Blast Furnace

BLAST FURNACE I. PENDAHULUAN PENDAHULUAN

Pengoperasian Blast Furnace ditunjang oleh beberapa pabrik lainnya seperti Coke Oven sebagai pabrik   pengolah  pengolah bahan bakar kokas, kokas, Sinter Plant sebagai pabrik pengolah pengolah bahan baku iron fine ore dan BOF sebagai pabrik pengolah lanjutan untuk pembuatan baja. isamping pabrik terdsebut diatas terdapat juga  pabrik!alat pengolah pengolah limbah seperti slag granulation granulation dan gas holder untuk menampung menampung gas buang dari coke oven oven dan blast furnace untuk dimanfaatkan dimanfaatkan sebagai energi. energi. Setiap satu ton hot metal di produksi akan hasilkan limbah padat kurang lebih sebanyak "#$ kg, dari limbah ini %& dapat dimanfaatkan lagi di sinter plant dan ''.#& berupa slag butiran dimanfaatkan untuk pabrik semen dan sisanya untuk bahan urugan. (ntuk mengurangi pemakaian bahan bakar kokas dapat disubsitusi dengan batubara yang diinjeksikan melalui melalui tuyer Blast Furnace dikenal dikenal dengan sistem PC) *Pulveri+ed Coal )njection )njection dengan dengan kapasitas  batubara -#$/$$ kg!t hot metal. System operasional operasional Blast Furnace Furnace yang yang modern modern diken dikendalik dalikan an oleh oleh system otomasi otomasi seperti 012B3S yang yang dikem dikemban bangka gkan n oleh oleh 0hysse 0hyssen n Stahl atau 4abbit 4abbit model model yang diguna digunakan kan di B1P. B1P. 5eberha 5eberhasila silan n  pengoperasian  pengoperasian Blast Furnace modern tergantung tergantung pada system otomasiny otomasinya. a. )nformasi )nformasi dari kondisi kondisi operasi didapat dari alatalat ukur dan caracara pengukuran yang dipasang di Blast Furnace dan kemudian ditampilkan dilayar monitor dalam bentuk data dan gambar berdasarkan model matematika. Pengoperasian blast furnace pada dasarnya adalah terus menerus tanpa terputus, maka untuk menjamin hal tersebut diatas diperlukan stock house bahan bakar dan bahan baku dengan kapasitas yang cukup  beberapa hari untuk mengantisi mengantisipasi pasi terputusnya terputusnya pengiriman pengiriman meterial meterial dari pabrik penunjang. penunjang. emikian emikian  juga pada proses hilir, hilir, yaitu di BOF jika mengalam mengalamii hambatan sehingga sehingga tidak dapat menerima menerima kiriman hot metal metal dari Blast Furnace, maka diperlukan diperlukan dumping dumping area untuk hot hot metal, dari sini didapat didapat plate iron. 5ualitas bahan baku dan bahan bakar, yaitu sinter dan kokas harus memenuhi persyaratan terutama  persyaratan permeabilitas permeabilitas pada burden yang berkaitan langsung dengan dengan kekuatan kekuatan sinter dan kokas dan si+e distribusi. Parameter tersebut untuk sinter dikenal dengan 4) *4eduction egredation )nde6, yaitu indek kekuatan sinter selama proses reduksi pada temperatur ##$7$$ oC dihitung sebagai perbandingan  berat fraksi fr aksi halus 8 ".-# mm setelah tumbling tumbling test dibagi terhadap berat sample. Selain itu dikenal juga  parameter 0) *0umbling *0umbling inde6, inde6, yaitu perbandingan perbandingan berat fraksi si+e 9 7." mm setelah tumbling tumbling test dibagi dengan berat sample. emikian juga mengenai kekuatan kokas yang dikenal dengan nama CS4  *Compressive Strenght 4atio harus diatas 7# &. Semakin rapuh material tersebut maka semakin banyak   butiran halus yang terjadi dan membuat membuat premeabilitas premeabilitas menjadi menjadi kecil dan distribusi distribusi aliran gas CO!CO/ diktat!BF!

prepared by : syahrialmalik ; yaya s

-

tidak merata. istribusi gas yang terkonsentrasi dekat dinding furnace dapat menyebabkan hot spot pada alat pendingin stave cooling!plate cooling dan dapat menyebabkan bocor.

