Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |527

Uji Performa Tungku Busur Listrik Satu Fase Skala

Laboratorium Dalam Proses Pembuatan Ferromangan

Yayat Iman Supriyatna, Achmad Shofie

UPT.Balai Pengolahan Mineral Lampung – LIPI

JL.Ir.Sutami KM.15 Tanjung Bintang Lampung Selatan

Telp.(0721) 350054 Fax.(0721) 35005

yayat_iman@yahoo.com

Abstrak. Tungku merupakan peralatan yang digunakan untuk mengolah mineral logam atau

non logam pada proses reduksi maupun melebur. Salah satu tungku pengolahan mineral

yaitu tungku busur listrik satu fase.Pada penelitian ini akan dilakukan sebuah kajian uji

performa tungku busur listrik satu fase dengan kapasitas 10kg ferromangan/batch. Tungku

busur listrik satu fase yang digunakan merupakan hasil rancang bangun kegiatan penelitian

sebelumnya. Tungku ini terdiri dari dapur bakar dengan inside diameter Ø 150 mm, tinggi

200 mm, diameter elektroda yang digunakan 30mm dan panjang 300mm. Uji performa alat

tersebut dilakukan dengan melebur bijih mangan, bijih besi, dengan reduktor kokas dan zat

imbuh kapur tohor menjadi produk ferromangan. Kemudian dilakukan variasi komposisi

bahan baku untuk memperoleh produk optimum. Dari hasil uji performa terhadap tungku

busur listrik diperoleh bahwa performa terbaik dalam pembuatan ferromangan apabila

beroperasi dengan suhu ± 17000°C, arus 350 A, waktu operasi 120 menit dan komposisi

bahan 6.000 gr bijih mangan dan 560 gr bijih besi.

Kata Kunci. tungku busur listrik, satu fase, ferromangan, bijih mangan.

PENDAHULUAN

Dalam proses metalurgi salah satu cara

untuk mendapatkan logam cair yaitu

melalui proses pirometalurgi. Cara ini

dilakukan dengan menggunakan tungku

yang dapat digunakan untuk meresuksi dan

melelehkan bahan mineral logam dan non

logam.

Pemilihan tungku peleburan yang akan

digunakan untuk mencairkan logam harus

sesuai dengan bahan baku yang akan

dilebur. Paduan aluminium, paduan

tembaga, paduan timah hitam, dan paduan

ringan lainnya biasanya dilebur dengan

menggunakan tungku peleburan jenis

krusibel, sedangkan untuk besi cor

menggunakan tungku induksi frekuensi

rendah atau kupola. Tungku induksi

frekuensi tinggi biasanya digunakan untuk

melebur baja dan material tahan temperatur

tinggi[1].

Tungku secara luas dibagi menjadi dua

jenis berdasarkan metode pembangkitan

panasnya yaitu tungku pembakaran yang

menggunakan bahan bakar dan tungku yang

menggunakan listrik. Tungku listrik secara

umum dapat digolongkan kedalam dua

jenis, yaitu direct heat arc furnace dan

indirect heat arc furnace. Pada direct heat

arc furnace kutub positif dan kutub negatif

tanur dikontakan sehingga timbul panas.

Sedangkan pada indirect heat arc furnace,

kontak antara kedua kutub tersebut tidak

langsung akan tetapi hubungan kedua kutub

tersebut melalui muatan (charge)[2].

Salah satu jenis dari tungku busur listrik

adalah tungku busur listrik satu fase.

Umumnya tungku busur listrik satu fase

dengan satu elektroda mempunyai ruang

bakar yang berbentuk tabung dan

elektrodanya ditempatkan ditengah-tengah

ruang bakar tersebut[3].

Peleburan logam menggunakan tungku

ini dilakukan dengan menggunakan energi

yang berasal dari listrik berupa arc atau

busur yang dapat mencairkan logam[4].

Efisiensi tungku salah satunya dapat dilihat

Yayat Iman Supriyatna: Uji Performa Tungku Busur Listrik Satu Fase Skala Laboratorium Dalam Proses Pembuatan Ferromangan

528| Semirata 2013 FMIPA Unila

dari kemampuan tungku tersebut dalam

melebur atau mereduksi dan melebur bahan

mineral logam.

Pada penelitian ini akan dilakukan uji

performa terhadap tungku busur listrik satu

fase hasil rancang bangun kegiatan

penelitian sebelumnya yang dapat

digunakan untuk proses smelting mineral

logam maupun paduan logam tergantung

pada produk yang ingin dihasilkan.

METODE PENELITIAN

Rancangan tungku busur listrik satu fase

pada penelitian ini terdiri dari dapur bakar

dengan inside diameter Ø 150 mm, tinggi

200 mm, diameter elektroda yang

digunakan 30mm dan panjang 300mm.

Tungku tersebut ditopang oleh rangka/base

yang terbuat dari baja konstruksi.

