Bagaimana Cara Kerja Blast Furnace?

Pendahuluan

Blast furnace memainkan peran penting dalam produksi baja, mereduksi bijih besi menjadi besi melalui proses peleburan reduksi suhu tinggi. Pada artikel ini, kita akan melihat lebih dekat bagaimana blast furnace bekerja, bagian-bagian dan fungsinya, serta penggunaannya di area lain.

Apa yang dimaksud dengan Blast Furnace?

Pada dasarnya, tanur sembur adalah poros vertikal tinggi yang menggunakan panas dan reaksi kimia untuk mengubah bijih besi menjadi besi cair. Pada dasarnya, blast furnace adalah kotak baja besar yang bekerja di bawah tekanan dan panas tinggi, mengubah bijih besi menjadi logam yang merupakan bahan baku utama dalam pembuatan baja. Kata "ledakan" sebenarnya mengacu pada udara bertekanan tinggi yang didorong ke dalam tungku untuk menopang proses tersebut. Tungku Oksigen Dasar (BOF) terutama digunakan dalam pembuatan besi dan baja, dan penggunaannya telah berkembang selama berabad-abad.

Bahan-bahan Utama dalam Blast Furnace

Bijih Besi

Bijih besi adalah umpan besi utama dalam tanur tiup, yang biasanya berupa oksida seperti hematit (Fe2O3) atau magnetit (Fe3O4). Bijih ini memiliki kandungan besi yang tinggi, tetapi logam ini secara kimiawi dikombinasikan dengan oksigen dan elemen lainnya. Bijih besi diubah menjadi besi melalui reaksi kimia.

Coke

Kokas adalah bahan padat karbon yang diproduksi melalui pemanasan batu bara tanpa adanya oksigen.

Batu kapur

Untuk membantu menghilangkan kotoran dalam bijih besi seperti silika di dalam tungku, batu kapur digunakan. kotoran ini tercampur ketika batu kapur dibentuk menjadi produk sampingan yang disebut terak dari tungku.

Formulasi dalam tanur tiup untuk produksi besi berarti bahan-bahan ini dimasukkan ke dalam tanur dalam kondisi yang ditentukan.

Bagaimana Blast Furnace Bekerja?

Tanur sembur diisi dengan bijih besi, kokas dan batu kapur dan berjalan. Pecahan dan bahan berserat dimasukkan di bagian atas tungku dengan cara berlapis-lapis. Sekarang tungku bekerja pada suhu yang sangat tinggi sekitar 2000°C (3632°F) Udara panas dihembuskan ke dalam tungku dari bagian bawah, menyalakan kokas dan menyiapkan reaksi kimia yang akan menguraikan bijih.

Bahan-bahan tersebut melalui beberapa proses dari bagian atas ke bagian bawah tanur, yang akan menghasilkan besi cair di bagian bawah tanur. Akan sangat membantu untuk mempertimbangkan setiap tahap secara detail: pemanasan, reaksi kimia, dan pemisahan pengotor - kita bisa melihat bagaimana cara kerja tanur tiup.

Peran Udara dalam Tungku

Sebuah tuyere atau nosel khusus di bagian bawah tungku menyuntikkan udara ke dalam tungku. Udara yang dihembuskan menyumbangkan pasokan oksigen segar untuk menjaga kokas tetap terbakar, dengan karbon dioksida dan karbon monoksida sebagai produk reaksi. CO ini sangat penting, karena merupakan zat pereduksi yang bereaksi dengan bijih besi untuk mendapatkan besi.

Udara bertekanan super tinggi diperlukan untuk mempertahankan suhu yang tepat dalam blast furnace yang memfasilitasi reaksi kimia. Tanpa hembusan udara ini, reaksi kimia tidak akan berlangsung secara efisien, dan tanur tidak akan dapat menghasilkan besi cair.

Reaksi Tungku Ledakan

Pengurangan Bijih Besi

Kokas menghasilkan karbon monoksida (CO) dan bereaksi dengan besi (III) oksida (Fe2O3):

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2

Reaksi ini mengeluarkan oksigen dari bijih besi, menghasilkan besi murni (Fe) yang menjadi besi cair yang mengendap di bagian bawah tungku.

