## JENERAL
Vol. 5, No. 1, 2024
Jurnal hompage://jurnal.unej.ac.id/index.php/JENERAL/index
Optimalisasi Pengendalian Rasio ICP Boat dengan Limbah Brick Ladle Converter Matte (Al 2 O 3 -SiO 2 ) Menggunakan Simulasi Factsage 1
Optimizing the Ratio Control of ICP Boat with Converter Matte Waste Brick Ladle (Al2O3-SiO2) Using the FactSage Simulation Method
Sabrina Mantika a,2 , Riria Zendy Mirahati b
[a,b] Program Studi S1 Teknik Metalurgi, Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknologi Mineral, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta, Jl. Babarsari 2, Tambakbayan, Depok, Sleman,
Yogyakarta, 55281

## ABSTRAK
Proses pemurnian untuk meningkatkan kadar nikel dilakukan didalam converter pierce smith dengan beberapa proses yaitu charging, blowing, skiming, dry up dan casting sehingga didadapatkan kadar nikel matte 75-78%, Dari hasil casting, nikel matte ditampung dalam wadah berupa ladle, setiap satu kali proses pemanasan satu converter dapat menampung hasil casting sebanyak 7 ladles dengan masing-masing kapasitasnya sekitar 15,5 ton. Ladle ini terbuat dari baja karbon dengan lapisan brick, dengan bahan refraktori terdiri dari castables pada dinding  dan  brick  alumina  pada  bagian  bawah  ladle.  Penuangan  matte  berulang  ke  dalam  ladle  dapat menyebabkan erosi permukaan ladle akibat inputan panas yang tinggi dan gesekan matte, serta masalah kimia seperti  build  up.  Bagian  material  refraktori  dalam  ladles  ini  akan  menjalani  skema  total  relining  dengan melakukan  chipping  di  setiap  bagian-bagiannya  dan  menghasilkan  limbah  brick  yang  tergolong  kedalam limbah B3. Potensi  dari  limbah brick di  ladle ini masih  cukup tinggi  dalam menghasilkan nickel  matte sisa yang tergabung secara homogen. Oleh karena itu limbah brick ladle akan menjadi suatu pertimbangan untuk dicampur oleh ICP Boat dengan komposisi dan distribusi tertentu. Hasil campuran nantinya menjadi umpan pada proses pemurnian converter dengan meninjau variasi pengaturan rasio antara limbah brick dengan ICP Boat  yang  baik  dan  benar  menggunakan  simulasi software FactSage  lalu  memvalidasi  hasilnya  melalui percobaan  lapangan.  Simulasi  software  FactSage  merekomendasikan  improvement  rasio  campuran  limbah brick dengan ICP Boat sekitar 4,6-12% di suhu 1200°C guna mencegah pembentukan spinel dan olivine
Kata kunci: Converter, ladle, brick, ICP boat, FactSage .

## ABSTRACT
The  purification  process  to  increase  the  nickel  content  is  carried  out  in  a  Pierce  Smith  converter  through several stages, including charging, blowing, skimming, dry up, and casting, resulting in a nickel matte with a 75-78% nickel  content. After casting,  the nickel matte is stored in ladles, with each converter being  able to accommodate the casting of 7 ladles, each with a capacity of about 15.5 tons. These ladles are made of carbon steel with a brick lining, consisting of castables on the walls and alumina brick on the bottom. Repeated pouring of matte into the ladles can cause surface erosion due to high heat input and matte friction, as well as chemical issues such as build-up. The refractory material in these ladles will undergo a total relining scheme, resulting in  waste  brick  classified  as  B3  waste.  The  potential  of  the  waste  brick  in  the  ladles  is  still  quite  high  in producing  residual  nickel  matte  in  a  homogenized  form. Therefore,  the  waste  brick  from  the  ladles  will  be considered to be mixed with ICP Boat with specific composition and distribution. The resulting mixture will be used as feed in the converter purification process by reviewing the variation of the waste brick to ICP Boat ratio  using  FactSage  software  simulation  and  validating  the  results  through  field  experiments.  FactSage software simulation recommends an improvement in the waste brick to ICP Boat mixture ratio of about 4.6- 12% at a temperature of 1200°C to prevent the formation of spinel and olivine
1 Info Artikel: Received: 10 Januari 2024, Revised: 4 Juni 2024, Accepted:  7 Juni 2024, Published: 21 Juni 2024
2 E-mail: 116200019@student.upnyk.ac.id
Keywords: Converter, ladle, brick, ICP boat, FactSage

