Besi adalah salah satu jenis bahan material penting yang sering digunakan dalam konstruksi bangunan. Karena itu, memahami karakteristik besi sangatlah penting untuk mendukung proyek konstruksi Anda.
Namun, pernahkan Anda bertanya-tanya seperti apa proses pembuatan besi menjadi bahan bangunan? Artikel ini hadir untuk membantu anda memahami proses pembuatan besi. Yuk, simak artikelnya!
Apa Itu Besi?
Besi yang diklasifikasikan sebagai logam transisi dalam tabel periodik dengan nomor atom 26 memiliki rona abu-abu keperakan. Bentuk awal besi berupa bijih besi, yang kemudian mengalami pemurnian untuk menghasilkan besi atau besi baja.
Bijih besi sendiri berasal dari batuan yang mengandung mineral besi, terutama dalam bentuk oksida seperti hematit (Fe2O3) dan magnetit (Fe3O4). Batu-batuan ini terbentuk melalui proses geologi kompleks yang melibatkan aktivitas gunung berapi dan sedimentasi. Sedimen yang menampung bijih besi merupakan hasil endapan mineral dan organik, yang melewati proses pemadatan dan pembekuan di dasar laut atau dasar danau.
Selain itu, peristiwa letusan gunung berapi turut mendorong proses pengendapan mineral besi dalam larutan air. Sehingga membentuk mineralisasi bijih besi menjadi magnetit ataupun hematit.
Ditambang dari berbagai lokasi di seluruh dunia, termasuk Australia, Brazil, Canada, Tiongkok, India, Rusia, dan Amerika Serikat. Bijih besi tersedia dalam jumlah melimpah, sehingga menjadi salah satu sumber daya alam paling berharga yang penting bagi industri modern.
Besi dikenal dengan sifatnya yang serbaguna. Besi digunakan dalam berbagai keperluan industri dan konstruksi. Contohnya, dalam pembangunan jembatan, gedung, kendaraan, serta berbagai peralatan rumah tangga.
Material satu ini memiliki berbagai keunggulan seperti kekuatan, ketahanan terhadap korosi, serta kemampuannya untuk mudah dicetak menjadi berbagai bentuk.
Perbedaan Besi dan Baja
Besi merupakan logam kedua dengan jumlah paling banyak setelah aluminium di kerak bumi. Awalnya menampilkan tampilan abu-abu keperakan, besi segar memiliki sifat reaktif terhadap oksigen dan air.
Namun, paparan terhadap air biasa dapat menyebabkan oksidasi, dan mengubahnya menjadi oksida besi hidrat atau yang juga dikenal sebagai karat. Berasal dari oksida, karbonat, dan sulfida, bijih besi sebagian besar ditemukan di wilayah Mediterania timur dan berfungsi sebagai pigmen untuk memberi warna kuning, coklat, dan merah.
Sedangkan, baja atau logam buatan, dihasilkan dari kombinasi yang terdiri dari banyak logam lain termasuk besi, karbon, mangan, fosfor, belerang, dan silikon. Paduan tambahan berupa nikel, titanium, kromium, vanadium, boron, niobium, dan molibdenum juga sering digunakan. Namun, bahan karbon berperan penting dalam produksi baja dengan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tariknya.
Baja karbon, yang ditandai dengan tampilannya yang hitam, dapat digunakan dalam pembuatan peralatan pertukangan seperti sabit, cangkul, dan linggis. Baja merupakan material yang paling banyak digunakan di industri dan konstruksi bangunan.
Meski sekilas tampak mirip, tetapi ada perbedaan signifikan antara Besi dan Baja. Besi berasal dari unsur “ferum” dan dimurnikan dari bijih besi yang ditambang secara alami. Sebaliknya, Baja dihasilkan dari paduan yang menggabungkan unsur-unsur logam lain, salah satunya besi.
Seperti Apa Sejarah Proses Pembuatan Besi Dimulai?
Proses pembuatan besi sudah dilakukan sejak ribuan tahun lalu. Berdasarkan catatan sejarah, tungku pembuatan besi yang paling tua berasal dari tahun 1400 SM. Saat itu, tungkunya berupa lubang perapian sederhana yang dipakai untuk memanaskan bijih besi dan batu bara pada suhu tinggi.
Awalnya, proses pembuatan besi bergantung pada bijih besi yang diambil dari pecahan meteorit saja. Ketika itu, besi sendiri berfungsi sebagai bahan utama tidak hanya dalam konstruksi bangunan, tapi juga dalam pembuatan perkakas primitif.
Perkembangannya berlanjut pada sekitar tahun 300 SM, ketika produksi baja mentah dimulai di daerah Afrika dan India. Selanjutnya, orang-orang Eropa dan Cina juga mengembangkan lebih lanjut teknik produksi baja pada abad-abad berikutnya.
Revolusi industri ini terjadi tepatnya pada tahun 1885, masa di mana Henry Bessemer memelopori metode pemanfaatan udara untuk mengurangi kadar karbon dalam logam cair, sehingga memudahkan pembentukan besi.
