YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Proses metalurgi

Bagian Tungku

Bagian Bercahaya

 

 Tengah bagian bercahaya

Bagian bercahaya adalah di mana tabung  hampir  menerima semua panas oleh radiasi 

dari nyala api. Dalam tungku, vertikal silinder, tabung yang vertikal. Tabung bisa vertikal atau 

horizontal, ditempatkan di sepanjang dinding tahan api, di tengah, dll, atau diatur dalam sel. 

Tiang-tiang digunakan untuk menahan isolasi bersama-sama dan pada dinding tungku. Mereka 

ditempatkan   sekitar   1  ft   (300  mm)   terpisah   dalam  gambar   ini   dari   bagian   dalam   tungku. 

Tabung, ditunjukkan di bawah ini, yang berwarna coklat kemerahan dari korosi, adalah karbon 

tabung   baja   dan  menjalankan   ketinggian   bagian   bercahaya.  Tabung  dijauhkan  dari   isolasi 

sehingga radiasi dapat dipantulkan ke belakang tabung untuk mempertahankan suhu dinding 

tabung  agar  sama.  Tabung pemandu di  bagian atas,   tengah dan bawah  tempat  memegang 

tabung.

Page 2: Proses metalurgi

Konveksi Bagian

 

Bagian konveksi  terletak di  atas bagian bercahaya  di mana  pendingin  tersebut  untuk 

memulihkan panas tambahan. Perpindahan panas terjadi secara konveksi di sini, dan tabung 

bersirip untuk meningkatkan perpindahan panas. Baris tabung dua pertama di bawah bagian 

konveksi dan di atas dari bagian radiasi adalah daerah tabung gundul (tanpa sirip) dan dikenal 

sebagai bagian perisai, dinamakan demikian karena mereka masih terkena banyak radiasi dari 

tungku dan mereka juga bertindak untuk melindungi tabung bagian konveksi,  yang biasanya 

dari bahan yang kurang tahan dari suhu tinggi dalam tungku. Daerah bagian bercahaya sebelum 

gas   buang   memasuki   bagian   perisai   dan   ke   bagian   konveksi  yang  disebut   bridgezone. 

Penyeberangan  adalah   istilah   yang   digunakan   untuk   menggambarkan   tabung   yang 

menghubungkan   dari   outlet   konveksi   bagian   ke   bagian   inlet  bagian  bercahaya.   Pipa 

penyeberangan  biasanya terletak di   luar sehingga suhu dapat  dipantau dan efisiensi  bagian 

konveksi dapat dihitung. The sightglass di atas memungkinkan personil untuk melihat bentuk 

dan pola api dari atas dan dengan visual memeriksa apakah pergeseran api terjadi. Pelampiasan 

api terjadi ketika api menyentuh tabung dan menyebabkan bintik-bintik kecil  yang terisolasi 

dari suhu yang sangat tinggi.

Page 3: Proses metalurgi

Pembakar

 

 Tungku pembakar

Pembakar dalam keadaan vertikal, tungku silinder seperti di atas, terletak di lantai atas 

dan  pembakaran. Beberapa tungku memiliki sisi pembakar, seperti di lokomotif kereta. Ubin 

pembakar terbuat dari bahan yang tahan terhadap suhu tinggi  dan di mana api terkandung di 

dalamnya. Register  udara  terletak di bawah  pembakar  dan di outlet  perangkat tiupan  udara 

dengan flaps bergerak atau baling-baling yang mengontrol bentuk dan pola nyala api, apakah 

menyebar   keluar   atau   bahkan  memutar  disekitar.   Api   seharusnya   tidak  menyebar   terlalu 

banyak, karena hal ini akan menyebabkan pergeseran api. Register udara dapat diklasifikasikan 

yang  utama,  lanjutan/kedua  dan   jika   berlaku,   tersier/ketiga,   tergantung   pada   saat   udara 

dimasukkan.  Register  udara  utama  mensuplai  udara  utama,  yang merupakan pertama yang 

dimasukkan  pada  pembakar.  Udara   sekunder/kedua  ditambahkan  untuk  melengkapi   udara 

utama. Pembakar-pembakar mungkin termasuk premixer untuk mencampur udara dan bahan 

bakar   untuk   pembakaran   yang   lebih   baik   sebelum   dimasukkan   ke   pembakar.   Beberapa 

pembakar bahkan menggunakan pembakar uap sebagai premix untuk memanaskan udara dan 

membuat pencampuran bahan bakar dan udara panas lebih baik. Lantai tungku sebagian besar 

terbuat dari bahan yang berbeda dari dinding, biasanya dari jenis bahan tahan api yang keras 

untuk memungkinkan teknisi untuk berjalan di lantai selama perawatan.

