Relau bagas ialah sebuah relau metalurgi yang digunakan untuk meleburkan dan memperoleh logam, biasanya besi jongkong, tetapi turut melibatkan logam seperrti plumbum atau kuprum. Istilah "bagas" merujuk kepada angin pembakaran yang disalurkan melebihi tekanan atmosfera.
Dalam relau bagas, bahan api (cok), bijih dan fluks (batu kapur) disalur berterusan dari atas relau sementara udara panas (kadangkala diperkaya oksigen) dialirkan dari bawah relau melalui siri paip agar tindak-tindak balas kimia dapat dihasilkan di seluruh relau. Produk akhir lazimnya ialah logam lebur dan jelaga yang diperoleh di bawah relau, dan gas-gas sisa keluar dari atas.[1] Aliran bawahan bijih dan fluks yang disertai aliran atasan gas pembakaran bertindak sebagai suatu tukar ganti arus berlawanan.[2]
Proses kimia
Dalam penghasilan besi lebur, tindak balas kimia utama ialah ini:
- Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2[3]
Tindak balas ini boleh dibahagikan kepada beberapa langkah. Langkah pertama ialah aliran udara panas ke dalam relau dan bertindak balas dengan cok (karbon) untuk menghasilkan karbon monoksida dan haba:
- 2 C(p) + O2(g) → 2 CO(g)[4]
Karbon monoksida bertindak sebagai agen penurunan bijih besi dan bertindak balas dengan besi oksida untuk memperoleh besi lebur dan karbon dioksida. Bergantung dengan suhu relau (berbeza mengikut bahagian relau), besi diturunkan dalam beberapa tahap. Di atas, dengan suhu biasanya berjulat 200 °C ke 700 °C, besi oksida diturunkan secara separa menjadi besi(II,III) oksida, Fe3O4.
- 3 Fe2O3(p) + CO(g) → 2 Fe3O4(p) + CO2(g)[4]
Di bahagian lebih bawah (850 °C), besi(II,III) oksida diturunkan lagi menjadi besi(II) oksida:
- Fe3O4(p) + CO(g) → 3 FeO(p) + CO2(g)[4]
Karbon dioksida panas, karbon monoksida tak ditindak balas serta nitrogen mengalir ke atas ketika bahan-bahan baharu mengalir turun ke zon tindak balas. Ketika bahan mentah menuruni relau, gas arus berlawanan ini menguraikan batu kapur menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida:
- CaCO3(p) → CaO(p) + CO2(g)[4]
Kalsium oksida terbentuk bertindak balas dengan bendasing-bendasing besi (terutamanya silika) untuk membentuk jelaga kalsium silikat, CaSiO3:[3]
Ketika besi(II) oksida mengalir ke bahagian bersuhu lebih tinggi (sekitar 1200 °C), berlakunya penurunan lanjut menjadi logam besi:
- FeO(p) + CO(g) → Fe(p) + CO2(g)[4]
Karbon dioksida terbentuk dalam proses ini diturunkan semula menjadi bentuk monoksida oleh cok:
- C(p) + CO2(g) → 2 CO(g)[4]
Rujukan
- ^ Schmult, Brian (2016). "Evolution of the Hopewell Furnace Blast Machinery". IA. The Journal of the Society for Industrial Archeology. 42 (2): 5–22.
- ^ Development of heat transfer circuits in the blast furnace, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering
- ^ a b "Blast Furnace". Science Aid. Diarkibkan daripada yang asal pada 17 Disember 2007. Dicapai pada 2007-12-30.
- ^ a b c d e f Rayner-Canham & Overton (2006), Descriptive Inorganic Chemistry, Fourth Edition, New York: W. H. Freeman and Company, m/s. 534–535, ISBN 978-0-7167-7695-6
- ^ Dr. K. E. Lee, Form Two Science (Biology Chemistry Physics)
- ^ Flowers, Paul; Robinson, William R.; Langley, Richard; Theopold, Klaus (2015). "Occurrence, Preparation, and Properties of Transition Metals and Their Compounds". Chemistry (dalam bahasa Inggeris). OpenStax. ISBN 1938168399.