Diposkan oleh Unknown di 12:00 AM
Pengolahan Logam, Metalurgi, Pirometalorgi Besi, Tahapan, Skema, Kimia - Aplikasi pengetahuan dan teknologi dalam pengolahan bijih sampai menjadi logam dinamakan metalurgi. Proses ini melibatkan tahap pengolahan awal atau pemekatan, reduksi bijih logam menjadi logam bebas, dan pemurnian logam (lihat Gambar 1).
| Gambar 1. Proses ekstraksi dan daur ulang logam. |
1. Pengolahan awal (pemekatan)
Bijih logam yang masih mengandung pengotor dihancurkan dan digiling hingga terbentuk partikel-partikel berukuran kecil. Material yang tidak diperlukan dikeluarkan dengan cara magnetik atau metode pengapungan (flotasi) hingga terbentuk bijih murni.
2. Pengeringan dan pembakaran
Bijih murni dikeringkan dan dilebur (direduksi). Proses reduksi dalam industri logam disebut peleburan (melting). Pada proses tersebut bijih murni direduksi dari oksidanya menjadi logam bebas.
3. Pemurnian
Logam yang diperoleh pada tahap pengeringan dan pembakaran masih mengandung pengotor sehingga perlu dilakukan pemurnian. Beberapa metode pemurnian di antaranya elektrolisis (nikel dan tembaga), distilasi (seng dan raksa), dan peleburan ulang (besi).
A. Pirometalurgi Besi
Sejumlah besar proses metalurgi menggunakan suhu tinggi untuk mengubah bijih logam menjadi logam bebas dengan cara reduksi. Penggunaan kalor untuk proses reduksi disebut pirometalurgi. Pirometalurgi diterapkan dalam pengolahan bijih besi. Reduksi besi oksida dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace), yang merupakan reaktor kimia dan beroperasi secara terus-menerus (Gambar 2).
| Gambar 2. Pirometalurgi besi. |
Campuran material (bijih besi, kokas, dan kapur) dimasukkan ke dalam tanur melalui puncak tanur. Kokas berperan sebagai bahan bakar dan sebagai reduktor. Batu kapur berfungsi sebagai sumber oksida untuk mengikat pengotor yang bersifat asam.
Udara panas yang mengandung oksigen disemburkan ke dalam tanur dari bagian bawah untuk membakar kokas. Di dalam tanur, oksigen bereaksi dengan kokas membentuk gas CO.
2C(s) + O2(g) → 2CO(g) ΔH = –221 kJ
Reaksinya melepaskan kalor hingga suhu tanur sekitar 2.300 °C. Udara panas juga mengandung uap air yang turut masuk ke dalam tanur dan bereaksi dengan kokas membentuk gas CO dan gas H2.
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) ΔH = +131 kJ
Reaksi kokas dan oksigen bersifat eksoterm, kalor yang dilepaskan dipakai untuk memanaskan tanur, sedangkan reaksi dengan uap air bersifat endoterm. Oleh karena itu, uap air berguna untuk mengendalikan suhu tanur agar tidak terlalu tinggi ( 1.900 °C).
Pada bagian atas tanur ( 1.000 °C), bijih besi direduksi oleh gas CO dan H2 (hasil reaksi udara panas dan kokas) membentuk besi tuang.
Persamaan reaksinya :
| Fe3O4(s) + 4CO(g) → 3Fe(l) + 4CO2(g) | ΔH = –15 kJ |
| Fe3O4(s) + 4H2(g) → 3Fe(l) + 4H2O(g) | ΔH = +150 kJ |
Kokas adalah batu bara yang dipanaskan tanpa udara, mengandung 80 % – 90 % karbon.
Batu kapur yang ditambahkan ke dalam tanur, pada 1.000 °C terurai menjadi kapur tohor. Kapur ini bekerja mereduksi pengotor yang ada dalam bijih besi, seperti pasir atau oksida fosfor.
| ∆ | ||
| CaCO3(s) | → | CaO(l) + CO2(g) |
| CaO(l) + SiO2(l) | → | CaSiO3(l) |
| CaO(l) + P2O5(l) | → | Ca3(PO4)2(l) |
Gas CO2 yang dihasilkan dari penguraian batu kapur pada bagian bawah tanur (sekitar 1.900 °C) direduksi oleh kokas membentuk gas CO.