Page 4: Proses metalurgi

Sebuah tungku dapat dinyalakan oleh api pilot kecil atau dalam beberapa model lama, 

dengan tangan. Kebanyakan saat ini api pilot dinyalakan oleh transformator pengapian (seperti 

busi  pada  mobil).  Api  pilot  dinyalakan  sampai  api  utama.  Api  pilot  menggunakan gas alam, 

sementara api utama dapat menggunakan keduanya, diesel dan gas alam. Bila menggunakan 

bahan  bakar   cair,  harus  menggunakan  alat   penyemprot,   jika  tidak,   bahan  bakar   cair   akan 

tumpah ke lantai tungku dan akan berbahaya. Penggunaan api pilot untuk penerangan tungku 

meningkatkan keselamatan dan mudah dibandingkan dengan menggunakan metode pengapian 

manual.

Sootblower

Sootblowers ditemukan pada bagian konveksi. Karena bagian ini berada di atas bagian 

bercahaya dan gerakan udara lebih lambat disebabkan oleh sirip, jelaga cenderung menumpuk 

di sini. Sootblowing biasanya dilakukan ketika efisiensi bagian konveksi menurun. Hal ini dapat 

dihitung dengan melihat perubahan temperatur dari pipa  penyeberangan dan di pintu keluar 

bagian konveksi.

Sootblowers   memanfaatkan   media   mengalir   seperti   air,   udara   atau   uap   untuk 

menghilangkan endapan dari tabung. Hal ini biasanya dilakukan selama pemeliharaan dengan 

blower  udara  dihidupkan.  Ada beberapa   jenis   sootblowers  digunakan.  Blower  dinding   jenis 

bundaran  yang dipasang di  dinding tungku  yang  menonjol  antara tabung konveksi.  Tombak 

yang terhubung ke sumber uap dengan lubang dibor ke dalamnya sepanjang panjangnya. Ketika 

dihidupkan, ia berputar dan meniup  jelaga dari tabung dan keluar melalui cerobong asap.

Peredam Cerobong asap

Cerobong gas buang adalah sebuah struktur silinder yang berada di bagian atas semua 

ruang perpindahan panas. Breeching secara langsung di bawah mengumpulkan gas buang dan 

membawanya  tinggi   ke   atmosfer   di   mana   tidak   akan  membahayakan   personel.  Peredam 

cerobong asap  didalamnya  bekerja  seperti katup kupu-kupu dan mengatur  draft (perbedaan 

tekanan   antara   asupan  udara  dan   keluar  udara)   dalam  tungku,  dimana   tarikan  gas  buang 

melalui  bagian konveksi.  Peredam  cerobong asap  juga mengatur  panas yang hilang melalui 

Page 5: Proses metalurgi

cerobong.   Sebagai   peredam   menutup,   jumlah   panas   tungku   keluar   melalui   cerobong 

penurunan, tetapi tekanan atau draft dalam tungku meningkat yang menimbulkan resiko bagi 

mereka yang bekerja di sekitarnya jika ada kebocoran udara di  tungku, kemudian api dapat 

keluar dari pada tungku atau bahkan meledak jika tekanan terlalu besar.

Isolasi

Isolasi   adalah   bagian   penting   dari   tungku   karena  mencegah   hilangnya   panas   yang 

berlebihan. Bahan refraktori (tahan api) seperti batu bata tahan api, bahan tahan api dan serat 

keramik, digunakan untuk isolasi. Lantai tungku biasanya jenis bahan tahan api  sedangkan pada 

dinding dipaku atau dilem di tempat. Serat keramik biasanya digunakan untuk atap dan dinding 

tungku dan dinilai oleh kepadatan dan kemudian penilaian temperatur maksimum. Misalnya, 8 

#  2.300   °  F  berarti  8   Ib/ft3  kepadatan  dengan  penilaian  temperatur  maksimum 2.300   °  F. 

Penilaian   temperatur  layanan   sebenarnya  untuk   serat   keramik   adalah   sedikit   lebih   rendah 

(yaitu  2.300   °   F  hanya  baik  untuk  2.145   °   F   sebelum  penyusutan).  Contoh  dari   komposisi 

castable adalah kastolite atau ekonolite.

