CARBONRISER SEBAGAI BAHAN PENAMBAH KADAR CARBON DALAM PELEBURAN BESI BAJA, FC DAN FCD

SEKILAS TENTANG BAJA DAN BESI COR

Besi tuang atau besi cor sesungguhnya adalah paduan antara baja dan grafit. Baja atau yang dimasyarakat dikenal dengan nama steel merupakan paduan baja dan karbon dengan kandungan karbon maksimum 2%, sedangkan pada besi cor kandungan karbonnya antara 2 - 4 %. Grafit yang terbentuk pada besi cor adalah sebagai akibat penambahan unsur silikon (Si) yaitu sebesar 1 - 3 %. Unsur silikon tersebut akan mempengaruhi kelarutan karbon dalam cairan besi serta dapat menyebabkan penguraian karbida besi menjadi besi dan grafit.

Fe3C  ----------> 3Fe + C (gr)

Pengaruh unsur silikon sebagai unsur substitusional untuk karbon ini dilukiskan dalam persamaan karbon equivalen (CE) yaitu sebagai berikut :

CE  =-----------> %C + 1/3 (%Si)

Melalui persamaan CE diatas, maka dapat ditentukan pada diagram fasa Fe-C apakah komposisi besi cor tersebut adalah hypoeutektik atau hipereutektik ( dubawah atau diatas 4.26% CE).

Secara umum besi cor dapat diklasifikasikan menjadi 4 jenis, yaitu :

1. Besi Cor Kelabu 

    Kandungan % karbon         2.5 % - 4.0 %

2. Besi Cor Nodular

    Kandungan % karbon         3.0 % - 4.0 %

3. Besi Cor Malleable

    Kandungan % karbon         2.2 % - 2.9 %

4. Besi Cor putih

    Kandungan % karbon         1.6 % - 3.6 %

Besi cor kelabu atau besi FC dikenal memiliki keuletan dan kekuatan tarik yang rendah tetapi kekuatan tekannya tinggi, hal ini disebabkan karena graftnya berbentuk serpih.

Besi cor Nodular atau dikenal dengan FCD mempunyai bentuk grafit bulat, sehingga kekuatannya lebih tinggi dari besi cor kelabu, besi cor nodular memiliki sifat mekanik yang mirip baja. Sifat besi cor ini adalah kuat dan cukup ulet.

Besi cor malleable atau besi cor mampu tempa mempunyai grafit berbentuk gumpalan atau mengelompok, grafit ini tidak tajam dan tidak bulat, dan karenanya besi cor malleable memiliki kekuatan tertentu. Besi cor ini dihasilkan dari besi cor putih. Sifat dari besi cor malleable adalah cukup kuat dan cukup ulet.

Besi cor putih adalah jenis besi cor yang tidak mempunyai grafit, struktur yang terbentuk adalah karbida besi dan perlit. Hal ini disebabkan oleh laju pendinginan cepat ataupun karena pengaruh komposisi kimianya. Sifat dari besi cor ini adalah sangat kuat/keras dan sangat getas.

Dari rangkain tersebut diatas maka dalam proses pembuatan besi baik baja maupun besi cor diperlukan bahan penambah yang salah satunya adalah karbon. 

Pembentukan besi cor ductile sesungguhnya adalah melalui proses pembentukan grafit bulat melalui penambahan unsur magnesium ( Fe-Si-Mg), pembentukan grafit bulat ini dapat terganggu bilamana adanya ketersediaan unsur %S yang berlebihan sedemikian hingga Mg akan lebih dulu bereaksi dangan Sulfur sebelum habis dipakai untuk pembentukan grafit. Karenanya dalam penambahan kadar karbon yang akan kami bahas kemudian khusus untuk pembuatan besi cor ductile persentasi kandungan sulfur dalam karbon mendapat perhatian.

GREEN COKE, PETROLEUM COKE, DAN CALCINED PETROLEUM COKE

Carbonriser adalah bahan penambah carbon yang digunakan pada proses peleburan untuk pembuatan besi atau baja. Scrap yang digunakan sebagai bahan dasar peleburan besi / baja umunya kurang mencapai kadar karbon yang diinginkan oleh si pembuat (pabrikan) sehingga kekurangan unsur carbon  didapat dari penambahan carbonriser.

