PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akslerator dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

PENGARUH ARUS DAN WAKTU TUNGKU BUSUR LISTRIKDALAM PROSES PEMBUATAN ZIRKONIUM KARBIDA

Sudaryadi, SajimaPTAPB-BATAN Yogyakarla

ABSRAK

PENGARUH ARUS DAN WAKTU TUNGKU BUSUR L1STRIK DALAM PROSES

PEMBUA TAN ZIRKONIUM KARBIDA. Telah dilakukan penelitian pengaruh Arus danWaktu dalam pembuatan zirkonium karbida dengan bahan dasar pasir zirkon.Peleburan dilakukan dengan pemanasan memakai Tungku Busur Listrik. Pasir zircondicampur dengan Calcine Coke pada perbandingan berat 3 : 1kemudian dimasukkandalam krus grafit, selanjutnya ditempatkan dalam Tungku Busur Listrik kemudiandioperasikan pada suhu 1BOOoCdengan memvariasi arus: 70A, 75A, BOA, B5A, 90A,95A dan waktu 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit, 25 menit, 30 menit dan 35 menitPenelitian ini mempelajari pengaruh Arus dan Waktu peleburan. Kondisi optimumdicapai pada arus listrik 90 A dan waktu 30 menit.

ABSTRACT

THE INFLUENCE OF THE CURRENT AND TIME ARC ELECTRICAL FURNACE ONTHE FABRICA TION PROCESS OF ZIRCONIUM CARBIDE. The researchestablesment of the current and time consume to made of zirconium carbide byelectrical furnace had been investigated. The melting of the sand was investigatedmixed of the 3 portion of the sand to of 1 of calcine cokes. The mixture was taken onthe crusher of graphite materials and then to entrance to the furnace and then heatinguntil to 1BOO°c with current variation 70A, 75A, BOA, B5A, 90A, 95A and time 5, 10,15, 20, 25, 30, 35 minutes. The optimum of process is 90 Ampere of the current andthe times consument of 30 minutes

PENDAHULUAN

Pasir zirkonium apabila diolah lebih lanjutmempunyai peranan yang sangat luas dalamberbagai bidang industri. Oalam bidang industrinuklir, bahan ini dapat diolah menjadi logam yangberguna sebagai struktur reaktor atau kelongsongbahan bakar nuklir, karena mempunyai sifat yangunggul seperti[l] tahan terhadap suhu tinggi, tahanterhadap korosi, mempunyai serapan neutron yangkecil (0,18 - 0,2 barn), dan menaikkan sifat fisikterhadap logam paduannya. Oalam industri nonnuklir, zirkonium berperan dalam industri keramik,cat (pigmen), semi konduktor dan pelapisanperangkat keras seperti turbin. Bahan tersebut untukdapat berkiprah dalam industri yang strategistersebut harus mempunyai kemurnian yang tinggi(nuclear grade).

Penelitian tentang proses pengolahan pasirzirkon terus berlangsung, langkah demi langkahdipantau seeara sinambung. Proses ini dapat

dilakukan dengan metode proses basah maupunkering. Pada penelitian ini digunakan metode keringkarena mempunyai banyak keunggulan dibandingdengan metode basah diantaranya prosesnya pendeksehingga sangat efisien.

Tungku Busur Listrik adalah tungkudengan earn ketja berdasarkan loneatan elektrondari kutup positip ke kutup negatip sehingga tetjadipereikan api (panas). Panas yang ditimbulkanmempunyai derajat yang eukup tinggi sehinggadapat digunakan untuk melelehkan atau meleburpasir zirkon yang ada disekelilingnya. Elektrodemerupakan salah satu perangkat tungku busur listrikyang terbuat dari grafite. Tegangan tidakberpengaruh pad a laju peleburan dan masukanpanas, namun tegangan yang terlalu tinggi hanyaakan membuang energi (kurang efisien). Aliran arussangat berpengaruh terhadap daya peleburan (panasyang dihasilkan). Semakin tinggi arus yang

Sudaryadi, dkk ISSN 1410 - 8178 359

PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

mengalir akan menyebabkan panas yangditimbulkan semakin besar.

Kemumian produk sangat berpengaruhpada pemanfaatannya. Penelitian ini sebagai tahappertama dalam pengolahan pasir zirkon menjadizirkon sponge dengan metode basah. Padapenelitian ini dipelajari pengaruh arus dan waktudalam pembuatan zirkonium karbida.

TATA KERJA

Bahan yang digunakan adalah:

Elektrode yang terbuat dari bahan grafit.Pasir zirkon hasil dari tambang.

Alat yang digunakan dalam penelitianmeliputi:

Satu set Tungku Busur Listrik sebagaidapur peleburan. Tang panjang digunakan untukmengambil hasil proses. Pengukur suhu (sensorsuhu keramik type PIRh EL 18) digunakan untukmengukur suhu proses peleburan. Tang Amperdigunakan untuk mengukur arus dalam prosespeleburan. Skit match digunakan untuk mengukurdiameter elektrode.

