TEKNOLOGI BESI BAJA

COREX SMELTING REDUCTION

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK KIMIA

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 1 KELAS A

AINI MILAWATI

DINAR PUSPITA ANGGRAINI

MERI WULANDARI

SITI SUSI SULASTRI

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

COREX (Coal Reduction Process) Smelting Reduction

A. Smelting Reduction

Smelting reduction adalah metode alternatif dalam proses pembentukan

besi yang menggunakan coal untuk mereduksi bijih besi dalam bentuk lump ore,

pellet dan hot metal. Proses smelting reduction juga menghasilkan hot metal

panas tanpa ketergantungan terhadap coke. Proses ini seperti proses blast furnace

yang melibatkan reaksi reduksi kimia dari bijih besi menjadi besi. Perbedaan

mendasar antara smelting reduction dan blast furnace adalah penggunaan coal

(batubara) sebagai pengganti dari coke pada proses reduksi dan penggunaan bijih

besi dalam bentuk lump ore atau pellet yang dapat langsung dimasukkan dalam

proses.

Perbandingan antara proses blast furnace dengan proses smelting reduction

dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 1. Perbandingan Blast Furnace dengan COREX

COREX 1

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

Teknologi smelting reduction secara umum terdiri dari dua bejana atau dua

zona, yaitu zona pre-reduksi dan bejana Smelting Reduction. Berikut adalah

diagram prinsip teknologi Smelting Reduction.

Gambar 2. Prinsip teknologi Smelting Reduction

Batubara di umpankan ke bejana Smelting Reduction dimana akan terjadi

gasifikasi, proses ini mengantarkan panas dan gas panas yang mengandung

karbon monoksida. Karbon monoksida yang direduksi menjadi karbon dioksida

puan akan menghasilkan panas yang digunakan untuk meleburkan besi di

bejana Smelting Reduction. Gas panas dialirkan ke bejana pre-reduction untuk

membentuk oksida besi-prareduksi(pada solid state). Lalu besi prareduksi ini

dipindahkan ke bejana Smelting Reduction untuk tahap akhir. Hasil dari proses ini

akan menghasilkan produk yang mirip dengan DRI (Direct Reduction Iron).

Keuntungan dari proses ini adalah (dibandingkan Blast furnace):

1. Tidak digunakan cokes (cooking coal) yang relatif langka dan mahal. Proses

ini dapat menggunakan  steaming coal yang  persediaannya masih banyak di

Indonesia, dan dikatakan lebih ramah lingkungan.

2. Aglomerasi dari biji besi pun tidak digunakan dalam proses ini, karena

menggunakan peleburan dari biji besi.

3. Tidak ada pembentukan cohesive zone,temperatur yang digunakan pada reaksi

tinggi sehingga tidak terjadi penggumpalan.

B. COREX Smelting Reduction

COREX 2

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

Proses Corex merupakan proses  Smelting Reduction yang paling komersil

dan menghasilkan molten iron  dalam skala besar (dengan kapasitas 1000

thm/days, berdasar pada Germany Ministry of Research + Technology Austrian

Research Promotion Foundation).

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa bahan baku utama yang

digunakan pada proses COREX ini adalah lump ore dan/atau pellet serta batu

bara. Selain itu, proses pembuatan besi dengan menggunakan proses COREX ini

menggunakan zat additive seperti limestone atau dolomite.

Berikut ini akan dijelaskan sifat fisik, kimia dan metalurgi dari bahan-

bahan yang digunakan dan dihasilkan pada proses COREX :

1. Sifat Fisika dan Kimia Iron Ore (Bijih Besi)

COREX 3

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

2. Sifat Fisika dan Kimia Batubara

Dibawah ini klasifikasi batubara menurut ASTM:

Class Group

Fixed Carbon Limit (%, dry)

volatile mater limit (%, dry)

Calorific value Limit (Btu/lb, moist)

AnthraciticMeta anthracitic 98 2 -Anthracitic 92 - 98 2 - 8 -Semi anthracitic 86 - 92 8 - 14 -

Bituminous

Low volatile bituminous coal 76 - 86 14 - 22 -Medium volatile bituminous coal

69 - 76 22 - 31 -

High volatile A bituminous coal

69 31 14,000

High volatile B bituminous coal

- -13,000 - 14,000

High volatile C bituminous coal

- -11,500 - 13,000

SubbituminousSubbituninous A coal

- -10,500 - 11,500

Subbituninous B coal - - 9,500 - 10,500Subbituninous C coal - - 8,300 - 9,500

LigniteLignite A - - 6,300 - 8,300Lignite B - - 6,300

Karakteristik batu bara jenis Bituminous

COREX 4

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

3. Sifat Fisika dan Kimia Dolomite

Physical Properties of Dolomite

Chemical Classification

Carbonate

Colorcolorless, white, pink, green, gray, brown, black

Streak White

Luster vitreous, pearly

Diaphaneity transparent to translucent

Cleavage perfect, rhombohedral, three directions

Mohs Hardness

3.5 to 4

Specific Gravity

2.8 to 2.9

Diagnostic Properties

rhombohedral cleavage, powdered form effervesces weakly in dilute HCl, hardness

Chemical Composition

(CaMg)(CO3)2

Crystal System

Hexagonal

Uses construction aggregate, cement manufacture, dimension stone, calcined to produce lime, sometimes an oil and

