Bijih Besi & Pelletizing

2.1 Bijih Besi Bijih besi merupakan bahan baku utama industri baja. Bijih besi adalah bahan galian yang mengandung unsur besi (Fe) yang dapat dimanfaatkan secara ekonomis pada tempat dan waktu tertentu, pada kondisi biaya dan harga pasar saat itu. [Wahyudi Utomo, 2005] Bijih besi adalah campuran mineral berharga yang mengandung besi dengan mineral-mineral lainnya yang kurang berharga yang disebur gangue. Meskipun dapat digunakan langsung untuk bahan baku pembuatan besi, bijih besi tersebut biasanya diolah terlebih dahulu untuk memperbaiki karakteristik kimia dan fisikanya. Semua cara digunakan untuk mengolah dan memperbaiki karakteristik kimia dan fisika yang disebut proses benefisiasi bijih (ore beneficiation). Mineral yang mengandung besi dapat dikelompokkan menurut komposisi kimianya sebagai oksida, karbonat, sulfida, dan silikat. . [Wahyudi Utomo, 2005] 1. Magnetite Rumus kimia Fe3O4 (72,36% Fe, 27,64 % O). Warna abu-abu tua sampai hitam. Bersifat magnetik kuat. Kadang-kadang magnetite mengandung Titanium dalam bentuk inklusi Ilmenite. Jika kandungan Ti mencapai 2-15%, magnetite disebut Titaniferous magnetite.

Gambar 2.1 Bijih Magnetite 2. Hematite Komposisi kimia Fe2O3 (69,94% Fe, 30,06% O). warna abu-abu sampai merah, bersifat magnet dan merupakan jenis bijih besi yang paling penting dalam industri baja.

Gambar 2.2 Bijih Hematite 3. Limonite Merupakan hydrous oxide (oksida besi yang mengandung air) yang secara mineralogis terdiri dari beberapa macam campuran mineral goethite. Goethite adalah mineral yang mempunyai komposisi kimia HFeO2 (62,85% Fe, 27,01% O, dan 10,14% air), berwarna kuning atau coklat mendekati hitam.

Gambar 2.2 Bijih Limonite 4. Ilmenite Ilmenite mempunyai komposisi kimia FeTiO3 (36,80% Fe, 31,57% Ti, dan 31,63% O). Ilmenite sering dapat bersama-sama dengan magnetite, ilmenite juga dikenal sebagai besi titanat. Umumnya, ilmenite ditambang untuk mendapatkan unsur titaniumnya, sedangkan Fe hanya sebagai produk samping.

Gambar 2.3 Bijih Ilmenite 5. Siderite Merupakan mineral besi karbonat. Komposisi kimia FeCO3 (48,20% Fe, 37,99% CO2, dan 13,81% O). berwarna putih sampai abu-abu kehijauan dan coklat. Umumnya mengandung sejumlah kalsium, magnesium, dan mangan. Bijih besi karbonat biasanya di kalsinasi terlebih dahulu sebelumnya dimasukkan kedalam tanur tinggi (blast furnace). Karena mengandung Ca dan Mg dalam jumlah yang cukup, unsur-unsur tersebut bertindak sebagai flux yang berasal dari bijih sendiri

Gambar 2.4 Bijih Siderite 2.2 Pelletizing Pelletizing adalah proses aglomerasi campuran konsentrat bijih besi dengan material halus lainnya, dengan cara dibentuk bola-bola lebih dahulu (disebut green pellet), kemudian bola-bola tersebut dikeraskan dengan cara dibakar. Pembuatan bola-bola dilakukan dalam balling drum atau disc pelletizer. [Wahyudi Utomo, 2005] . Pellet bijih besi merupakan gumpalan berbentuk bola yang dibuat dari partikel halus konsentrat bijih besi. Ada banyak faktor yang mempengaruhi kualitas pellet bijih besi. Faktor-faktor tersebut digolongkan menjadi dua kelompok, yaitu : [Kurt Meyer, 1980] 1. Kelompok pertama adalah faktor yang tergantung pada bijih besi itu sendiri dan bukan merupakan sesuatu yang dapat divariasikan. Fator ini dapat dikatakan karakter alami dari suatu bijih besi, seperti jenis mineral penyusunnya, misalnya magnetite, hematite, atau goethite. Mineral utama penyusun bijih besi tentu saja memiliki sifat yang beragam dan perilaku yang berbeda ketika diolah menjadi pellet yang dihasilkan cenderung memiliki kualitas yang lebih baik. Sebaliknya bila faktor tersebut memberikan efek negatif maka pellet yang dihasilkan cendrung memiliki kualitas yang kurang baik, contohnya dengan pembuatan yang sama, dari bijih besi magnetite dapat dihasilkan pellet yang memiliki kekuatan lebih baik dari pada pellet yang dihasilkan dari mineral goethite. Hal ini disebabkan pellet bijih besi yang berasal dari mineral goethite cendrung lebih keropos karena tingkat porositas yang tinggi setelah mengalami pemanasan pada temperatur tinggi 2. Kelompok kedua adalah faktor yang tidak tergantung pada karakteristik bijih besi dan dapat divariasikan. Faktor ini digunakan untuk merekayasa dan mengeliminiasi efek negatif dari kelompok pertama sehingga mendorong untuk menghasilkan pellet yang berkualitas baik. Faktor ini terdiri dari pengaturan ukuran partikel penyusun pellet bijih besi , kandungan air, penambahan binder dan additive serta pemanasan. Selain memiliki kekuatan yang tinggi dan cocok untuk disimpan, pellet dapat mudah ditransportasikan jarah jauh. Pellet bijih besi yang baik memiliki sifat berikut ini: [Kurt Meyer, 1980] 1. Ukuran yang seragam dengan diameter 9-15 mm 2. Porositas yang tinggi 25-30% 3. Bijih besi dengan kadar yang tinggi (lebih dari 63%). 4. Dapat direduksi dengan baik (metalisasi = 92-94%) 5. Tidak mudah hancur selama penyimpanan dan pengangkutan 6. Kuat. Tahan pada temperatur kamar 7. Mudah diangkut. Kandungan Fe dalam pellet bijih besi adalah sifat yang paling penting untuk efisiensi proses. Pada prakteknya pellet bijih besi dengan kadar Fe tinggi dapat diperoleh dengan mudah dari bijih besi dengan kadar Fe yang tinggi. Untuk bijih besi dengan kadar Fe yang rendah maka perlu dilakukan benefiasiasi untuk meningkatkan kadar Fe dalam konsentrat sebelum diolah menjadi pellet. Ukuran pellet bijih besi yang seragam seperti pada gambar 2.5 berperan penting bagi permeabilitas gas reduksi. Selain itu bijih besi perlu memiliki porositas yang cukup untuk memungkinkan gas reduksi kontak dengan bagian dalam pellet. Kedua sifat ini berperan dalam meningkatkan keberhasilan proses reduksi pellet bijih besi.

Gambar 2.5 Ukuran pellet yang seragam Pellet bijih besi dikatakan memiliki kekuatan yang baik apabila pellet tersebut tidak mudak terdegradasi selama proses penyimpanan, pemindahan, dan reduksi. Pada proses penyimpanan, pellet bijih besi ditumpuk dalam suatu gundukkan, sehingga pellet mengalami pembebanan statis. Pada proses pemindahan, pellet bergerak dan saling bertumbukan, dengan kata lain pellet mengalami pembebanan dinamis. Kekuatan pellet pada dasarnya dipengaruhi ikatan antar partikelnya. Ikatan antar partikel penyusun pellet bijih besi yang semakin kuat menyebabkan pellet bijih besi memiliki kekuatan yang lebih tinggi. Umumnya pellet dibentuk dalam beberapa tahap, yaitu : a. Mixing. Mixing atau pencampuran merupakan proses persiapan bahan baku sebelum dilakukan pembuatan pellet. Bijih besi yang telah dihaluskan dicampurkan dengan bahan-bahan pengikat dalam jumlah tertentu sehingga campuran yang dihasilkan homogen. b. Pelletizing Merupakan pembuatan bola-bola kecil dengan ukuran diameter 9-16 mm. proses ini dilakukan dengan mencampur bijh besi yang telah dihaluskan dengan bahan pengikat seperti air atau yang lainnya dan membentuknya menjadi bola-bola kecil. c. Pembakaran. Tujuan dari proses ini adalah meningkatkan kekuatan pellet dengan cara pembakaran yang terkendali secara perlahan agar air dapat diuapkan secara sempurna.