PEMANFAATAN SCALING SILIKA DARI LAPANGAN PANAS BUMI DIENG UNTUK PEMBUATAN/SINTESIS BAHAN KERAMIK MAJU SILIKON KARBIDA DENGAN METODE CARBOTHERMAL DALAM KONDISI LOOSE POWDER

Yunawan Aryo Pamungkas, Ir. Muhammad Waziz Wildan M.Sc., Ph.D., IPU

2013 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Scaling silika sering menjadi masalah serius pada operasi lapangan panas bumi. Scaling silika pada pipa produksi berakibat mengurangi diameter pipa sehingga mengurangi laju air dan bahkan dapat menyumbat pipa sehingga harus diganti. Selain itu, scaling silika dalam bidang panas bumi dapat menyebabkan masalah lingkungan. Oleh karena itu, ada dua hal penting yang harus diselesaikan, yaitu mengurangi atau mengendalikan scaling silika dalam bidang panas bumi untuk meningkatkan kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Panasbumi dan mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan akibat dari limbah scaling silika. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan scaling silika dari lapangan panas bumi Dieng untuk menghasilkan / mensintesis silikon karbida (SiC) sebagai bahan keramik maju dengan metode carbothermal dalam bentuk loose powder. Scaling silika diperoleh dari lapangan panas bumi Dieng. Scaling silika yang telah mengering dalam udara atmosfer tersebut kemudian disaring untuk mendapatkan ukuran partikel ? 74 ?m. Dua perlakuan panas dilakukan pada scaling silika tersebut untuk mendapatkan dua jenis scaling silika, yaitu tanpa kalsinasi (suhu kamar) dan kalsinasi pada 800 oC. Scaling silika kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan AAS dan XRD. Setiap jenis dicampur dengan serbuk karbon aktif (dengan ukuran partikel ? 74 ?m) (dengan komposisi stoikiometri) menggunakan turbula mixer. Setiap campuran kemudian dipanaskan pada suhu 1100 °C, 1200 °C, 1300 °C dan 1400 °C selama 2 jam dalam lingkungan gas argon. XRD digunakan untuk mengkarakterisasi hasil pemanasan tersebut. Hasilnya menunjukkan bahwa pada pemanasan sampai suhu 1400 oC menghasilkan jumlah optimum silikon karbida (SiC) dan beberapa silika yang tersisa. Oleh karena itu suhu 1400 oC adalah suhu yang terbaik dalam memproduksi SiC. Untuk meningkatkan proses reaksi antara silika dan serbuk karbon, dan juga untuk meningkatkan jumlah SiC, hasil dari pemanasan kemudian digiling dan dipanaskan kembali pada suhu 1400 oC selama 2 jam dalam lingkungan gas argon. Proses ini (penggilingan dan pemanasan ulang) dilakukan sampai tiga kali. Setiap kali setelah proses penggilingan dan pemanasan kembali, spesimen dikarakterisasi menggunakan XRD. Hasil menunjukkan bahwa spesimen yang telah dipanaskan, digiling dan dipanaskan kembali (dua dan tiga kali) menghasilkan jumlah SiC terbaik, meskipun masih terdapat beberapa silika dalam spesimen. SEM-EDX dan TEM juga digunakan untuk mengamati spesimen. Dari pengamatan SEM dan TEM, ditemukan bahwa fase SiC adalah dalam bentuk whiskers.

Silica scaling is often a serious problem in the operation of a geothermal field. Silica scaling in the pipe production causes in reducing the diameter of the pipe, thereby reducing the rate of water and can even clog the pipe and should be replaced. In addition, silica scaling in the geothermal field may cause enviromental problems. Therefore, there are two important things should be solved, i.e. reducing or controlling the silica scaling in the geothermal field to improve the performance geothermal plant and reducing the environmental effect of the silica scaling waste. This research aims to utilize the silica scaling from Dieng geothermal field to produce / to synthesize Silicon Carbide (SiC) as an advanced engineering ceramic material using carbothermal methode in the form of loose powder. Silica scaling was obtained from Dieng geothermal field. It was dried in air atmosphere and then sieved to get particle size ? 74 µm. Two treatments were performed on it, in order to get two different types of silica scaling, i.e. without calcination and calcination at 800 oC. AAS and XRD were used to characterize the silica scaling. Each type was mixed with activated carbon powder (with particle size ? 74 µm)(with stoichiometric composition) using a turbula mixer. Each mixture was then heated up at various temperatures of 1100 °C, 1200 °C, 1300 °C and 1400 °C for 2 hours in argon gas atmosphere. XRD was used to characterize the results. The result shows that the heating up the mixture at 1400 oC yielding the optimum amount of silicon carbide (SiC) and some remaining silica. Therefore heating up at 1400 oC was chosen in producing SiC. To improve the reaction process between silica and carbon powder, and also to increase the amount of SiC, the results from the heating was milled and followed by a re heating at 1400 oC for 2 hours in argon gas atmosphere. This process (milling and re-heating) was performed until three times. Each times after milling and re heating, the specimen was characterized using XRD. The results show that the specimen which have been heated, milled and re-heated (two and three times) yielded best amount of SiC content, although some silica still remained in the specimen SEM-EDX and TEM were also used to observe the specimens. From SEM and TEM observation, it was found that the SiC phase was in the form of whiskers.

Kata Kunci : Scaling silika, sintesis, silikon karbida, karbon aktif, carbothermal