jurnal LIPI (matertek)

5/14/2018 jurnal LIPI (matertek)

1/6

INDUSTRI BAJA BERBASIS BATUBARAOleh:Yusuf

Pusat Penelitian Metalurgi LIPIKomplek PUSPIPTEK, Cisauk, TangerangINTI SARI

Dengan meningkatnya harga gas alam dan pelet bijih besi berkualitas tinggi seperti dipersyaratkanoleh reaktor HyL3 PT Krakatau Steel, daya saing industri baja berbasis gas alam menjadi sangat lemah.Untuk mengganti proses dengan jalur tanur tiup yang cukup populer, juga dihadapi kendala dalam bentukketersediaan batubara kokas (coking coal). Indonesia yang di tahun 2005 lalu telah menghasilkan sekitar150 juta ton batubara, layak mempertimbangkan proses pembuatan baja berbasis batubara. Tulisan inimembahas berbagai pilihan proses peleburan baja berbasis batubara non kokas, mulai dari proses berjalurreduksi langsung, proses berjalur peleburan langsung, maupuntanur tiup mini. Tanur tiup minidiikutsertakan dalam pilihan proses, karena dia tidak memerlukan kokas dengan kualitas metalurgl sepertiyang dipersyaratkan oleh tanur tiup kanvensional. Tanpa persyaratan yang berat ini, energi untuk tanur tiupmin! bisa dipasok dengan kokas dari batubara lokal.Kata kunci : baja, batubara, daya saing, teknologi, energi.ABSTRACT

The increasing price of natural gas and the high grade iron ore pellets as required by PT KrakatauSteel's direct reduction reactor HyL3 destry the competitiveness of gas based steel industries. To change theexisting process with a popular blast furnaces route, will be challenged by the availability of coking coal. Onthe other hand, Indonesia produced as many as 15 0 millions tons of ordinary steam coal. This paper willpresent alternative technologies to produce steel with ordinary steam coal. The information will cover manyprocesses such as direct reduction routes, direct smelting routes, as well as a mini blast furnace route. Thismini blast furnace route included here because the process does not need a hiqh quality metallurgical cokeas required by a conventional blast furnaces. Without this requirement, the energy for mini blast furnace canbe supplied by cokes produced from domestic coal.

I.PENDAHULUANIndustri besi baja berbasis gas alam,seperti reaktor penghasil besi spons HyL3di PT Krakatau Steel menghadapiberbagai masalah berupa : meningkatnyabiaya gas alam, ketidak luwesan bahanbaku (perlu pelet berkadar tinggi), dankeperluan energi listrik yang tinggi dalampembuatan baja menjadikannya agak sulitbersaing dengan industri besi baja yangberbasis batubara.Melihat permasalahan tadi,pengembangan industri besi baja berbasisbatubara merupakan pilihan yang harusdipertimbangkan sebagai kebutuhan masadepan dan upaya meningkatkan dayasaing. Apalagi sudah umum diketahuibahwa cadangan batubara Indonesia jauhlebih besar dari cadangan gas dan minyakbumi yang ada. Kalau cadangan minyakdan gas bumi diperkirakan akan habisMetalurgi, Volume 21, No.2, Desember 2006

dalam 20-30 tahun mendatang, cadanganbatubara masih akan bertahan hinggakurun waktu sekitar 150 tahun

Potensi batubara ini makin menarikuntuk daerah yang memiliki endapan besibesi yang berdampingan dengan endapanbatubara seperti yang terdapat diKalimantan. Keadaan seperti ini adadiberbagai tempat di Kalimantan, baik diKalimantan Selatan, Kalimantan Tengah,maupun Kalimantan Timur. Meskipunbelum ditemukan cadangan bijih besiberskala besar, ketersediaan batubara inicukup untuk menjadi pendongkrak dayasaing dalam pengembangan industriberskala kecil,

Dalam pengembangan ini tentuperlu dipelajari pilihan teknologi yangada, agar diperoleh teknologi terbaikyang paling berdaya saing dan cocokdengan sifat bijih besi dan batubara

