INDUSTRI BAJA

Industri besi dan baja di beberapa negara terbatas hanya untuk perlakuan (treatment) dan penyelesaian (finishing) baja, tanpa adanya produksi kokas atau pengoperasian blast furnace. Pabrik yang menggabungkan produksi kokas dan tahapan produksi besi serta treatment dan finishing baja dikenal sebagai pabrik baja terpadu.

Pada pembuatan kokas dan produksi gas coke-oven, ter dan minyak, kokas disaring setelah produksi dan serbuk kokas (coke breeze) digunakan untuk operasi fasilitas sinter. Kokas dimuat ke dalam blast furnace.

Fasiltias sinter
Fasilitas sinter mempersiapkan butiran halus bijih besi dan limbah dari blast furnace dan pengoperasian fasilitasnya sendiri yang didaur ulang sebelum dimuat ke dalam blast furnace. Sintering diperlukan karena sebagian besar bijih besi yang tersedia saat ini berukuran lebih kecil dari ukuran yang ideal untuk langsung digunakan dalamblast furnace. Dengan penambahan coke breeze dan panas, maka butiran halus tersebut akan terbakar dan membantu penggabungan lapisan butir-butir halus materi dasar sinter. Lapisan materi dasar sinter yang sudah tergabung ini kemudian dipecah menjadi potongan-potongan dan disaring untuk memilih ukuran yang dibutuhkan untuk mengisi blast furnace.

Blast furnace (tanur tinggi)
Blast furnace digunakan untuk pembuatan besi yang mayoritasnya dibuat menjadi baja. Input untuk blast furnaceadalah bijih besi oksida, fluks (batu kapur atau kapur) untuk membantu aliran logam yang melebur melalui lapisan kokas dan menghilangkan keasaman, serta kokas untuk memberikan panas dan struktur matriks terbuka yang akan menopang bijih besi dan fluksnya dan memungkinkan cairan besi mengalir ke dasar tanur.

Reaksi kimia yang penting dari proses ini adalah reduksi bijih besi (besi oksida) dengan karbon yang diperoleh dari kokas:

Fe2 O3 + 3 CO —> 2 Fe + 3 CO2

Tidak semua karbon monoksida (CO) dikonversi ke karbon dioksida (CO2) dalam proses dan sisanya keluar dariblast furnace ke dalam gas blast-furnace. Adanya karbon monoksida dalam gas blast-furnace memberikan nilai panasnya. Suhu dari udara semburan yang memasuki blast furnace dapat setinggi 900°C dan menyediakan sebagian besar dari kebutuhan panasnya. Pembakaran tidak penuh (partial combustion) dari bahan bakar dalam tanur maupun, di mana terjadi, bahan bakar yang diinjeksi ke dalam semburan udara menyediakan sisa panas yang dibutuhkannya. Gas blast-furnace ini bersih dan mungkin diperkaya dengan gas coke-oven sebelum digunakan untuk memanaskan udara semburan dan untuk tujuan lain pada lokasi pembuatan. Pemanas udara semburan (cowpers) terpisah dari blast furnace (dan tidak ditampilkan pada gambar).

Bahan lainnya tidak diinjeksi ke dalam udara semburan pada setiap fasilitas blast furnace. Tujuan daripada injeksi adalah untuk menambah karbon pada proses sehingga mengurangi kebutuhan kokas. Kebanyakan, tetapi tidak semua, dari bahan-bahan yang dimasukkan dikenal sebagai bahan bakar. Bahan-bahan tersebut sebagian teroksidasi pada saat kontak dengan semburan udara panas, dan karbon monoksida yang dihasilkannya, bersama dengan yang berasal dari kokas, dialirkan ke pengisian untuk mengurangi oksida besi.

Basic oxygen steel furnace (tanur baja oksigen basa)
Tanur baja oksigen basa dan tanur busur listrik (electric arc furnaces) merupakan alat-alat utama pembuatan baja dari besi kasar dan potongan baja. Tanur baja oksigen basa (BOS) menghasilkan gas yang komposisinya serupa dengan gas blast furnace.

Tanur BOS beroperasi dengan muatan besi kasar yang dicairkan dan beberapa potongan baja. Oksigen ditiupkan ke dalam muatan cair (lelehan) dan mengoksidasi karbon yang ada pada besi (sekitar 4%), menguranginya hingga tingkat yang diperlukan untuk baja (sekitar 0,5%). Karbon dioksida dan karbon monoksida yang dihasilkan akan terbawa oleh sistem pengumpulan gas dan debu. Proses oksidasi memanaskan muatan cair dan membantu melelehkan tambahan potongan baja. Dengan cara ini, potongan baja menstabilkan suhu proses.

Mempertimbangkan aliran karbon pada blast furnace dan tanur BOS menunjukkan bahwa hampir semua (≈99,5%) dari input karbon pada blast furnace terbawa di dalam gas blast-furnace