PROSES PEMBENTUKAN METALURGI BATU BATA TAHAN API

1. INDAH NUUR HASANAH (201412062) TPHP B 2014
PengetahuanBahan | 1
PROSES PEMBENTUKAN METALURGI BATU BATA TAHAN API
Pendahuluan
Material refraktori sangat diperlukan untuk banyak industri proses. Material ini melapisi
furnace, tundish, ladle dan sebagainya. Material ini juga digunakan sebagai Nozzle, Spout,
dan Sliding Gate. Biaya untuk pembelian dan instalasi refraktori adalah faktor yang
menentukan dalam biaya proses secara keseluruhan. Kegagalan (failure) material refraktori
ketika digunakan dalam suatu proses dapat berarti suatu bencana. Material refraktori
diharapkan dapat tahan terhadap temperatur tinggi, tahan terhadap korosi slag cair, logam
cair dan gas-gas agresif, siklus termal (thermal cycling), tahan terhadap benturan dan abrasi
dengan hanya sedikit perawatan. Banyak orang bekerja di Industri yang menggunakan
refraktori tetapi hanya sedikit yang mengerti tentang material ini, sehingga pemborosan
biaya tidak dapat dihindari.
Refraktori didefinisikan sebagai material konstruksi yang mampu mempertahankan bentuk
dan kekuatannya pada temperatur sangat tinggi dibawah beberapa kondisi seperti tegangan
mekanik (mechanical stress) dan serangan kimia (chemical attack) dari gas-gas panas, cairan
atau leburan dan semi leburan dari gelas, logamatau slag [Hancock, 1988 ].
Dengan kata lain refraktori adalah material yang dapat mempertahankan sifat-sifatnya yang
berguna dalam kondisi yang sangat berat karena temperatur tinggi dan kontak dengan
bahan-bahan yang korosif. Refraktori dibuat dari berbagai jenis material terutama keramik
yang mana termasuk bahan-bahan seperti alumina, lempung (clay), magnesia, chromit,
silicon karbida dan lain-lain. Refraktori digunakan untuk mengkonstruksi atau melapisi
struktur yang berhubungan dengan temperatur tinggi, dari perapian sampai blast furnace.
Untuk dapat melayani aplikasi yang diminta, refraktori memerlukan sifat-sifat tertentu.
Sifat-sifat ini diantaranya titik lebur yang tinggi, kekuatan yang bagus pada temperatur tinggi,
tahan terhadap degradasi, mudah dipasang, dan biaya masuk akal.
Material Bahan Baku (Raw Material) Bagian I.
1. Lempung (Clays)
Lempung dari berbagai kelompok material terbentuk dari proses pelapukan batuan
metamorphosis atau batuan beku. Material ini umumnya sangat halus dengan ukuran
partikel kurang dari 2 mikron. Material yang menarik bagi pembuat (manufaktur) refraktori
adalah yang mempunyai kandungan alumino-silikat yang tinggi.
Kelompok refraktori ini biasanya mempunyai ketahanan yang bagus terhadap slag asam
(acid slag). Secara umum property dari kelompok ini yaitu sebagai berikut:
o Bagus sebagai material insulator.
o Beberapa jenis mempunyai perilaku ekspansi yang kompleks, tetapi kebanyakan
hanya mempunyai ekspansi panas yang kecil.
o Kekuatan yang sedang pada temperatur tinggi, mengandung fasa gelas yang bertitik
lebur rendah.
o Ketahanan yang bagus terhadap slag asam(acid slag).
o Ketahanan yang bagus terhadap kejut panas (thermal shock)
o Tidak mahal dan mudah tersedia.

