Prosidin Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997
lSSN 1410 -2897
PEMBUATAN GRAFIT IMPERMEABEL DARI KOKAS MINY AK BUMI}
~ ~j
Yateman Arryanto2, Fakhili Gulo3 dan Busron Masduki4
ABSTRAK PEMBUA T AN GRAFIT IMPERMEABEL DARI KOKAS MINY AK BUMI. Dalam rangka pemanfaatan limbah kokas minyak bumi telah dilakukan penelitian pembuatan grafit impermeabel. Kokas muda minyakbumi dikalsinasi dan dibuat pelet dengan cara dicampur dengan gala ter batubara sebagai bahan pengikat, kemudian dipanggang, diimpregnasi, digrafitisasi. Pengaruh pengulangan impregnasi pada tahap pemanggangan terhadap kualitas grafit sintetik juga dikaji. Kajian dilakukan dengan mengamati kristalinitas, densitas, porositas dan permeabilitas gas grafit sintetik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa grafit sintetik yang diperoleh memiliki derajat grafitisasi sebesar 0,64 Permeabilitas gas grafit sjntetik menurun sejalan dengan meningkatnya pengulangan impregnasi. Pelet grafit impermeabel diperoleh dengan pengulangan impregnasi sebanyak lima kali. ABSTRACT SYNTHESIS OF IMPERMEABLE GRAPHITE FROM PETROLEUM COKE. In order to utilize the petroleum coke waste, the synthesis of impermeable graphite from petroleum coke waste by using coal tar pitch as binder and impregnant has been done. Green coke was calcined and mixed with coal tar pitch to make pellets and then were baked, impregnated and graphitized. The influence of repetition of baking step impregnation on the resulting product were studied. The study was done by measuring the crystallinity, density, porosity and gas permeability of the synthesized graphite. The results showed that degree of graphitization of the synthesized graphite is about 0,64. Gas permeability of the synthesized graphite decreases by increasing the number of repetition of impregnation. The impermeable graphite was obtained by five times impregnation.
KEY WORDS Graphite,Impermeable, Petroleumcoke,Coal tar pitch,Impregnation
PENDAHULUAN Dengan adanya rencana pemerintah Indonesia untuk membangun instalasi Pusat Listrik Tenaga Nuklir maka pembuatan grafit moderator perlu direncanakan sejak dini. Selama ini, grafit tersebut masih diimpor dari luar negeri karena Indonesia masih belum dapat memproduksinya. Bahan baku pembuatan grafit adalah kokas minyak bumi (petroleum coke), sebagai bahan pengisi adalah gala ter batubara (coal tar pitch) sebagai pengikat [1,2,3,4]. Kedua bahan tersebut merupakan hasil samping industri pengolahan minyak bumi yang jumlahnya relatif melimpah di Indonesia.Kokas minyakbumi sangat baik sebagai bahan pengisi karena memiliki kandungan karbon yang relatif tinggi clan struktur kristalograf yang baik. Gala ter batubara cocok sebagai bahan pengikat karena memiliki kandungan karbon yang tinggi clan plastisitas termal pada suhu pencetakan [5]. Kokas muda (green coke) minyakbumi harus dikalsinasi untuk mengusir material pengotomya. Heintz [6] melaporkan bahwa kalsinasi kokas muda minyakbumi dapat dilakukan pada 1300°C selama 4 jam dengan laju pemanasan 300°C/jam dalam atmosfir gas inert. Sedangkan Kakuta dkk [7] melakukan kalsinasi kokas muda minyakbumi dengan metoda tradisional clan metoda barn. Pada metoda tradisional, kokas dikalsinasi pada 1300°C sedangkan pada metoda barn, kokas dikalsinasi melalui dua tahap yaitu
