stiker

gaul man

TUGAS MATERIAL TEKNIK

TUGAS

MATERIAL TEKNIK

(BESI)

 

DI SUSUN OLEH:

ANDIKA KURNIAWAN : 07.2009.1.02758

MUHAMMAD SYAIIN KHODIR : 07.2009.1.02772

DHANDIS ANDREA EGA P : 07.2009.1.02783

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI ADHITAMA SURABAYA

2011

A.LATAR BELAKANG

SEJARAH BESI

Tanda-tanda pertama kegunaan besi datangnya dari Sumeria dan Mesir, di mana sekitar 4000 SM, benda kecil, seperti mata lembing dan perhiasan, dihasilkan dari besi yang didapati dari meteor. Oleh kerana meteor jatuh dari langit sebahagian ahli bahasa menjangkakan bahawa perkataan Inggeris iron, yang which has cognates in many northern and bahasa Eropah barat, terhasil dari perkataan Etruska aisar yang bererti "Dewa-dewa".

Sekitar 3000 SM hingga 2000 SM, semakin banyak objek besi yang dikerjakan dihasilkan (dibezakan dengan besi meteor melalui ketiadaan nikel dalam barangan besi tersebut) di Mesopotamia, Anatolia, dan Mesir. Bagaimanapun, kegunaannya kemungkinannya untuk upacara tertentu, dan besi merupakan logam yang mahal, lebih mahal berbanding emas. Dalam epik Iliad, kebanyakan senjata merupakan gangsa, tetapi ketulan besi digunakan untuk perdagangan. Sebahagian sumber mencadangkan bahawa besi dihasilkan sebagai hasil sampingan dari penyucian tembaga ketika itu, sebagai besi span, dan tidak dihasilkan oleh pakar logam masa itu. Pada 1600 SM hingga 1200 SM, besi digunakan secara lebih meluas di Timur Tengah, tetapi tidak menggantikan kegunaan gangsa.

  

Kapak besi dari Zaman Besi Sweden yang ditemui di Gotland, Sweden.Dari tempoh abad ke-12 SM hingga abad ke-10 SM, terdapat peralihan pantas di Timur Tengah dari segi peralatan dan senjata gangsa kepada besi. Faktor utama peralihan ini tidak kelihatannya sebagai kelebihan teknologi kerjabesi, tetapi sebaliknya disebabkan gangguan bekalan timah. Tempoh peralihan ini, yang berlaku pada tempoh berlainan ditempat berlainan di dunia, mengorak langkah ke zaman tamadun yang dikenali sebagai Zaman Besi.

Serentak dengan peralihan dari gangsa kepada besi adalah jumpaan proses pengkarbonan, yang merupakan proses menambah karbon kepada besi masa itu. Besi yang dihasilkan adalah besi span, campuran besi dan sanga dengan karbon dan karbida, yang kemudiannya diketuk dan dilipat untuk membebaskan jismi slag dan mengoksidakan kandungan karbon, dengan itu menghasilkan besi tempa. Besi tempa amat kurang kandungan karbon dan tidak mudah dikeraskan melalui celupan. Orang-orang Timur Tengah mendapati bahawa hasil yang lebih keras boleh dihasilkan dengan memanaskan objek besi tempa dalam campuran arang untuk tempoh yang lama, dan kemudiannya dicelup dalam air atau minyak. Barangan yang terhasil, yang mempunyai permukaan besi waja, adalah lebih keras dan tahan berbanding gangsa yang digantikannya.

Di negara China besi pertama digunakan juga adalah besi meteor, dengan bukti arkeologi mengenai barangan besi tempa muncul di barat laut, berhampiran Xinjiang, pada abad ke-8 SM. Barangan ini dibuat dengan besi tempa, dicipta melalui proses yang sama dengan yang digunakan di Timur Tengah dan Eropah, dan dipercayai diimport oleh penduduk bukan Cina.

