DASAR-DASAR TEORI REFRAKTORI

Oleh: Riki Gana Suyatna

(MT 04 / 3343041226)

1 Cilegon, 5 September 2016

POKOK BAHASAN

2

PENDAHULUAN

BAHAN BAKU REFRAKTORI (Raw Materials)

KLASIFIKASI REFRAKTORI

SIFAT-SIFAT & PENGUJIAN REFRACTORY

CONTOH INSTALASI REFRACTORY (VIDEO)

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

Gambar 1. Diagram enam Oksida yang menjadi dasar bahan refraktori (Hancock, 1988)

SiO2

Al2O3 MgO

Cr2O3

ZrO2

CaO

C

Spinel

Zircon Silicon carbide

7

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 ASAM

BAHAN BAKU REFRAKTORI JENIS NETRAL

1. Bauxite - Campuran antara diaspore (α-AlO.OH), gibsite {Al(OH)3} dan boechmit (γ-AlO.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

11

Silica sand

CONTOH GAMBAR RAW MATERIAL REFRAKTORI YANG DI JUAL DIPASARAN

Kaolin

Crhrome powder

ASAM BASA NETRAL

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 Al2O3

Berdasarkan Bentuknya

Contoh SHAPED / FORMED UNSHAPED / UNFORMED

SPECIAL

Gambar

Produk Brick Mortar, Gunning, plastic, Ramming,

Castable

BTR, Well Block, Cassette, Shroud,dll

Berdasarkan Densitas nya

JENIS KETERANGAN GAMBAR

REFRAKTORI / PADAT Berbentuk (Brick), Tak berbentuk (monolytic)

REFRAKTORI RINGAN / BERPORI

Berbentuk (Brick), Tak berbentuk (kaowol, ceramic blanket, ceramic board,dll)

BENTUK CONTOH GAMBAR CONTOH APLIKASI

STANDAR ( 230 X 114 X 65mm)

ARCH ( Tipe: Y0, Y1, Y2, Y3 ) WEDGE (Tipe: T0, T1, T2, T3) KEY ( Tipe: B0, B1, B2, B3 )

SPECIAL ( Sesuai requirement alat )

Checker Brick Hot Stove BF

14

SHAPED REFRACTORY

Tunnel Kiln PTKMP

Hotblastpipe BF PTKS

Hotstove BF PTKS

JENIS Contoh material + Alat bantu CONTOH APLIKASI

Castable (semen refraktori)

Ramming Refractories

Plastic refractories

Gunning refractories

Mortar refractories

15

UNSHAPED REFRACTORY

Low Cement

Clay Mortar

Tundish gun mixes

Plastic arch HSM Stamper

Paddle mixer

Hand mixer

Gunning machine

Ramming mix Rammer + mould Induction furnace PTAPI

Tundish BSP PTKS

Induction furnace

Arch furnace HSM

Instalasi brick COP PTKS

Colling Stave BF Proper

SIFAT-SIFAT & PENGUJIAN REFRAKTORI

16

17

Product Description

Sifat Fisik Refractories

Sifat Mekanis Refractories

Sifat Kimia Refractories

Disclaimer

Technical/product Data Sheet

18

CHEMICAL COMPOSITION

BULK DENSITY (ASTM C134) Kg/m3 or gr/cm3 =

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)

CONTOH PENGUJIAN REFRAKTORI (TEMPERATUR RUANG)

EDX 720 Wet analysis

Berat Refractory Volume Padatan

Bulk : volume padatan, volume open pore, volume closed pore

AP: ratio open pore terhadap volume ruah (bulk)

19 ( Diolah dari berbagai Sumber )

SEBAB – SEBAB KEAUSAN REFRAKTORI

Kondisi Operasi tungku

(berhubungan dengan gas)

Pengaruh mekanis

Perubahan Suhu

Bentuk Tungku

Pengoperasian Tungku

Pengaruh kimiawi

Pembasahan (wetting)

Sifat Refraktori Reaksi pada permukaan

Sifat – sifat Slag

Kepadatan Komposisi

kimia viskositas

Tegangan Permukaan Komposisi Mineralogi Struktur

Pembentukan mineral kembali

Kecepatan Difusi

Aliran panas konveksi

Kesetimbangan reaksi kimia

Perbedaan suhu

Waktu

- Padat - Berpori - Stabilitas isi

-Kecepatan Gas -Tekanan -Kandungan zat padat -Suhu, dll

-Ketetapan pemasangan -Kecepatan Pendinginan -Waktu penahanan

-Pukulan -Gesekan -Tekanan, dll

-Bulat -Segiempat -Terowongan -Silinder,dll

-Terus menerus -periodik

CONTOH INSTALASI REFRAKTORI (foto+video instalasi COP)

20

21

BF COMPLEKS PT KS -COKE OVEN PLANT

Regenerator Area

Foundation Area

Ramp Area

Carbonization Area

Coke Oven Top

- 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