Batu pasir besi: Perbedaan antara revisi

'''Batu pasir besi''' ({{lang-en|Direct reduced iron}}, disingkat sebagai '''DRI'''), juga disebut '''tempaan''' atau '''besi spons''' atau '''besi busa''', adalah jenis [[batu]] [[besi]] yang dihasilkan langsung dari reduksi [[bijih besi]] (dalam bentuk batu benjolan, pelet) menjadi [[besi]] dengan mengurangi unsur [[karbon]] gas yang dihasilkan dari pembakaran [[gas alam]] atau [[batu bara]]. Banyak bijih cocok untuk reduksi langsung. Besi spons harus dipadatkan untuk diproses lebih lanjut atau dilebur, karena mengandung kotoran yang tidak diinginkan (terutama terak).<ref>{{cite web |url=http://www.businessdictionary.com/definition/direct-reduced-iron-DRI.html |title=What is direct reduced iron (DRI)? definition and meaning |publisher=Businessdictionary.com |access-date=2011-07-11 |archive-date=2018-01-04 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180104205144/http://www.businessdictionary.com/definition/direct-reduced-iron-DRI.html |dead-url=yes }}</ref><ref>{{cite web|url=http://metallics.org.uk/dri/|title=Direct reduced iron (DRI)|publisher=International Iron Metallics Association}}</ref><ref>R. J. Fruehan, et al. (2000). [https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/steel/pdfs/theoretical_minimum_energies.pdf Theoretical Minimum Energies to Produce Steel (for Selected Conditions)]</ref><ref>{{cite web |title=Steel making today and tomorrow |url=http://www.hybritdevelopment.com/steel-making-today-and-tomorrow |access-date=31 Mei 2019 |archive-date=2020-12-20 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201220220736/http://www.hybritdevelopment.com/steel-making-today-and-tomorrow |dead-url=yes }}</ref><ref>{{Citation |last = Hattwig |first = Martin |last2 = Steen |first2 = Henrikus |title = Handbook of explosion prevention and protection |pages = 269–270 |publisher = Wiley-VCH |year = 2004 |url = https://books.google.com/books?id=ws3q0zBGLV8C&pg=PA269 |isbn = 978-3-527-30718-0 |postscript =}}</ref><ref name="MIDREX">{{Cite web|url=https://www.midrex.com/wp-content/uploads/MIdrex_Process_Brochure_4-12-18.pdf|title=MIDREX}}</ref>

Reduksi langsung mengacu pada proses keadaan padat yang mereduksi [[Oksida besi|oksida besi]] menjadi besi [[metalik]] pada suhu di bawah titik leleh besi. Besi tereduksi mendapatkan namanya dari proses ini, salah satu contohnya adalah memanaskan bijih besi dalam [[tungku]] pada suhu tinggi 800 hingga 1.200 &nbsp;°C (1.470 hingga 2.190 &nbsp;°F) diikuti dengan adanya gas syngas pereduksi, campuran hidrogen dan karbon monoksida.

Proses reduksi langsung dapat dibagi secara kasar menjadi dua kategori: berbasis gas, dan berbasis batubara. Dalam kedua kasus, tujuan dari proses ini adalah untuk menghilangkan oksigen yang terkandung dalam bijih besi dalam berbagai bentuk (bijih berukuran, konsentrat, pelet, skala pabrik, debu tungku, dll), untuk mengubah bijih menjadi besi logam, tanpa melelehkannya (di bawah 1.200 &nbsp;°C (2.190 &nbsp;°F)).

Proses reduksi langsung relatif hemat energi. Baja yang dibuat menggunakan DRI membutuhkan bahan bakar yang jauh lebih sedikit, sehingga [[Tanur sembur|tanur sembur]] tradisional tidak diperlukan. DRI paling sering dibuat menjadi baja menggunakan [[Tungku busur listrik|tungku busur listrik]] untuk memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh produk DRI.