2. INDAH NUUR HASANAH (201412062) TPHP B 2014
PengetahuanBahan | 2
Lempung adalah campuran dari beberapa mineral lempung, yang biasanya juga
mengandung jumlah yang bervariasi dari mineral bukan lempung.
 Lempung Cina (China Clay) atau Kaolin adalah jenis lempung yang mempunyai
kandungan mineral utama berupa kaolinite. Mineral yang lain seperti kwarsa,
feldspar dan mika.
 Lempung Bola (Ball clays) terdiri dari mineral utama kaolinite dan illite, dan sering
juga mengandung sejulah tertentu bahan-bahan organic. Ukuran butiran dari ball
clays biasanya lebih kecil dari pada China clay, selain itu juga mempunyai tingkat
plastilitas yang tinggi serta kekuatan yang bagus bila kering. Jumlah illite yang besar
di dalam material cenderung menurunkan titik lebur dari ball clays.
 Fire clay (lempung api) adalah ball clay dengan kandungan kaolinite yang tinggi dan
kandungan illite yang rendah. Sebagai akibatnya, fire clay mempunyai titik lebur
yang tinggi untuk jenis lempung, oleh karena itu digunakan untuk aplikasi sebagai
refraktori.
 Flint clays (lempung batu api) adalah lempung dengan kandungan silica yang tinggi,
juga digunakan untuk aplikasi sebagai refraktori.
 Bata lempung (Brick clay) mempunyai rentang komposisi yang lebar, tetapi biasanya
komposisi utamanya kaolinite atau illite. Selain itu juga mengandung mineral besi
yang menghasilkan warna merah ketika dibakar.
2. Alumina
Alumina untuk refraktori berasal dari deposit alami dan buatan. Sumber-sumber alami
terdiri dari Bauksite dan Diaspore. Sedangkan yang buatan terdiri dari Calcined Alumina,
Sintered Alumina, dan Fused Alumina.
Bauksit adalah bijih yang mengandung Boehmite (Al2O3.H2O) atau Gibbsite (Al2O3.3H2O)
dalam proporsi yang bervariasi. Bauksit juga mengandung oksida besi, alumino-silikat dan
titania. Bauksit yang kaya akan oksida besi dan pengotor lain dapat digunkan untuk
membuat Calcined Alumina melalui proses Bayer atau untuk membuat logam alumunium.
Bauksit yang langsung digunakan unuk membuat refraktori harus memiliki kandungan
pengotor yang rendah. Segera setelah ditambang kemudian bauksit dikalsinasi di rotary kiln
untuk penyetabilan. Komponen utama adalah corundum (alumina α) dengan sedikit Mullit
dan sejumlah kecil fasa glas.
Gambar 1. Calcined Alumina

3. INDAH NUUR HASANAH (201412062) TPHP B 2014
PengetahuanBahan | 3
Diaspore adalah monohidrat alumina, membentuk corundum langsung selama pemanasan,
sehingga hanya membutuhkan kalsinasi sebelum digunakan sebagai bahan baku refraktori.
Calcined alumina dibuat dengan proses Bayer, beberapa grade tersedia dengan property
yang sesuai dengan aplikasinya.
Sintered Alumina dibuat dengan peletisasi (peletizing) calcined alumina, lalu disinterisasi
pada temperature sangat tinggi (> 1800 C) di Rotary Kiln. Sintered pellet kemudian di remuk
(crushing) yang akan menghasilkan alumina kualitas sangat tinggi dengan butiran kasar.
Kadang-kadang juga disebut tabular alumina karena bentuk kristalnya yang besar
menyerupai tablet. Kandungan mineral utama adalah alumina α dengan hanya sejumlah
kecil sangat kecil (trace) alumina β (Na2O.11Al2O3).
Fused Alumina dibuat dengan cara melebur calcined bauxite atau calcined alumina di
electric Arc furnace (EAF). Material yang telah lebur tersebut lalu dicetak menjadi ingot dan
kemudian diremuk. Terdapat beberapa jenis fused Alumina, yaitu:
o Brown Fused Alumina yang terbuat dari bauksit, selama peleburan pengotor-pengotor
dipisahkan sehingga akan diperoleh kandungan alumina sebesar 94-97%, pengotor
yang tersisa akan memberikan warna coklat.
o White Fused Alumina yang terbuat dari calcined Alumina dan mengandung alumina
sebesar > 99%, material ini bersifat sangat refraktori (> 1900 C), densitasnya tinggi
dan tangguh, bila warnanya pink maka mengandung oksida Khrom sekitar 2%.
Gambar 2. White fused Alumina
Fused alumina mempunyai kristalisasi yang hamper sempurna sehingga membuatnya sangat
stabil, oleh karena itu mempunyai kekuatan yang sangat bagus pada temperature tinggi dan
ketahanan yang prima terhadap abrasi dan korosi.
Properti umum yang dimiliki refraktori alumina adlah sebagai berikut:
o Kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi.
o Sangat keras.
o Bersifat Amphoter, ketahanan korosi yang bagus terhadap berbagai variasi slag.
o Konduktivitas panasnya lebih tinggi daripada kelompok alumino-silikat.
o Kurang tahan terhadap kejut panas.
3. Silika