Api Pertama

Api pertama adalah saat ketika sebuah tungku pemanas atau perangkat lain (biasanya 

untuk keperluan industri seperti metalurgi atau keramik) yang pertama kali dinyalakan setelah 

pembangunannya.   Bahan   tahan   api   dari   dinding   tungku   harus   sekering  mungkin   dan   api 

pertama harus dilakukan secara perlahan dengan api kecil,  sebagai  bahan tahan api  tungku 

masih  tidak  dinyalakan  memiliki   jumlah kelembaban  minimal.  Secara  bertahap atau selama 

pembakaran  berikutnya, sumber api atau panas (misalnya elemen pemanas  KHANTAL) dapat 

dinyalakan lebih tinggi.

Setelah api pertama,  beberapa penyesuaian harus dilakukan untuk menyempurnakan 

tungku. Meskipun demikian, api pertama selalu menjadi momen kegembiraan besar bagi orang-

orang yang merancang dan membangun tungku.

Page 6: Proses metalurgi

Contoh skema proses peleburan flowsheet

Contoh tungku proses peleburan bijih di Cina

Proses metalurgi

Jalur  Proses   hidrometalurgi   untuk   memperoleh  hasil  kemurnian  yang   tinggi  - 

membutuhkan bijih yang larut dalam asam belerang. Keadaan oksidasi yang paling stabil untuk 

mangan adalah +2,  yang memiliki  warna  pink  atau  warna merah.   Ini   juga merupakan yang 

Page 7: Proses metalurgi

paling larut. Keadaan oksidasi terlihat dalam rhodochrosite mineral,, MnCO3 atau mangan (II) 

karbonat.   Bijih   yang  mengandung  mineral   ini   dapat   tercuci.   Namun,  sebagian   besar  bijih 

mangan tidak mengandung mangan (II) tetapi oksida lebih tinggi, yang tidak larut:

• MnO2 - pyrolusite - mangan (IV)

• Mn2O3 - bixbyite - mangan (III)

• Mn3O4 - hausmannite - mangan (II, III)

• Mn7SiO12 - braunite - mangan (II, III)

Keadaan  oksidasi  lebih  tinggi   (IV)   dan   (III)   harus   dikurangi   menjadi   (II)   dengan 

menggunakan reduktor yang cocok, menjadi hidrogen atau karbon atau senyawa mereka. Suhu 

harus ditingkatkan menjadi lebih dari ~ 850 ° C sebelum reaksi akan berlangsung. Reduktor jenis 

bituminous batubara, minyak bakar berat, gas alam atau bahan bakar gas cair. Reduktor harus 

menjadi  gas pada suhu proses reduksi. Hidrokarbon yang lebih tinggi, misalnya minyak tanah, 

terlebih  dahulu  harus   pecah   ke  dalam molekul   yang   lebih   rendah.   Jumlah  pereduksi   yang 

digunakan dapat bervariasi,  tetapi harus berada di atas  jumlah stoikiometri  yang diperlukan 

untuk mengurangi oksida mangan menjadi MnO. Konsentrasi pereduksi dapat dikontrol melalui 

berbagai cara, misalnya dengan memantau komposisi gas keluar atau melepaskan kandungan 

mangan  padat.  Urutan   reduksi  adalah  MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4 → MnO.  Dalam setiap 

langkah lain mol  oksigen akan dihapus.  Setelah pengurangan,  bijih harus didinginkan dalam 

atmosfir non-oksidasi (inert atau pereduksi), untuk mencegah spontanitas re-oksidasi dari MnO 

tersebut.   Suhu  pelepasan  akhir   harus  100°C  atau  kurang.   Istilah   lain  untuk   reduksi  adalah 

memanggang.

Page 8: Proses metalurgi

Reaksi jenis lain selama reduksi bijih:

Reaksi Boudouard: CO2 (g) + C (s) ↔ 2CO (g)

Reaksi berbentuk Air Gas: H2O (g) + C (s) ↔ CO (g) + H2 (g)

Ini akan mengkonversi pereduksi padat menjadi pereduksi gas atau sebaliknya.

Selain itu,  dekomposisi  MnOOH  menjadi Mn2O3 akan berlangsung tanpa mengkonsumsi 

reduktan apapun.

Peretakan hidrokarbon yang lebih tinggi tidak mengkonsumsi reduktan atau oksigen.

