PENDAHULUAN
Besi (lambang: Fe) merupakan salah satu unsur logam yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari manusia. Di dalam tabel periodik, besi masuk ke dalam golongan VIII B periode 4 dengan nomor atom 56. Titik leburnya adalah 1.538 derajat Celsius dan titik didihnya adalah 2.862 derajat Celsius dengan massa jenis 7,874 g/ml. Besi memiliki 2 (dua) keadaan valensi, yaitu besi (II) dan besi (III). Besi merupakan logam yang digunakan secara luas di dalam kehidupan manusia. Hal ini dikarenakan besi memiliki beberapa kelebihan, diantaranya:
1. Besi memiliki sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi
2. Besi memiliki kelimpahan yang cukup banyak di bumi dalam bentuk batuan atau pasir besi
3. Pengolahan besi mudah dilakukan dan murah
Di alam, besi terdapat dalam bentuk mineral bijih besi. Sumber-sumber bijih besi yang terkenal adalah:
1. Magnetit: FeO, Fe2O3
2. Hematit: Fe2O3
3. Limonit: Fe2O3.n H2O
4. Siderit: FeCO3
5. Pirit: FeS2
6. Pirotit: FeS
Magnetit merupakan bijih besi dengan kandungan Fe yang paling tinggi, tetapi keberadaannya di alam hanya sedikit sehingga jaran digunakan sebagai sumber utama pengolahan bijih besi menjadi logam besi. Bijih besi yang sering digunakan sebagai sumber utama dalam pengolahan bijih besi menjadi logam besi adalah Hematit.
Bentuk murni besi berwarna gelap, abu-abu keperakan dengan kilap logam. Logam besi sangat mudah bereaksi dan mudah teroksidasi membentuk karat. Besi oksida pada tanah dan batuan menunjukkan warna merah, jingga, hingga kekuningan. Besi merupakan salah satu logam pembentuk inti bumi.
PROSES PENGOLAHAN BIJIH BESI
Agar bijih besi bisa digunakan untuk kepentingan tertentu, maka diperlukan proses pengolahan bijih besi menjadi logam besi. Proses pengolahan ini melalui beberapa tahap, yaitu:
a. Proses Penghancuran (Crushing) dan Penghalusan (Grinding)
Bijih besi dihancurkan sampai dengan ukuran partikel (mesh) tertentu agar luas permukaan bijih besi lebih besar dan kotoran-kotorannya terpisah sehingga mempermudah pada tahap selanjutnya.
b. Proses Pemisahan
Proses ini dilakaukan dengan cara bijih besi yang telah halus dicuci menggunakan air dalam mesin silinder yang dilapisi magnet sehingga pengotor-pengotor yang mungkin masih ada pada proses sebelumnya dapat dipisahkan dengan baik.
c. Proses Pemanggangan (Roasting)
Proses ini dilakukan dengan tujuan untuk mengubah bijih besi dengan bilangan oksidasi (II) menjadi bijih besi dengan bilangan oksidasi (III).
d. Proses Kalsinasi
Bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam biji besi yang akan diolah. Biasanya menggunakan silinder berputar, lalu ke dalam silinder dihembuskan udara panas (200-300 derajat Celsius).
e. Proses Pembuatan Pelet
Bijih besi yang telah halus dan kering dicampur dengan batubara dan binder bentonit dengan komposisi tertentu dalam mixer agitator sehingga konsentrat bijih besi halus dapat merekat membentuk gumpalan-gumpalan yang disebut pelet basah (green pellet).
f. Proses Reduksi (Rotary Kiln)
Proses ini bertujuan untuk memurnikan kandungan besi dari besi oksida menjadi besi dengan proses reduksi eksternal menggunakan gas alam (gas CO) dan reduksi internal dari batubara yang ditambahkan pada proses sebelumnya. Proses ini dilakukan di dalam tungku (blast furnace) dengan temperatur 1.700 derajat Celsius, sehingga besi oksida yang ada akan terpisah membentuk besi murni, sedangkan oksidanya membentuk gas CO2. Hasil yang diperoleh merupakan produk sponge iron yang berupa besi kasar (pig iron).
PEMANFAATAN LOGAM BESI
Besi kasar yang dihasilkan dari proses sebelumnya, kemudian di proses lebih lanjut sehingga menghasilkan logam besi (baik murni maupun paduan) yang sesuai dengan kebutuhan. Secara umum, logam besi yang sering diproduksi untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari diantaranya:
a. Besi Tuang
Besi tuang dibuat dengan mencampurkan besi dan karbon. Kadar karbon yang dicampurkan sekitar 40 %. Sifat besi tuang adalah rapuh, tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat. Penggunaan besi tuang biasanya sebagai blok silinder, alas mesin, cincin torak, dll.
b. Besi Tempa
Besi tempa merupakaan logam besi yang mengandung 99 % besi murni. Sifat besi tempa adalah dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa biasa digunakan untuk membuat landasan kerja plat, rantai jangkar, dll.
c. Baja
Baja merupakan campuran antara besi dengan karbon dan sedikit campuran logam lain. Baja memiliki 4 (empat) jenis variasi sesuai dengan komposisi di dalamnya, yaitu baja lunak, baja karbon sedang, baja karbon tinggi, dan baja karbon tinggi dengan campuran.
1. Baja Lunak
Kadar karbon dalam baja lunak berkisar antara 0,1 % - 0,3 %. Baja lunak memiliki sifat dapat ditempa dengan tanah liat. Biasa digunakan untuk membuat pipa, mur, sekrup, dan keperluan umum dalam pembangunan.
2. Baja Karbon Sedang
Kadar karbon dalam baja karbon sedang berkisar antara 0,4 % - 0,6 %. Baja karbon sedang memiliki sifat lebih kenyal dan keras. Biasa digunakan untuk membuat rel baja, poros, dll.
3. Baja Karbon Tinggi
Kadar karbon dalam baja karbon tinggi berkisar antara 0,7 % - 1,5 %. Baja karbon tinggi memiliki sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras, dan dapat dimudakan. Biasa digunakan untuk membuat gergaji, kikir, stempel, pahat, dan alat bubut lainnya.
4. Baja Karbon Tinggi dengan Campuran
Komposisinya adalah baja karbon tinggi ditambah dengan nikel atau kobalt, krom atau tungsten sesuai dengan tujuan penggunaan dan sifat yang diinginkan. Sifat dari baja ini adalah rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan dapat dimudakan. Biasa digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin.
PERAWATAN LOGAM BESI
Seperti telah disebutkan di bagian awal artikel ini, besi merupakan logam yang mudah bereaksi dan teroksidasi membentuk karat (disebut sebagai proses korosi). Karat yang terbentuk akan mengurangi umur pakai dan ketahanan besi, sehingga perlu dilakukan tindakan agar logam besi yang digunakan tidak cepat berkarat sehingga umur pakai besi menjadi lebh lama. Perawatan besi yang biasa dilakukan di masyarakat umum adalah dengan cara melapisi besi dengan cat atau bahan pelapis lainnya. Sedangkan di lingkup industri, selain dengan cara dilapis dengan cat atau bahan pelapis lainnya, juga dilakukan perlindungan katodik pada besi yang biasa disebut dengan tumbal anoda.
(Dirangkum dari berbagai sumber dengan perubahan seperlunya)
