pengaruh arus dan waktu tungku busur listrik dalam - Digilib

PROSIDING SEMINAR NASIONAL
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi Akslerator dan Proses Bahan
Yogyakarta,
28 Agustus 2008
PENGARUH ARUS DAN WAKTU TUNGKU BUSUR LISTRIK
DALAM PROSES PEMBUATAN ZIRKONIUM KARBIDA
Sudaryadi, Sajima
PTAPB-BATAN
Yogyakarla
ABSRAK
PENGARUH ARUS DAN WAKTU TUNGKU BUSUR L1STRIK DALAM PROSES
PEMBUA TAN ZIRKONIUM KARBIDA. Telah dilakukan penelitian pengaruh Arus dan
Waktu dalam pembuatan zirkonium karbida dengan bahan dasar pasir zirkon.
Peleburan dilakukan dengan pemanasan memakai Tungku Busur Listrik. Pasir zircon
dicampur dengan Calcine Coke pada perbandingan berat 3 : 1 kemudian dimasukkan
dalam krus grafit, selanjutnya ditempatkan dalam Tungku Busur Listrik kemudian
dioperasikan pada suhu 1BOOoCdengan memvariasi arus: 70A, 75A, BOA, B5A, 90A,
95A dan waktu 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit, 30 menit dan 35 menit
Penelitian ini mempelajari pengaruh Arus dan Waktu peleburan. Kondisi optimum
dicapai pada arus listrik 90 A dan waktu 30 menit.
ABSTRACT
THE INFLUENCE OF THE CURRENT AND TIME ARC ELECTRICAL FURNACE ON
OF ZIRCONIUM
CARBIDE.
The research
THE FABRICA TION PROCESS
establesment of the current and time consume to made of zirconium carbide by
electrical furnace had been investigated. The melting of the sand was investigated
mixed of the 3 portion of the sand to of 1 of calcine cokes. The mixture was taken on
the crusher of graphite materials and then to entrance to the furnace and then heating
until to 1BOO°c with current variation 70A, 75A, BOA, B5A, 90A, 95A and time 5, 10,
15, 20, 25, 30, 35 minutes. The optimum of process is 90 Ampere of the current and
the times consument of 30 minutes
PENDAHULUAN
Pasir
zirkonium
apabila
mempunyai
peranan
yang diolah
sangat lebih
luas
lanjut
dalam
berbagai bidang industri. Oalam bidang industri
nuklir, bahan ini dapat diolah menjadi logam yang
berguna sebagai struktur reaktor atau kelongsong
bahan bakar nuklir, karena mempunyai sifat yang
unggul seperti[l] tahan terhadap suhu tinggi, tahan
terhadap korosi, mempunyai serapan neutron yang
kecil (0,18 - 0,2 barn), dan menaikkan sifat fisik
terhadap logam paduannya. Oalam industri non
nuklir, zirkonium berperan dalam industri keramik,
cat (pigmen),
semi konduktor dan pelapisan
perangkat keras seperti turbin. Bahan tersebut untuk
dapat berkiprah dalam industri yang strategis
tersebut harus mempunyai kemurnian yang tinggi
(nuclear grade).
Penelitian tentang proses pengolahan pasir
zirkon terus berlangsung, langkah demi langkah
dipantau seeara sinambung.
Proses ini dapat
Sudaryadi, dkk
dilakukan dengan metode proses basah maupun
kering. Pada penelitian ini digunakan metode kering
karena mempunyai banyak keunggulan dibanding
dengan metode basah diantaranya prosesnya pendek
sehingga sangat efisien.
Tungku
Busur Listrik adalah tungku
dengan earn ketja berdasarkan loneatan elektron
dari kutup positip ke kutup negatip sehingga tetjadi
pereikan api (panas). Panas yang ditimbulkan
mempunyai derajat yang eukup tinggi sehingga
dapat digunakan untuk melelehkan atau melebur
pasir zirkon yang ada disekelilingnya. Elektrode
merupakan salah satu perangkat tungku busur listrik
yang
terbuat
dari grafite.