Pada tahun-tahun terakhir Dinasti Zhou (ca 550 BC), keupayaan penghasilan barangan besi bermula disebabkan teknologi tanur yang berkembang tinggi. Menghasilkan rerelau bagas (blast furnace) yang berupaya menghasilkan suhu melebihi 1,300 K, negara Cina telah memajukan penghasilan besi tuang, atau besi mentah

Jika bijih besi dipanaskan serentak dengan karbon sehingga 1420–1470 K, cecair likat terbentuk, satu aloi sekitar 96.5% besi dan 3.5% karbon. Hasil ini kuat, boleh dibentuk menjadi bentuk halus, tetapi terlalu rapuh untuk dibentuk, kecuali ia dinyahkarbon (decarburized) untuk menyingkir kebanyakan karbon. Sebahagian besar penghasilan besi zaman Dinasti Zhou berikut, adalah besi tuang. Besi, bagaimanapun, kekal sebagai penghasilan orang bawahan, digunakan oleh peladang selama beberapa ratus tahun, dan tidak menarik minat kaum bangsawan China sehingga Sinasti Qin (sekitar 221 SM).

Besi tuang mundur di Eropah, disebabkan pelebur Eropah hanya mampu mencapai suhu sekitar 1000 K. Sebahagian besar Abad Pertengahan, di Eropah Barat, besi masih dihasilkan dengan menggunakan besi sponge menjadi besi tempa. Contoh besi tuang yang terawal di Eropah dijumpai dua tempat di Sweden, Lapphyttan dan Vinarhyttan, antara 1150 hingga 1350. Terdapat cadangan oleh para penyelidik bahawa ia mungkin diperkenalkan oleh puak Mongol menyeberangi Russia ketapak tersebut, tertapi tidak terdapat bukti kepada hipothesis ini. Bagaimanapun, menjelang akhir abad ke empat belas, pasaran bagi besi tuang mulai terbentuk, sebagai permintaan bagi peluru meriam yang diperbuat daripada besi tuang.

Peleburan besi awal (sebagaimana proses ini dikenali) menggunakan arang sebagai sumber haba dan agen penurun. Pada abad ke-18 bekalan kayu di England kehabisan dan kok(arang), bahanapi fosil, digunakan sebagai ganti. Innovasi ini oleh Abraham Darby membekalkan tenaga untuk Revolusi Perindustrian di England.

B.PEMBAHASAN

TEKNOLOGI DAUR ULANG BESI

Skrap besi/baja umumnya telah tercampur dengan logam lain saat proses daur ulang karena sulit dipisahkan. Ditambah lagi, banyaknya penggunakan pelapisan pada baja oleh Cr, Ni, Zn, Al, dan lain-lain untuk memenuhi suatu fungsi tertentu; seperti ketahanan korosi, keindahan, dan lain sebaginya. Penambahan Pb dilakukan untuk memperbaiki sifat permesinannya. Pada baja yang diperkuat, sering ditambahkan unsur-unsur lain seperti Ti, Cr, Ni, Co, V, dan W. Sementara itu, teknologi pengeliminasi unsur-unsur pengotor ini masih belum banyak diketahui, sehingga baja atau besi cor yang dihasilkan kurang memenuhi standar yang diharapkan. Misalnya keberadaaan Al dan Zn yang tidak terkontrol dapat menimbulkan pin hole yang sangat merusak hasil cor. Keberadaan Cu akan mengakibatkan hasil cor pecah atau menimbulkan crack pada permukaan baja yang mengalami perlakuan panas karena perbedaan titik leleh Cu dengan baja. 

Pengeliminasian unsur-unsur pengotor dengan metoda bubbling (meniupkan udara dalam cairan logam) telah lama diketahui. Dengan bubbling udara atau O₂, unsur-unsur yang memiliki kemampuan oksidasi diatas FeO seperti Si, Mn, B, Al lebih mudah dihilangkan daripada unsur-unsur yang memiliki kemampuan oksidasi di bawahnya seperti Pb, Cu, Ni, dan Co. 

Pemurnian Zn, unsur Zn mudah hilang dengan penguapan, sedangkan Al dapat dipisahkan dengan efektif melalui oksidasi dengan O₂. Pengoptimalan bubbling akan meningkatkan kecepatan pembersihan Zn, dan pengecilan gelembung-gelembung udara bubbling akan mempercepat proses oksidasi pada pembersihan Al. Namun demikian, di samping waktu prosesnya yang lama, metoda ini hanya dapat mengeliminasi unsur-unsur tertentu saja tergantung sifat reaksi dan berat jenis masing-masing unsur.

Metoda lain yang dikembangkan yaitu dengan compound separation (pemisahan pengotor dengan membuat paduan yang berbeda berat jenis). Perusahaan Kobe Steel Jepang telah mencoba mengeliminasi Pb dari kuningan dengan menambahkan Ca dan penyaringan, sedang cara teknisnya telah dipatenkan di Japan Paten. Namun demikian, pengeliminasian Pb tersebut kurang efektif karena keberadaan pengotor Pb yang berukuran kecil dan menyebar di dalam cairan. 