COREX 5

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

gas reservoir, a source of magnesia for the chemical industry, agricultural soil treatments, metallurgical flux

4. Sifat Fisika dan Kimia Limestone

a. Physical Properties of Limestone

Hardness 3 to 4 on Moh's Scale

Density 2.5 to 2.7 Kg/cm3

Compressive Strength 60-170 N/mm2

Water Absorption Less than 1%

Porosity Quite low

Weather Impact Resistant

b. Chemical Properties of Limestone

Lime (CaO) 38-42%

Silica (SiO2) 15-18%

Alumina (Al2O3) 3-5%

MgO 0.5 to 3%

FeO + Fe2O3 1-1.5%

Alkalies 1-1.5%

Loss On Ignition (LOI) 30-32%

C. Proses Pembuatan Besi dengan cara COREX

COREX 6

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

Gambar 3. Proses Pembuatan Besi dengan Cara COREX

Pada proses COREX terdapat dua tahapan proses. Proses pertama yaitu

proses direct reduced iron (DRI) dari shaft furnace (memiliki volume 600 m3),

dan proses kedua di Melter-Gasifier (memiliki volume2200 m3) , dimana hasil

dari proses pertama langsung diumpankan ke Melter-Gasifier.

Pada proses pertama, yaitu pada bagian reduction shaft, dimasukkan

seluruh bahan baku berupa bijih besi, dalam bentuk lump ore atau pellet, serta

COREX 7

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

unsur – unsur tambahan (zat additive) seperti limestone dan dolomit secara terus

menerus melalui sistem lock hopper yang terletak pada bagian atas shaft. Fungsi

penambahan limestone yaitu untuk menambah tingkat basa dari terak dan dapat

menghilangkan sulfur dari  hot metal. Setelah itu dimasukkan pula coal dengan

diameter antara 6 mm - 50 mm ke dalam shaft. Hal ini bertujuan untuk mencegah

terjadinya penumpukan beban pada bagian dalam shaft akibat lump ore atau pellet

yang saling menempel satu sama lain serta untuk mengatur permeabilitas dari bed.

Kemudian gas reduktor dialirkan dari melter-gasifier menuju shaft (dari bawah ke

atas) pada temperatur 850˚C dan tekanan di atas 3 bar. Gas reduktor tersebut

kemudian mengalir menuju bagian atas shaft hingga keluar dari shaft pada

temperatur 250˚C. Proses reduksi menghasilkan material besi yang disebut DRI

(Direct Reduced Iron), yang dimasukkan ke dalam melter-gasifier menggunakan

konveyor untuk dilakukan reduksi dan pelelehan akhir.

Pada reduction shaft, proses metalisasi mencapai 70-90%, yang dapat

dipengaruhi oleh:

Jumlah dan kualitas dari reduksi gas, terutama % CO dan H2.

Temperatur dari proses reduksi gas.

Ukuran partikel dan distribusinya.

Berikut akan disajikan table analisis pada proses COREX :

COREX 8

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

Berikut ini adalah reaksi kimia yang terjadi di dalam reduction shaft :

a. Reduksi besi oksida menggunakan CO and H2 dan perubahan besi oksida

menjadi metallic iron ( Besi ).

Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe

b. Kalsinasi limestone dan dolomite

CaCO3 → CaO + CO2 ∆H=-178.1 (endotermis)

CaCO3.MgCO3→CaO.MgO+2CO2 ∆H=960619.97 (endotermis)

COREX 9

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

c. Reaksi deposisi karbon dan pembentukan Fe3C

2CO → CO2+C ∆H=170.62 (eksotermis)

3Fe+2CO → Fe3C+CO2 ∆H=167.1 (eksotermis)

Dari reaksi yang disebutkan di atas, pengurangan oksida besi dengan H2

dan kalsinasi reaksi endotermik. Di sisi lain, penurunan oksida besi dengan gas

dan deposisi karbon reaksi CO bersifat eksotermik.

Gas pengurangan hampir sepenuhnya disulfurasi di poros karena adanya

kapur dibakar dan dolomit sesuai dengan reaksi berikut:

CaO + H2S → CaS + H2O

MgO + H2S → MgS + H2O

Bagian kedua dari COREX plant adalah melter-gasifier. Batubara

dimasukkan ke tungku dari melter-gasifier dan diubah menjadi arang pada suhu

1100-11500C, kemudian digasifikasi menggunakan bantuan oksigen yang

memiliki kemurnian tinggi. Hidrokarbon yang dilepaskan dari batu bara

mengalami devolatilasi secara perlahan-lahan, dan diuraikan menjadi CO dan H2.