kalsinasi pada 900°C kemudian kalsinasi diulang pada 1300°C. Mateos dkk [8] telah membuat grafit dari kokas muda minyakbumi melalui pemanasan hingga suhu 2800°C. Pemanasan dilakukan dengan laju 400°C/jam clan waktu residensi 30 menit dalam atmosfir gas nitrogen. Dari difraktogram cuplikan, tarnpak bahwa kokas terkalsinasi pada 1400°C ke bawah memiliki d002= 3,44 A yang sesuai dengan struktur turbostratik. Pada pemanasan dari 1400°C hingga 2500°C, d002 turun sejalan dengan kenaikan suhu clan mencapai 3,354 A pada pemanasan 2500°C ke atas. Heintz [6] telah melakukan grafitisasi kokas muda minyak bumi pada 2900°C dengan laju pemanasan 900°C/jam clan waktu residensi 30 menit dalam atmosfir gas argon. Cuplikan dikarakterisasi berdasarkan intensitas puncak 002 yang dinyatakan oleh tinggi puncaknya. Menurut Aune dkk [9], perbedaan intensitas puncak 002 bersesuaian dengan perbedaan kandungan karbon dalam cuplikan. Grafit telah dibuat dengan memanaskan kokas pada suhu 2880°C dengan laju 1020°C/menit clan waktu residensi 1 jam [10]. Selama proses pemanasan, cuplikan mengalami pembe-basan material pengotor dalam bentuk gas yang akan meninggalkan bentuk pori pacta badan grafit. Ukuran pori yang terbentuk sangat bergantung pacta kondisi perlakuan pemanasan, ukuran dari partikel kokas, jumlah pengotor,
j Dipresentasikan pada Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997 2Kelompok Material Anorganik Jurusan Kimia F .MIP A -UGM JFakultas Keguruan Ilmu Pendidikan, Universitas Sriwijaya 4Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta
324
Prosidin Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997
1SSN1410 -2897
jumlah pengikat daD sebagainya [11]. Pemanasan pada suhu 1540°C hingga 2880°C, menyebabkan pembebasan belerang daD senyawa anorganik lainnya sehingga volume pori cuplikan menjadi meningkat [12]. Porositas graftt berpengaruh pacta sifat-sifatnya yang lain seperti densitas, permeabilitas gas, ketahanan terhadap korosi, kekuatan daD sebagainya. Pencegahan terbentuknya pori-pori pada badan graftt dapat dilakukan dengan penambahan zat inhibitor hembusan yang dapat memperlambat emisi belerang [4,13]. Sogabe dkk [II] telah melakukan kajian pelapisan permukaan graftt dengan poliimida untuk mengurangi permeabilitas gasnya. CarR yang paling umum clan murah untuk mengurangi porositas pelet karbon atau graftt adalah impregnasi dengan gala fer batubara [I]. Pacta proses ini, pori-pori graftt akan terisi oleh impregnan yang selanjutnya tergrafttisasi melalui pe- manasan temperatur tinggi. Oleh karena itu, penelitian ini akan mengkaji pem- buatan graftt impermeabel dari kokas minyakbumi dengan gala ter batubara sebagaipengikat.
PROSEDURPERCOBAAN KaIsinasi kokas minyakbumi Kokas muda minyakbumi dikalsinasi pacta 1300°C dengan laju kenaikan temperatur sekitar 4,56°C/menit daD waktu pemanasan sekitar 60 menit.
Gambar
1
Konversi kokas minyakbumi menjadi grafit Sebanyak 3,4 gram serbuk kokas deng\iD ukuran butir 106 Ilm dicampur dengan 1,6 gram serbuk gala ter batubara dengan ukuran butir 106 Ilm kemudian dibentuk menjadi pelet. Pelet tersebut dipanggang pada 1000°C selama 1 jam dan digrafitisasi pada suhu 2500°C selama I jam kemudian dikarakterisasi.