Kelompok peneletian penulis telah berhasil mengoptimalkan pengeliminasian Pb dari paduan tembaga dengan menambahkan aggregation agents (pengikat unsur pengotor) Ca-Si dan NaF. Sedangkan mekanisme pengeliminasian Pb dari paduan tembaga tersebut telah ditemukan secara sederhana seperti ditunjukkan pada Gambar 1 dengan mendasarkan pada energi Gibb’s. Teknik tersebut telah dipatenkan di Japan Paten dan sedang diuji dalam sekala industri. Prinsip dasar proses eliminasi pengotor pada paduan tembaga tidak berbeda dengan pada baja. Untuk itu, proses yang telah dikembangkan pada paduan tembaga diyakinkan dapat diterapkan juga pada baja.

Gambar 1. Mekanisme pengeliminasian pengotor dari skrap cair dengan kombinasi metoda bubbling dan compound separation.

Pada baja, unsur-unsur pengotor tertentu dapat dieliminasi dengan mudah dengan penambahan SiO₂ dan CaO. Namun, mekanisme pengeliminasiannya masih belum banyak diketahui. Ditambah lagi unsur-unsur pengotor seperti Co, Ni, Cu, Sn dan Pb masih belum bisa dieliminasi dan menjadi masalah utama pada proses pengecoran baja dan besi cor. Jika dapat ditemukan dan dihitung energi Gibb’s reaksi masing-masing unsur pengotor dengan aggregation agents-nya, maka mekanisme pengeliminasian unsur-unsur pengotor dapat disimulasikan. 

APLIKASI TEKNOLOGI DAUR ULANG BESI

Permasalahan utama pengolahan bijih besi lokal ialah kandungan pengotor seperti Ti dan V pada pasir besi yang berjumlah 170 juta ton, berada di sepanjang pantai pulau Jawa. Ti dapat mengendap dan menempel di dinding tungku terlebih dahulu saat proses reduksi, sehingga mengganggu proses pengecoran dan memperburuk aliran cairan besi. Sementara itu, bijih besi laterit yang berjumlah sekitar 1 milyar banyak mengandung Ni dan Co. Keberadaan Ni, Co dan Cr pada baja dapat meningkatkan kekerasannya. Namun, keberadaannya dengan kadar berlebih dapat menyebabkan kesulitan untuk membuat produk baja yang berbentuk lempengan. 

Dengan kombinasi metoda bubbling dan compound separation, diyakinkan bahwa unsur-unsur pengotor tersebut dapat dimurnikan. Pilihan aggregation agents yang tepat dari mineral alam yang ada di Indonesia menjadi kunci solusi pengolahan bijih besi mandiri dari bahan baku lokal. Pengolahan bijih besi mandiri akan dapat menyajikan pasokan bahan baku baja untuk industri nasional selama lebih dari 100 tahun.

PENYELAMATAN INDUSTRI BESI NASIONAL OLEH BEBERAPA ELEMEN TERKAIT

Menyongsong negara berbasis industri, Indonesia harus memiliki pasokan bahan baku besi mandiri. Indonesia tidak boleh tergantung kepada negara lain yang labil karena diperebutkan oleh negara-negara yang lebih maju dengan konsumsi yang jauh lebih besar. Harga bahan baku besi akan mudah disetir dan sangat merugikan. Program penyelamatan industri besi nasional melalui pengolahan bijih besi mandiri harus segera digulirkan kalau tidak ingin menemui kebangkrutan.

Untuk mewujudkan program tersebut, berikut akan diuraikan peran masing-masing elemen yang terkait :

Pemerintah.

Pemerintah harus dapat membuat kebijakan yang mengatur dan mengontrol terlaksananya program pengolahan bijih besi mandiri. Dana-dana harus diprioritaskan untuk tujuan tersebut di samping harus selalu mendorong elemen lain untuk bekerja keras mensukseskan program tersebut. Nilai ekonomi pasokan baja nasional (5-6 juta ton) melebihi 30 trilyun pertahun dan akan semakin meningkat seiring dengan kemajuan industri. Sementara itu, dana yang berkaitan dengan riset untuk pengembangan teknologi pengolahan bijih besi mandiri sangat sedikit bahkan cenderung tidak ada. Para peneliti di pusat-pusat penelitian harus bersaing untuk mendapatkan dana riset yang tersedia untuk pengembangan teknologi pengolahan bijih besi lokal karena tidak adanya prioritas yang mendukung program tersebut. 

