Proses Reduksi Bijih Besi, Pembuatan Sponge Besi Pada Rotary Kiln, Tanur Putar.

Skematika Lay Out Tahapan Pembuatan Sponge Besi. Pabrik pembuatan besi spons (sponge iron) terdiri dari beberapa Peralatan utama yaitu sistem pengumpanan (feeder), tungku putar  (rotary kiln), pendingin product (cooler), magnetic separator, dan off-gas system. Secara skematika, tahapan proses reduksi bijih besi menggunakan rotary kiln dapat dilihat pada gambar di bawah.

Skematika Proses Reduksi Bijih Besi, Tahapan Proses Pembuatan Sponge Besi
Skematika Gambar Proses Reduksi Bijih Besi, Tahapan Proses Pembuatan Sponge Besi

Prinsip Kerja Rotary Kiln

Rotary kiln, atau reaktor tungku putar adalah sebuah kiln yang terbuat dari baja yang berbentuk selinder horisontal dan pada bagian dalamnya dilapisi oleh bata tahan api (refractory brick). Kemiringan tungku dijaga pada sudut antara 3 – 4 persen yang ditentukan dari sisi tempat masuk umpan (feed end) sampai sisi keluaran produk (discharge).

Di bagian sisi keluaran produk dipasang burner yang befungsi sebagai sumber panas awal proses. Pulverized coal atau injection coal, atau bahan bakar minyak ditambahkan pada burner yang beroperasi dengan kondisi kekurangan oksigen. Penambahan batubara atau bahan bakar ini untuk menjaga atmosfir tungku selalu dalam kondisi reduksi.

Proses reduksi bijih besi menjadi sponge besi dimulai dengan proses pengumpanan bijih besi, batubara dan batu kapur ke unit pencampuran (mixing). Campuran homogen dari ketiga bahan ini kemudian diumpan secara kontinyu ke dalam rotary kiln dari sisi feed end. Akibar putaran dan kemiringan tanur, semua material padatan bergerak ke arah discharge end.

Semua umpan bergerak melalui dareah pre-heating. Material dipanaskan sampai temperatur sekitar 900 Celcius. Pada daerah ini,  batubara akan tervolatilisasi, fluks terkalsinasi dan bahan lainnya terpanas juga, sehingga  material akan mencapai  temperatur proses reduksi. Panjang daerah pre-heating adalah 40 – 50 persen dari panjang kiln.

Selanjutnya semua material masuk dalam daerah reduksi yang bertemperatur antara 1000 sampai 1100 Celcius. Ketika bijih besi mencapai temperatur lebih dari 900 Celcius, maka biji besi mulai terreduksi menjadi sponge besi. Bijih besi terreduksi mengikuti reaksi berikut:

Fe2O3 + C = 2 FeO + CO

3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO = 3 FeO + CO2

FeO + CO =  Fe + CO2

CO2 + C = 2 CO

Dari arah yang berlawanan, batubara halus diinjeksikan ke dalam kiln secara pnematik. Injeksi batubara ini bertujuan untuk mempertahankan reduktor yang dibutuhkan dalam kiln dan pemanfaatan volatile mater untuk pemanasan disekitar discharge end.

Sponge besi beserta kapur bakar dan arang atau sisa batubara keluar dari sisi satunya, yaitu discharge end tempat keluarnya produk rotary kiln. Produk ini bertemperatur antara 1020 – 1040 Celcius.  Produk kemudian masuk ke dalam rotary cooler untuk didinginkan sampai temperatur antara 80 – 100 Celcius. Pada temperatur ini sponge sudah aman untuk dipindahkan dan simpan.

Produk yang sudah dingin ini kemudian diumpan dalam unit magnetic separator agar sponge iron dapat dipisah dari char dan kapur bakar. Char sisa dapat digunakan lagi sebagai bahan reduktor tambahan yang diumpankan bersama dengan batubara pada feed end.