)). 0erminology pada Blast Furnace *. )nner volume *epang, yaitu vulume ruang blast furnace yang dihitung mulai dari +ero stock level hingga tap hole.

))). Proses Blast Furnace

/

Proses yang terjadi didalam blast furnace adalah proses pemanasan, reduksi dan peleburan dari bahan  baku besi berupa iron ore atau pellet dan atau sinter. Sebagai bahan bakar utama adalah kokas yang menghasilkan panas dan gas CO!CO /. (ntuk memulai pembakaran dimasukan udara panas *-/#$ oC yang diperkaya dengan oksigen */>& melalui tuyer. aerah proses didalam Blast Furnace dibagi kedalam beberapa +one sebagai berikut *lihat gambar lampiran: •

Dumpy +one

•

Cohesive +one

•

3ctive +one.

•

4ace=ay

 Lumpy zone terletak pada bagin stack, pada daerah ini bahan baku dan kokas dimasukan melalui rotry chute atau sistem bell, +ona ini terdiri dari lapisanlapisan kokas dan bahan ferrous *pellet, lump ore, sinter. Sebagian besar proses yang terjadi pada +one ini adalah reduksi dan penpindahan panas. 5ecepatan gas pada daerah ini lebi kurang ".# m!detik.

Cohesive zone terletak dibagian tengahba=ah stack hingga sebelah pinggiratas bosh, pada daerah ini lapisan bahan ferrous mulai melunak dan padat sedangkan gas naik melalui celah lapisan kokas. Eass dan heat tranfer akan berlangsung terus didalam dan dipermukaan sebelah ba=ah lapisan ferrous yang  padat, dan selanjutnya besi cair dan slag mulai terbentuk dan menetes. Cohesive +one berfugsi sebagai distributor gas. Bentuk dan ketinggian +one ini sangat penting dan mempengaruhi preamebility, produktiviti dan kualitas besi cair 

 ktive zone (!ripping zone) terletak diba=ah cihesive +one dan diatas !ea!man  didalam bosh. Pada daerah ini besi cair dan slag dari permukaan ba=ah cohesive +one merembes melalui be!   yang terbentuk  dari kokas aktive *kokas yang diperlukan untuk pembakaran dan kokas statis (!ea! man).

 "ea!man (kokas statis)  yaitu sebagian dari kokas yang mengunduk tidak terbakar yang mengapung diatas slag cair. Premeabilitas atau celah kokas statis sangat penting untuk mengalirkan besi cair dan slag cair secara tetap menuju heart.

 #aceway terletak dekat tuyer berupa ruangan bakar dimana kokas aktif bergerak menuju ruang ini dan dengan cepat terbakar membentuk gas reduksi *CO dan 1/ bersuhu mencapai /$$$ oC . 5ecepatan gas  pada daerah ini mencapai /#$ m!detik.

diktat!BF!

prepared by : syahrialmalik ; yaya s

"

IV. Perlengkapan Balast Furnace

•

0op Charging

•

Cooling System

•

Cast 1ouse

•

1ot Stove

•

.# / 6 "./ H -6 "./ H - 6 >.# ngine river lectric Eotor lectric Eotor lectric Eotor   Capasity *EA #$ / 6 7.- H - 6 -/.# H -6 /"./ mergency Supply ua mesin diesel dengan k apasitas %$.$$$ m"!h pada tekanan masing  masing ma6 $.> bar.

diktat!BF!

