Tungku ledakan
Tanur sembur adalah jenis tungku khusus untuk peleburan besi dari bijih. Tanur sembur sangat besar. Tungku ini bisa mencapai tinggi 60 meter (200 kaki) dan diameter 15 meter (49 kaki). Blast furnace adalah reaktor kimia terbesar. Blast furnace juga disebut oven tinggi.
Blast furnace biasanya dibangun dengan kotak baja dan batu bata yang terbuat dari magnesium oksida atau bahan tahan api lainnya di dalam kotak tersebut. Tungku panas tidak dapat melelehkan batu bata ini. Tungku didinginkan dengan air yang mengalir di dalam bagian casing dan batu bata.
Proses pembuatan besi itu sederhana. Bijih besi pada dasarnya adalah besi oksida. Besi dibuat dengan menghilangkan oksigen. Ini menyisakan besi mentah yang disebut besi kasar. Proses penghilangan oksigen ini disebut peleburan. Karbon digunakan dalam proses reduksi, dengan bijih dipanaskan hingga suhu tinggi. Karbon dengan mudah menghilangkan oksigen dari bijih dalam suhu tinggi.
Diagram tanur sembur1 . Ledakan panas ("angin") dari tungku Cowper 2. Zona peleburan (bosh) 3. Zona reduksi oksida besi (barrel) 4. Zona reduksi oksida besi (stack) 5. Zona pra-pemanasan (throat) 6. Zona pemanasan awal (throat) Umpan bijih, batu kapur, dan kokas7 . Gas buang8 . Kolom bijih, kokas dan batu kapur9 . Penghapusan terak10 . Penyadapan besi kasar cair11 . Pengumpulan gas limbah
Proses
Bijih, batu kapur dan karbon dalam bentuk kokas dimasukkan ke dalam bagian atas tanur tinggi secara berlapis-lapis. Pada saat yang sama, udara panas yang disebut "angin" ditiupkan ke dalam tanur. Nozel khusus yang disebut "tuyeres" digunakan untuk memasukkan udara ke dalam tungku. Nozel berada di bagian bawah tungku. Proses ini disebut "peledakan". Itulah sebabnya mengapa disebut "blast furnace". Kokas menyala (menyala terbakar) dan terbakar. Ini menciptakan karbon monoksida karena tidak ada cukup oksigen untuk membuat karbon dioksida. Karbon monoksida kemudian mereduksi oksida logam menjadi logam dan menghasilkan karbon dioksida. Proses ini digunakan untuk membuat besi. Batu kapur membentuk zat yang disebut terak dengan batuan bijih besi.
Bagian bawah tungku disebut perapian. Bila telah terisi dengan besi kasar cair dan terak, terak tersebut dibuang. Ini disebut skimming. Terak lebih ringan dari besi dan tidak bercampur dengan besi. Terak mengapung di atas besi. Sebuah lubang dibuat di perapian setinggi terak dengan bor khusus. Terak cair bergerak keluar melalui lubang ke dalam wadah yang disebut slag pot. Besi kemudian dikeringkan dari perapian. Ini disebut penyadapan. Sebuah lubang dibuat di bagian bawah dan besi kasar cair keluar. Besi cair ini digunakan secara langsung untuk pembuatan baja, dimasukkan ke dalam gerbong kereta api khusus yang disebut torpedo car atau dibuat menjadi cetakan. Ketika semua besi kasar telah dikeluarkan, tanah liat tahan api digunakan untuk menutup kedua lubang. Tanah liat menjadi padat dengan sangat cepat karena panas yang tinggi.
Besi kasar mengandung sekitar 4% karbon dan akan terlalu keras dan terlalu rapuh untuk digunakan. Karbon ekstra harus dibakar terlebih dahulu. Besi kasar dimurnikan menjadi baja dengan cara dekarburisasi (membakar karbon ekstra dari) besi kasar tersebut. Metode modern untuk dekarburisasi besi kasar dan memurnikannya menjadi baja adalah tungku oksigen dasar. Secara historis ada metode lain juga, seperti konverter Bessemer, tungku perapian terbuka dan tungku puddling.
Gas-gas naik ke atas dan dikumpulkan di bagian atas tungku. Karena gas mengandung banyak karbon monoksida, maka gas ini merupakan bahan bakar yang berharga. Gas yang terkumpul di bagian atas tanur tinggi disebut gas tanur tinggi. Gas ini kemudian dicuci dan dikeringkan, dan semua partikel padat seperti jelaga atau debu bijih dikumpulkan. Gas ini kemudian dibakar dalam oven khusus yang disebut kompor Cowper atau kompor blast panas menjadi karbon dioksida. Panas dari pembakaran gas tanur sembur kemudian digunakan untuk memanaskan udara peledakan, "angin", yang pada gilirannya diledakkan ke dalam tanur sembur itu sendiri.
Terak bukanlah limbah. Terak dapat digunakan dengan berbagai cara. Terak ini dapat dibuat menjadi batu bata dan digunakan untuk konstruksi, atau dapat dicampur dengan beton. Beton yang mengandung terak tanur tinggi lebih kuat daripada beton biasa dan hampir berwarna putih bersih, di mana beton normal berwarna abu-abu kotor.
Sebuah tanur tinggi biasanya dapat bekerja selama 10 hingga 20 tahun tanpa berhenti. Ini disebut "kampanye".
Contoh kimiawi
Pada suhu 900-1600°C, terjadi reduksi dengan karbon:
| 1. | 3 {\displaystyle 3} | F e 2 O 3 {\displaystyle Fe_{2}O_{3}} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | 2 {\displaystyle 2} | F e 3 O 4 {\displaystyle Fe_{3}O_{4}} |
| 2. | F e 3 O 4 + C {\displaystyle Fe_{3}O_{4}+C} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | 3 {\displaystyle 3} | F e O {\displaystyle FeO} | |
| 3. | F e O + C {\gaya tampilan FeO + C} | ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } | F e {\displaystyle Fe} |
Sekarang besi telah dibuat.
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa yang dimaksud dengan tanur sembur?
J: Blast furnace adalah tungku besar yang digunakan untuk melebur besi dari bijih.
T: Seberapa besar ukuran tanur tiup?
J: Blast furnace bisa mencapai tinggi 60 meter dan diameter 15 meter.
T: Apa nama lain dari tanur tiup?
J: Blast furnace juga disebut oven tinggi.
T: Terbuat dari bahan apa blast furnace?
J: Blast furnace biasanya dibuat dengan casing baja dan batu bata yang terbuat dari magnesium oksida atau bahan tahan api lainnya.
T: Bagaimana blast furnace didinginkan?
J: Blast furnace didinginkan dengan air yang mengalir di dalam bagian casing dan batu bata.
T: Bagaimana proses peleburan dan bagaimana besi dibuat?
J: Proses pembuatan besi adalah peleburan, yang melibatkan penghilangan oksigen dari bijih besi. Karbon digunakan dalam proses reduksi, dengan bijih besi dipanaskan hingga suhu tinggi. Proses ini menghasilkan besi kasar yang disebut besi kasar.
T: Apa peran karbon dalam proses reduksi untuk membuat besi?
J: Karbon dengan mudah menghilangkan oksigen dari bijih dalam suhu tinggi.