Bagaimana Proses Pembuatan Besi Dilakukan?
Bahan baku utama bijih besi atau yang bisa disebut sebagai iron ore biasanya diekstraksi dari kerak bumi melalui penambangan. Sehingga , bisa dibilang diperlukan upaya yang signifikan dalam proses pengambilannya.
Bijih besi yang ditambang biasanya berbentuk bongkahan besar dengan bentuk, ukuran, dan warna yang beragam. Variasi warnanya mulai dari merah tua, ungu, abu-abu, hingga kuning muda dan coklat.
Namun, bijih besi juga bercampur dengan unsur lain seperti tanah liat, pasir, batu, air, dan sebagainya. Karena itu dibutuhkan langkah pembersihan awal untuk menghilangkan kotoran dan senyawa asing.
Meskipun bijih besi terdiri dari campuran senyawa kimia yang berbeda, pemurnian besi melibatkan penghilangan zat tertentu. Senyawa utama yang ditemukan dalam bijih besi termasuk magnetit, hematit, dan goetit, yang menyumbang sekitar 60% – 70% kandungan besi. Sisanya terdiri dari berbagai mineral dan unsur lainnya.
Untuk memulai proses pemurnian, prosedur pencucian (washing) akan dilakukan secara komprehensif dan menyeluruh. Proses ini difasilitasi dengan alat berat trommel screen.
Mengapa dibutuhkan alat ini? Pembersihan manual akan memakan waktu lama dikarenakan ukuran bijih besi yang besar. Alat trommel screen ini akan beroperasi sebagai saringan berbentuk drum raksasa.
Proses pembersihannya dimulai dari bijih besi yang dimasukkan ke dalam drum tersebut. Kemudian, diputar sampai semua kotoran dihilangkan, guna memastikan bijih besi bersih secara menyeluruh.
Bagaimana Proses Meningkatkan Kadar Besi?
Sebagaimana pemaparan di atas, bijih besi tidak melulu mengandung Fe (besi) murni. Kandungan Fe yang lebih tinggi dalam bijih memang menandakan kualitas hasil besi yang lebih baik.
Berikut adalah metode untuk mengatasi produksi besi dengan kandungan Fe yang relatif rendah, tapi tetap hemat biaya. Langkah-langkahnya antara lain adalah:
1. Penghancuran bijih besi
Pasir atau mineral mirip batu akan dihancurkan menjadi partikel.
2. Penghalusan bijih besi
Bijih besi akan digiling hingga ukuran 120 mesh untuk menghilangkan kotoran atau mineral yang tidak diinginkan.
3. Pemisahan materi
Menggunakan mesin berbentuk tabung dengan magnet dan air untuk memisahkan logam dari bahan non-logam, juga membantu meningkatkan oksidasi bijih besi.
4. Pemanggangan bijih besi
Proses ini meningkatkan kekuatan magnet bijih besi, meningkatkan kadar Fe hingga sekitar 65%.
5. Kalsinasi
Menggunakan gas panas yang dihembuskan ke dalam tabung yang berputar berlawanan untuk mengurangi kadar air dalam bijih besi.
6. Produksi pellet
Menggumpalkan partikel bijih besi menjadi bola kecil atau pelet.
7. Reduksi
Pemurnian bijih besi melalui reduksi eksternal (CO2) dan reduksi internal (batubara).
8. Produksi pig iron
Peleburan pelet dalam tungku dikombinasikan dengan larutan kapur dan CO2 untuk mengekstraksi kandungan logam besi. Besi cair kemudian dituangkan ke dalam cetakan untuk membuat pig iron.
Bagaimana Proses Pembuatan Besi di Era Modern Ini?
Besi biasanya diproduksi menggunakan tanur tinggi. Prosedur pembuatan besi di masa sekarang ini dimulai dengan memanaskan bijih besi bersama dengan batu bara kokas, yang nantinya akan menghasilkan besi sinter dengan kandungan logam besi yang tinggi.
Selanjutnya, batubara kokas, bijih besi, dan sinter dimasukkan ke bagian atas tanur tinggi bersama dengan batu kapur juga. Uap panas yang dihasilkan dari suhu tinggi oleh tanur sembur ini akan menguapkan logam besi yang ada dalam bijih besi dan sinter. Kemudian, terakumulasi sebagai logam cair di dasar tungku.
Fungsi batu kapur sendiri adalah menggabungkan unsur non-logam atau kandungan tidak murni yang ditemukan dalam bijih besi dan sinter. Lalu, menghasilkan zat cair yang mengapung di atas logam cair. Setelah logam cair dalam jumlah yang cukup terkumpul, logam tersebut diarahkan ke proses pembuatan baja.
Setelah membaca artikel di atas, Anda bisa mempelajari bahwa pembuatan besi adalah proses yang kompleks namun menarik. Dari tahap pengambilan bahan baku sampai penggunaan teknologi modern dalam proses pembuatan besi terdapat sejarah panjang.
Semoga wawasan ini membantu Anda memahami betapa pentingnya proses pembuatan besi dalam industri dan kehidupan sehari-hari kita. Terima kasih telah membaca!