Persamaan reaksinya :
CO2(g) + C(s) → CO(g) ΔH = +173 kJ
Oleh karena bersifat endoterm, panas di sekitarnya diserap hingga mencapai suhu ± 1.500 °C.
Besi tuang hasil olahan berkumpul di bagian dasar tanur, bersama-sama terak (pengotor). Oleh karena terak lebih ringan dari besi tuang, terak mengapung di atas besi tuang dan mudah dipisahkan, juga dapat melindungi besi tuang dari oksidasi.
Anda sekarang sudah mengetahui Pengolahan Logam. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 298.
Tags : Sistem Periodik Unsur
Related : Pengolahan Logam, Metalurgi, Pirometalorgi Besi, Tahapan, Skema, Kimia
Berikut adalah 5 contoh penerapan reaksi redoks
1. Reaksi redoks pada pengolahan logam
Reaksi redoks ini di terapakan pada proses setelah dipisahkan dari batu reja (karang) baik secara kimia maupun fisika yang kemudian dipekatkan menjadi bijih pekat. Bijih pekat tersebut di reduksi dengan zat pereduksi yang paling cepat. Contoh reaksi elektrolisis logam aluminium.
3 C + 4 Al3+ + 6 O2 → 4 Al + 3 CO2
Setelah proses reduksi, dilakukan proses pemurnian untuk mendapatkan logam murni.
2. Reaksi redoks pada penyambungan besi
Rel-rel besi dilas dengan proses termit. Campuran aluminium dan besi oksida disulut untuk memulai reaksi redoks dan panas yang di hasilkan dapat melumerkan permukaan rel.
2 Al (s) + Fe2O3 (s) →2 Fe (s) + AI2O3 (s)
3. Reaksi redoks pada sel aki
Pada saat aki digunakan terjadi reaksi redoks, dimana Pb mengalami reaksi oksidasi membentuk PbSO4 dan PbO2 mengalami reaksi reduksi membentuk PbSO4.
4. Reaksi redok pada baterai (sel leclanche)
Perubahan bilanga oksidasi pada reaksi pemakaian baterai.
Zn(s) + 2NH4+(aq) + 2MnO2(s) → Zn2+ (aq) + Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)
5. Reaksi redoks pada pengolahan air limbah
Pengolahan air limbah dapat dilakukan dengan menerapkan konsep elektrolit dan reaksi redoks.
britannica.com
Ilustrasi Reaksi Oksidasi Reduksi dan Konsep Redoks
KOMPAS.com - Reaksi kimia tidak bisa dipisahkan dari fenomena alam. Misalnya keberadaan oksigen di udara.
Tumbuhan memanfaatkan CO2 yang dibuang manusia untuk proses fotosintesis dengan bantuan sinar matahari.
Selain bersifat alamiah, reaksi oksidasi dan reduksi juga terjadi dalam bidang industri. Industri-industri menghasilkan bahan yang dimanfaatkan manusia.
Dalam buku Analisis Kimia Kuantitatif (2002) karya AL Underwood, reaksi-reaksi kimia yang melibatkan oksidasi-reduksi lebih sering dipergunakan dalam analisa titrimetrik daripada reaksi asam-basa, pembentukan kompleks, ataupun pengendapan.
Ion-ion dari berbagai unsur hadir dalam wujud oksidasi yang berbeda-beda, mengakibatkan timbulnya begitu banyak kemungkinan reaksi oksidasi-reduksi (redoks).
Oksidasi adalah kehilangan satu atau lebih elektron yang dialami oleh suatu atom, molekul, atau ion. Sementara, reduksi adalah perolehan elektron.
Baca juga: Definisi Larutan dan Daya Hantar Larutan
Konsep reaksi redoks
Perkembangan konsep reaksi redoks menghasilkan dua konsep, yaitu klasik dan modern. Berikut penjelasannya:
Teori klasik mengatakan bahwa oksidasi adalah proses penangkapan oksigen dan kehilangan hidrogen.
Di sisi lain, reduksi adalah proses kehilangan oksigen dan penangkapan hidrogen.
Seiring dilakukannya percobaab, konsep redoks mengalami perkembangan. Kemudian muncul teori modern yang sampai saat ini digunakan. Teori tersebut megatakan bahwa: