Proses kimia dalam Dapur Tinggi

Operasi dapur tinggi modern secara ringkas sebagai berikut : Pada waktu bijih-bijih besi, bahan bakar dan bahan tambah dimasukkan kedalam dapur, pertama-tama dihilangkan kelembaban dan kadar air pada daerah suhu 200-300⁰C.

Dengan meningkatnya suhu, terjadinya reaksi tak langsung terhadap bijih-bijih besi dengan reaksi sbb :

1a).   3 Fe₂O₃   +     CO   ->  2  Fe₃O₄  +  CO₂

1b).   2 Fe₂O₃   +  6 CO   ®  4  Fe  +  6 CO₂

Pada suhu  ± 535 ⁰C, carbon monoksid mulai terurai menjadi karbon bebas dan karbon dioksid, dengan reaksi sbb ;

2).   2 CO   ->  C  +  CO₂

Pada daerah suhu 400 - 600⁰C, terjadi reaksi sbb :

3).   Fe₃O₄   +     CO   ->  3  FeO  +  CO₂

Pada suhu  ±  400 ⁰C reduksi langsung terhadap bijih-bijih besi sbb :

4).   Fe₂O₃   +     C   ->  2  FeO  +  CO

5).   Fe₃O₄   +     C   ->  3  FeO  +  CO

Pada daerah suhu 700 - 800 ⁰C reduksi langsung ferro oksida mulai dengan membentuk besi spong yang mengandung karbon. Reaksi ini terjadi antara pertengahan (setengah jalan antara puncak dan dapur tinggi).

Batu kapur terurai pada suhu 800 ⁰C. Dan dolomit pada suhu 1075 ⁰C dengan reaksi :    

6).   CaCO₃      ->  CaO  +  CO₂

             MgCO₃     ->  MgO  +  CO₂

Sementara besi spong memperoleh kandungan karbon yang menurunkan titik lebur dan dalam peleburan menyerap karbon dari kokas semakin lama semakin banyak.

Batu kapur mengikat kotoran-kotoran bijih besi dan abu kokas. Semakin ke bawah suhu semakin meningkat dan terjadi reduksi langsung paduan dan metalloid dengan reaksi sbb :

7).  a.  SiO₂   +   2 C   ->  Si  +  2 CO

            b.  MnO   +     C   ->  Mn  +  CO

            c.  P₂O₅   +   5 C   ->  2 P  + 5 CO

            d.  FeS   +  CaO  +  C   ->  CaS  +  Fe  +  CO

8).  Ca₃PO₄  + 3 SiO₂ +  5 CO  ->   3  CaSiO₃  +  5 CO + P₂O₅

Di dekat tuyer (lubang tiup) ada hembusan udara panas yang mengenai kokas dan terjadi reaksi sbb :

9).   2 C   +    O₂  ->    2 CO

Sehingga selalu ada gas CO yang dipakai untuk proses reduksi. Jadi kokas didalam dapur tinggi selain berfungsi sebagai sumber kalor juga untuk mereduksi oksigen didalam bijih-bijih besi.

Kesimpulan dari proses-proses didalam dapur :

1. Proses reduksi dari besi oksida

2. Proses oksidasi karbon oleh oksigen

Hasil-hasil dapur tinggi :

1.  Besi kasar

2.  Terak

3.  Gas dapur tinggi

4.  Bahan buangan (debu)