Carbon riser berdasarkan kegunaan diproses peleburan besi/baja memiliki tipe yang bermacam macam, sebagian orang menggolongkan dengan dasar kandungan Fix Carbon ( FC) 80%, 85%, 90%, dan 96%, 99%. Bisa juga orang menggolongkan dengan kandungan sulfur yaitu low sulfur < 0.1 %, medium sulfur  0.25% maks  dan high sulfur diatas 0. 25 %.

Tipe lain dan untuk kepentingan kualitas sproduk tertentu kita juga mengenal carbon yang low sulfur dan low nitrogen.

Bahan dasar Carbonriser salah satunya adalah petroleum coke yang berasal dari green coke hasil proses destilasi ( penyulingan ) minyak mentah.

Jenis2  Petroleum Coke adalah :

1. Sponge Coke :

dihasilkan dari high resin asphaltene feedstock. Mengandung banyak impurities, low electrical conductivity, mengandung pori2 yang kecil yang dipisahkan oleh dinding tebal.

2. Shot Coke :

Sihasilkan dari low-resin asphaltene feedstock. Pori2 elpsoidal terdistribusi secara merata. Pori2nya undirictional dan ketika dipotong melintang minor diameter, struktur coke terlihat jelas.

3. Needle Coke :

Dihasilkan dari highly aromatic thermal tar atau decanted oil feedstocks. Pori2 Undirectional adalah sangat kecil (very slender), berbentuk elliptical, dan dihubungkan dengan major diameter. Coke dengan sekelilingnya hampa yang mudah pecah dan setelah pecah membentuk serpihan (splintery) atau sebagian berbentuk jarum.

Carbon riser bisa juga di dapat dari Batubara jenis antrasite. Antrasite merupakan salah satu jenis batubara  yang tidak mempunyai kemampuan untuk membakar jadi satu dan membakar dengan nyala api pendek dan tidak menimbulkan arang para.

Adapun Jenis2  Batubara selain  antrasite  adalah sebagai berikut

1. Batubara nyala api

Batu bara nyala api membakar dengan nyala api panjang, yang biasanya banyak mengeluarkan arang para, batu bara ini cocok digunakan dalam oven nyala api.

2. Batubara tempa

Batubara ini mempunyai daya yang besar jadi cocok digunakan untuk api tempa

3. Batu bara Ketel

Batubara mempunyai cukup kemampuan untuk membakar jadi satu  guna mencegah timbulnya batubara-terbang. Oleh karenanya cocok digunakan dalam ketel uap

PETROLEUM COKE

Petroleum coke diperoleh dari 2 reaksi dasar yaitu  proses dealkylation dan dehidrogenisasi

Dealkylation :

yaitu ketika senyawa dengan berat molekul yang tinggi seperti aspal dan resin berada pada temperature tinggi dalam cooker unit. Residu Karbon yang dihasilkan memiliki struktur yang tidak beraturan dan berikatan silang (crosslinked),  memiliki kadar karbon yang rendah, hanya terjadi penambahan 8-10 pada bagian umpan menjadi 20 – 24 bagian pada petroleum coke. Karakternya tidak baik, bersifat amorf, dan memiliki impurities tinggi.

Dehydrogenation :

Mekanisasi reaksi yang terjadi bergantung pada dehidrogenisasi heavy oil yang diikuti dengan kondensasi radikal bebas untuk membentuk senyawa dengan bobot molekul  yang lebih tinggi dengan komposisi rasio karbon dan hydrogen yang tinggi. Bahan dasar petroleum coke dari proses ini memiliki struktur cristalin yang lebih banyak, memiliki kandungan aspal dan resin yang rendah.

Karenanya bahan dasar untuk membuat carburizer lebih banyak digunakan dari proses dehidrogenisasi tersebut. Dimana green coke hasil proses ini  setelah diproses lebih lanjut dengan proses thermal cracking akan menghasilkan petroleum coke dilanjutkan dengan proses kalsinasi dan graphitization akan menghasilkan kualitas carbonriser yang baik.

 Carbonriser Petroleum Coke

Artinya carbon yang dihasilkan dari bahan petroleum coke, yaitu padatan hydrocarbon dari oil refinery coker unit diikuti dengan proses  cracking yang lain

Petroleum Coke yang dihasilkan ini memiliki kandungan carbon lebih dari 90 %  dan menghasilkan 5-10% Carbon diaoksida per unit energy  lebih tinggi dari batubara bila di bakar.