prepared by : syahrialmalik ; yaya s

%

ika terjadi supply aliran listrik terputus maka emergency blo=er yang digerakan oleh diesel segera untuk  mensupply udara ke tuyer. Fungsi utama dari udara emergency adalah agar tidak terjadi tekanan balik  dari dalam Blast Furnace ke tuyer,bila tekanan balik BlastFurnace dari tuyer terjadi akan menyebabkan masuknya slag kedalam tuyer dan bastle pipa. gambar construksi dari pada hot stove dapat dilihat pada "ga$%ar 5 + 7 & terlampir. #as Clean!ng

Pada bagian paling atas dari Blast Furnace terdapat pipa yang disebut sebagai uptake gas sebanyak > lajur dan dihubungkan satu sama lainnya pada conection . Selanjutnya gas diteruskan ke system  pembersih gas melalui do=n comer pipe yang mempunyai sudut

≥

>#° terhadap hori+ontal. Sudut yang

 besar diperlukan untuk menghindari terjadinya penimbunan debu didalam pipa.System pembersih gas yang biasa digunakan adalah system   B!sco,, "ga$%ar. 1& yang terdiri dari dua peralatan utama, yaitu cyclon dan ventury =et scruber. Particulat dari gas Blast Furnace dibersihkan didalam cyclone dan diharapkan ?$ & dari particulat kering terakumulasi pada cyclone. 0emperatur gas masuk antara -#$  "$$°C. Selanjutnaya gas dibersihkan didalam =et scruber, disini gas disemprot dengan air sehingga  particulat halus menempel pada butiran air menjadi sludge dan temperatur gas menjadi turun. engan adanya penurunan temperatur gas dan efect ventury didalam =et scruber maka didapat driving force untuk menggerakan gas. adi pada sistem pembersih gas ini tidak diperlukan 6haose Fan. ari energy kinetik gas yang keluar dari sistem pembersih ini masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan e6pansion turbin, sludge dari =et scruber dipisahkan dari air dengan alat thickener dan airnya dikembalikan lagi sebagai spray =ater di dalam =et scruber. Pada tabel diba=ah ini ditampilkan data gas cleaning pada BF yang ada di 0hyssen Ta%el VIII. Data gas Clean!ng. #AS CLEANIN#  o. of cyclon Scruber ∆P cyclon!scruber bar  e6pansion turbin EA  om.Pressure barg  om.gas flo=rate m"!h Spray =ater l!m" gas ust content inlet g!m" ust content outlet mg!m" Sludge seperation rying

BF./ Sch=elgern $." -' ".%#$.$$$ " /$ 8# hydroclon Febearing Gacum  belt Pb@nbearing Filter press

BF.-Sch=elgern / / -> /.# 7#$.$$$ " -# 8# hydroclon Febearing Gacum belt Pb@nbearing Filter press

BF> 1amborn /

BF> 1amborn -

#./

7.#

 Filter Press

 Filter Press

itinjau dari kompigurasi cyclone dan scruber yang ada di Blast Furnace 0hyssen, maka konfigurasi dengan / cyclon dan / scruber lebih andal *BF- Sch=elgern . ika terjadi kerusakan pada salah satu cyclon atau scruber maka pasangan yang lain masih dapat dioperasikan. Biasanya kerusakan terjadi pada '

dinding cyclon karena erosi gaya sentrifugal dari debu yang mengesek dinding cyclon dan korosi pada scruber karena asam. Easalah korosi pada scruber dapat diatasidengan pelapisan material tahan asam,  jadi konfigurasi / cyclon dan satu scruber cukup optimum dari segi investasi dan keandalan operasi. •

Stocke 1ouse

•

Eaterial 1andling System

Stockhaouse Stoukhouse Bin digunakan untuk penyimpanan ra= material dan bahan bakar sebelum material masuk   pada Blast Furnace. Eaterial tersebut terdiri dari: Coke, Sinter, Dump Ore!Pellet dan Flu6s. Bin ini  berbentuk piramida, jumlah bin dan kapasitas terpasang serta jumlah =eighing bin dan alat screening dari masing  masing Blast Furnace yang ada di 012SS Stall 3< adalah seperti tercantum pada tabel )), ))) dan )G diba=ah ini. Ta%el II. ?apas!tas B!n .#7$ ? "./"# ? /.#$" " Ore!Pellet m 7 /.-'7 > -.%/$ # -.??7 -$ /.?$" Flu6s m" 7 /."%> % -.7-$ 7 -.>$# > -.-7$