Lembaga penelitian.

Sebagian besar lembaga penelitian yang mengembangkan riset di bidang pengolahan bijih besi sendiri-sendiri dan kurang melakukan koordinasi dengan lembaga lain atau dengan industri terkait. Walhasil, teknologi yang dikembangkan tidak bersifat integrated (menyeluruh) dan hasilnya masih belum bisa diterapkan ke industri terkait. Tidak terfokus dan terpusatnya program dan lokasi pengolahan bijih besi, semakin menjauhkan dari tujuan dan harapan yang diinginkan. Oleh karenanya, lembaga-lembaga yang memiliki fasilitas dan SDM serta fungsi yang berkaitan dengan perbajaan harus bersama-sama dan bekerja sama memprioritaskan riset dan dananya untuk tujuan membuat riset terpadu guna membangun pengolahan bijih besi mandiri.

Peneliti.

Peneliti merupakan elemen kunci bagi pengembangan teknologi pengolahan bijih besi. Bahan baku lokal, seperti laterit dan pasir besi yang memiliki sifat-sifat unik (banyak pengotor Ti, V, Ni, Co, dan lain-lain) perlu diolah dengan teknologi tertentu. Para peneliti terkadang masih bersifat individual, dalam artian kurang bisa bekerja sama dengan peneliti di lembaga lain. Padahal teknologi yang telah dikuasainya masih harus digabung atau diintegrasikan dengan teknologi lain agar dapat menghasilkan sesuatu yang diinginkan. Keterbatasan dana penelitian juga masih menjadi faktor dominan para peneliti untuk tidak kreatif berkarya. Selain itu arahan masing-masing lembaga kepada para peneliti harus sering diberikan.

Industri.

Industri adalah pelaku utama yang menjembatani temuan-temuan teknologi para peneliti kepada pemenuhan kebutuhan masyarakat. Atau dengan kata lain, industri berperan mengubah engineering frontier (teknologi yang tersedia di laboratotium) menjadi economic knowledge (teknologi bernilai ekonomi) dalam bentuk produk. Untuk membuat produk, industri akan menyedot tenaga kerja, yang pada akhirnya dapat meningkatkan perekonomian masyarakat. Jadi, industrilah yang berperan langsung meningkatkan taraf hidup masyarakat. Namun, ketika produk tidak berkualitas atau tidak memenuhi standar di pasar, maka industri akan menerima kerugian. Untuk dapat memenangkan persaingan, industri harus selalu menjaga kualitas produknya dengan selalu meningkatkan R&D dengan menjalin kerja sama dengan peneliti di lembaga penelitian. 

Sebagian besar industri nasional dalam sektor riil berkaitan erat dengan perbajaan. Hampir seluruh peralatan produksi dan transportasi didominasi dengan baja. Tersendatnya pengadaan peralatan industri karena krisis baja dan harga yang mahal akan menurunkan kinerja proses produksi. Industri-industri yang berkaitan langsung dengan perbajaan, misalnya industri pengecoran, otomotif, peralatan pertanian, dan lain-lain harus mau berhimpun dan ikut berperan serta mendukung program pengolahan bijih besi mandiri. Di samping menjalin mitra kerjasama dengan sesama industri, mereka juga harus mau menjadi mitra lembaga penelitian dalam pengembangan riset baja melalui pemberian informasi permasalahan teknologi yang sedang dihadapi. Industri juga diharapkan siap membantu memasarkan hasil riset peneliti yang menunjang peningkatan kualitas produksinya. 

Oleh karenanya penguasaan teknologi pemurnian skrap baja harus dibarengi dengan sebuah tim pemerintah-lembaga penelitian-industri yang solid untuk bisa menyelamatkan perekonomian bangsa ini.

CIRI-CIRI BESI SECARA KONKRIT

Atom besi biasa mempunyai 56 ganda jisim atom hidrogen biasa. Besi adalah logam paling banyak, dan dipercayai unsur kimia kesepuluh paling banyak di alam sejagat. Besi juga merupakan unsur paling banyak (menurut jisim, 34.6%) membentuk Bumi; penumpuan besi pada lapisan berlainan di Bumi berbeza antara tinggi peratusannya pada lapisan dalam sehingga 5% pada kerak bumi; terdapat kemungkinan bahawa teras dalam Bumi mengandungi hablur besi tunggal walaupun ia berkemungkinan sebatian besi dan nikel; jumlah besar besi dalam Bumi dijangka menyumbang kepada medan magnet Bumi. Simbolnya adalah Fe ringkasan kepada ferrum, perkataan Latin bagi besi.

Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain mesti disingkir melalui pengurangan kimia. Besi digunakan dalam penghasilan besi waja, yang bukannya unsur tetapi aloi, sebatian logam berlainan (dan sebahagian bukan-logam, terutamanya karbon).

Nukleus besi adalah antara nukleus-nukleus yang mempunyai tenaga pengikat tertinggi per nukleon, dan hanya diatasi oleh isotop nikel ⁶²Ni. Nukleid stabil yang paling banyak di dalam alam semesta adalah ⁵⁶Fe. Ini merupakan hasil daripada pelakuran nuklear pada bintang. Walaupun perolehan tenaga yang lebih tinggi boleh didapati dengan mensintesis ⁶²Ni, namun proses ini tidak digemari kerana keadaan yang kurang sesuai pada bintang-bintang. Apabila bintang gergasi mengecut pada penghujung hayatnya, tekanan dalaman dan suhu akan meningkat, membolehkan bintang seterusnya menghasilkan unsur yang lebih berat, walaupun keadaan ini adalah kurang stabil berbanding dengan unsur-unsur pada sekitar nombor jisim 60 ("kumpulan besi"). Ini menjurus kepada berlakunya supernova.

Model kosmologi dengan alam sejagat terbuka meramalkan bahawa terdapatnya fasa di mana semua benda akan bertukar menjadi besi, hasil daripada tindak balas pembelahan dan pelakuran yang perlahan.

KEGUNAAN BESI

Besi merupakan logam paling biasa digunakan di antara semua logam, iaitu merangkumi sebanyak 95 peratus daripada semua tan logam yang dihasilkan di seluruh dunia. Gabungan harganya yang murah dengan kekuatannya menjadikan ia amat diperlukan, terutamanya dalam penggunaan seperti kereta, badan kapal bagi kapal besar, dan komponen struktur bagi bangunan. Besi waja merupakan aloi besi paling dikenali, dan sebahagian dari bentuk yang dibentuk oleh besi termasuk:

• Besi mentah atau Pig iron yang mengandungi 4% – 5% karbon dengan sejumlah bendasing seperti belerang, silikon dan fosforus. Kepentingannya adalah ia merupakan perantaraan daripada bijih besi kepada besi tuang dan besi waja.
• Besi tuang (Cast iron) mengandungi 2% – 3.5% karbon dan sejumlah kecil mangan. Bendasing yang terdapat di dalam besi mentah yang dapat memberikan kesan buruk kepada sifat bahan, seperti belerang dan fosforus, telah dikurangkan kepada tahap boleh diterima. Ia mempunyai takat lebur pada julat 1420–1470 K, yang lebih rendah berbanding dua komponen utamanya, dan menjadikannya hasil pertama yang melebur apabila karbon dan besi dipanaskan serentak. Sifat mekanikalnya berubah-ubah, bergantung kepada bentuk karbon yang diterap ke dalam aloi. Besi tuang 'putih' mengandungi karbon dalam bentuk cementite, atau besi karbida. Sebatian keras dan rapuh ini mendominasi sifat-sifat utama besi tuang 'putih', menyebabkannya keras, tetapi tidak tahan kejutan. Dalam besi tuang 'kelabu', karbon hadir dalam bentuk serpihan halus grafit, dan ini juga menyebabkan bahan menjadi rapuh kerana ciri-ciri grafit yang mempunyai pinggir-pinggir tajam yang merupakan kawasan tegasan tinggi. Jenis besi kelabu yang baru, yang dinamakan 'besi mulur', adalah dicampur dengan kandungan surih magnesium untuk mengubah bentuk grafit menjadi sferoid, atau nodul, lantas meningkatkan ketegaran dan kekuatan besi.
• Besi karbon mengandungi antara 0.5% dan 1.5% karbon, dengan sejumlah kecil mangan, belerang, fosforus, dan silikon.
• Besi tempa (Wrought iron) mengandungi kurang daripada 0.5% karbon. Ia keras, mudah lentur, dan tidak mudah dilakurkan berbanding dengan besi mentah. Ia mempunyai sejumlah kecil karbon, beberapa persepuluh peratus. Jika ditajamkan menjadi tirus, ia cepat kehilangan ketajamannya.