Pembentukan Terak

Batu kapur (CaCO3) dimasukkan untuk digabungkan dengan pengotor di dalam bijih besi, seperti silika (SiO2), membentuk terak:

CaCO3 → CaO + 3CO2

Kalsium oksida (CaO) kemudian bergabung dengan pengotor membentuk kalsium silikat (terak), yang naik ke bagian atas besi cair.

Reaksi-reaksi ini adalah landasan dari reaksi tanur sembur yang mengubah bahan mentah menjadi besi cair yang dapat digunakan.

Besi Cair dan Terak

Setelah reaksi selesai, besi cair tenggelam ke dasar tungku dan terak mengapung ke atas. Oksida besi, sebagaimana bahan bakunya dikenal, jatuh ke dasar tungku, di mana ia meleleh, dan besi cair ditarik melalui katup khusus. Material yang tidak murni, yang dikenal sebagai "terak", dikeluarkan dari tungku secara terpisah.

Mengetuk Besi Cair

Setelah besi cair yang cukup terbentuk di bagian bawah tungku, besi cair tersebut "dikeluarkan" melalui cerat dan masuk ke dalam cetakan atau wadah. Besi ini, yang disebut besi kasar, adalah bahan baku untuk produksi baja tambahan. Di dalam tungku pembuatan baja ini, besi tersebut akan dikurangi kadar karbonnya dan digunakan untuk membuat baja. Besi yang diproduksi di tanur sembur memainkan peran kunci.

Apa yang Terjadi pada Terak?

Produk limbah dari tanur tiup tidak terbuang sia-sia. Produk ini sering didaur ulang untuk pekerjaan konstruksi, digunakan sebagai perkerasan jalan, atau diproses lebih lanjut untuk semen. Terak, dalam beberapa kasus, juga dapat diolah sehingga kandungan besinya dapat dipulihkan, dan karenanya merupakan produk sampingan yang berharga.

Suhu dan Kontrol

Mengoptimalkan operasi tanur tiup membutuhkan kontrol yang cermat pada suhu. Jika terlalu dingin, reaksi tidak akan efisien. Jika terlalu tinggi, tanur bisa rusak. Kontrol Suhu Penyesuaian jumlah kokas atau aliran udara. Faktor-faktor ini kemudian dimasukkan ke dalam sistem kontrol tanur tiup yang canggih untuk menyesuaikan dan mengontrol kelancaran operasi tanur tiup.

Peran Blast Furnace dalam Produksi Baja

Blast furnace adalah tungku peleburan besar yang merupakan bagian penting dari proses produksi baja. Fungsi utamanya adalah mengubah bijih besi menjadi logam panas untuk pembuatan baja.
Prosesnya adalah bijih besi dan kokas diumpankan dari bagian atas tanur tiup, dan gas pereduksi di bagian bawah bergerak ke atas. Akhirnya, oksida besi diubah menjadi logam panas.
Jadi, tanur tiup menghasilkan besi kasar, yang kemudian diubah menjadi baja pada langkah kedua.

Perbaikan Modern

Teknologi yang lebih baru telah dikembangkan untuk membuat tanur tiup menjadi pilihan yang lebih hemat energi dan ramah lingkungan. Tanur yang lebih baru memiliki mekanisme kontrol yang canggih untuk mengoptimalkan suhu, aliran udara, dan masukan material. Blast furnace tidak hanya dapat beroperasi dengan bahan alternatif - misalnya, biomassa - untuk mengurangi emisi karbon. Tetapi mereka juga semakin banyak dirancang untuk setidaknya menggunakan bahan alternatif untuk mengurangi karbon emisi yang mereka hasilkan. Jadi, membantu transisi industri menuju praktik-praktik yang berkelanjutan.

Kesimpulan

Blast furnace adalah komponen penting dalam pembuatan baja dan industri lainnya. Itulah sebabnya memahami proses blast furnace, dan apa yang terjadi di dalamnya, memungkinkan Anda untuk menghargai betapa kompleksnya manufaktur industri. Prinsip-prinsip operasi blast furnace telah mendorong industri selama berabad-abad dan terus memainkan peran penting dalam manufaktur modern.