Perpustakaan Digital ITB

Proses pengolahan bijih nikel dan bijih besi di Indonesia sebagian besar menggunakan jalur pirometalurgi untuk memproduksi nikel dan baja. Produksi nikel dan baja menggunakan electric arc furnace membutuhkan energi yang besar. Pada proses peleburan di electric arc furnace dilakukan pada temperatur tinggi sehingga membutuhkan material refraktori. Material refraktori memiliki ketahanan yang baik dari tekanan dan reaksi kimia pada temperatur tinggi. Material refraktori yang berinteraksi dengan terak akan bereaksi dan mengalami degradasi. Pada penelitian ini, dilakukan simulasi perpindahan panas menggunakan computational fluid dynamics untuk menentukan material refraktori dan degradasi dinding refraktori agar perpindahan panas tidak merusak lapisan baja. Simulasi perpindahan panas dilakukan pada electric arc furnace sehingga diperoleh profil dan distribusi temperatur pada dinding refraktori. Serangkaian simulasi dilakukan dengan ANSYS Fluent. Geometri yang digunakan adalah electric arc furnace dengan tinggi 7 m, diameter dalam dan luar masingmasing 17,66 m dan 18 m. Refraktori yang digunakan magnesia, alumina krom, highalumina, dan fireclay. Kondisi batas temperatur tetap pada permukaan dinding pada bagian dalam dan dinding pada permukaan luar diasumsikan terjadi konveksi dan radiasi menuju temperatur 30°C. Simulasi dilakukan pada material magnesia, alumina krom, dan highalumina pada antarmuka terak dan refraktori. Kemudian, dilakukan simulasi pada variasi degradasi refraktori sebesar 46 mm, 68 mm dan 100 mm pada antarmuka terak dan refraktori. Hasil simulasi ini, akan diperoleh profil dan distribusi temperatur pada dinding refraktori, kemudian ditentukan batas degradasi maksimum refraktori. Pada simulasi perpindahan panas pada variasi material refraktori diperoleh material magnesia mampu menurunkan temperatur pada dinding refraktori lebih besar dibandingkan material lain. Pada material magnesia mampu menghantarkan panas pada jarak 9,605 m hingga temperatur 317,1 K, sedangkan material alumina krom hingga temperatur 420,2 K dan material highalumina sampai temperatur 477,4 K. Pada simulasi degradasi dinding refraktori diperoleh temperatur pada posisi x=9,5 m sebesar 529 K pada degradasi 100 mm. Temperatur maksimal yang diizinkan untuk batas operasi pada lapisan baja bagian dalam sekitar 250°C (523 K). Berdasarkan hasil simulasi dilakukan material refraktori magnesia memiliki kemampuan yang baik dalam proses perpindahan panas dan batas degradasi maksimum dinding refraktori sebesar 100 mm.