Efisiensi   dari   reaksi   reduksi   ditingkatkan   jika   reduktor   tersebut   adalah   gas,   ukuran 

partikel bijih sangat kecil dan kontak permukaan yang baik adalah antara bijih dan gas. Semua 

bahan reaksi harus berada pada suhu yang dibutuhkan untuk memulai reaksi. Pada suhu yang 

lebih   rendah  diperlukan  waktu   retensi   yang   lama.  Reaksi   hanya   akan   terjadi   jika  mereka 

menghasilkan penurunan  jumlah  energi bebas  (ΔG) dari  bahan reaksi  dan  hasil. Energi bebas 

merupakan fungsi dari suhu dan unik untuk setiap reaksi. Energi aktivasi untuk tiap reaksi  harus 

diatasi sebelum reaksi mulai terjadi, bahkan jika reaksi itu adalah reaksi eksotermis.

Teknologi yang berbeda dapat digunakan untuk mencapai langkah reduksi bijih:

- Tungku reverberatory

- Kalsinasi

- Tungku Microwave

- Tumpukan Reduksi 

- Batang Tungku

- Satu atau beberapa tungku perapian

- Reaktor unggun Fluidisasi

- Rancangan biasa/ kombinasi di atas

Kemungkinan lain untuk menggunakan bijih oksida adalah dengan melakukan pencucian 

reduktif (yaitu resapan langsung dari  keadaan oksidasi yang lebih tinggi menjadi 2+).  Dalam 

kasus  ini  tidak ada  langkah proses tambahan yang diperlukan,  yaitu tidak ada tungku yang 

Page 9: Proses metalurgi

dibutuhkan.  Keseimbangan  presentasi   ini    secara   singkat  akan  mendekati   pada   beberapa 

teknologi.

Tungku Reverberatory (Gema/Gaung)

Bijih   dipisahkan   dari   bahan   bakar   tetapi   dalam   kontak   dengan   gas   pembakaran. 

Batubara Bituminous merupakan jenis bahan bakar. Teknologi lama. Digunakan untuk tembaga 

atau timbal di  abad pertengahan.  Digunakan di  Jepang untuk membuat besi  di  abad ke-18, 

digantikan oleh  tungku  blast  (tanur).  Saat  ini  digunakan dalam  industri  aluminium sekunder 

(scrap),  untuk  peleburan sebelum dituangkan.  Digunakan di  China  di   sejumlah pabrik  ElMn 

untuk mengurangi oksida  bijih Mangan. Jika gas buang tidak  terkumpul dan  terbakar secara 

penuh, proses ini sangat berpotensi dalam pencemaran.

Kekurangan:

• Sulit untuk memaksimalkan perpindahan panas karena bagian dipisahkan dari  bahan bakar 

dan bijih.

kimia gas buang harus dikendalikan untuk mempertahankan pengurangan campuran dalam 

ruangan.

• Kontak buruk antara bijih dan reduktan disebabkan karena bijih menjadi dasar yang tak dapat 

bergerak.

Page 10: Proses metalurgi

Kalsinasi

Putaran operasi pengeringan dalam keadaan miring, di mana bijih dan reduktor tersebut 

ditambahkan bersama-sama, terus beroperasi.  Jenis  Reduktor  adalah batubara  bitumen atau 

minyak  bakar  berat.   Isi   kiln  (alat  pengering)  dapat  dipanaskan  secara   langsung  melalui  api 

internal,   atau  secara  tidak   langsung   dengan   elemen   listrik   dari   luar   tabung.   Pengendalian 

atmosfir  di   dalam   kiln   sangat   penting   untuk  menghindari   pembakaran   reduktor   tersebut. 

Tingkat suhu dan oksigen harus dikontrol hanya untuk 'memecahkan' reduktor tersebut. Aliran 

gas dan padatan baru dapat dihitung, tergantung jenis pereduksi dan metode pemanasan. Gas 

buang dapat dimanfaatkan untuk  cadangan sebelum panas.  Pemindahan  pemanas yang baik 

dapat dibangun dan kontak yang baik antara padatan dan gas  yang disebabkan oleh  rotasi. 

Reduksi homogen bijih terjadi.

Kerugian:

• Mahal untuk menginstal dan membutuhkan sistem perawatan yang baik.

• Membutuhkan Listrik yang tinggi dan elemen pemanas jika tidak menggunakan api.