Untuk mengetahui performa tungku

busur listrik satu fase maka dilakukan uji

optimasi terhadap alat tersebut untuk

mereduksi dan melebur (smelting) bijih

mangan dan bijih besi. Pada percobaan

smelting digunakan juga bahan lain yaitu

kokas dan kapur tohor. Bahan baku yang

digunakan memiliki spesifikasi yaitu bijih

mangan memiliki kadar Mn _ 40%, bijih

besi dengan kadar Fe _ 58%, kokas dengan

nilai kalori 5600 kkal/kg, dan kapur tohor

dengan kadar CaO 99,37%. Bijih mangan

kemudian dilakukan preparasi ukuran

sehingga berukuran 0,5 mm – 10 mm, bijih

besi dan kapur tohor berukuran mesh -

80+100 dan kokas dengan ukuran 0,5 mm –

10 mm. Selanjutnya dilakukan proses

smelting dengan tanur busur listrik dengan

arus 300A dan input capacity 35KVA.

Variabel yang digunakann yaitu komposisi

bahan baku dalam proses pembuatan

ferromangan. Kinerja tungku busur listrik

satu fase dilihat dari suhu yang dapat

dicapai dan produk yang dihasilkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 3 merupakan proses uji coba

pembuatan ferrromangan menggunakan

tanur busur listrik satu fase hasil rancang

bangun.

Sebelum dilakukan percobaan

pembuatan ferromangan dalam tungku

busur listrik terlebih dahulu dilakukan

analisa terhadap bahan baku yang akan

digunakan. Hasil analisa bahan baku

tersebut ditunjukan pada Tabel 1.

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |529

Uji performa tungku busur listrik satu

fase untuk membuat ferromangan dilakukan

dengan variabel komposisi bahan baku

yang digunakan, dimana komposisi uji coba

secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2.

Temperatur yang dapat dicapai tungku

busur listrik dalam uji coba pembuatan

ferromangan ditunjukan oleh Gambar 4.

Pada grafik tersebut ditampilkan hubungan

variabel percobaan yang dilakukan dengan

temperatur operasi yang dicapai. Berdasar

pada Gambar 4 tersebut dapat dilihat bahwa

tungku busur listrik dapat beroperasi sesuai

dengan spesifikasi tungku busur listrik pada

umumnya. Hal ini ditunjukan dari suhu

proses yang dapat dicapai oleh alat tersebut

yaitu antara ±13000°C samapai ±17000°C,

sedangkan tungku busur listrik yang berada

di pasar mempunyai spesifikasi suhu proses

yaitu ±1500-20000C.

Dalam proses pembuatan ferromangan

diperlukan suhu operasi ±17000C agar besi

dan mangan dapat lebur semua dan

membentuk ferromangan. Hasil analisa

produk ferromangan dimana hasil

percobaan pertama sampai dengan keempat

kadar Mn dan Fe yang diperoleh masih

rendah. Hal ini dikarenakan suhu operasi

yang dicapai masih rendah (± 15000C) dari

yang diperlukan, sehingga mangan dann

besi belum lebur sempurna dan membentuk

ferromangan. Mangan yang belum lebur

sempurna dan membentuk ferromangan

masih dalam bentuk oksida sehingga

mengakibatkan jumlah terak yang

dihasilkan besar dan kadar mangan pada

terak hasil uji coba tinggi. Hal ini terbukti

dengan hasil analisa terak yang menunjukan

kadar MnO yang masih tinggi yaitu

berkisar 43 – 53 % dan berat terak yang

diperoleh tiga kali lebih banyak dari produk

yang diperoleh. Hasil terbaik yang

diperoleh untuk pembuatan ferromangan

yaitu dengan komposisi bahan 6.000gr bijih

mangan dan 560gr bijih besi yang

menghasilkan ferromangan 1223gr dengan

kadar Mn=76,12%.

Yayat Iman Supriyatna: Uji Performa Tungku Busur Listrik Satu Fase Skala Laboratorium Dalam Proses Pembuatan Ferromangan

530| Semirata 2013 FMIPA Unila

KESIMPULAN

Tungku busur listrik satu fase hasil

rancang bangun dengan dimensi diameter

dalam dapur Ø 150 mm, tinggi 200 mm

(kapasitas 5-10 kg ferromangan/batch)

dapat digunakan untuk proses peleburan

dan proses smelting mineral tambang

khususnya bijih mangan menjadi

ferromangan. Tungku busur listrik satu fase

akan memberikan performa terbaik dalam

pembuatan ferromangan apabila beroperasi

dengan suhu ± 17000°C, arus 350 A, waktu

operasi 120 menit dan komposisi bahan

6.000 gr bijih mangan dan 560 gr bijih besi.

Tungku busur listrik hasil rancang bangun

akan membutuhkan waktu proses lebih

cepat ketika arus yang digunakan

bertambah besar dan suhu leleh dari bahan

baku relatif tidak begitu tinggi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Kami ucapkan terima kasih kepada UPT

Balai Pengolahan Mineral Lampung – LIPI

yang telah mendanai dan mendukung

kegiatan penelitian yang kami lakukan

sehingga dapat kegiatan penelitian ini dapat

terselesaikan dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Dedy Mansur dan Romy, Perancangan

Crucible Furnace alumunium Kapasitas

10 kg dengan Bahan Bakar Minyak

Tanah.

A.K. Chakrabarti, ―Steel Making‖, 2nd

edition, PHI Learning Private Limited

New Delhi, May 2010.

Subagja, Rudi., dkk, ―Studi Ferromangan‖,

Laporan Penelitian Lembaga Metalurgi

Nasional - LIPI, April 1983.

Dedy Mansur dan Romy, Perancangan

Crucible Furnace alumunium Kapasitas

10 kg dengan Bahan Bakar Minyak

Tanah.