Perlakuan impregnasi Pelet hasil campuran kokas clan tar pitch tersebut dipanggang pada IOOO°C kemudian dilakukan impregnasi dengan gala ter batubara clan dipanggang ulang. Impregnasi clan pemanggangan diulang sebanyak I, 2, 3, 4 clan5 kali. Selanjutnya pelet digrafitisasi clan dikarakterisasi lagi. Pelet dikarakterisasi dengan mengukur massa, densitas clan porositas serta permeabilitas gas. Porositas diukur dengan porosimeter gas Helium clan permeabilitas gas diukur terhadap gas nitrogen.
HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian ini mengkaji perlakuan impregnasi dalam proses grafitisasi kokas minyak bumi dengan gala ter batubara sebagai pengikat clan impregnan. Untuk itu, beberapa parameter fisik grafit yang telah terimpregnasi seperti kristalinitas, densitas, porositas clan permeabilitas gas diamati clandianalisis.
Difraktogram Graftt Nuklir dan Sinte1
325
Prosidin PertemuanIlmiah SainsMateri 1997 Kajian
konversi kokas minyakbumi
lSSN1410.2897
menjadi
sedangkan gra,fit sintetik memiliki derajat grafitisasi s~besar 0,64. Hal ini menggambarkan bahwa kualitas grafit sintetik mencapai 91,42 % kualitas grafit nuklir.
grafit Pembuatan grafit dari kokas minyak bumi dengan gala ter batubara sebagai pengikat dilakukan melalui proses pemanas an pacta suhu tinggi. Kokas minyakbumi dikalsinasi dan dicampur dengan gala ter batubara untuk dibentuk menjadi relet. Pelet tersebut dipanggang dan digrafitisasi kemudian dikarakterisasi dengan difrakto meter sinar-x. Pembuktian kebenaran dari hasil sintesis dilakukan dengan cara membandingkan pola difraktogram dari grafit sintetik terhadap grafit standar tingkat nuklir pacta sudut difraksi 15-100°. Difraktogram dari kedua grafit tersebut disajikan pactagambar 1.. Pactagambar 1. terlihat bahwa difraktogram grafit sintetik memiliki pola yang sarna dengan difraktogram grafit nuklir. Semua puncak yang khas yang di- miliki oleh spektra grafit nuklir juga dimi- liki oleh spektra grafit sintetik meskipun memiliki intensitas yang berbeda. Tiga puncak tertinggi dari grafit standar yaitu puncak 002, 100 dan 004 secara berurutan muncul pacta sudut difraksi, 29 = 26,35 ; 44,08 dan 54,18°. Tiga puncak tersebut dari grafit sintetik muncul pacta29 = 26,31; 44,00 dan 54,08. Dengan adanya kecocokan pola difraktogram grafit sintetik terhadap pola difraktogram grafit nuklir, seperti yang terlihat dalam gambar.l, dapat dibuktikan bahwa basil sintetis adalah grafit dengan struktur yang benar. Namun demikian, grafit sintetik masih memiliki intensitas spektra dan sudut difraksi yang relatif lebih kecil dari pacta grafit standar. Hal ini menunjukkan bahwa kristalinitas grafit sintetik lebih rendah dibandingkan dengan kristalinitas grafit standar tingkat nuklir. Untuk lebih jelas melihat perbedaan antara grafit nuklir standar dan sintetik dapat disajikan spektra puncak 002 seperti terlihat dalam gambar3.2. Derajat grafitisasi dari masing-masing cuplikan dapat di hitung berdasarkan harga dool dari spektra puncak 002. Pacta gambar 2 tampak bahwa puncak 002 dari grafit nuklir muncul pacta sudut difraksi, 29 = 26,35° sedangkan puncak 002 dari grafit sintetik muncul pacta sudut difraksi, 29 = 26,31°. Hal ini membuktikan bahwa cuplikan telah memiliki struktur grafit dengan benar. Derajat grafitisasi (g) dari grafit nuklir dan sintetik dapat ditentukan dengan menggunakan persamaanBacon [14], 3,44 -doo2 1) 3,44 -3,354 Hasil perhitungan menunjukkan bahwa grafit nuklir memiliki derajat grafitisasi sebesar 0,70
