reduksi bijih besi

      Reduksi Langsung (Direct Reduction)

Bijih besi merupakan bahan baku utama dalam pembuatan logam-besi. Untuk mendapatkan logam-besi tersebut, bijih besi yang masih dalam bentuk oksida harus melalui suatu tahapan tertentu. Tahapan tersebut dibutuhkan untuk melepaskan sejumlah oksigen yang terikat pada bijih besi sehingga pada akhirnya yang tersisa pada bijih besi tersebut hanya Fe dalam bentuk logamnya. Adapun untuk melepas oksigen yang terikat pada bijih besi dibutuhkan suatu reduktor. Reduktor yang dapat digunakan dapat berupa C, CO atau H₂ seperti yang ditunjukkan pada reaksi berikut [Ross., 1980]:

3Fe₂O₃ + C → 2Fe₃O₄ + CO                   ΔG⁰₁₂₇₃     = -73 Kkal.....................(1)

3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂          ΔG⁰₁₂₇₃     = -24,19 Kkal ...............(2)

3Fe₂O₃ + H₂ → 2Fe₃O₄ + H₂O           ΔG⁰₁₂₇₃     = -25,72 Kkal ...............(3)

Ketika suatu reduktor direaksikan secara langsung dengan bijih besi, maka reaksi disebut reduksi langsung. Sebaliknya jika suatu reduktor tidak secara langsung direaksikan dengan bijih besi maka reaksi disebut reduksi tidak langsung [Biswas., 1981]. Persamaan (1), (2) dan (3) merupakan contoh persamaan reduksi langsung.

            Salah satu contoh persamaan reduksi tidak langsung adalah reduksi bijih besi dengan reduktor batubara. Dikatakan sebagai reduksi tidak langsung karena batubara akan melalui gasifikasi terlebih dahulu sebelum bertindak sebagai reduktor. Adapun yang sebenarnya menjadi reduktor adalah gas CO hasil gasifikasi batubara. Untuk lebih jelasnya diperlihatkan pada reaksi berikut [Rosenqvist., 1983]:

C  +  O₂→ CO₂                                      ΔG⁰_{1273 K} = - 94,45 Kkal................(4)

                CO₂ + C → 2CO                                 ΔG⁰_{1273 K} = -12,41 Kkal ................(5)

            3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂          ΔG⁰_{1273 K}  = -24,19 Kkal ...............(6)

Gas CO pada persamaan reaksi (6) merupakan hasil penggabungan reaksi 4 dan 5          (reaksi gasifikasi batubara) sehingga reaksi (6) disebut reduksi tidak langsung.

Dalam perkembangan selanjutnya istilah reduksi langsung menjadi lebih umum digunakan sebagai suatu teknologi pembuatan besi spons. Adapun besi spons digunakan sebagai salah satu bahan baku pada industri baja yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas baja yang dihasilkan [Ross., 1980]. Proses reduksi langsung didefinisikan sebagai suatu proses menghasilkan besi-metal dengan mereduksi bijih besi ataupun bentuk senyawa oksida lainnya dibawah temperatur lebur setiap material yang terlibat di dalamnya [Feinman., 1999]. Hasil proses reduksi langsung disebut dengan  DRI (Direct Reduction Iron), karena hasilnya masih dalam bentuk padatan dan secara fisik pada permukaannya terlihat    rongga-rongga atau porositas maka disebut juga dengan besi spons.

Secara umum teknologi proses reduksi langsung terbagi menjadi tiga kategori yaitu [Sibakin.,1980]:

1.  Teknologi dengan penggunaan reduktor padat dalam granular bed.

2.  Teknologi dengan penggunaan reduktor gas dalam granular bed.

3.  Teknologi dengan penggunaan reduktor gas dalam fluidizedbed.

Dalam penelitian ini teknologi proses reduksi langsung yang akan dilakukan adalah mengikuti kategori pertama yaitu dengan menggunakan batubara sebagai reduktornya.