Proses Pembuatan Besi: Definisi, Karakteristik, dan Tahap Pembuatannya

Besi adalah jenis bahan material yang sering digunakan dalam konstruksi bangunan. Namun, masih sedikit orang yang tahu mengenai apa itu besi, dari mana asalnya, dan bagaimana proses pembuatannya.

Oleh karena itu, pengetahuan ini penting agar kamu bisa lebih memahami karakteristik besi. Jadi, simak artikel berikut, ya!

Apa Itu Besi?

Besi adalah logam yang tergolong dalam golongan logam transisi dan mempunyai nomor atom 26 dalam tabel periodik. Besi memiliki warna abu-abu keperakan dan memiliki sifat-sifat yang baik untuk digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan konstruksi, seperti kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan untuk dicetak dan dibentuk.

Besi biasanya ditemukan dalam bentuk bijih besi, yang kemudian diproses menjadi besi atau besi baja. Besi banyak digunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan konstruksi, seperti jembatan, bangunan, dan kendaraan, serta dalam industri pembuatan peralatan rumah tangga dan mesin, seperti oven, kulkas, dan mesin mobil.

Selain itu, besi juga penting dalam tubuh manusia, karena berperan dalam transportasi oksigen oleh sel darah merah. Kekurangan besi dalam tubuh dapat menyebabkan anemia dan gangguan kesehatan lainnya. Oleh karena itu, besi juga digunakan sebagai suplemen makanan untuk meningkatkan kesehatan.

Bijih besi berasal dari batuan yang mengandung mineral besi dalam bentuk oksida, seperti hematit (Fe2O3) dan magnetit (Fe3O4). Batuan-batuan ini terbentuk melalui proses geologi yang kompleks, yang melibatkan aktivitas vulkanik dan sedimentasi.

Sedimen-sedimen yang mengandung bijih besi terbentuk dari endapan mineral dan organik yang mengalami proses pemadatan dan pembekuan di dasar laut atau danau. Kemudian, aktivitas vulkanik seperti erupsi gunung berapi dapat memicu proses pengendapan mineral besi dalam larutan air, membentuk mineralisasi bijih besi dalam bentuk magnetit atau hematit.

Bijih besi kemudian ditambang dari tambang-tambang yang terdapat di berbagai tempat di seluruh dunia, seperti di Australia, Brasil, Kanada, China, India, Rusia, dan Amerika Serikat. Bijih besi ditemukan dalam jumlah yang besar dan menjadi salah satu sumber daya alam yang paling berharga dan penting bagi industri modern.

Perbedaan Besi dan Baja

Besi, logam kedua terbanyak di kerak bumi setelah aluminium. Bersifat reaktif terhadap oksigen dan air, besi segar memiliki permukaan abu-abu keperakan. Namun, akan teroksidasi dalam air normal dan berubah menjadi oksida besi hidrat yang dikenal sebagai karat. Bijih besi berasal dari oksida, karbonat, dan sulfida, banyak ditemukan di Mediterania bagian timur dan bisa dijadikan pigmen untuk memberikan warna kuning, coklat, dan merah.

Baja, logam buatan yang dihasilkan dari paduan beberapa logam lainnya seperti besi, karbon, mangan, fosfor, belerang, dan silikon. Ada juga yang menggunakan paduan seperti nikel, titanium, kromium, vanadium, boron, niobium, dan molybdenum. Karbon merupakan unsur penting dalam pembuatan baja karena meningkatkan kekerasan dan kekuatan tariknya.

Baja karbon berwarna hitam dan digunakan untuk membuat alat-alat pertukangan seperti sabit, cangkul, dan linggis. Baja adalah bahan yang paling banyak digunakan di dunia industri dan proses membangun bangunan.

Tentunya, Besi dan Baja memiliki perbedaan. Besi terbuat dari unsur ferum dan diproses dari bijih besi yang ditambang dari alam. Baja, terbuat dari paduan berbagai unsur seperti besi, karbon, mangan, fosfor, dan silikon. Meskipun bentuknya mirip, besi dapat digunakan sebagai bahan baku untuk membuat baja.

Sekarang, mari kita lihat bagaimana Teknologi Awal Pembuatan Besi dan Baja. Endapan bijih besi ditemukan di Suriah dan Cappadocia. Eksploitasi dalam skala besar pertama terjadi di sana, dan tempat produksi di Tabriz dan dataran Persepolis di Iran juga terkait dengan pembuatan besi awal.