Petroleum Coke mempunyai kandungan energy  yang lebih tinggi dari Coke yang berasal batubara dan bisa mencapai 80% per satuan berat. Dan perbedaannya ini tergantung juga pada kandungan moisture (kelembaban) dan Volatile (bahan yang mudah menguap).

Calcined Petroleum Coke

Calcined Petroleum Coke (CPC)  adalah product dari proses kalsinasi petroleum coke. Proses kalsinasi ini hanya bisa terjadi  bila petroleum coke berasal dari green coke dengan kandungan metal rendah. Pengertian  kalsinasi berasal dari bahasa latin yaitu calsinare yang artinya membakar kapur. Dalam proses kalsinasi dari petroleum coke dilakukan  untuk proses dekomposisi zat yang mudah menguap ( pelepasan air, Carbon dioksida, atau gas2 lain yang terikat secara kimiawi) yang terkandung dalam petroleum coke. Proses ini merupakan reaksi endotermik sehingga membutuhkan suhu tinggi  sampai 1600 K. Hasil yang di dapat dari proses kalsinasi coke ini adalah meningkatnya  % karbon hingga 97% . Mengurangi % sulfur hingga 0.45 % dan mengurangi bahan mudah menguap atau VM( Volatile Mater).

Pada tahap ini carbonriser petroleum coke yang dimiliki oleh PT. Karya Prima Mandiri sudah memiliki kualitas yang bagus untuk digunakan sebagai bahan penambah kadar karbon dalam peleburan besi, dimana kelarutan carbon sangat baik dan recoverynya tinggi. Kandungan % sulfur sekitar 0.45 – 0.5 %, carbonriser jenis ini hanya cocok untuk produksi FC (Feritic Carbon) dan tidak cocok digunakan untuk produksi FCD 
( Feritic Carbon Ductile) dimana ketersediaan sulfur yang tinggi menghambat pembentukan grahite bulat.

Agar CPC ini bisa digunakan untuk produksi FCD maka perlu proses lanjutan kalsinasi yaitu proses pemerolehan kembali sulfur ( Sulphur Recovery ) atau proses Hydrodesulfurization

Setelah mengurangi sulfur hingga dibawah 0.25% maka Carbon riser CPC yang telah dihasilkan ini dapat digunakan untuk penambah carbon pada pengecoran besi FCD. Sulfur yang rendah ini memungkinkan proses pembentukan graphite bulat dapat tercapai.

Karenanya kami PT. Karya Prima Mandiri mempunyai Carbonriser berdasarkan kebutuhan yang spesifik pada masing2 pabrikan, yaitu Carburiser berbahan dasar antrasite untuk Fix carbon 80% dan 85%, Fix carbon 90% petroleum coke dan yang mempunyai Fix Carbon 97% yaitu tipe Calcined Petroleum Coke yang dapat digunakan untuk Steel, pengecoran besi tuang kelabu maupun untuk besi tuang nodular.

Beberapa tipe tersebut antara lain sebagai berikut :

1.Specification CARBORISER PC-9001  CPC
(Calcined Petroleum Coke)

Typical Analysis        :

                                   FC                    : 96.8  %

                                S                      : 0.45  %

                                Ash                   : 0.1    %

                                V.M                   : 1.4    %   

                                Moisture            : 1.8  %

                                Densitty            : 1.57 g/cc

                                Bulk Density      : 0.58 g/cc

                                                                  

Grain Size                    : 1 – 4  mm  90%  Min

Packing                       : 25  Kgs/bags

2. Specification CARBONRISER PC9002  GPC

( GRAPHITE Petroleum Coke)

Typical Analysis        :

                                FC                                          : 98.5 %  min

                              S                                           : 0.05 %  max

                              Ash + VM Content                   : 1.5   %  max

                              Total Moisture                         : 0.05 %  max             

                              

Grain Size                   : 1 – 5 mm  90 %  Min

Packing                       : 25 kgs/bags

DETAIL INFORMASI PRODUK DAN  APLIKASI TEKNIK  PLEASE CONTACT :

Ir. M.Churiyanto

Mobile : 081511066698 / 081286358541

Email : karyaprima.mandiri@yahoo.co.id