4. INDAH NUUR HASANAH (201412062) TPHP B 2014
PengetahuanBahan | 4
Silika membentuk sekitar 60% dari lapisan kerak bumi, sehingga bahan baku untuk refraktori
silica mudah tersedia. Sumber alaminya adalah kwarsa dan tanah diatomae. Pasir silica
adalah bahan baku utama. Pasir dpat berasal dari pantai, lempung pasir, atau dibuat dengan
meremuk batu pasir. Sedangkan tanah diatomae atau diatomit mengandung rangka-rangka
silica dari alga bersel tunggal yang disebut diatom. Rangka-rangka tersebut tersusun dari
silica hidrat dan silica amorf. Setelah dikalsinasi material bersifat sangat porous dan ringan
sehingga bagus digunakan sebagi material insulator.
Gambar 3. Pasir Silika
Fused silica dibuat dengan melebur pasir murni, hampir sama dengan cara membuat fused
alumina, dengan sedikit perbedaan yaitu disertai quenching terhadap material. Produknya
bersifat amorf dan mempunyai ekspansi panas yang sangat rendah, sehingga volumenya
sangat stabil. Akan tetapi material hanya dapat digunakan untuk periode yang panjang pada
temperature sampai 1200 C, ketika itu material gelas akan melunak dan membentuk
kristobalit pada 1270 C.
Silika mempunyai banyak polimorf sehingga perubahan fasa akan terjadi bila memanaskan
silica, selain itu juga disertai dengan perubahan volume yang cukup berarti. Hal ini akan
menyebabkan masalah jika memanaskan material yang mengandung kwarsa.
Penggunaan refraktori silica penggunaannya terus menurun, hal ini disebabkan oleh
perubahan-perubahan yang terjadi pada teknologi steelmaking dimana membutuhkan
refraktori yang mampu mengatasi temperature yang lebih tinggi. Selain itu juga masalah
kesehatan yang berkaitan dengan handling silica (silikosis) juga turut menyumbang pada
penurunan popularitasnya.
Properti umum dari refraktori silica adalah sebagai berikut:
Masih dapat menanggung beban sampai mendekati titik leburnya.
Hanya sedikit menyusut sampai 1600 C.
o Tahan terhadap korosi leburan Fe dan slag asam
o Insulator yang baik.
o Sensitif terhadap kejut panas pada 600 C.
o Bila terkena uap air dalam waktu yang lama dapat menyebabkan hancur (crumbling).

5. INDAH NUUR HASANAH (201412062) TPHP B 2014
PengetahuanBahan | 5
o Debu SiO2 dapat menyebabkan masalah kesehatan (Silikosis).
SPESIFIKASI BATU BATA TAHAN API
Batu Bata Tahan Api atau Bata Tahan Api atau Batu Tahan Api sebagai peredam sekaligus
perambat panas. Biasa digunakan didalam Boiler, Furnace, Incinerator, Cerobong, Tobong,
Kiln, Dryer, Rotary, dll.
SPESIFIKASI:
- Temperatur Kerja Maksimum ( Celcius) :
SK/ TN-30 = 1100;
SK/ TN-32 = 1200;
SK/ TN-33 = 1250;
SK/ TN-34 = 1350;
SK/ TN-36 = 1500
SILICA FIRE BRICK
Batu bata silika merupakan suatu refraktori yang
mengandung paling sedikit 93 persen SiO2. Bahan bakunya merupakan batu yang
berkualitas. Batu bata silika berbagai kelas memiliki penggunaan yang luas dalam tungku

6. INDAH NUUR HASANAH (201412062) TPHP B 2014
PengetahuanBahan | 6
pelelehan besi dan baja dan industri kaca. Sebagai tambahan terhadap refraktori jenis multi
dengan titik fusi yang tinggi, sifat penting lainnya adalah ketahanannya yang tinggi terhadap
kejutan panas (spalling) dan kerefraktoriannya. Sifat batu bata silika yang terkemuka adalah
bahwa bahan ini tidak melunak pada beban tinggi sampai titik fusi terdekati. Sifat ini sangat
berlawanan dengan beberapa refraktori lainnya, contohnya bahan silikatalumina, yang
mulai berfusi dan retak pada suhu jauh lebih rendah dari suhu fusinya.Keuntungan lainnya
adalah tahanan flux dan stag, stabilitas volumdan tahanan spalling tinggi.