pengetahuan umum bahan tahan api (refractory)

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