0abel ))). Aeighing bins 8ater!al

un!t

Coke Sinter Ore!Pellet Flu6s

m" m" m" m"

Sc/elgern ) n 5apasitas > "$ > "$ / "$ > -$ / #

@u$la  ?apas!tas %!n pa / -> > "$ / -# / -> % -$ / # " "

0abel )G. Screening $ater!al

ukuran

Besarn'a ukuran $ater!al pa/ tuyer yang terpasang padfa Furnace. Setiap /- tuyer di suplay dengan coal dari satu atau dua pasilitas yang tersedia . Setiap fasilitas yang terpasang dalam silo mempunyai kapasitas sebesar 7#$ 0on Coal dan ini dihubungkan dengan sebuah lock chamber, vessel injection dan feed line pada disiapkan pada tiaptiap /tuyer. (ntuk mengontrol peralatan ini instalasinya sudah dihubungkan ke control room furnace semua =ire lees panjangnya kirakira -$$ meter. engan memperhatikan tekanan lossis, menggunakan by pass gas yang memungkinkan untuk mengontrol kecepatan alir pada setiap tuyer dari $.#  >.$ Coal!1our  dengan alat  alat ukur yang terpasang, untuk semua furnace pengukurannya sama dalam satuan jam dengan demikian untuk mencapai kondisi optimum dalam distribusi injeksi coal untuk semua tuyer. Dance injeksi yang dipakai berbentuk coa6ial, pada >$.$$$ m "!h dapat ditambah terus pada lance untuk  mempertinggi hembusan mengingat kapasitas terpasang dari coal grinding pada pengiriman sebesar //$ ton!hour dengan injeksi rata  rata /$$ kg pada semua Furnace. 5apasitas terpasang untuk grinding injection Coal rata  rata /#$ kg ! ton.

VI. Re,ractor'.

enis material refractory yang dipakai pada Blast Furnace ditampilkan pada tabel diba=ah ini dan untuk  keterangan gambar ditampilkan pada gambar ")*& terlampir. 0abel. )I. enis 4efractory. Co$pan'

D!%.' >%.? $.?' $.?' $./$.-% $.$' $.>$ nb /."? -".? 9 /$ 7" $./$ $.?#

>".' #-.# -.$' -./% $."# -./' $.-" $.>? nb /."? -7." 9"$ #? $.-$.'-

"%." 7$." $."/ $.?$.-7 $./$ $.-$.>/ nb /.7-/.7 9 "$ -$$.-" $.7/

>'.' >%./ -."" $.'' $./7 $.-/ $.$7 $.#> nb /."? -/.? 9/# 7? $."$ -.$'

>'.' >%./ -."" $.'' $./7 $.-/ $.$7 $.#> nb /."? -/.? 9/# 7? $."$ -.$'

7.'SiJ7.- ->./ 8 $.$# 8 $.$# 8 $.-$ 8 $./$ $.$/ $.$/ %/.$ /.7? ->.? 9 "$ 9 /$$ $.$7 nb

%.'SiJ7.- '>.> /./$ $.-% 8 $.-$ 8 $./$ 8 $.$/ 8 $.$/ nb "./> -".9/# -'> nb $.%'

 P  pen Poros!t' SR  Spall!ng Res!stance

CCS  Col< Co$pres!on Strengt  AR  A%ras!on Res!stance.