Tegangan
tidak
berpengaruh pad a laju peleburan dan masukan
panas, namun tegangan yang terlalu tinggi hanya
akan membuang energi (kurang efisien). Aliran arus
sangat berpengaruh terhadap daya peleburan (panas
yang dihasilkan).
Semakin tinggi arus yang
ISSN 1410 - 8178
359
PROSIDING SEMINAR NASIONAL
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
mengalir
akan
menyebabkan
panas
yang
ditimbulkan semakin besar.
Kemumian
produk sangat berpengaruh
pada pemanfaatannya. Penelitian ini sebagai tahap
pertama dalam pengolahan pasir zirkon menjadi
zirkon sponge dengan
metode basah. Pada
penelitian ini dipelajari pengaruh arus dan waktu
dalam pembuatan zirkonium karbida.
TATA KERJA
Bahan yang digunakan adalah:
Elektrode yang terbuat dari bahan grafit.
Pasir zirkon hasil dari tambang.
Alat yang
meliputi:
digunakan
dalam
penelitian
Satu set Tungku Busur Listrik sebagai
dapur peleburan. Tang panjang digunakan untuk
mengambil hasil proses. Pengukur suhu (sensor
suhu keramik type PIRh EL 18) digunakan untuk
mengukur suhu proses peleburan. Tang Amper
digunakan untuk mengukur arus dalam proses
peleburan. Skit match digunakan untuk mengukur
diameter elektrode.
Cara Kerja
I. Persiapan umpan
Oitimbang pasir zirkon dan karbon dengan
berat tertentu. Kedua bahan dicampur dengan
perbandingan berat 3 untuk pasir dan I untuk
karbon hingga diperoleh campuran yang homogen.
2. Variabel Arus listrik
Mula-mula
umpan
yang
tersedia
dimasukkan ke dalam krus yang terbuat dari grafit.
Krus yang berisi urnpan dimasukkan ke dalam
tungku peleburan kemudian tungku dihidupkan
dengan mengaliri arus listrik dan sumber utama
(PLN) selama 30 men it. Proses peleburan dilakukan
pada arus (70, 75, 80, 85, 90 dan 95 A); Hasil
proses peleburan (zirkonium karbida) ditimbang.
3. Variabel Waktu
Mula-mula
umpan
yang
tersedia
dimasukkan ke dalam krus yang terbuat dari grafit.
Krus yang berisi umpan dimasukkan ke dalam
tungku peleburan kemudian tungku dihidupkan
dengan mengaliri arus listrik dari sumber utama
(PLN). Proses peleburan dilakukan pada arus 90 A
dengan waktu yang divariasi dari 5, 10, 15, 20, 25,
30 dan 35 menit. Hasil proses peleburan (zirkonium
karbida) ditimbang.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian
ini merupakan
bagian dari
metode proses kering dalam pengolahan pasir
zirkonium menjadi zirkon sponge. Umpan yang
360
digunakan dalam penelitian adalah campuran pasii
zirkon dengan karbon pada perbandingan 3 : I
(berat sampel 4 gram). Parameter-parameter yang
diamati dalam penelitian adalah arus listrik dan
waktu peleburan.
Variabel arus
Pada
pengamatan
yang
dilakukan
ditekankan pada sejauh mana suhu maksimal dapat
dicapai dengan arus tertentu. Hasil peneltian
disajikan pada tabel berikut:
Tabel I. Pengaruh
kuat Arus terhadap
peleburan selama 30 menit.
No
I.
2.
3.
4.
5.
6.
Kuat Arus(A)
70
75
80
85
90
95
hasil
Berat hasil
1,17623
1,38576
1,64731
1,93414
2,17623
2,17745
Oari Tabel I pengaruh kuat arus terhadap
proses peleburan tampak bahwa semakin besar arus
yang digunakan akan semakin besar pula suhu yang
dicapai sehingga pasir yang terlebur semakin besar
pula jumlahnya, hal ini menunjukkan bahwa hasil
pemanasan akan berbanding lurus dengan arus yang
digunakan. Oitinjau pada Tabel I. tampak ketika
arus listrik dinaikan dari 70 ampere hingga 90
ampere terjadi kenaikan
hasil proses secara
signifikan, namun setelah arus dianikkan terus
menjadi 95 ampere kenaikan sudah tidak tajam lagi,
hal ini menunjukkan bahwa proses peleburan
mencapai pada daerah optimium terjadi pada kuat
arus 90 ampere.