Pada awal pembuatan besi, bijih yang telah dicuci dan dihancurkan dipanaskan dengan arang dalam sebuah tungku tradisional, menghasilkan gumpalan yang disebut bloom. Ampas bijih disingkirkan dan bloom berulang kali dipanaskan dan dipalu untuk membentuk massa yang lebih padat. Bijih yang diperoleh dengan cara ini mudah dibentuk dan relatif lunak.

Perkembangan Proses Pembuatan Besi

Proses pembuatan besi telah ditemukan sejak zaman kuno, diawali dengan kegiatan penambangan di Suriah dan Cappadocia. Pada masa itu, sumber daya bumi digunakan secara besar-besaran untuk membuat besi, dan tempat produksi besi pertama kali berada di Iran menggunakan teknologi yang disebut iron making.

Proses pembuatan besi pada masa itu melibatkan pencucian dan penghancuran bijih besi dengan arang, dilakukan di tungku tradisional di dalam lubang tanah, dan diikuti dengan oksidasi besi dengan pengurangan karbon dalam keadaan padat.

Dalam proses selanjutnya, ampas bijih besi diambil dan bloom atau gumpalan dipanaskan dan dipalu berulang kali untuk menyingkirkan ampas dan membentuk massa yang padat. Pada zaman dulu, besi yang dihasilkan relatif lunak dan memiliki sedikit kandungan karbon.

Proses pembuatan besi modern melibatkan dua tahap utama, yaitu peleburan besi dan peleburan ulang besi baja. Dalam peleburan besi, bijih besi bercampur pasir, batu kapur pada besi, dan karbon dimasukkan ke dalam tungku sembur atau blast furnace dengan suhu yang sangat tinggi dan tekanan sekitar 1-3 atm. Besi cair yang dihasilkan digunakan untuk membuat baja atau dimasukkan ke dalam cetakan untuk menghasilkan besi tempa.

Peleburan ulang besi baja dilakukan untuk menurunkan kadar karbon dalam besi dan menghilangkan pengotor lain yang dapat mempengaruhi kualitas besi. Proses ini juga dapat menambahkan logam tambahan sesuai dengan kebutuhan. 

Jika dirinci, berikut tahap-tahap proses pembuatan besi:

1. Reduksi Bijih Besi

Pertama, dimulai dari bahan baku utama yaitu bijih besi. Bijih besi dimasukkan ke dalam sebuah tungku pembakaran yang memanaskan bijih besi tersebut pada suhu yang sangat tinggi, mencapai sekitar 1.200 derajat Celsius. Proses ini disebut dengan istilah reduksi.

Selama proses reduksi, oksigen yang terkandung dalam bijih besi bereaksi dengan karbon dan karbon monoksida yang dihasilkan dari bahan bakar yang digunakan di tungku, biasanya batu bara. Reaksi kimia ini menghasilkan besi cair dan gas-gas yang lain, seperti karbon dioksida dan karbon monoksida.

2. Pengolahan

Besi cair yang dihasilkan kemudian dituangkan ke dalam cetakan yang berbeda-beda untuk membentuk produk-produk yang berbeda. Jika ingin membuat besi baja, besi cair kemudian ditambahkan dengan bahan lain, seperti nikel atau krom, untuk menciptakan campuran yang sesuai untuk keperluan tertentu. Besi baja kemudian dihasilkan melalui proses peleburan.

Setelah pemrosesan selesai, besi atau besi baja kemudian diproses lebih lanjut untuk membuat produk akhir seperti balok baja, plat baja, atau bahan-bahan lain yang digunakan dalam konstruksi atau industri. Proses ini meliputi pemesinan, pengeboran, pengelasan, atau pelapisan dengan zat anti karat.

Proses pembuatan besi membutuhkan banyak energi dan bahan baku, sehingga banyak perusahaan yang berusaha untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan mengembangkan teknologi alternatif yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan.

Itulah hal-hal yang perlu kamu ketahui mengenai besi serta proses pembuatannya. Semoga pengetahuan ini bermanfaat, ya! Lalu apabila kamu pebisnis yang tertarik untuk memulai bisnis usaha alat bangunan yang menguntungkan, kamu bisa gabung Bukabangunan untuk dapatkan stok jualan material terbaik dan termurah.