Ta%el . Re,ractor'. Co$pan' T'pe Ra/ 8ater!al Base ?o$pos!s! ?!$!a "  & S!* Al*2 Fe*0 Ctotal S!C As Bulk Dens!t' pen Poros!t' Ter$al Con$ -.#7 --.-$ #.$$ >>.$$ %./$ -/.'$ $.%> $.%? $.%> '.$$

/.-" "./> $.7$ ?/.'$ $.%$ #.$$ -.#7 -#.%$ -".$$ "'.$$ %.%$ %.>$ $.>> $.#% $.?$.-$

ND?   BC7SR   Antras!te

7.7$ 7.>' $.>%?."$ '.'$ /-.%$ -.%-%.-$ -'.$$ 77.$$ ->.#$ ->.?$ $.#/ $.#% $.7# $.$$

A. Pro,!le Blast Furnace 0abel . I) Profile Blast Furnace Furnace Pro,!le Satuan iameter 1eart Aorking 1eight 0uyer!Bosh 0inggi Bosh diktat!BF!

meter meter meter meter

BF Sc/elgern * ->.? /'./ $.% ".?

BF Sc/elgern ) -".7 /7.? $.> >.$

prepared by : syahrialmalik ; yaya s

BF Ha$%orn 0 -$.% /".# $.% /.7

BF Ha$%orn 1 -$./ /".$.# ".#

--

Sudut Pada Bosh iameter Belly 0inggi Belly Sudut shaft 0inggi Shaft iameter 0op 0uyer!0aphole )nclinasi 0ap.1ole  omor 0aphole Sudut taphole Panjang 0aphole  omor 0uyer VLU8E Aorking Golume 0otal Golume )nner Golume Pro °>%K -%./ ".$ '$ °#'K -%.% --.$ >.7 " > ?$ >.$ >/

%> °-%K -#.' /.# '-°-%K -%.$ -$.$ >." " > /6#> ; /6-/7 ".$ >$

'/°"'K --.># -.% '> °$-K -'.%.# ".% -/ / -'$ /.' "$

%% °$%K --.' /.# '-°#$K -#.$ %.# >.$ ? "7$ /.' /'

E" E" E"

>.%7? #.#-" 7.$/$

".%?7 >.""% >.7-%

-.'$$ /.-$-./7?

-.'"" /.-"/ /./?'

0on 0on

-$.7$$ "--.$$$

?."$$ /%#.$$$

>.7$$ -"%.$$$

>.7$$ -"%.$$$

B. Alur Proses Pa".%#% BURDEN kg ! t 1E -.$7-.$#% S!nter kg ! t 1E ">> "%Pellet kg ! t 1E -%% -7$ re kg ! t 1E -" -> Flu-es kg ! t 1E -.#?# -.7$/ Total FUEL Coke kg ! t 1E ">/ "%# Coal kg ! t 1E ->' --% Total kg ! t 1E >?$ >?/

Pe%.14 ?.%"7 /"?.-%"

8ar.14 ?.7>/%7.%"-

Apr.14 ?.'/$ /#".7>%

8e!.14 -$.//' /%'."%>

?77 >"' -%? // -.7$#

-.$7> "%% -#$ -$ -7$-

??$ "?/ -?' -7 -.#?7

?/7 >"7 /-7 -' -.#?7

>"7$ >?-

"'> -$? >?"

"'" --/ >?#

">? -"/ >'-

E. Has!l Anal!sa ?o$pos!s! ?!$!a Hot 8etal .%" Eanghan * En  $./? Pospor * P  $.$77 Sulfur . * S  $.$/? Silikon * Si  $.7

SiO/ CaO EgO 3l /O" FeO EnO P DO)

5OEPOS)S) 5)E)3 SD3< * &  "%.7' >-.$7 %.-$ --. >% -.-$$.-7> $.$--./'

F. Trans,portas! Hot 8etal.

(ntuk alat transportasi 1ot Eetal di gunakan torpedo car dengan kapasitas masing  masing torpedo adalah / 6 -/$ ton.

diktat!BF!

prepared by : syahrialmalik ; yaya s

-"