Tungku Microwave

Prinsip  dan   tata   letak  yang   sama   seperti  kalsinasi,   tetapi   sumber   panasnya   adalah 

microwave.  Pereduksi  (batubara   atau  minyak)  masih   ditambahkan  dengan   bijih   ke   dalam 

tabung putar. Efisiensi dari proses tergantung pada desain magnetron dan kehadiran susceptor 

yang baik – bahan yang memanas saat terkena gelombang mikro. Grafit adalah susceptor yang 

baik.  Atmosfir  harus   dikendalikan  mirip   dengan   kalsinasi.  Panas  Gelombang  mikro  hanya 

menjadi substansi yang dikurangi dan tidak atmosfer di sekitarnya atau dinding tungku. Hal ini 

Page 11: Proses metalurgi

membuat hemat energi. Dengan jejak fisik lebih kecil dan jejak karbon yang lebih kecil secara 

substansial, tungku microwave menawarkan biaya operasi jauh lebih rendah daripada calciners 

atau tungku reverberatory.

Kekurangan:

Ini  merupakan  teknologi yang cukup baru yang belum terbukti pada skala industri  untuk 

industri mangan.

Pilihan pereduksi terbatas karena perlu untuk susceptor dan tidak adanya aliran gas panas.

Bagian internal dari sebuah magnetron - desain yang sama untuk rumah tangga atau industri

peralatan

Heap reduksi (tumpukan pemanggangan)

Metode paling  sederhana  reduksi  yang  ada  - tidak ada  dibutuhkan  instalasi peralatan 

yang signifikan,  hanya sistem  gas perpipaan saja. Metode ini digunakan di pabrik EMM Kerr-

McGee di USA (ditutup pada tahun 2001) gas alam adalah sumber panas dan pereduksi. Sub-

stoikiometri pembakaran gas menyediakan panas dan daun hidrokarbon yang tersedia untuk 

reduksi. Suhu di dalam tumpukan harus dalam jangkauan 700-900 ° C. Paling cocok untuk bijih 

Page 12: Proses metalurgi

kadar tinggi - reaksi eksotermik. Proses tumpukan, biasanya diikuti oleh langkah pengilap dalam 

sampah vertikal.

Kekurangan:

• Kontrol Polusi sangat tidak mungkin

• Dipengaruhi oleh cuaca buruk

• Panjang waktu retensi 1 sampai 2 hari

• Tidak dapat menggunakan denda

• Berbentuk kerak besi pada tempat panas

Reaksi Fluidized yang buruk

Aliran udara yang melewati pelat berlubang di bagian bawah ruang reaksi vertikal, di 

mana bijih diumpankan secara terus menerus. Partikel halus tersuspensi dalam aliran gas panas 

dilanjutkan ke reduksi yang sempurna. Bubur dipadamkan dapat dipompa langsung ke tangki 

resapan.  Pereduksi  dapat   gas   atau   batubara   sebagian   terbakar   dalam   penggunaan   ruang 

terpisah Efisien pereduksi, resirkulasi.

Page 13: Proses metalurgi

Kekurangan:

• Mahal untuk menginstal. Perlu siaga blower.

• Panjang penundaan antara start-up dan stabil keadaan operasi.

• Pengendalian ukuran partikel sangat penting.

Reduktif pencucian

Alternatif   untuk   reduktif  pemanggang  suhu   tinggi.  Bijih  MnO2   dilarutkan  secara 

langsung dalam asam sulfat atau asam hidroklorida dengan adanya zat pereduksi yang sesuai, 

misalnya: sulfur dioksida, besi sulfat atau klorida besi, hidrogen peroksida, unsur besi, molase, 

dll Standar pencucian tangki  didesain dengan pra-basah agitator dan ventilasi.  Proses Efisiensi 

dipengaruhi  oleh ukuran  suhu  partikel  dari  bijih,  konsentrasi  zat  pereduksi,  dan konsentrasi 

asam.

Kekurangan:

• Memerlukan pH relatif rendah untuk memperoleh pembubaran Mn akan pencucian kotoran 

lebih banyak dibandingkan dengan pencucian oksidatif konvensional.

• Akses ke dan biaya reduktan yang cocok kunci keterbatasan untuk proses ini:

-  SO2 menghasilkan  kebutuhan  untuk  mengeluarkan  aliran  mangan sulfat  untuk  mengelola 

keseimbangan massa sulfat.

- + Fe2 akan mengendap saat pH diangkat setelah  pencucian, untuk memulihkan, Fe2 + akan 

memerlukan pemanggangan dari endapan hidroksida

- Besi Scrap tidak memiliki luas permukaan yang cukup dan atomised atau besi spons mahal


Related Documents