• Besi aloi (Alloy steel) mengandungi kandungan karbon yang berubah-ubah dan juga logam-logam lain, seperti kromium, vanadium, molibdenum, nikel, tungsten dsb.
• Besi oksida (III) digunakan dalam penghasilan storan magnetik dalam komputer. Ia sering dicampurkan dengan bahan lain, dan mengekalkan ciri-ciri mereka dalam larutan.

RAGAM KEWUJUDAN

 

Gambar 1. Mekanisme pengeliminasian pengotor dari skrap cair dengan kombinasi metoda bubbling dan compound separation.

Warna merah pada air disebabkan oleh kehadiran bijih besi dalam batu”

Besi merupakan salah satu unsur paling biasa di Bumi, membentuk 5% daripada kerak Bumi. Kebanyakan besi ini hadir dalam pelbagai jenis oksida besi, seperti bahan galian hematit, magnetit, dan takonit. Sebahagian besar teras bumi dipercayai mengandungi aloi logam besi-nikel. Sekitar 5% daripada meteorit turut mengandungi aloi besi-nikel. Walaupun jarang, ini merupakan bentuk utama logam besi semulajadi dipermukaan bumi.

Dalam perindustrian, besi dihasilkan daripada bijih, kebanyakannya hematit (sedikit Fe₂O₃) dan magnetit (Fe₃O₄), melalui penurunan oleh karbon dalam relau hembus (blast furnace) pada suhu sekitar 2000°C. Dalam relau hembus, bijih besi, karbon dalam bentuk kok, dan fluks seperti batu kapur diisikan di bahagian atas relau, sementara semburan udara panas dipaksa untuk masuk ke dalam relau di bahagian bawah.

Dalam relau, kok bertindak balas dengan oksigen dalam hembusan udara untuk menghasilkan karbon monoksida:

2 C + O₂ → 2 CO

Karbon monoksida mengurangkan bijih besi (dalam persamaan kimia di bawah, hematit) kepada besi lebur, menjadi karbon dioksida di dalam proses tersebut:

3 CO + Fe₂O₃ → 2 Fe + 3 CO₂

Fluks ditambah untuk meleburkan bendasing dalam bijih, terutamanya silikon dioksida pasir dan lain-lain silikat. Fluks biasa termasuklah batu kapur (terutamanya kalsium karbonat) dan dolomit (magnesium karbonat). Fluks yang lain boleh digunakan bergantung kepada jenis bendasing yang perlu diasingkan daripada bijih. Di bawah kepanasan relau, batu kapur mengurai menjadi kalsium oksida (kapur tohor):

CaCO₃ → CaO + CO₂

Kalsium oksida bergabung dengan silikon dioksida untuk menghasilkan sanga.

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

Sanga melebur oleh kerana haba di dalam relau, berbanding dengan silikon dioksida yang tidak akan melebur di bawah haba yang sama. Pada dasar relau, sanga yang melebur terapung atas leburan besi yang lebih tumpat, dan hanyut ke tepi relau yang mungkin akan dibuka untuk mengalirkan sanga keluar daripada leburan besi. Besi ini, apabila disejukkan, akan dipanggil besi mentah, sementara sanga boleh digunakan sebagai bahan untuk pembinaan jalan raya atau untuk menyuburkan tanah yang kurang mineral untuk pertanian.

Anggaran sebanyak 1,100 Jt (juta tan) bijih besi dihasilkan di seluruh dunia dalam tahun 2000, dengan nilai pasaran kasar mencecah lebih kurang 25 bilion dolar Amerika. Pengeluaran bijih berlangsung di 48 negara, dengan lima pengeluar terbesar merupakan China, Brazil, Australia, Rusia dan India, menghasilkan 70% daripada pengeluaran bijih besi dunia. 1100 Jt bijih besi digunakan untuk menghasilkan lebih kurang 572 Jt besi mentah.

SEBATIAN ( KEADAAN PENGOKSIDAAN )

 

Timbunan palet bijih besi akan digunakan dalam penghasilan besi keluli.

