2018 : Optimasi Distribusi Bahan Baku pada Proses Charging dalam Mini Blast Furnace menggunakan Model Discrete Element Method (DEM) – Computational Fluid Dynamic (CFD) Coupled

Dr. Sungging Pintowantoro ST., MT.
Mas Irfan Purbawanto Hidayat S.T., M.Sc., Ph.D
Fakhreza Abdul S.T., M.T.


Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa berbagai pengaruh pengoperasian proses charging bahan baku ke dalam Mini Blast Furnace menggunakan simulasi model dengan metode Discrete Element Emthod (DEM) – Computational Fluid Dynamic (CFD). Pada proses charging bahan baku ke dalam Mini Blast Furnace terdapat banyak faktor operasi dan desain yang dapat mempengaruhi distribusi bahan baku di dalam Mini Blast Furnace (MBF). Distribusi bahan baku tersebut akan berpengaruh pada kualitas proses smelting yang terjadi di dalam MBF. Akan tetapi, jika penelitian dilakukan secara eksperimen maka biaya dan waktu yang dibutuhkan akan besar dan lama. Hal tersebut dikarenakan Mini Blast Furnace memiliki ukuran yang besar (working volume = 61 m3). Sehingga, penggunaan simulasi ini dapat memprediksi distribusi ukuran bahan baku saat proses charging berlangsung. Metode DEM digunakan untuk memodelkan pergerakan partikel solid bahan baku serta distribusi partikel dalam jumlah yang sangat banyak saat proses charging di dalam MBF. Sedangkan CFD digunakan untuk memodelkan aliran fluida (gas) dalam MBF saat proses smelting MBF berjalan. Dengan menggabungkan (coupling) kedua metode tersebut maka dapat diperoleh data yang komprehensif mengenai distribusi partikel bahan baku, aliran gas, temperatur, kecepatan gas dan tekanan gas. Dari kelima parameter output tadi dapat diprediksi performa MBF melalui pendekatan teori dan melalui persamaan Ergun. Penelitian ini diawali dengan mengumpulkan data input yang akan digunakan dalam pemodelan yaitu meliputi geometri dan dimensi MBF, material properties dari batu bara, dolomit dan nickel ore. Pembuatan Geometri MBF dengan variasi sudut large bell 25o, 35o, 45o, 55o dan 65o. Kemudian, dilakukan pemodelan distribusi burden material di dalam MBF menggunakan software EDEM. Selanjutnya, dilakukan export file agar dapat di-coupling dengan CFD. Kemudian, dilakukan pengisian input (geometri, boundary, meshing, loading) menggunakan ANSYS FLUENT. Setelah itu, dilakukan proses running dan hasilnya dianalisa dengan mengaitkan dengan teori empiris yang terjadi di dalam MBF. Kata Kunci : Charging bahan baku, Mini Blast Furnace, distribusi partikel, DEM-CFD.