Cara Kerja

I. Persiapan umpanOitimbang pasir zirkon dan karbon dengan

berat tertentu. Kedua bahan dicampur denganperbandingan berat 3 untuk pasir dan I untukkarbon hingga diperoleh campuran yang homogen.2. Variabel Arus listrik

Mula-mula umpan yang tersediadimasukkan ke dalam krus yang terbuat dari grafit.Krus yang berisi urnpan dimasukkan ke dalamtungku peleburan kemudian tungku dihidupkandengan mengaliri arus listrik dan sumber utama(PLN) selama 30 men it. Proses peleburan dilakukanpada arus (70, 75, 80, 85, 90 dan 95 A); Hasilproses peleburan (zirkonium karbida) ditimbang.3. Variabel Waktu

Mula-mula umpan yang tersediadimasukkan ke dalam krus yang terbuat dari grafit.Krus yang berisi umpan dimasukkan ke dalamtungku peleburan kemudian tungku dihidupkandengan mengaliri arus listrik dari sumber utama(PLN). Proses peleburan dilakukan pada arus 90 Adengan waktu yang divariasi dari 5, 10, 15, 20, 25,30 dan 35 menit. Hasil proses peleburan (zirkoniumkarbida) ditimbang.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini merupakan bagian darimetode proses kering dalam pengolahan pasirzirkonium menjadi zirkon sponge. Umpan yang

digunakan dalam penelitian adalah campuran pasiizirkon dengan karbon pada perbandingan 3 : I(berat sampel 4 gram). Parameter-parameter yangdiamati dalam penelitian adalah arus listrik danwaktu peleburan.

Variabel arus

Pada pengamatan yang dilakukanditekankan pada sejauh mana suhu maksimal dapatdicapai dengan arus tertentu. Hasil peneltiandisajikan pada tabel berikut:

Tabel I. Pengaruh kuat Arus terhadap hasilpeleburan selama 30 menit.

No Kuat Arus(A) Berat hasilI. 70 1,176232. 75 1,385763. 80 1,647314. 85 1,934145. 90 2,176236. 95 2,17745

Oari Tabel I pengaruh kuat arus terhadapproses peleburan tampak bahwa semakin besar arusyang digunakan akan semakin besar pula suhu yangdicapai sehingga pasir yang terlebur semakin besarpula jumlahnya, hal ini menunjukkan bahwa hasilpemanasan akan berbanding lurus dengan arus yangdigunakan. Oitinjau pada Tabel I. tampak ketikaarus listrik dinaikan dari 70 ampere hingga 90ampere terjadi kenaikan hasil proses secarasignifikan, namun setelah arus dianikkan terusmenjadi 95 ampere kenaikan sudah tidak tajam lagi,hal ini menunjukkan bahwa proses peleburanmencapai pada daerah optimium terjadi pada kuatarus 90 ampere.

Berat sam pel yang dilebur tergantung dayatungku, semakin besar dayanya akan semakinbanyak sampel yang dilebur.

Variabel Waktu

Hasil penelitian dengan variabel waktupeleburan disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Pengaruh waktu peleburan terhadap hasilpeleburan pada kuat arus 90 A.

No Waktu menit Berat hasil

I. 5 1,255862. 10 1,588953. 15 1,797524. 20 1,967105. 25 2,130146. 30 2,270137. 35 2,27140

Oari Tabel 2 pengaruh waktu terhadapproses peleburan pada kuat arus 90 A dengan beratumpan yang sarna tampak bahwa ketika waktupeleburan 5 menit dinaikkan hingga 30 rnenit terjadi

360 ISSN 1410 - 8178 Sudaryadi, dkk

PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akslerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

kenaikan hasil proses yang sangat tajam, hal inimenunjukkan bahwa semakin lama prosespeleburan berarti semakin besar panas yangditerima oleh suatu materi semakin banyaksehingga menyebabkan proses peleburan berjalandengan sempuma. Namun ketika waktu peleburandinaikkan terus hingga 35 menit, kenaikan hasilproses sudah tidak mempengaruhi atau tidak terlalubesar, hal ini menunjukkan bahwa waktu peleburan30 menit sudah mencapai pada daerah yangoptimum.

Apabila arus terlalu besar dan waktunyapendek maka akan terjadi penguapan yangberlebihan pada sampel dan sebagian akanterbuang, jika arus kecil dan waktunya lama maka~mhu pembakaran tidak tercapai sehingga akanterjadi penggumpalan pada sampel (sampel tidakterbakar).

KESIMPUlAN

Berdasarkan percobaan dan pembahasandiatas maka dapat diambil kesimpulan sbb :

a. Tungku busur listrik dapat digunakan untukproses peleburan pasir zirkon

b. Elektrode yang digunakan dalam prosespeleburan adalah grafit.

c. Kuat arus optimum uintuk melebur campuranpasir zirkon sebanyak 4 gram adalah 90 ampere.

d. Waktu peleburan optimum dicapai pada 30menit.

DAFT AR PUST AKA

I. ANWAR MUZZAFAR.al."Production ofHafuium Free Zirkonium Tetra Chlorida"

Nuclear Material Division. Pakistan (1977).2. BUNY AMIN LUSTMAN and FRANK KENZE

Jr."The Metallurgy of Zirkonium." First Edition.Mc Graw Hill Book Company." New York( 1955).

3. DARY ANTO "Pengetahuan Teknik Listrik"Cetakan Pertama. Penerbit Bina Aksara Jakarta.

4. ROBIN SMITH "Chemical Proses Design". McGraw Hill Inc. New York (1955)

5. RAMELAN dkk "Listrik Dalam Praktek" Jilid 1

Cetakan ke 3. Penerbit Pradya Paramita, Jakarta(1976).

TANYA JAWAB

Aryadi~ Stelah dilakukan peleburan dengan tungku busur

listrik, apakah bisa diketahui kadar logamzirkoniumnya?

Sudaryadi~ Analisa kandungan /ogam sudah dilakukan

o/eh PTBIN dan diketahui ada peningkatantetapi masih memer/ukan penanganan /ebih/anjut

Sudaryadi, dkk ISSN 1410 - 8178 361