DASAR-DASAR TEORI REFRAKTORI Oleh: Riki Gana Suyatna (MT 04 / 3343041226)
Cilegon, 5 September 2016 1
POKOK BAHASAN PENDAHULUAN BAHAN BAKU REFRAKTORI (Raw Materials) KLASIFIKASI REFRAKTORI SIFAT-SIFAT & PENGUJIAN REFRACTORY CONTOH INSTALASI REFRACTORY (VIDEO)
2
3
( ASTM C 71 ) Standard Terminology Relating to Refractories
• refractory (pl. -ies), n—nonmetallic materials having those chemical and physical properties that make them applicable for structures, or as components of systems, that are exposed to environments above 1000°F (538°C). • refractory, adj—resistant to high temperature.
4
BAHAN BAKU REFRAKTORI
5
Cr2O3
MgO
Spinel
Al2O3
CaO
Silicon carbide
Zircon ZrO2
SiO2
C
Gambar 1. Diagram enam Oksida yang menjadi dasar bahan refraktori (Hancock, 1988)
7
BAHAN BAKU REFRAKTORI JENIS ASAM 1.
Quartz (Kuarsa)
- Hasil pelapukan batuan Granite, Syenit, gneis. - Urat-urat mineral kuarsa.
2.
Sandstone (batupasir)
- Kuarsa yang mengalami kompaksi (tersemenkan) oleh kapur, lempung, silika, besi oksida, dll.
3.
Quartzite
- Batupasir yang mengalami proses metamorfosa (terkena tekanan dan atau suhu tinggi).
4.
Flint
- Kuarsa dengan ukuran kristal yang sangat halus.
5.
Diatomae
- Bahan silikaan yang berasal dari cangkang diatome.
6
Fire Clay
- Lempung yang mempunyai titik lebur tinggi. - Terdapat pada daerah rawa-rawa atau sisipan-sisipan pada lapisan batubara.
7
Kaolin
- Kaolinit murni, plastisitas rendah - Titik Lebur = 1750 – 1770 0C.
8
Silimanite
- Mineral metamorfic, Kekuatan mekanis tinggi. - Bentuk kristalnya tabung memanjang-berserabut. - Titik lebur tinggi : 1730 – 1920 0C.
9
Mullite
- Kristalnya berserabut, Kekuatan mekanis tinggi. -Titik lebur tinggi : 1850 – 1920 0C
8
BAHAN BAKU REFRAKTORI JENIS NETRAL 1.
Bauxite
- Campuran antara diaspore (α-AlO.OH), gibsite {Al(OH)3} dan boechmit (γAlO.OH). - Hasil pelapukan dan leaching silika dari batuan yang kaya alumina (granit, syenit). - Banyak terdapat didaerah tropis-sub tropis.
2.
Corundum / Alumina
- Formula Al2O3 - Kadar Al2O3 88 – 99 %. - Titik lebur 1850 – 2050 0C. - Merupakan mineral tambahan pada batuan metamorf (mica-schist, gneiss)
3.
Carbon
- Coke, Antrachite, Bituminous, Graphite, Charcoal. - Titik lebur 2000 – 2990 0C. - Termal ekspansi rendah.
- Ketahanan terhadap suhu kejut bagus - Tidak mudah terbasahi oleh cairan besi 4.
Silicon carbide
- SiC (85 – 99 %) - Titik lebur 1730 – 2000 0C. - Ketahanan terhadap suhu kejut bagus. - Kekuatan pada suhu tinggi bagus. 9
BAHAN BAKU REFRAKTORI JENIS BASA 1
Magnesite (MgCO3)
Magnesite berkristal sangat halus merupakan hasil peruraian dari Serpentin {Mg3Si2O5(OH)4},Talc{Mg3Si4O10(OH)2}, Olivin {(Mg,Fe)2SiO4},
Magnesite berkristal kasar merupakan hasil metamorfosa batuan kapur yang mengandung Mg. 2
Brucite (MgO.H2O)
Merupakan ubahan dari serpentine.
3
Air laut
Mengandung MgO ≤ 8 %.
4
Periclase (MgO)
Titik lebur ~ 2300 0C. Merupakan hasil peruraian dari dolomit CaMg (CO3)2 CaCO3 + Mg + CO2.
5
Dolomite - CaMg (CO3)2
Ubahan dari batu kapur Titik lebur 1650 0C Tahan terhadap slag besi dan kapur
6
Forsiterite (MgO.SiO2)
Hasil ubahan dari batuan basa-ultra basa (dunite, peridotite,serpentinite) Kekuatan pada suhu tinggi bagus, Titik lebur : 1730 - 1920 0C.
