Iron (Fe): Karakteristik dan Proses Produksi Besi Logam

Iron adalah salah satu unsur kimia yang selalu disimbolkan dengan huruf Fe dan iron seringkali disebut dengan besi. Ferrum merupakan bahasa latin dari iron.

Iron memiliki nomor atom 26 dalam susunan tabel periodik dan iron juga menjadi logam yang masuk dalam deretan transisi pertama.

Iron merupakan unsur kimia yang sangat umum berdasarkan massanya dan iron bisa membentuk bagian inti luar dengan dalam bumi. Dalam kerak bumi, iron menjadi unsur terbesar yang berada di urutan keempat dan keberadaan iron paling banyak di planet berbatu seperti bumi.

Iron juga memiliki golongan yang berada pada tingkat oksidasi yang lebar dan unsur iron berada pada bagian meteorit. Bagian permukaan iron berwarna abu-abu keperakan dan kandungan oksidasi hidrat selalu ada dalam iron yang disimpan dalam waktu yang lama.

Karakteristik Iron

1. Sifat Mekanis

Berdasarkan beberapa jenis metode penelitian dalam bidang ilmu pengetahuan, sifat mekanik dari iron dapat dievaluasi dan beberapa pengujian bisa dilakukan. Data yang muncul dalam suatu iron biasanya sangatlah konsisten, hal ini membuat iron sering dipakai untuk kalibrasi peralatan.

Sifat mekanis yang dimiliki oleh iron sangatlah dipengaruhi oleh tingkat kemurnian sampel dan besi yang sifatnya murni kristal sangat penting untuk keperluan penelitian.

Meningkatnya kandungan iron dalam besi, bisa menimbulkan kenaikan signifikan pada kekerasannya dan peningkatan pada kekuatan tarikan. Sifat fisik dari suatu iron dalam tekanan tinggi telah dipelajari dengan baik dan peningkatan suhunya tidak akan menimbulkan efek samping yang berlebih.

2. Alotrop

Iron menjadi salah satu contoh alotropi yang berada di logam dan ada beberapa alotrop iron yang cukup dikenal dalam bidang pengetahuan.

Dalam cabang ilmu fisika disebutkan bahwa ada beberapa eksperimen yang dimunculkan oleh beberapa ilmuan dan menyatakan bahwa salah satu karakteristik iron alotrop adalah bisa mengkristal atau membeku.

Iron yang dicampurkan dengan berbagai jenis logam tertentu dapat menghasilkan baja dan ada beberapa jenis baja yang dihasilkan dengan sifat yang bervariasi.

Ilmuan yang paham dengan sifat alotrop iron, akan bisa menghasilkan kualitas baja yang baik dan pemahaman mengenai alotrop iron bisa didapatkan dari berbagai eksperimen yang dilakukan.

3. Isotop

Iron menjadi unsur kimia yang memiliki karakteristik isotop yang stabil dan ada sekitar 4 isotop. Jenis isotop iron yang paling melimpah adalah 56Fe dan berdasarkan langkah-langkah penelitian yang jelas disebutkan bahwa jenis isotop 56Fe sangat menarik bagi para ilmuan.

Pada bagian inti atom iron disebutkan memiliki berbagai energi yang ikatannya lumayan tinggi dan hanya bisa diimbangi dengan isotop 62Ni. Secara umum 62Ni terbentuk melalui fusi nuklir yang muncul pada bintang dan adanya penambahan sedikit energi, bisa membuat ekstraksi pada sintesis 62Ni.

Nyatanya distribusi bumi sangat didominasi oleh iron atau besi, jika dibandingkan dengan nikel dan kandungan iron juga berlimpah dalam kajian produksi elemen supernova.

4. Nukleosintesis

Dalam sejarahnya iron dinyatakan terbentuk dari bintang yang memiliki ukuran besar dengan intinya yang bersuhu panas dan iron melewati proses pembakaran pada bagian silikon.