Berat sam pel yang dilebur tergantung daya
tungku, semakin besar dayanya akan semakin
banyak sampel yang dilebur.
Variabel Waktu
Hasil penelitian dengan
peleburan disajikan pada Tabel 2.
variabel
waktu
Tabel 2. Pengaruh waktu peleburan terhadap hasil
peleburan pada kuat arus 90 A.
No
Waktu menit
Berat hasil
I.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
5
10
15
20
25
30
35
1,25586
1,58895
1,79752
1,96710
2,13014
2,27013
2,27140
Oari Tabel 2 pengaruh waktu terhadap
proses peleburan pada kuat arus 90 A dengan berat
umpan yang sarna tampak bahwa ketika waktu
peleburan 5 menit dinaikkan hingga 30 rnenit terjadi
ISSN 1410 - 8178
Sudaryadi, dkk
PROSIDING SEMINAR NASIONAL
PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR
Pusat Teknologi Akslerator don Proses Bahan
Yogyakarta, 28 Agustus 2008
kenaikan hasil proses yang sangat tajam, hal ini
menunjukkan
bahwa
semakin
lama
proses
peleburan
berarti semakin besar panas yang
diterima
oleh suatu materi semakin banyak
sehingga menyebabkan proses peleburan berjalan
dengan sempuma. Namun ketika waktu peleburan
dinaikkan terus hingga 35 menit, kenaikan hasil
proses sudah tidak mempengaruhi atau tidak terlalu
besar, hal ini menunjukkan bahwa waktu peleburan
30 menit sudah mencapai pada daerah yang
optimum.
Apabila arus terlalu besar dan waktunya
pendek
maka akan terjadi penguapan
yang
berlebihan
pada sampel dan sebagian
akan
terbuang, jika arus kecil dan waktunya lama maka
~mhu pembakaran tidak tercapai sehingga akan
terjadi penggumpalan pada sampel (sampel tidak
terbakar).
DAFT AR PUST AKA
I. ANWAR
MUZZAFAR.al."Production
of
Hafuium Free Zirkonium
Tetra Chlorida"
Nuclear Material Division. Pakistan (1977).
2. BUNY AMIN LUSTMAN and FRANK KENZE
Jr."The Metallurgy of Zirkonium." First Edition.
Mc Graw Hill Book Company." New York
( 1955).
3. DARY ANTO "Pengetahuan
Teknik Listrik"
Cetakan Pertama. Penerbit Bina Aksara Jakarta.
4. ROBIN SMITH "Chemical Proses Design". Mc
Graw Hill Inc. New York (1955)
5. RAMELAN dkk "Listrik Dalam Praktek" Jilid 1
Cetakan ke 3. Penerbit Pradya Paramita, Jakarta
(1976).
KESIMPUlAN
TANYA JAWAB
Berdasarkan percobaan dan pembahasan
diatas maka dapat diambil kesimpulan sbb :
a. Tungku busur listrik dapat digunakan
proses peleburan pasir zirkon
b. Elektrode
yang
digunakan
peleburan adalah grafit.
dalam
untuk
proses
Sudaryadi
c. Kuat arus optimum uintuk melebur campuran
pasir zirkon sebanyak 4 gram adalah 90 ampere.
d. Waktu
menit.
peleburan
Sudaryadi, dkk
optimum
Aryadi
~ Stelah dilakukan peleburan dengan tungku busur
listrik, apakah bisa diketahui kadar logam
zirkoniumnya?
dicapai
pada 30
~ Analisa kandungan /ogam sudah dilakukan
o/eh PTBIN dan diketahui ada peningkatan
tetapi masih memer/ukan penanganan /ebih
/anjut
ISSN 1410 - 8178
361