Batubara, Reduktor Pada Tanur Putar/Rotary Kiln

Batubara yang akan digunakan sebagai reduktor dan diumpan dari  feed end (bagian/tempat masuknya umpan) memiliki ukuran antara 6 sampai 25 mm. Sedangkan yang diinjeksikan dari discharge end (sisi tempat keluaran sponge besi) berukuran antara 3 sampai 25 mm.

Pada proses pembuatan sponge besi, Batu bara memiliki tiga fungsi utama yaitu:

  1. Sebagai sumber panas untuk memanaskan seluruh umpan yang masuk ke dalam rotary kiln.
  2. Sebagai reduktor untuk mereduksi bijih besi menjadi sponge besi (besi logam)
  3. Sebagai protektor untuk menjaga agar sponge iron yang dihasilkan tidak teroksidasi kembali.

Kebutuhan batu bara dengan Fix carbon 40 persen adalah 800 kg untuk menghasilkan satu ton sponge besi. Walaupun dalam prakteknya, kebutuhan batubara akan tergantung pada banyak faktor, sehingga rasionya bisa menjadi lebih besar. Konsumsi batubara ini sangat tergantung pada stoikiometri reaksi, kandungan Fxc karbon, dan kehilangan fix karbon.

Pada umumnya, Batubara yang dapat digunakan untuk proses reduksi bijih besi menjadi sponge adalah batubara dengan fix carbon antara 30 – 50 persen. Sedangkan kandungan volatile mater berkisar antara 25 – 30 persen. Dan kandungan abu atau Ash harus serendah mungkin. Batubara dibatasi dengan kandungan abu 24 persen maksimum. Total Kandungan air (moisture) dalam batubara tidak boleh lebih daripada 5 persen.

Kebutuhan batubara sebagai reduktor ditetapkan berdasarkan pada Fix Carbon dalam batubara dan dinyatakan sebagai rasio Fix Carbon terhadap Total Fe dalam besi.

Rasio = FC/FeT

FC = Fix Carbon batubara

FeT = kandungan besi dalam bijih besi

Industri-industri pembuat sponge besi yang terdapat di negara India, menggunakan rasio FC/FeT berkisar antara 0,42 sampai 0,44. Nilai rasio ini untuk berbagai jenis batubara yang dikatagorikan sebagai non coking coal.

Kebutuhan- Material Balance, Reduksi Bijih Besi Pada Rotary Kiln, Consumption Rate.

Pengertian Material - Burden . Pada gambar di bawah dapat dilihat kebutuhan bahan baku/material yang dibutuhkan untuk terjadinya proses reduksi bijih besi...

Menentukan Diameter Dan Berat Media Gerus, Grinding Media

Diameter dan berat total grinding media yang akan digunakan dalam ball mill dapat ditentukan dengan menggunakan lembar kerja di bawah. Masukkan data yang...

Pengolahan Bijih Emas Dan Perak

Pengertian Karakteristik Bijih Emas.  Bijih  emas secara umum dapat diklasifikasikan menjadi  bijih free milling dan refractory . Tipe free milling m...

Proses Ekstraksi Emas Cara-Metoda Amalgamasi

Pengolahan Bijih Emas Perak . Secara industrial, proses ekstraksi emas dengan menggunakan merkuri praktis sudah tidak dilakukan lagi. Hal ini karena merkuri...

Proses Kalsinasi Batu Kapur, Pengolahan Limestone

Pengertian Kalsinasi, Calcination: Pengertian Kalsinasi adalah. Kata kalsinasi berasal dari bahasa Latin yaitu calcinare yang artinya membakar kapur....

Proses Pembuatan Pellet Bijih Besi, Pelletizing

Pengertian Pelletisasi Bijih Besi Proses pelletizing adalah proses aglomerasi/penggumpalan konsentrat bijih atau mineral yang berukuran halus, umumnya...

Proses Reduksi Bijih Besi, Pembuatan Sponge Besi Pada Rotary Kiln, Tanur Putar.

Skematika Lay Out Tahapan Pembuatan Sponge Besi.  Pabrik pembuatan besi spons (sponge iron) terdiri dari beberapa Peralatan utama yaitu sistem pengumpanan ...