Reaksi berikut berturut-turut mengubah hematit (dari bijih besi) menjadi [[magnetit]], magnetit menjadi oksida besi, dan oksida besi menjadi besi oleh reduksi dengan karbon monoksida atau hidrogen.<ref>{{Cite web|url=https://www.midrex.com/wp-content/uploads/MIdrex_Process_Brochure_4-12-18.pdf|titlename="MIDREX}}<"/ref>

'''Midrex''' – Muatan diumpankan terus menerus dari atas tungku, melewati secara seragam melalui zona pemanasan awal, reduksi, dan pendinginan tungku. Gas pereduksi terdiri dari sekitar 95% gabungan hidrogen ditambah karbon monoksida. Ini dipanaskan sampai kisaran suhu 1400 ° hingga 1700 &nbsp;° F dan dimasukkan dari bagian bawah tungku, di bawah bagian pereduksi. Gas mengalir berlawanan arah dengan padatan yang turun. Di bagian atas tungku, gas pereduksi yang dihabiskan sebagian (sekitar 70% hidrogen ditambah karbon monoksida) ada dan dikompres ulang, diperkaya dengan gas alam, dipanaskan hingga 750 &nbsp;° F, dan diangkut ke reformer gas. Reformer mereformasi campuran kembali menjadi 95% hidrogen ditambah karbon monoksida, yang kemudian siap untuk digunakan kembali oleh tungku reduksi langsung. Di zona pendinginan, aliran gas pendingin berlawanan dengan DRI. Di bagian atas zona pendinginan, gas pendingin keluar, dikirim untuk didaur ulang, lalu kembali ke bagian bawah zona pendinginan. Besi tereduksi langsung yang didinginkan (DRI) dibuang melalui bagian bawah tungku, setelah itu disaring untuk menghilangkan butiran halus, dan diperlakukan untuk meminimalkan bahaya penyalaan spontan selama penyimpanan yang diperpanjang. Denda yang dikurangi dibriket untuk menghasilkan produk DRI yang dapat digunakan.

'''HYL''' – Proses HYL menggunakan gas alam yang direformasi untuk mengurangi bijih lump dan pelet tetap dalam retort bus tetap. Sebelum reformer gas, gas alam dicampur dengan uap berlebih (di atas dan di atas persyaratan stoikiometrik) dan kemudian dilewatkan melalui katalis berbasis nikel. Server uap berlebih untuk mencegah pembentukan karbon dan meningkatkan umur katalis. Setelah reformer, uap air dalam gas yang direformasi dihilangkan dengan pendinginan, untuk mencapai gas pereduksi yang kaya hidrogen. Proses HYL menggunakan empat reaktor di bagian pereduksi. Pengurangan muatan terjadi pada tahap reduksi awal dan utama, sedangkan tahap ketiga digunakan untuk pendinginan, karburisasi, dan penyesuaian akhir metalisasi. Pengurangan muatan terjadi pada suhu di atas 1800 &nbsp;° F, keuntungannya adalah bahwa efisiensi pengurangan dinaikkan, dan hasilnya adalah produk yang lebih stabil dengan kecenderungan piroforik yang berkurang. Proses HYL menggunakan gas alam pereduksi dingin untuk pendinginan produk serta karburisasi. Pendinginan produk terjadi pada suhu sekitar 1020&nbsp;°F, selama waktu tersebut karbon diendapkan untuk membentuk cangkang sementit (Fe2C) yang menghambat reoksidasi.

'''SL/RN''' – Muatan, dipanaskan hingga 1800 &nbsp;°F dengan aliran balik gas freeboard, biasanya terdiri dari bijih lump (atau pelet), batu bara, arang daur ulang, dan fluks jika belerang perlu dihilangkan dari batu bara. Reduksi dilakukan dengan mereduksi gas yang dihasilkan dari hidrokarbon yang ada di bagian reduksi. Untuk meningkatkan efisiensi kiln, zona pemanasan awal biasanya dibatasi hingga 40 hingga 50% dari total panjang kiln. Untuk memastikan suhu yang seragam di seluruh zona reduksi, dan untuk mencegah pembentukan akreditasi karena panas berlebih di zona panas, semua batubara dimasukkan ke ujung umpan kiln. Saat muatan bergerak ke zona reduksi, reduksi dimulai ketika telah mencapai kira-kira 1650 &nbsp;°F. Setelah reduksi, padatan dibuang ke pendingin putar tertutup, di mana air disemprotkan pada cangkang yang lebih dingin untuk mengurangi suhu padatan hingga sekitar 200 &nbsp;° F dalam atmosfer non-pengoksidasi. Bahan yang didinginkan kemudian dipisahkan menjadi DRI, DRI halus, dan non-magnetik oleh serangkaian layar dan pemisah magnetik. Denda dibriket untuk digunakan nanti dengan DRI.