Iron menjadi unsur yang stabil dengan kondisi yang berat dan proses pembentukan inti dimulai dengan pembakaran silikon oleh kalsium. Inti kalsium yang stabil akan mengalami suatu fusi dengan inti helium dan bisa membentuk titanium yang tak stabil.

Pada dasarnya perubahan wujud zat titanium akan meluruh, karena dapat berfungsi dengan inti helium lainnya dan akan membentuk suatu kromium yang tidak stabil.

Sebelum inti helium meluruh, maka inti helium bisa melakukan fungsinya dengan inti helium lainnya dan bisa menghasilkan iron yang stabil.

5. Keberadaan

Pada dasarnya meteorit besi akan memiliki komposisi yang sama dengan inti bumi dan iron dinyatakan memiliki wujud zat yang lumayan berlimpah. Iron memang sangat jarang ditemukan di bagian permukaan bumi, karena seringkali mengalami oksidasi dan oksidasi akan mewakili bijih utamanya.

Pada bagian kerak bumi, kandungan besi hanyalah sedikit yaitu sekitar 5 % dan inti bumi memiliki kandungan besi dengan nikel yang lumayan berlimpah. Sebagian besar iron pada kerak bumi memiliki senyawa oksigen dam jumlah deposit besi biasanya ditemukan dalam banned iron formations.

Iron menjadi unsur kimia yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia dan bisa bermanfaat dalam waktu yang lama.

Produksi Besi Logam Untuk Industri

Untuk melakukan produksi besi logam, biasanya melalui 2 proses yang utama dan produk yang dibutuhkan adalah besi tuang dan tahapan yang pertama adalah produksi besi kasar pada suatu tanur yang tinggi, lalu tahapan lainnya yaitu melakukan reduksi secara langsung.

Pada tahapan yang kedua, akan ada tahapan pengubahan dari besi kasar menjadi besi tempa atau baja. Proses pengolahan bijih besi supaya menghasilkan besi tempa memang lumayan berbahaya dan proses pengolahan harus dilakukan dengan pengawasan yang baik. Banyak sekali korban yang menderita cacat fisik akibat kelalaian dan kesalahan saat mengolah bijih besi.

Produksi besi untuk bidang industri biasanya dimulai dari bijih besi dan bijih akan direduksi menjadi logam dalam suatu reaksi karbotermal, karena diberi perlakuan layaknya karbon.

Konversi ini biasanya dilakukan dalam tanur yang tinggi dan pada temperatur tertentu. Karbon akan dipasok dalam bentuk kokas dan proses ini akan mengandung suatu fluks.

Kokas akan dimasukan ke dalam puncak tanur dan dimasukan saat adanya ledakan hebat ketika pemanasan udara, kemudian besi akan dimasukan ke bagian tanur melalui bagian bawah. Dalam suatu tanur, maka kokas akan bereaksi dengan suatu oksigen dengan ledakan udara yang menghasilkan karbon monoksida.

Bijih besi yang melakukan reduksi dengan karbon monoksida akan menghasilkan lelehan besi dan akan berubah menjadi suatu karbon dioksida.

Besi yang memiliki temperatur tinggi pada bagian tanur akan bereaksi langsung dengan kokas dan fluks akan melelehkan bijih besi dalam bentuk batu gamping.

Fluks akan digunakan sesuai dengan karakteristik bijihnya dan panas dalam suatu tungku, akan mengakibatkan fluks batu gamping terdekomposisi menjadi suatu kalsium oksida atau tawas.

Kalsium oksida akan bereaksi dengan silikon, kemudian akan membantu suatu slag dan suatu slag akan meleleh dengan adanya panas tanur. Lelehan slag akan mengapung di atas lelehan besi yang sifatnya lebih padat dan tingkap di bagian samping tanur akan dibuka untuk mengalirkan besi.

Demikian bahasan lengkap mengenai iron dan semoga pembahasan yang disajikan memberikan manfaat bagi para pembacanya.