Tahap Metoda Pengolahan Batubara

Pengertian Pengolahan Batubara. Batubara sudah mulai terbentuk jauh sebelum manusia lahir di bumi. Diperkirakan pada awal sejarah planet bumi. Beberapa...

Tahap Pengolahan Bijih Mineral Tembaga

Karakterisasi Bijih Tembaga. Umumnya Tembaga ditemukan di kerak bumi dalam bentuk mineral-mineral tembaga sulfida seperti chalcocite (Cu2 S) dan bornite...

Tahap Proses Pengolahan Bijih Nikel Laterite

Pengertian Bijih Nikel, Pada lapisan bumi, Genesa endapan nikel terdapat dalam dua bentuk yang bebeda, yaitu nikel sulfida dan nikel laterite atau nikel...

Tahap Proses Pengolahan Bijih Timah

Karakterisasi Bijih Timah.  Bijih  timah yang ditambang di Indonesia umumnya adalah dari jenis endapan timah aluvial dan sering disebut sebagai endapan t...

Pengertian Teori Tujuan Kominusi, Operasi Pengecilan Ukuran

Pengertian Operasi Kominusi, Comminution Kominusi merupakan salah satu tahapan pada pengolahan bijih, mineral atau bahan galian. Pada kominusi,  bijih ...

Teori, Tipe, Jenis Alat Mesin Peremukan, Crushing

Operasi Peremukan, Crushing Operasi crushing biasanya melibatkan beberapa tahapan yaitu primary crushing, secondary crushing dan tertiary crushing....

Teori, Tipe, Jenis Alat Mesin Penggerusan, Grinding

Definisi Pengertian Penggerusan, Grinding.  Operasi penggerusan merupakan tahap akhir dari operasi pengecilan ukuran bijih, atau kominusi. Pada tahap ...

Mekanisme Penggerusan Pada Ballmill, Grinding Operation

Mekanisme Penggerusan.  Penngecilan ukuran pada pengggerusan, grinding tergatung pada seberapa besar peluang dari partikel bijih untuk dapat digerus. ...

Daftar Pustaka :

  1. Sarangi, A., Sarangi, B., 2011,” Sponge Iron Production in Rotary kiln”, Eastern Economy Edition, PHI Learning Private limited, New Delhi
  2. Tupkary, R. H., Tupkary, V. R.,  2007, “An Introduction To Modern Iron Making”, Third Edition, Khanna Publishers, Nath Market, nai Sarak, Delhi.
  3. Wills, B., A., 1988, “Mineral Processing Technology”, Pergamon Press, Oxford
  4. Kelly, E.,G., 1982, “Introduction to Mineral Processing”, John Wiley & Son,  New York.
  5. Ardra.biz, 2019, “Bahan bakar minyak dan bata tahan api refractory brick rotary kiln. Batubara Reduktor rotary kiln dan burner befungsi dari Char rotary kiln. Fix carbon batubara rotary kiln dalam Gambar Lay Out Tahapan Pembuatan Sponge Besi.
  6. Ardra.biz, 2019, “Injection coal atau Injeksi batubara rotary kiln dengan magnetic separator sponge bijih besi. Non coking coal dan off-gas system rotary kiln dalam Pabrik pembuatan besi spon.
  7. Ardra.biz, 2019, “Pendingin product spon cooler dan  Proses Reduksi Bijih Besi aau Proses reduksi bijih besi adalah Pulverized coal rotary kiln. Reaktor tungku putar dengan Rotary kiln dan sisi keluaran produk (discharge) rotary kiln. Sisi tempat masuk umpan (feed end) rotary kiln dan sistem pengumpanan (feeder).
  8. Ardra.biz, 2019, “Sponge besi adalah sponge iron dan sumber panas awal proses rotary kiln. Tahapan Proses Pembuatan Sponge Besi Tanur Putar/Rotary Kiln. Tungku putar (rotary kiln) dengan unit pencampuran umpan