31


2/6

Indonesia. Tulisan ini akan memberigambaran serba sedikit tentang pilihanteknologi yang ada dengan kelebihan dankekurangan masing-masing. Dengangambaran tadi diharapkan dapatmenambah wawasan kita dalampernilihan teknologi untukpengernbangan industri besi bajaIndonesia di rnasa depan.II. SUMBER ENERGIGas alam untuk proses pembuatan

123) di k d'besi spons HyL3 " yang iguna an 1PT Krakatau Steel atau proses Midrexdengan sistern yang harnpir sarna dikenalrnahal, jurnlah cadangannya agakterbatas, dan harus berebut dengankeperJuan industri yang lain. Pada saatindustri pesaing ini mampu rnembelidengan harga lebih tinggi maka industribesi baja sering rnenjadi korban.PT Krakatau Steel yang pernahrnengalarni gas alam dengan harga US$2,- per MMBtu bakal harus rnembeli gasdengan harga US$ 3,- hingga US$ 5,-pada tahun 2007. Dengan kernungkinanharga yang terus rneningkat sehubungandengan perkernbangan harga minyakmentah dunia.

Coking coal atau batubara kokaspenghasil kokas rnetalurgi untuk tanurtiup (blast furnace) konvensionalberukuran raksasa juga makin rnahal danlangka. Indonesia memiliki cadangangbatubara jenis ini di Kalimantan Tengah,tetapi konon sudah dalam penguasaanBHP Billiton.Yang jelas tersedia secara agakrnelimpah adalah batubara uap (steamcoal) yang kini sudah diproduksi dalamskala sekitar 150 juta ton per tahun.Produksi sebesar ini mayoritas adalahuntuk keperIuan ekspor, sementara didalam negeri terutama adalah untukpembangkit tenaga listrik. Untukpemanfaatan batubara uap ini di industribesi baja, perlu pemilihan teknologi yangsesuai,

32

III. PELEBURAN BESI BERBASISBATUBARASelain tanur tiup konvensional, adatiga jenis proses peleburan besi yangmenggunakan batubara sebagi sumberenerginya, yaitu proses reduksilangsung (direct reduction) pembuat besispons, proses peleburan langsung(smelting reduction), dan tanur tiup mini.Beberapa varian dari ketiga jenis proses1111 bisa dioperasikan denganmenggunakan batubara uap biasa, bukangas alam dan bukan batubara kokas.

Proses reduksi langsung yangmenggunakan batubara adalah prosesSLRN yang digunakan untuk rneleburkonsentrat pasir besi di Selandia Barudan proses berbasis RHF (rotary hearthfurnace atau tanur lori berputar). ProsesSLRN adalah proses reduksi langsungyang menggunakan tanur putar ataurotary kiln. Selain digunakan di SelandiaBaru teknoiogi inijuga banyak digunakandi India.Proses peleburan langsung sejakawal diunggulkan sebagai penggantitanur tiup. Semula cukup banyak yangmengembangkan proses yang tidakmemerlukan kokas ini, antara lain prosesCOREX yang dikembangkan oleh VAl diAfrika Selatan, proses DIOS (direct ironore smelting) oleh Nippon Steel, prosesHsmelt oleh BHP ~ Rio Tinto diAustralia, proses Tecnored di Brazil,proses Contimet oleh VAl, proses AISI(American Iron and Steel Institute),proses CCF (Cyllone Converter Furnace)oleh Corus dan masih banyak Iagi,Di antara sekian banyak proses tadibaru proses Corex yang dianggapkomersial karen a telah dioperasikan dieuarn tanur berskala 2000 ton per hari.Proses Hismelt sedang membangun unitkomersial berskala 800.000 ton per tahundi Australia. Proses Tecnored sedangmembangun pabrik skala demontrasi75.000 dan 150.000 ton per tahun diBrazil. Yang berskala 75.000 ton telahberhasil dioperasikan dengan sukses,Tanur tiup mini, meskipun dengan

