%-6% karbon serta sejumlah kecil silicon, mangan , fosfor, dan belerang.

Sangat keras tetapi rapuh. Tidak dapat ditempa Titik leleh rendah.

Berdasarkan sifat ini, besi tuang mudah digunakan pada alat-alat yang dibuat dengan cetakan, seperti kaki mesin jahit, setrika, lumpang besi , dan sebagainya. Karena titik lelehnya rendah maka mudah dicairkan dan dituangkan ke dalam cetakan.

Back

Besi baja

Sifat besi baja antara lain: mengandung 0.02%-1.5% karbon. keras tetapi dapat ditempa tahan korosi

Back

Besi tempa

Sifat besi tempa, antara lain: mengandung kurang dari 0.5% karbon. kurang keras dan mudah ditempa.

Jenis besi ini banyak digunakan sebagai bahan baku untuk produk paku, kawat, besi beton, dan sebagainya

Back

Baja lunak

Baja lunak, yaitu baja yang mengandung kurang dari 0.2 % karbon. Disebut baja lunak karena mudah dibentuk dan diregangkan. Baja ini bisa digunakan untuk membuat kabel dan rantai.

Back

Baja medium

Baja medium, yaitu baja yang mengandung 0.2%-0.6% karbon. Baja ini digunakan untuk membuat rel, balok dan rangka.

Back

Baja karbon tinggi

Baja karbon tinggi, yaitu baja yang mengandung 0.6%-1.5% karbon. Sifatnya keras, kaku, biasa digunakan untuk alat-alat logam, per, alat pemotong dan alat rumah tangga.

Back

Baja campuran

Stainless steel : baja tahan karat mengandung Cr 19%, Ni 9%, dan Fe 72%.

Baja krom : baja yang tahan karat tahan panas mengandung 12%-18% Cr.

Baja nikel : baja tahan karat dan keras, mengandung 25% Ni.

Baja mangan : baja sangat keras mengandung 11%-14% Mn. Next

Efek khusus logam transisi yang dicampurkan pada baja , antara lain:

Kobalt : membuat baja tetap kuat pada suhu tinggi.

Krom : membuat baja menjadi lebih keras, tahan gesekan, tahan korosi, dan tahan temperature tinggi.

Mangan : membuat baja menjadi keras, tahan aus dan tahan gesekan.

Molibden : memperbaiki kekerasan baja, tahan goncangan dan tahan temperature tinggi.

Nikel : membuat baja tahan korosi Silikon : pada konsentrasi tinggi membuat baja

tahan kondisi asam, pada konsentrasi rendah memperbaiki sifat megnetik dan sifat listrik baja.

Vanadium : memperkuat baja dan meningkatkan ketahanan baja terhadap panas

Back

ALHAMDULILLAH

Beres juga euy