Gas yang dihasilkan diperkirakan memiliki nilai kalor sebesar 7200-8100 kJ/m3,

gas tersebut kemudian didinginkan hingga 850oC dan dihilangkan debunya

menggunakan scrubber, gas reduktor yang dimasukkan ke dalam reduction shaft

untuk mereduksi campuran lump ore atau pellet.

Berikut ini adalah reaksi yang terjadi di melter-Gasifier 

a. Pengeringan Batubara (100 oC)

b. Devolatilisasi batubara (200 oC hingga 950 oC) dan pembebasan metana dan

hidrokarbon yang lebih tinggi.

c. penguraian zat terbang

Karena suhu yang lebih tinggi yang berlaku di melter-gasifier zona papan

gratis, hidrokarbon dan karbon retak intohydrogen SD

CnHm = nC + (m / 2) H2. Sangat diharapkan bahwa semua hidrokarbon yang

lebih tinggi retak di zona papan bebas sehingga menjamin generasi gas

pengurangan kualitas yang baik. Mempertahankan suhu kubah antara 1000 oC

sampai 1100 oC memastikan sama.

COREX 10

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

Reaksi lainnya di zona papan gratis:

CO2 + C → 2CO (Boudouard Reaction)

H2O + C → CO + H2 (Air Gas Reaction)

CO + H2O → CO2 + H2 (Shift Reaction)

Penguraian kapur bahan belum terdekomposisi dan dolomit.

Pengurangan sisa dari oksida besi. Pengurangan langsung dari FeO int DRI

berlangsung oleh karbon di tempat tidur arang. Pembakaran arang batubara

dengan oksigen. Pembakaran char batubara terjadi dekat tuyeres. Suhu maksimum

di dalam melter-gasifier ada di depan tuyeres.

Berikut ini reaksi gasifikasi karbon terjadi di daerah tuyeres.

2C + O2 → 2CO

2CO + O2 → 2CO2

C + CO2 → 2CO

Pada proses COREX, seluruh proses metalurgi dibagi menjadi dua reaktor

proses (reduction shaft dan melter-gasifier). Tidak digunakannya proses coking

dan sintering dalam proses COREX menjadikan proses ini bisa menghemat biaya

hingga 20% dari produksi hot metal. Jika berbicara tentang masalah lingkungan,

emisi yang dihasilkan oleh COREX plant hanya mengandung sedikit sekali emisi

gas NOx, SO2, debu, fenol, sulfide dan ammonium. Nilai emisi yang dihasilkan

berada jauh di bawah batas maksimum yang diperbolehkan oleh standar

internasional. Selain itu, limbah air emisi dari proses ini jauh lebih rendah dari

proses blast furnace.

D. Prospek Smelting Reduction di Indonesia

Harga gas alam dan pelet bijih besi yang digunakan untuk reaktor HYL III

di PT. Krakatu steel, semakin meningkat dan menimbulkan cost production yang

besar. Penggunaan tanur tiup yang sudah banyak digunakan di beberapa negara

pun masih kurang cocok jika digunakan di Indonesia, mengingat ketersediaan

sumber cokes di Indonesia pun sangat minim. Ditemukan sumbercoaking coal di

daerah Kalimantan Tengah. Namun kuasa eksploitasinya sudah dibawah BHP

Bilton. Pilihan untuk mengimpor bahan tersebut patut dipertimbangkan lagi,

COREX 11

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

kembali lagi karena menimbulkan cost production yang besar, dan dapat

mengurangi daya saing jika harganya menjadi lebih mahal.

Teknologi SR menggunakan coal (steaming coal) yang banyak tersedia di

Indonesia. Bahkan pada tahun 2005 pun Indonesia sudah dapat memproduksi 150

juta ton batubara, yang sayangnya masih banyak digunakan untuk keperluan

ekspor, dibandingkan sebagai sumber energi bagi industri dan manufaktur di

dalam negeri. Padahal Indonesia mempunyai potensi yang besar dalam produksi

besi baja, mengingat sumber daya bijih besi yang bisa dibilang agak  melimpah

jumlahnya. Apalagi banyak tempat penambangan batu bara yang berdekatan

dengan penambangan bijih besi, hal ini dapat mengurangi cost production dengan

jumlah agak signifikan. Dan dapat disimpulkan, penggunaan smelting

reduction dalam pengolahan besi di Indonesia dapat menjadi prospek yang baik

dalam perkembangan industri dan manufaktur logam negara kita.

COREX 12

Pembuatan Besi non-Konvensional COREX

DAFTAR PUSTAKA

isjd.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/212063136.pdf

igitur-archive.library.uu.nl/dissertations/1970148/c6.pdf

http://www.djmbp.esdm.go.id

http://www.solarnavigator.net/history/wealden_iron_industry.htm

http://www.sail.co.in/learning_cemter.php?tag=learning_center_smelting

http://metalpass.com/metaldoc/paper.aspx?docID=43

http://www.industry.siemens.com/industrysolutions/metals-

mining/en/metals/ironmaking/corex/Pages/home.aspx

COREX 13