Metalurgi, Volume 21, No.2, Desernber 2006


3/6

nama generik tanur tiup, tetapi tidakmembutuhkan kokas dengan persyaratanseperti tanur tiup konvensional.: Karenaitu dapat menggunakan kokas kualitasrendah yang diproses dari batubara uapyang sedikit memiliki sifat coking.Batubara jenis uu masih mungkindiperoleh di beberapa tempat diIndonesia.IV. PROSES TANUR BERPUT ARProses reduksi langsung yangmenggunakan tanur berputar mula-muladikembangkan oleh Lurgi di Jerman dandiadopsi oleh industri baja yangmengolah pasir besi di Selandia BamProses ini, setelah digabung dengan tanurlistrik dan pengolah baja, diaku sebagaisatu-satunya proses pen~olah pasir besikomersial di dunia, 4,) Proses inimenggunakan batubara baik sebagaipereduksi maupun sebagai energipenghasil panas.Untuk digunakan dalam industribaja berskala besar, proses tanur berputarini dianggap tidak prktis dan kurangberdaya saing karena maksimumkapasitas produksi satu tanur putar hanya150.000 ton per tahun.~ . , ~ ~ . f I " . . ~ ,~~,Q-.;~:JJ, ,~

~~~ ~'l::'.z........ ,.~ ...... ~n 1 "

-'~---j- . ~.

' l (D';?:

Gambar 1. Peta Alir Proses Tanur BerputarUntuk industri berskala I atau 2 juta tonsaja sudah harus membutuhkan jajarantanur tiup yang cukup banyak. ApaIagitanur berputarini membutuhkan jumlahyang cukup besar dan tanur listrik untukpengolahan bajanya. Tetapi teknologi inilayak dipertimbangkan oleh industripenghasil besi spons di kawasan yangsekaligus memiliki endapan bijih besi danbatubara.

Metalurgi, Volume 21, No.2, Desernber 2006

V. TANUR LORI BERPUT AR (RHF)Tanur lori berputar adalahmodifikasi dari tanur Iorong (tunnelfurnace) yang sernula bergerak lurusmenjadi gerak berputar. Dengan gerakberputar ini ada beberapa keuntunganyang dapat diperoleh, yaitu : kondisiatmosfer yang lebih terkendali,kemungkinan operasi kontinyu, dankapasitas yangjauh lebih besar.

Gambar 2. Rotary Hearth FurnaceProduk reduksi Iangsung dengantanur lori berputar dapat berbentuk besispons atau besi nugget.. Besi spons

adalah produk RHF yang beroperasi padatemperatur sekitar 1100 hingga 1200derajat C, sementara besi nugget akandiperoleh pada temperatur di atas l300derajat C. Keistimewaan besi nugget. adalah terjadinya pernisahan antaralogam cair dari teraknya, sehingga besinugget memiliki kualitas sekelas denganbesi mentah atau pig iron.Pembuatan besi nugget secarakomersial dilakukan dengan prosesITMK3 yang dikembangkan oleh KobeSteel di Amerika. Sementara proses besispons yang digabung dengan tanur listrikdikembangkan oleh banyak perusahaandengan berbagai nama proses, antara lain

FASTMELT, REDSMEL T, danSIDMAR. Sarna-sarna berbasis batubara,tampaknya ITMK3 rnerniliki nilai jualyang tinggi untuk untuk dikembangkan.

33


4/6

- lronor~,Ouxa s

B A F(B'IlShing Ne FlJm""~)!,

Gambar 3. Proses RHF + Tanur ListrikVI. COREXProses COREX adalah satu-satunyajalur teknologi peleburan langsung(Smelting Reduction) berskala komersial(800.000-1000000 ton/tahun) yang sudahdigunakan di 5 pabrik (2 di Afsel, I diIndia, 2 di Korea Selatan) di dunia.Proses iru lboleh dikata angsungmenggunakan batubara mentah,meskipun memerlukan kalori yang agaktinggi. Proses ini juga dapat dikombinasidengan pembangkit tenaga listrik atauproses DR plant (mis. Midrex) untukmemanfaatkan kelebihan gas pereduksi,Unjuk kerja proses Corex 6,7) dipabrik milik POSCO di Korea dapatdilihat pada Tabel 1 sedangkan gambaranprosesnya dapat dilihat pada Gambar 4.Kecuali proses CCF dan TECNORED,proses peleburan langsung memilikikarakteristik yang hampir sarna denganproses COREX. Intinya adalahmenggantikan tanur listrik dengansemacam reaktor pelebur berbahan bakarbatubara.