Keadaan pengoksidaan biasa untuk besi termasuk:

• Bentuk Ferum(II), Fe²⁺, dahulunya dinamakan ferus amat biasa.
• Bentuk Ferum(III), Fe³⁺, dahulunya dinamakan ferik, juga biasa, sebagai contoh dalam karat.
• Bentuk Ferum(IV), Fe⁴⁺, dahulunya dinamakan feril, stabil dalam sebahagian enzim (contoh. peroksidase).
• Ferum(VI) juga ada, walaupun jarang dalam Kalium ferat.
• karbide besi Fe₃C juga dikenali sebagai cementite.
• Lihat juga besi oksida

PERANAN BIOLOGI DALAM BESI

Besi dalam bentuk zat besi amat penting bagi semua organisma, kecuali bagi sebahagian kecil bakteria. Ia kebanyakannya disisipkan dengan stabil dalam logamprotein (metalloprotein), kerana sekiranya terdedah atau dalam bentuk bebas ia menyebabkan penghasilan radikal bebas yang kebiasaannya toksik kepada sel. Mengatakan bahawa besi bergerak bebas tidaklah bermaksud ia diangkut secara bebas dalam bendalir badan, sebaliknya besi terikat ketat dengan hampir kesemua biomolekul-biomolekul agar ia dapat melekap secara tak khusus kepada membran sel, asid nukleik, protein dsb.

Haiwan menerapkan besi ke dalam kompleks hem, sejenis komponen penting dalam sitokrom, iaitu protein yang terlibat dalam tindakbalas redoks (termasuk respirasi tetapi tidak terhad kepada respirasi sahaja), dan juga protein-protein pengangkut oksigen, iaitu hemoglobin dan mioglobin. Besi tak organik yang terlibat dalam tindakbalas redoks juga terdapat dalam kelompok besi-sulfur dalam kebanyakan enzim, seperti nitrogenase (terlibat dalam sintesis ammonia daripada nitrogen dan hidrogen) dan juga hidrogenase. Satu kelas yang bernama protein besi bukan hem berperanan dalam pelbagai fungsi dalam hidupan, protein-protein ini termasuklah enzim metana monooksigenase (mengoksidakan metana kepada metanol), ribonukeotida reduktase (menurunkan ribose kepada dioksiribose; biosintesis DNA), hemeritrin (pengangkutan dan pengikatan oksigen dalam invertebrat marin) dan asid fosfatase ungu (hidrolisis ester fosfate). Apabila tubuh menentang jangkitan bakteria, tubuh menyorokkan (sequester) besi dalam pengangkut protein transferrin supaya tidak dapat digunakan oleh bakteria.

Taburan besi dikawalatur secara ketat di dalam badan haiwan mamalia. Besi yang diserap dalam duodenum akan melekat pada transferrin, dan diangkut oleh darah sehingga tiba ke sel-sel. Di situ besi diterap ke dalam protein sasaran melalui mekanisme yang belum lagi diketahui.

Sumber-sumber gizi besi termasuklah daging, ikan, ayam, kacang dal, kacang, bayam, tauhu, kacang kuda, kacang bol, strawberi dan farina.Besi yang dibekalkan dalam makanan tambahan selalunya dalam bentuk Besi (II) fumarate. RDA untuk besi berbeza-beza bergantung kepada umur, jantina, dan sumber gizi besi (besi berasaskan hem mempunyai keterbiosediaan yang lebih tinggi). Lihat nota langkah berhati-hati di bawah.

ISOTOP DALAM BESI

Besi mempunyai empat isotop stabil yang wujud secara semula jadi, ⁵⁴Fe, ⁵⁶Fe, ⁵⁷Fe and ⁵⁸Fe. Kelimpahan semulajadi isotop-isotop Fe dalam alam sekitar adalah lebih kurang ⁵⁴Fe (5.8%), ⁵⁶Fe (91.7%), ⁵⁷Fe (2.2%) dan ⁵⁸Fe (0.3%). ⁶⁰Fe adalah radionuklida yang telah pupus dan mempunyai separuh hayat yang panjang (1.5 juta tahun). Kebanyakan hasil penyelidikan terdahulu dalam pengiraan komposisi Fe bertumpu kepada penentuan variasi ⁶⁰Fe akibat daripada nukleosintesis (iaitu, kajian meteorit) dan pembentukan bijih. Isotop ⁵⁶Fe menimbulkan minat saintis nuklear kerana ia merupakan nukleus yang paling stabil yang boleh dikecapi. Adalah mustahil untuk menjalankan proses pelakuran atau pembelahan ke atas ⁵⁶Fe untuk membebaskan tenaga. Ini tidak sama dengan lain-lain unsur.