7
Chromite (Cr2O3)
Hasil ubahan dari peridolite dan serpentinite. Kekuatan pada suhu tinggi bagus, Titik lebur > 1900 0C. Tahan terhadap slag basa. 10
CONTOH GAMBAR RAW MATERIAL REFRAKTORI YANG DI JUAL DIPASARAN ASAM
NETRAL
BASA
Silica sand
Kaolin
Crhrome powder 11
KLASIFIKASI REFRAKTORI
12
KLASIFIKASI MATERIAL REFRAKTORI Berdasarkan Senyawa Kimia Penyusunnya JENIS
RUMUS UMUM KIMIA SENYAWA
CONTOH
ASAM
MO2
SiO2
BASA
MO
MgO, CaO
NETRAL
M2O3
Berdasarkan Bentuknya SHAPED / FORMED Contoh
Al2O3
UNSHAPED / UNFORMED
SPECIAL
Mortar, Gunning, plastic, Ramming, Castable
BTR, Well Block, Cassette, Shroud,dll
Gambar
Produk
Brick
Berdasarkan Densitas nya JENIS
KETERANGAN
REFRAKTORI / PADAT
Berbentuk (Brick), Tak berbentuk (monolytic)
REFRAKTORI RINGAN / BERPORI
Berbentuk (Brick), Tak berbentuk (kaowol, ceramic blanket, ceramic board,dll)
GAMBAR
SHAPED REFRACTORY BENTUK
CONTOH GAMBAR
CONTOH APLIKASI
STANDAR ( 230 X 114 X 65mm)
Tunnel Kiln PTKMP
ARCH ( Tipe: Y0, Y1, Y2, Y3 ) WEDGE (Tipe: T0, T1, T2, T3) KEY ( Tipe: B0, B1, B2, B3 )
Hotblastpipe BF PTKS
SPECIAL ( Sesuai requirement alat )
Checker Brick Hot Stove BF
Hotstove BF PTKS
14
UNSHAPED REFRACTORY JENIS
Contoh material + Alat bantu
CONTOH APLIKASI
Castable (semen refraktori) Low Cement
Paddle mixer
Colling Stave BF Proper
Ramming mix
Rammer + mould
Induction furnace PTAPI Induction furnace
Plastic arch HSM
Stamper
Ramming Refractories
Plastic refractories
Arch furnace HSM
Gunning refractories
Tundish gun mixes
Gunning machine
Tundish BSP PTKS
Hand mixer
Instalasi brick COP PTKS
Mortar refractories Clay Mortar
15
SIFAT-SIFAT & PENGUJIAN REFRAKTORI
16
Technical/product Data Sheet
Product Description
Sifat Fisik Refractories
Sifat Mekanis Refractories Sifat Kimia Refractories Disclaimer
17
CONTOH PENGUJIAN REFRAKTORI (TEMPERATUR RUANG)
CHEMICAL COMPOSITION EDX 720
Wet analysis Bulk : volume padatan, volume open pore, volume closed pore AP: ratio open pore terhadap volume ruah (bulk)
BULK DENSITY (ASTM C134) Kg/m3 or gr/cm3 = Berat Refractory Volume Padatan
APPARENT POROSITY (ASTM C830, ASTM C 20-00)
App.Porosity=(Ww–Wd)/(Ww–Ws)
COLD CRUSHING STRENGTH (ASTM C133) - test specimen (2 X2X2inch) / 51X51X51mm
- S = W/A (Mpa) (KN/mm2) MODULUS OF RUPTURE (ASTM C133) - test specimen (9X2X2inch) / 228X51X51mm
- MOR = 3PL/2bd2 (Mpa) 18
SEBAB – SEBAB KEAUSAN REFRAKTORI Kondisi Operasi tungku (berhubungan dengan gas)
-Kecepatan Gas -Tekanan -Kandungan zat padat -Suhu, dll
Perubahan Suhu
Pengaruh mekanis
-Ketetapan -Pukulan pemasangan -Gesekan -Kecepatan -Tekanan, dll Pendinginan -Waktu penahanan
-
Mineralogi
Pengoperasian Tungku
-Bulat -Segiempat -Terowongan -Silinder,dll
Sifat – sifat Slag
Kepadatan
Komposisi
Pengaruh kimiawi
-Terus menerus -periodik
Reaksi pada permukaan
Sifat Refraktori
Struktur
Bentuk Tungku
viskositas
Tegangan Permukaan
Komposisi kimia
Padat Berpori Stabilitas isi
Pembasahan (wetting)
Waktu
Perbedaan suhu
Kesetimbangan reaksi kimia
Aliran panas konveksi
( Diolah dari berbagai Sumber )
Kecepatan Difusi
Pembentukan mineral kembali
19
CONTOH INSTALASI REFRAKTORI (foto+video instalasi COP)
20
BF COMPLEKS PT KS -COKE OVEN PLANT -
BF: 1,2 juta ton per tahun Sintering palnt : 1,78 juta per tahun COP : 500 ribu ton per tahun P = 80 m, L = 15,9 m, t = 12,5 m Refraktori yg dipasang : 21 ribu ton
Coke Oven Top Carbonization Area
Ramp Area
Regenerator Area
Foundation Area 21