Tabel IUnjuk Kerja Proses COREXProduction Rate Record: 104 VhMonthly Production: 70,030 tOxides Consumption:Coal Consumption:Oxygen Consumption:

1480 kg/t HM995 kg/t HM527 Nm3/t HM

Carbon Content:Silicon Content:Sulphur Content:Temperature:

4.4 -4.7 %O~6- 0.9 Q/~

O.Oi 0.02 %1480-1520 DC

34

COREX ID - P ro ce s sI'lowShool

Gambar 4. Proses COREXVII.TECNOREDProses Tecnored 8,9) dari Brazilmengambil pendekatan yang agakberbeda dibanding proses peleburanIangsung yang lain. Sistern kerjanyahampir seperti kupoia, hanya sajamemiliki dua lapis lubang pernasukanudara atau tuyere.Tuyere yang dilapis bawahmembakar batubara atau semikokasmenjadi gas karbon mono oks ida danhidrogen, sedang tuyere dil\ lapis atasnyamembakar karbon monoksida danhidrogen menjadi karbon dioksida danair. Pembakaran di tuyere iapisan atas inimenghasilkan panas tiga kali lebihbanyak dari pembakaran di lapisbawahnya.Panas yang diperoleh daripembakaran di lapisan atas ini digunakanuntuk memasok panas runtuk mereduksibriket bijih besi yang mengandungpereduksi : batubara atau semi kokas.Karena besi yang dilebur sudah beradadalam keadaan tereduksi, makakebutuhan bahan bakar untuk prosestecnored relatif rendah. Hal lI1lditunjukkan dalam Gambar (Grafik 5),sedang bentuk tanurnya dapat diJihatpada Gambar 6..

Baru dikembangkan pada akhir[990-an di Brazil, proses ini cukupmenarik karena sangat sederhana,menggunakan kokas kualitas rendah(bahkan batubara mentah), dengankapasitas yang fleksibel, Pada akhir 2005

Metalurgi, Volume 21, No.2, Desember 2006


5/6

telah dicoba dalam skala demo plantberkapasitas 75.000 ton per tahun.Dengan operasi demo plant ini prosestecnored dianggap memasuki tahap semikomersiaI.Meskipun baru semi komersial,proses tecnoredsudah diapresiasi dibanyak review tentang proses besi bajaberbasis batubara. Untuk Indonesia yangmemiliki cadangan bijih besi yang kecil-kecil tersebar, proses Tecnored 1111mungkin dapat menjadi solusi yangsesuai.

Av l" . 'n ls i . 'du . . .arhs ( 1 " 0 1 n p ik u -p ln u l r un .: ;ffmr-----------~~~~==~~~: . 1 9 0 EJ Jtu'l .'It\: ; f!:uw!tiu~! i O O t----'ffi---------- 0 Felt: ""' io"", ",, ,,hi"o

j - . 4 t : ; 1 j - 4 -lL)I----------ilnl{[ ""[li~ E 400 3LD Mo:~;;tlicdursc I I - . ! f l i n g~~H!~lill~~~------~~~~~~2m Hi.'H,:rH 1--''''''--=='"---r.lI!J"""""'=--~r.---110 0 Hni.H'liHo~~~~~~~~~~~~-.~

Garn bar 5. Konsumsi bahan Bakar TecnoredG..... Pelim~t""Oddeo.COle.,Additives,

Gambar 6. Penampang Tanur TecnoredVIII. T ANUR TIUP MINI

Tanur tiup mini adalah proses yangmenggunakan prinsip tanur tiup, tetapimemiliki kapasitas mulai dari 50.000hingga 300.000 ton per tahun. Kapasitasyang di bawah 50.000 ton dianggap subekonomis dan yang di atas 300.000 tonsudah dianggap bukan mini lagi.

Untuk Indonesia, tanur tiup minimemiliki beberapa keunggu lan, antaralain : persyaratan kokas ringan, tidak


perlu yang dari coking coal, persyaratanbijih besi juga tidak terlalu ketat, danyang penting dapat mengolah bijih besiskala keci I.