Gambar 2 : Puncak 002 dati Grafit Nuklirdan Grafit Sintetik
Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa grafit sintetik darikokas muda minyakbumi dengan gala ter batubara sebagai pengikat memiliki derajat grafitisasi 0,64 yang setara dengan 91,42 % kualitas grafit nuklir. Kajian perlakuan impregnasi Grafit sintetik merupakan material berpori. Sekitar 25% dari volume grafit tersebut terdiri atas pori-pori sehingga densitasnya selalu lebih kecil daripada densitas kristal grafit ideal [4]. Untuk kebanyakan tujuan, porositas grafit sangat penting untuk diperhatikan karena porositas berpengaruh pada sifat-sifat yang lainnya. Adanya pori pada badan grafit memungkinkan gas atau cairan merembes kedalam badan tersebut, sehingga peristiwa oksidasi atau reaksi kimia lain semakin mudah terjadi [I]. Cara yang paling umum dan murah untuk memperkecil porositas grafit adalah perlakuan impregnasi dengan menggunakan gala ter batubara sebagai bahan impregnan [5]. Pada umumnya, bahan yang telah diimpregnasi akan lebih tahan terhadap korosi dan reaksi kimia lainnya. Untuk material impermeabel seperti elemen bahan bakar nuklir, pengulangan impregnasi harus dilakukan beberapakali. Dalam penelitian ini, perlakuan impregnasi dilaksanakan pada tahap petnanggangan. Pengaruh perlakuan impregnasi pada sifat-sifat fisik pelet grafit dikaji secara kualitatif dan kuantitatif. Pengaruh tersebut diamati dan diintepretasikan berdasarkan perubahan sifat pelet seperti perubahan massa, densitas, porositas dan permeabilitas gas.
326
Prosid;nJ! Pertemuan Ilm;ah Sa;ns Mater; 1997
ISSN 1410 -2897
Pada proses ini, pelet yang telah terpanggang diimpregnasi dengan merenda~nya dalam cairan panas gala ter batubara. Selama perendaman, gas yang ada dalam pori-pori pelet akan keluar clan diharapkan cairan gala akan mengisi pori-pori tersebut. Selanjutnya gala akan menyatu dengan badan peletmelalui pemanasan.
diimpregnasi. Secara umum, massa pelet bertambah besar sejalan dengan meningkatnya pengulangan impregnasi yang telah dilakukan padanya. Jika diamati lebih teliti, terlihat bahwa laju pertambahan massa pelet relatif besar pada pengulangan impregnasi hingga tiga kali. Tetapi setelah pelet diimpregnasi sebanyak tiga kali, laju pertambahan massanya sangat kecil bahkan dapat mencapai nol pada perlakuan impregnasi berikutnya. Hal ini disebabkan oleh makin banyaknya gala yang diendapkan pada pelet sejalan dengan meningkatnya pengulangan impregnasi. Pada awal perlakuan impregnasi, kemam- puan pelet untuk menyerap gala masih
Pengaruh pengulangan impregnasi pada sifat densitas gas pelet Setelah terimpregnasi, pelet dipanggang kembali kemudian digrafitisasi. Selama proses pemanggangan dan grafiti-sasi, sebagian gala menguap dan sebagian lagi mengendappactapelet. Dengan adanya gala yang mengendap pacta pelet maka massa pelet akan bertambah. Untuk membuktikan hal tersebut, massa pelet diukur sebelum daD setelah perlakuan impregnasi.
besar sehingga gala yang dapat diendapkan padanya relatif banyak. Tetapi setelah diimpregnasi sebanyak tiga kali, pelet hampir
jenuh sehingga gala yang dapat diendapkan Hubungan pengulangan impregnasi dengan padanya relatif sedikit pada perlakuan impregnasi pertambahan Massa pelet setelah pemanggangan (p) dan setelah grafitisasi (g) disajikan pada gambar 3.
