The effect of stabilizer on synthesis of belite from Geothermal Sludge

VANGVONGXAY, Phonevilay, Indra Perdana, ST., MT., Ph.D; Prof. Ir. Rochmadi,S.U., Ph.D.

2019 | Tesis | MAGISTER TEKNIK KIMIA

Belite adalah salah satu komponen terpenting dalam klinker semen hidraulik yang dapat disintesis dari kalsium oksida dan segala jenis sumber silika termasuk lumpur geothermal (GS). Silika amorf dalam GS memberikan keuntungan karena sintesis belit dapat dilakukan pada suhu yang relatif rendah. Dalam penelitian ini, kejadian fase belite diselidiki dengan cermat. Campuran silika dan kalsium oksida dikalsinasi pada 1000 C diikuti dengan pendinginan cepat atau lambat hingga suhu kamar. Stabilisator kimia dari BaCl2 dan NaF ditambahkan dalam campuran untuk mempertahankan keberadaan tipe beta belite dalam produk yang diinginkan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk mendapatkan beta belite dalam produk akhir, kalsinasi diikuti oleh pendinginan cepat (pendinginan) diperlukan untuk campuran tanpa bahan kimia penstabil. Penambahan fraksi kecil BaCl2 mampu mempertahankan keberadaan beta belite dan menekan pembentukan gamma belite non-hidrolik meskipun kalsinasi diikuti oleh proses pendinginan yang lambat. Kehadiran BaCl2 juga ditemukan dapat mempercepat pembentukan beta belite selama kalsinasi. Selain karya eksperimental, model kinetika dari transformasi fase beta ke fase gamma diusulkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fase beta di bawah 600 C tidak stabil dan cenderung tertutup ke fase gamma. Hasil dari pekerjaan ini menunjukkan bahwa untuk menjaga konsentrasi fase beta dalam produk akhir yang tinggi, pendinginan cepat (pendinginan) atau / dan penambahan BaCl2 sebagai penstabil kimia lebih disukai.

Belite is the one of the most important components in hydraulic cement clinker that can be synthesized from calcium oxide and any kind of silica sources including that of geothermal sludge (GS). The amorphous state of silica in GS provides an advantageous since synthesis of belite can be done at relatively low temperatures. In the present work, the occurrences of phases of belite were carefully investigated. A mixture of silica and calcium oxides was calcined at 1000C followed by rapid or slow cooling to room temperature. Chemical stabilizer of BaCl2 and NaF was added in the mixture to maintain the presence of beta type belite in the desired product. Experimental results showed that to obtain beta belite in the final product, calcination followed by rapid cooling (quenching) is required for the mixture with no chemical stabilizer. Addition of small fraction of BaCl2 was able to preserve the presence of beta belite and suppresses formation of non-hydraulic gamma belite even though the calcination was followed by a slow cooling process. The present of BaCl2 was also found able to accelerate formation of beta belite during calcination. In addition to experimental work, a kinetics model of reversible beta to gamma phase transformation was proposed. The results showed that below 600 C beta phase is not stable and tend to covert to gamma phase. Results from this work suggested that to keep concentration of beta phase in the final product high, rapid cooling (quenching) or/and addition of BaCl2 as chemical stabilizer is preferable.

Kata Kunci : Belite, Geothermal Sludge, Polymorphic transformation, Stabilizer, Kinetics