Proses peleburan besi dengan tanurtiup mini juga berkernbang'Y' sangat pesatdalam 10 tahun terakhir ini, antara laindengan rnengadopsi teknologi yang telahdigunakan di tanur tiup konvensional,seperti : teknologi injeksi batubara haluslewat tuyere, pemanfaatan gas buanguntuk menghasilkan listrik, dan teknologipreparasi bijih. Teknologi terakhir iniantara lain berupa teknologi konsentrasidan aglomerasi.

Dengan perkembangan-perkembangan tadi, konsumsi kokas yangsemula masih di tingkat 700-800 kg perton pig yang dihasilkan, sudah dapatditekan hingga ke tingkat 500 hingga 600kg per ton pig.Kokas

Gas BakarUdara

~

TerakBesiCair

Gambar 7. Tanur Tiup MiniIX. KESIMPULAN

Dari uraian terdahulu, dapat diambilbeberapa kesimpulan sebagai berikut :

Pertama, batubara (non coking)mulai menunjukkan peran makin pentingdalam industri besi baja, baik sebagaisubstitusi kokas dalam tanur tiup maupunsebagai sumber energi utama untukproses peleburan langsung (Corex,Tecnored), maupun sebagai sumberenergi alternatif untuk proses reduksilangsung (SLIRN dan Rotary Hearth).

35


6/6

Kedua, tersedia pilihan proses danteknologi yang cukup beragam untukdisesuaikan dengan kondisi Indonesia.Ketiga, perlu kajian khusus dalampemilihan teknologi, guna memperolehdaya saing yang mantap dan kemampuan

untuk memanfaatkan bahan baku danenergi yang tersedia di dalam negeri,DAFTAR PUSTAKAL Raul Quintero. "HYL Technology:

Options in Alternate IronMaking". GorhamlIntertechConference on Iron & Steel Scrap,Scrap Substitutes. Atlanta Georgia.March 5-7, 1996.

2. Pablo E. Duarte & Ronald Lopez."Design of the Hylsa 4M DR Plantfor HYTEMP@ Hot DRl Transfer tothe Thin Slab Casting MilI". 1996AISE Annual Convention. ChicagoIllinois. Sept. 30-0ct. 2, 1996.

3. Raul Quintero. "HYL Ill: Status andTrends". GorhamlIntertechConference on Iron & Steel Scrap,Scrap Substitutes. AtlantaGeorgia.March 21-23, 1995.

4. M Angerman, Alternative Process forIron and Steel Making, University ofOuIu, 20045. M Larsson, Process Integration intheSteel Industry (thesis), LuleaUniversity of Technology, 2004.6. Jin Tae Moh. "POSCO's Today andTomorrow -A Focus On Iron Ore".The 3rd Annual Australia-PacificIRON ORE & STEEL FORUM.March 19-20,1997.

36

7. C. Bohm, A. Eberle. VAL "ACOREX Update 1997 and NewSmelting! Direct ReductionProcesses". pp. 6- I 1. June 1997.

8. Contrucci M. Tecnored process -industrial plant in construction. inBeyond the blast furnace conference.Atlanta, USA. June 2000.9. HW Gudenau et all, Research in theReduction of Iron Ore AgglomeratesIncluding Coal and C-containingDust, ISIJ International, Vol 45(2005) No 4 pp 603-60810. Lungen HB. State of the art andfuture of the blast-furnace. In: IPISmeeting. Berlin. September 200 I.

RIW AYAT PENULISYusuf, lahir di Solo 18 Desember 1948,memperoleh pendidikan bidangMetalurgi Ekstraksi di Jurusan TeknikPertambangan - ITB. Pernah mengikuti- pelatihan di Jepang (JSPS dan nCA),Korea Selatan (KAIST) dan AmerikaSelatan (Kaiser Engineers). Aktifmeneliti dan menulis dibidang metalurgiekstraksi, material, energi danpengolahan limbah, Di bidang metalurgiekstraksi, penelitiannya meliputipengolahan bijih besi nikel laterit,bauksit, bijih mangan, serta peleburantimbal dan besi. Dalam pengolahanlirnbah, pernah menanganiekstraksilogam dari limbah lapis listrik dan etsaPCB. Hingga kini menjadi pengurusPerhimpunan Ahli PertambanganIndonesia (PERHAPI) sebagai KetuaBidang Kajian Publik


jurnal LIPI (matertek)

Documents

Transcript of jurnal LIPI (matertek)