Relau Bagas

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. Aliran bawahan bijih dan fluks yang disertai aliran atasan gas pembakaran bertindak sebagai suatu tukar ganti arus berlawanan.

Dalam penghasilan besi lebur, tindak balas kimia utama ialah ini:

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

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) + O_2(g) → 2 CO_(g)

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 Fe₂O_3(p) + CO_(g) → 2 Fe₃O_4(p) + CO_2(g)

Di bahagian lebih bawah (850 °C), besi(II,III) oksida diturunkan lagi menjadi besi(II) oksida:

Fe₃O_4(p) + CO_(g) → 3 FeO_(p) + CO_2(g)

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:

CaCO_3(p) → CaO_(p) + CO_2(g)

Kalsium oksida terbentuk bertindak balas dengan bendasing-bendasing besi (terutamanya silika) untuk membentuk jelaga kalsium silikat, CaSiO₃:

SiO₂ + CaO → CaSiO₃

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) + CO_2(g)

Karbon dioksida terbentuk dalam proses ini diturunkan semula menjadi bentuk monoksida oleh cok:

C_(p) + CO_2(g) → 2 CO_(g)