berikutnya. Pengendapan gala pada pelet dapat terjadi pada dua kemungkinan, yaitu pada permukaan luar clan pada pori-pori pelet. Hila gala hanya
mengendappada permukaan luar pelet maka volume pelet akan ikut bertambah, sehingga densitasnyatidak berubah bahkan menurun dengan adanya pertambahan massa karena densitas gala lebih kecil dari pada densitas kokas. Tetapi hila gala mengendappada pori-pori pelet maka volume pelet tidak membesar clan densitasnya akan
meningkat dengan adanya pertambahanmassa. 2
3
4
5
Untuk mengetahui hal tersebut, maka perubahan densitas ruah pelet sebagai akibat pengulangan impregnasi yang dilakukan padanya perlu dikaji.
6
~ngulangan~regna.i (kai)
Gambar3 Hubunganbanyaknyapengulangan impregnasidenganpertambahan massapelet Pada gambar 3, tampak bahwa massa pelet sebelum tergrafitisasi berbeda clengan Itlassanya setelah tergrafitisasi. Setelah digrafitisasi, massa pelet mengalami penyusutan sehingga massanya semakin kecil. Hal ini dimungkinkan karena adanya material pengotor yang keluar selama proses. Menurut Kolar [12] pembebasanbelerang clan senyawa anorganik lainnya akan terjadi pada suhu ]540°C hingga 2880°C. Selain itu, tampak juga bahwa perla kuan impregnasi berpengaruh secara nyata pada massa pelet baik sebelum maupun sesudah grafitisasi. relet yang telah diimpregnasi memiliki massa lebih besar dari pada pelet yang belum
Pengaruh pengulangan impregnasi pada sifat densitas gas pelet Pengaruh perlakuan impregnasi pada densitas ruah pelet diamati dengan cara menentukan densitas ruah dari masing-masing pelet yang telah diimpregnasi. Densitas ruah pelet ditentukan dengan cara membandingkan massa pelet terhadap volume ruahnya. Hubungan aurora bayaknya pengulangan impregnasi clan densitas ruah pelet setelah pemanggangan (p) clan setelah grafitisasi (g) disajikan pada gambar 4. Pada gambar 4, tampak bahwa densitas pelet setelah digrafitisasi lebih besar dibandingkan dengan densitas sebelum digrafitisasi. Hal ini
disebabkanoleh adanya peningkatanketeraturan struktur grafitisasi.
327
karbon
dalam
pelet
akibat
proses
Prosidin
Pertemuan I/miah Sains Materi 1997
ISSN 1410 -2897
porositas sebelum digrafitisasi. Hal ini berhubungan dengan terbentuknya pori-pori barn akibat adanya massa susut pelet yang disebabkan oleh terusimya material pengotor dari badan pelet. Material yang terusir tersebut me-ninggalkan rongga pada pelet dalam bentuk pori yang dapat meningkatkan porositas pelet. r;"iP)j
~ 0
2
~ng.n
3
4
5
6
h1'rognasi (QI)
Gambar 4: Hubungan banyaknya pengulangan impregnasi dengan densitas ruah pelet
Dalam proses tersebut penyusutan volume pelet terjadi dengan laju yang lebih besar daripada laju penyusutan massanya sehingga kerapatan partikel-partikel pelet meningkat setelah digrafitisasi. Densitas pelet sebelum atau setelah digrafitisasi tampaknya dipengaruhi banyak nya pengulangan impregnasi. Pelet yang telah diimpregnasi memiliki densitas lebih besar dari pada petet yang belum diimpreg nasi. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya kerapatan partikel.partikel karbon dalam relet dengan adanya pertambahan massa. Fenomena ini memberikan petunjuk bahwa impregnan telah terendapkan pada pori-pori relet sehingga volume pelet tidak bertambah besar dengan adanya pertambahan massa. Secara umumdensitas relet bertambah besar sejalan dengan meningkatnya pengulangan impregnasi. Pada impregnasi hingga yang ke tiga kali laju pertambahan densitas relet relatif besar tetapi setelah petet terimpregnasi sebanyak tiga kali laju pertambahan densitasnya relatifkecil. Pertambahan densitas relet yang sejalan dengan kenaikan massanya menunjukkan bahwa impregnan terendapkan pada pori-pori relet. Dengan adanya impregnan yang mengendap tersebut maka ukuran pori-pori relet akan mengecil dan untuk membuktikan pendapat ini dilakukan pengukuran terhadapporositas relet. Pengaruh pengulangan impregnasi pads sifat porositas gas pelet Porositas pelet adalah perbandingan volume pori-pori pelet terhadap volume ruahnya. Bila ukuran pori pelet semakin kecil maka harga porositasnya juga semakin kecil. Oleh karena itu, porositas pelet diukur dengan porosimeter helium. Hubungan antara pengulangan impregnasi daD porositas pelet disajikan padagambar 5. Pada gambar-3.5, terlihat bahwa porositas pelet setelah digrafitisasi lebih besar dari pada
0
2
3
4
~ulang.n~regn..i(kai) Gambar5 : Hubunganbanyaknyapeng- utangan impregnasidenganporositasruah petet
Porositas pelet baik sebelum mau- pun setelah grafitisasi tampak dipengaruhi oleh perlakuan impregnasi. relet yang tidak terimpregnasimemiliki porositasyang lebih besar dari pada relet yang telah terimpregnasi. Pengulanganimpregnasisebanyaklima kali dapat menurunkanporositaspelet hingga setengahkali porositassemula.Hal ini disebabkanoleh makin kecilnya ukuran pori-pori pelet akibat adanya sebagiangala yang terperangkapdi dalam pelet setelah impregnasi. Selanjutnya gala tersebut mengendappada pori-pori relet dan menyatu denganbadanrelet setelahgrafitisasi. Secara umum porositas pelet menurun sejalan dengan meningkatnya pengulangan impregnasi. Pengulangan hingga tiga kali menghasilkan kurva
dengan kemiringan
yang
sangattajam, yang berarti bahwa laju penurunan porositasrelet adalahrelatif besar. Tetapi setelah relet terimpregnasi sebanyak tiga kali, laju penurunan porositasnya relatif kecil. Hal ini berhubungandenganterjadinyapengecilanukuran pori-pori relet sejalan dengan meningkatnya pengulanganimpregnasi. Pada awal perlakuan impregnasi perubahan ukuran pori-pori relet adalah relatif besar. Tetapi setelah relet terimpregnasi sebanyaktiga kali, ukuran poriporinya hampir mencapaiharga minimal sehingga galayang ditambahkanpadaperlakuanimpregnasi
328
berikutnya kurang mampu untuk memperkecil
pori. Penurunanporositas yang sejalan dengan pertambahan massanya
membuktikan
bahwa
impr~gnanterendapkan padapori-pori relet. Padaprinsipnya,tujuanpenurunanporositas grafit adalah untuk menghindarkan perembesan
Prosidin
Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997
ISSN 1410 -2897
gas-gas oksidator seperti: O2, CO2,CO clan uap air
impregnasi sebanyak lima kali dapat menurunkan
