defosforisasi pada proses pembuatan besi
TRANSCRIPT
DefosforisasiDedi Ferdian
(0906605385)
Defosforisasi
• Merupakan proses metal pretreatment yaitu
penghilangan pengotor dari besi sebelum
dilakukan proses pembuatan baja.
• Perlu dilakukan karena kemurnian tinggi tidak • Perlu dilakukan karena kemurnian tinggi tidak
bisa dicapai didalam proses pembuatan baja
(contoh: Basic Oxygen Steelmaking).
Berikut ini adalah contoh proses pengolahan besi:
Gambaran secara umum untuk proses pengolahan besi:
� Besi direduksi pada blast furnace;
�Dilakukan desilikonisasi dengan penambahan reagen;�Dilakukan desilikonisasi dengan penambahan reagen;
� Slag yang terbentuk selama proses reduksi dipisahkan;
� Pada besi panas, dialirkan oksigen dan penambahan
reagen untuk proses defosforisasi;
� Besi panas diteruskan untuk diproses didalam furnace,
dan slag dikembalikan untuk proses recycle.
Defosforisasi
Pengaruh Impurity khususnya fosfor:
• Menurunnya kualitas baja;
• Menstabilkan fasa ferrite;
• Mengubah mechanical properties dari baja;• Mengubah mechanical properties dari baja;
• Mengakibatkan penggunaan produk baja menjadi
terbatas berdasarkan mechanical properties-nya.
Defosforisasi
Berikut ini adalah tabel dari pengaruh fosfor didalam baja:
Defosforisasi
� Defosforisasi berlangsung pada proses pembentukan besi panas dengan penambahan reagen defosforisasi (senyawa basa. Contoh: CaO, CaC2, CaF2)
� Akan dibentuk oksida pengotor yang berifat tidak stabil terhadap besi oksida sehingga bisa dipisahkan dari besi.
� Dilakukan setelah proses desilikonisasi karena proses akan � Dilakukan setelah proses desilikonisasi karena proses akan berlangsung lebih cepat dengan kadar silikon rendah.
� Proses berlangsung dengan cara meniupkan udara dari atas kedalam bak dari lelehan pig iron atau logam panas. Produk gas dan slag dipisahkan dari besi panas dengan cara mengalirkan gas melalui bagian atas wadah, dan slag dipisahkan dari logam berdasarkan perbedaan densitas (lapisan slag akan berada pada bagian atas besi panas)
DefosforisasiPenurunan kadar Impurity (termasuk fosfor):
� Dilakukan dengan cara meng-oksidasi impurity sehingga
bercampur kedalam slag atau keluar sebagai gas buangan.
Kendala yang terjadi adalah:
� Tidak ada oksida fosfor yang keluar sebagai gas.
� Kestabilan fasa yang rendah dari fosfor didalam slag,
sehingga mengakibatkan fosfor dapat kembali kedalam
lelehan besi.
Solusi:
� Secara berkala memisahkan slag dari besi cair.
Defosforisasi
Penelitian tentang reduksi fosfor pertama kali dilakukan pada
proses Bessemer & Open Heart Furnace. Pada tehknik ini
dilakukan dengan cara:
� Penggunaan lapisan lime dan magnesia untuk
menghilangkan fosfor dari high-phosphorus pig iron.menghilangkan fosfor dari high-phosphorus pig iron.
� Reaksi fosfor dengan basa menghasilkan oksida fosfor
(P2O5) dengan asumsi bahwa fosfor didalam logam
dioksidasi oleh FeO sehingga dapat bercampur kedalam
slag dan membentuk kalsium fosfat.
Persamaan reaksi untuk pembentukan kalsium fosfat:
2[P] + 8(FeO) (3FeO.P2O5) + 5[Fe]
(3FeO.P2O5) + 3(CaO) (3CaO.P2O5) + 3(FeO)
2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) (3CaO.P2O5) + 5[Fe]
Reaksi ini dapat berlangsung karena afinitas kalsium
terhadap fosfor lebih tinggi shingga fosfor akan membentuk
senyawa yang lebih stabil dibandingkan pada besi.
Dari persamaan reaksi tersebut, dapat ditentukan konstanta
kelarutan dari fosfor berdasarkan oleh Nenrst distribution
law sebagai berikut:
2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) (3CaO.P O ) + 5[Fe]2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) (3CaO.P2O5) + 5[Fe]
Dari persamaan tersebut diperoleh hubungan antara
konstanta kesetimbangan reaksi dan temperatur.
log{Kp (x 10-5)} =(%P2O5)
[%P]2 (%FeO)5 (%CaO)3
Pengurangan temperatur mengakibatkan peningkatan defosforisasi.
Akan dihasilkan konstantan kesetimbangan yang lebih tinggi sehingga
fosfor akan lebih stabil dalam bentuk kalsium fosfat dan tidak ada
fosfor yang kembali pada lelehan besi.
Defosforisasi
Defosforisasi
Berdasarkan persamaan reaksi dan konstantan
kesetimbangan, dapat disimpulkan bahwa:
� Lapisan basa dan penambahan basa perlu dalam proses
defosforisasi.defosforisasi.
� Slag akan mengandung sejumlah konsetrasi P2O5 terlarut
(setelah proses desilikonisasi).
� Besi dengan fosfor rendah dapat diproduksi secara
konsisten jika slag yang dihasilkan telah disingkirkan.
� Derajat defosforisasi berbanding terbalik dengan kenaikan
temperatur.
Peralatan Defosforisasi
Peralatan Defosforisasi yang dikombinasikan
dengan Continous Casting Machine
Metode untuk Menetapkan Peralatan Defosforisasi
Selama Proses Pemindahan Slag yang Terbentuk
Peralatan Defosforisasi yang Disesuaikan untuk
Proses Pembakaran Penggunaan Flux
Referensi
Basu, Somnath. 2007. Studies on Dephosphorisation During
Steelmaking. Stockholm: Departemen of Material Science and
Enginering – KTH Royal Institue of Technology.
Katayama, Hiroyuki; and friends. 1980. Method of Dephosphorisation Katayama, Hiroyuki; and friends. 1980. Method of Dephosphorisation
of Metal or Alloy. Tokyo: Nippon Steel Corporation.
Desulfurization and Dephosphorization. SteelUniversity.org.
http://steeluniversity.org/content/html/eng/default.asp?catid=13
&pageid=2081272303 Nov. 24, 2010. 10:11 AM