Dalam fasa-fasa meteorit Semarkona und Chervony Kut perkaitan antara kepekatan ⁶⁰Ni, dan hasil reputan ⁶⁰Fe, dan kelimpahan isotop stabil besi boleh ditemui dan ini menjadi bukti kepada kewujudan isotop ⁶⁰Fe sejak saat pembentukan sistem solar. Kemungkinan tenaga yang dibebaskan dalam reputan ⁶⁰Fe, bersama dengan tenaga yang dibebaskan dalam penguraian radionuklida ²⁶Al, membantu dalam peleburan semula dan pembezaan asteroid selepas pembentukannya 4.6 bilion tahun yang lalu. Kelimpahan ⁶⁰Ni yang hadir pada bahan luar daratan dapat memberikan petunjuk yang lebih lanjut mengenai asal sistem solar dan sejarah awalnya.

Di antara isotop-isotop yang stabil ini, hanya ⁵⁷Fe mempunyai spin (−1/2). Oleh sebab itu, ⁵⁷Fe mempunyai kegunaan sebagai isotop spin dalam bidang kimia dan biokimia.

LANGKAH BERHATI-HATI DALAM MENGKONSUMSI BESI

Pemakanan zat besi berlebihan adalah toksik, kerana besi ferus berlebihan bertindak balas dengan peroksida dalam badan, menghasilkan radikal bebas. Besi dalam jumlah normal, mekanisma antioksida dalam badan mampu mengawal proses ini. Sekiranya berlebihan, sejumlah radikal bebas yang luar kawal akan terhasil.

Sukatan zat besi yang boleh membawa maut bagi budak berumur dua tahun adalah lebih kurang tiga gram besi. Satu gram boleh mengakibatkan keracunan berat. Terdapat kes-kes yang dilaporkan mengenai kanak-kanak yang mengalami keracunan setelah memakan 10-50 tablet ferus sulfat dalam tempoh beberapa jam. Lebihan dos zat besi merupakan punca kematian kanak-kanak tertinggi antara lain-lain keracunan akibat pemakanan farmaseutikal secara tidak sengaja. DRI menyenaraikan paras tinggi pengambilan yang boleh diterima untuk orang dewasa adalah 45 mg/hari. Untuk kanak-kanak di bawah 14 tahun, paras tinggi ialah 40 mg/hari.

Jika besi diambil secara berlebihan, berbagai-bagai jenis gangguan akibat lebihan zat besi boleh berlaku, seperti hemokromatosis. Oleh sebab itu, makanan tambahan besi tidak patut diambil kecuali jika seseorang itu mengalami gangguan kekurangan besi dan telah mendapat nasihat doktor. Penderma darah adalah antara yang berisiko tinggi menghidap gangguan kekurangan besi dan selalunya akan disyorkan untuk mengambil makanan tambahan besi.

C.PENUTUP

KESIMPULAN

Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain mesti disingkirkan melalui pengurangan kimia. Besi digunakan dalam penghasilan besi waja, yang bukan unsur tetapi aloi, sebagian logam berlainan (dan sebagian bukan-logam, terutamanya karbon).

Tanda-tanda pertama kegunaan besi datangnya dari Sumeria dan Mesir, di mana sekitar 4000 SM, benda kecil, seperti mata lembing dan perhiasan, dihasilkan dari besi yang didapati dari meteor. Oleh kerana meteor jatuh dari langit sebahagian ahli bahasa menjangkakan bahawa perkataan Inggeris iron, yang which has cognates in many northern and bahasa Eropah barat, terhasil dari perkataan Etruska aisar yang bererti "Dewa-dewa".

Permasalahan utama pengolahan bijih besi lokal ialah kandungan pengotor seperti Ti dan V pada pasir besi yang berjumlah 170 juta ton, berada di sepanjang pantai pulau Jawa. Ti dapat mengendap dan menempel di dinding tungku terlebih dahulu saat proses reduksi, sehingga mengganggu proses pengecoran dan memperburuk aliran cairan besi. Sementara itu, bijih besi laterit yang berjumlah sekitar 1 milyar banyak mengandung Ni dan Co. Keberadaan Ni, Co dan Cr pada baja dapat meningkatkan kekerasannya. Namun, keberadaannya dengan kadar berlebih dapat menyebabkan kesulitan untuk membuat produk baja yang berbentuk lempengan.