ke dalam badan grafit karena gas-gas tersebut permeabilitas gas dari pelet sampai 115 kali. dapat bereaksi dengan grafit [15]. Dengan demikian, grafit moderator dalam reaktor nuklir tidak mesti memiliki porositas sebesar Dol tempi cukup dengan memiliki kemampuan tinggi untuk menyaring gas-gas oksidator tersebut. Pengaruh pengulangan impregnasi pad a sifat permeabilitas gas pelet Kemampuan pelet untuk melewatkan gas melalui pori-porinya disebut permeabilitas gas dari pelet tersebut. Pelet yang memiliki porositas besar akan lebih mudah dilewati oleh aliran gas sehingga pelet tersebut dikatakan memiliki permeabilitas gas yang besar. Untuk mern buktikan hal tersebut maka permeabilitas gas dari tiap pelet diukur dengan permeameter gas. Hubungan pengulangan irnpregnasi dengan permeabilitas gas dari pelet disajikan pada gambar 6. Pada garnbar 6, terlihat bahwa sebelurn clan setelah tergrafitisasi, permeabilitas gas dari pelet rnemiliki harga yang harnpir sarna sehingga kurvanya bertindihan. Hal ini rnenunjukkan bahwa proses grafitisasi tidak berpengaruh pada permeabilitas gas dari pelet
Secara umum, permeabilitas gas dari pelet menurun sejalan dengan meningkatnya pengulangan impregnasi. Hal ini disebabkan oleh menurunnya ukuran pori-pori pelet akibat perlakuan i/llpregnasi yang telah dikenakan padanya. Jika diamati lebih teliti, tampak bahwa pengulangan impregnasi hingga tiga kali mengakibatkan permeabilitas gas dari pelet turun sangat tajam tetapi setelah pelet terimpregnasi sebanyak tiga kali maka laju penurunan permeabilitas gasnya relatif kecil sehingga kurvanya mendatar. Hal ini dimungkinkan karena ukuran pori-pori awal dari pelet masih relatif besar sehingga banyak gas nitrogen yang dapat melewatinya. Tetapi setelah pelet terimpregnasi sebanyak tiga kali, ukuran pori-porinya hampir mencapai harga minimal sehingga hanya sebagian kecil gas nitrogen yang dapat melewati pelet tersebut. Hubungan permeabilitas gas dari pelet grafit dengan pengulangan impregnasi yang telah dilakukan padanya dapat dinyatakan dengan persamaanberikut. K= -O,6821n3+7,273n2-25,26n+ 29,593
(2)
dimanahargaK adalahpermeabilitasgas dari relet grafit
dalam
satuan darcy
clan n adalah
pengulanganimpregnasi Hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan tersebut menunjukkan bahwa permeabilitas gas daTi relet grafit akan menjadi Dol setelah peletnya terimpregnasi sebanyak lima kali. Pada saat itu, semua pori-pori relet grafit diperkirakan telah memiliki ukuran yang lebih kecil daTi pada ukuran molekul gas nitrogen sehingga gas nitrogen tidak mampu melewatinya.
Gambar6: Hubunganbanyaknyapengulangan impregnasidenganpermeabilitasgaspelet
Berdasarkan uraian
Fenomena ini dimungkinkan karena proses grafitisasi tidak dapat meningkatkan jumlah poripori pelet yang berukuran lebih besar dari pada
di
alas
dapat
disimpulkan bahwa permeabilitas gas daTi relet dapat diperkecil melalui perlakuan impregnasi dengan gala ter batubara sebagai impregnan. relet grafit yang telah terimpregnasi sebanyak lima kali
ukuran molekul gas nitrogen meskipun secara pada tahap pemanggangan dapat menjadi keseluruhan porositas pelet meningkat. Peningkatan porositas tersebut diduga sebagai basil pertambahan jumlah pori-pori yang lebih kecil daTi pada ukuran molekul gas nitrogen tetapi lebih besar dari pada ukuran molekul gas helium. Permeabilitas gas daTi pelet, baik sebelum maupun setelah grafitisasi tampak dipengaruhi oleh perlakuan impregnasi yang telah dikenakan padanya. relet yang telah terimpregnasi memiliki permeabilitas gas lebih kecil dibandingkan dengan pelet yang tidak terimpreg-nasi. Pengulangan
impermeabel denglill permeabilitas gas sekitar nolo relet grafit impermeabel tersebut memiliki porositas sekitar 22,43 % clandensitas sekitar 1,57 g/mL.
KESIMPULAN Berdasarkan basil penelitian dan pemb:lhasanyang telah diuraikan sebelumnya dapatdisimpulkanbahwa:
329
2
Grafit sintetik dari kokas minyakbumi dengan gala ter batubara sebagai pengikat mempunyai derajat grafitisasi sekitar 0,64. Dimana grafit standar yang digunakan mempunyai derajat grafitisasi sebesar0,70.
[7]
KAKUTA, M., TANAKA, H., SATO, J. and NOGUCHI, H., A New Calc i- cining Technology for Manufac- turing of Coke with Lower Thermal Expansion Coefficient. Carbon, 19{1981), p. 347-352
Permeabilitas gas dari relet grafit semakin kecil sejalan dengan meningkatnya penguIangan impregnasi pada tahap pemanggangan. Pelet grafit impermeabeI dapat diperoIeh meIalui penguIangan
[8]
MATEOS, J.M.J., ROMERO, E. and SALAZAR, C.G.D. , XRD Study of Petroleum Cokes by Line Profile Analysis: Relation Among Heat Treatment, Structure, and Sulphur Content. Carbon, 31 (1993),p. 1159-1178
[9]
AUNE, F., BROCKNER, W. and OYE, H.A., X-Ray Characterization of Cathode Carbon Materials. Carbon, 30 (1992), p. 1001-1005
impregnasi pada lahar pemanggangan sebanyak lima kali. Grafit sintetik yang dihasilkan memiIiki porositas sekitar 22,43 % clandensitas sekitar 1,57 g/mL.
DAFTARPUSTAKA [I]
KELLY, B.T., Physicsa/Graphite. Applied SciencePublishers,London,(1981).
[10] WHEISHAUPTOVA, Z., MEDEK, J. and VA VERKOVA, Z., A Changein The Porous Structure of Coke between 1540°C and 2880°C.Carbon,30(1992),p. 1055-1062
[2] PIERSON, H.O., Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes, Properties, Processing and Applications. Noyes Publications,New Jersey,(1993).
1] SOGABE,T., INAGAKI, M. and IBUKI, T., Coatingof Graphiteby Polyimideand Its Gas Permeability.Carbon,30 (1992),p. 513-516
[3]
REYNOLDS, W.N., Physical Properties oJGraphite. Elsevier Publishing Co, Ltd, [12} KOLAR, M.L., Optical and CrystallographicStructureof Pitch Cokes. Carbon,30 Amsterdam,(1968). (1992),p. 613-618
[4]
VOHLER, 0., STURM, F.V. and WEGE, E.,Carbon and Graphite Materials. Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A5: pp. 105-123. VCH Verlagsgesell Schaft, Weinheim, (1986). LIGGETT, L.M. ,BAKED and GRAPHITIZED Products, Manufacture. Ency. of Chern. Tech. 2m1ed, 4. John Wiley & Sons Inc., New York,(1968), pp. 158-202.
[6] HEINTZ, E.A., Review The Characterization of Petroleum Coke. Carbon, 34 (1996),p. 699-709
[13} WINTER, L.L. , BAKED and Graphitised Carbon. Ency. of Chem. Tech 3rd ed., 6. John Wiley & Sons Inc., New York, (1979), p. 570-576 [14} SEEHRA,M.S. and PAVLOVIC, A.S., XRay Diffraction, Thermal Expansion, Electrical Conductivity, and Optical Mk:roscopyStudiesof Coal-BasedGraphites. Carbon.31 (1993),p. 557-564 [15] MEERS,J.T. , Propertiesof Manu- factured Graphite. Ency. of Chern. Tech. jrd ed.. 6 John Wiley & Sons Inc., New York,(1979), p. 589-596
330