## PENDAHULUAN
Converter merupakan proses dengan batch dimana produk matte dari furnace akan diproses lebih  lanjut  untuk  menghilangkan  kandungan  besi  yang  akan  meningkatkan  kandungan produk yang diinginkan sehingga meningkatkan kadar matte.  Udara untuk reaksi oksidasi dimasukkan  melalui  40-55  tuyere  yang  terendam  di  dalamnya  bak  lelehan  (35-50  ×  103 Nm 3 /jam)  pada  suhu  ambient.  Pierce  Smith  Converter  atau  PSC  dipatenkan  di  Amerika Serikat  pada  tahun  1909,  dan  masih  menjadi  referensi  untuk  proses  pemurnian  (Pérez  et al.,2018). Proses batch dihentikan ketika titik akhir, yang merupakan target besi komposisi target besi dalam matte, tercapai. Di dalam konverter operasi, matte tungku kilat (matte nikel dari flash furnace ) diisi dan dihembuskan dengan udara (-22.000 Nm 3 /jam) melalui tuyeres. Setelah  waktu  hembusan  tertentu,  terak  (terutama mengandung  besi  teroksidasi  dan  fluks silika)  disingkirkan  diikuti  dengan  penambahan  matte  tungku  flash,  setelah  itu  peniupan dilanjutkan  (Coster  et  al.,  2001).  Material  refraktori  di  sekitar  tuyere  mengalami  tingkat serangan paling tinggi, karena penusukan dan suhu yang lebih tinggi yang terjadi di daerah ini selama proses Converting. Abrasi pada bahan tahan api dalam tungku pemurnian kurang menjadi  perhatian,  tetapi  penggunaan  fluks  dasar  menghasilkan  slag  yang  sangat  korosif yang  dapat  menyebabkan  masalah  khusus  (Crites.  M.D,  et  al.  2000).  Terak  fayalit  yang bersifat asam terutama merusak komponen MgO dari batu bata tetapi tidak merusak kromit (Gregurek at al.,2021).
Converter matte yang dihasilkan melalui pemurnian converter memiliki kadar nikel minimal sebesar  75%. Ladle yang  berisi  converter  matte  dibawa  dari  converter  menuju  proses granulasi dengan  menggunakan hot  metal  crane .  Proses  penampungan  nickel  matte  ke dalam  ladle  dengan  tujuan  sebagai  tempat  penampungan  sementara  sebelum  akhirnya dipindahkan.  Penampungan  fluida  panas  ini  ditahan  temperaturnya  dengan  lapisan pelindung  seperti  material  refraktori  dan coating supaya  tidak  berkontakan  dengan shell- nya.
Setiap satu kali proses pemanasan satu converter dapat menampung hasil casting sebanyak 7 ladles dengan  masing-masing  kapasitasnya  sekitar  15,5  ton.  Nikel  matte  dengan temperatur berkisar antara 1300 0 C ditampung oleh ladle converter berbentuk tabung dengan spesifikasi wadahnya terbuat dari baja karbon dengan lapisan brick . Brick yang digunakan untuk ladles ada dua macam yaitu castables dan brick alumina. Biasanya castables terletak pada bagian dinding-dinding ladles sedangkan brick alumina berada pada bagian bottom up . Setiap  bagian  dari  letak  masing-masing brick ini  memiliki  keunggulan  masing-masing tergantung pada kondisi yang ada.
Penuangan matte ke dalam ladle converter secara terus menerus dapat mengalami kegagalan tidak hanya secara termal tetapi juga fisik mekanis maupun kimia. Hal utama yang cukup sering terjadi pada ladle adalah adanya inputan panas yang sangat tinggi dan gesekan dari matte yang membuat ladle mengalami erosi permukaan. Kandungan senyawa kimia yang tidak  optimal  juga  dapat  menjadi  pemicu  awal  terjadinya  kegagalan  seperti build  up dan lainnya.  Bagian  material  refraktori  dalam ladles ini  akan  menjalani  skema total  relining dengan melakukan chipping di setiap bagian-bagiannya (Scacht. C. A. 2004).
Perlakuan relining ini dilakukan pada bagian converter dan ladle penampung matte sesuai dengan  standar  operasional  prosedur  masing-masing.  Untuk  converter,  proses relining
dilakukan ketika panjang tuyure sudah mencapai target 80 campaign perlining-nya. Apabila pada ladle penampungan matte bergantung terhadap masa pakai-nya, umumnya ladle akan di perbaiki selama 3 bulan pengoperasian atau berdasarkan  kondisi termal dan erosi yang diterima.
Hasil chipping pada ladle berupa  limbah-limbah bricks yang  tidak  bisa  dikembalikan  di lingkungan. Hal tersebut dikarenakan limbah bricks merupakan jenis limbah B3 yang dinilai sangat toxic terhadap lingkungan dan perlu dikelola lebih lanjut. Oleh karena PT. X masih belum mendapatkan izin pengelolaan limbah brick sehingga masih dialihkan ke pihak ketiga yaitu  PT  Prasadha  Pamunah  Limbah  Industri  (PPLI).  Pengelolaan  limbah brick B3 menambah banyak pengeluaran perusahaan tiap tahunnya. Terkhususnya untuk bagian ladle dimana limbahnya secara akumulatif lebih tinggi dibandingkan limbah di bagian converter maupun furnace .
Mengetahui  adanya  potensi  nikel  yang  cukup  tinggi  di  dalam limbah  brick ladle memicu kebijakan  perusahaan  dalam  melakukan  pemanfaatan  limbah  B3  brick  untuk  digunakan kembali. Hal ini disetujui karena mengikuti Peraturan Menteri LHK nomor 6 tahun 2021. Spesifiknya  pada  ayat  1  berbunyi  “Penggunaan  kembali  ( reuse )  Limbah  B3  (bahan berbahaya dan beracun) yang dihasilkan dari kegiatan sendiri dalam satu kesatuan sistem proses produksi secara tertutup ( closed system )”.
Limbah brick ladle converter matte memiliki potensi yang cukup tinggi dalam menghasilkan nikel  matte sisa  yang  tergabung  secara  homogen.  Maka  dari  itu,  limbah brick  ladle akan menjadi suatu pertimbangan untuk dicampur oleh ICP boat dengan komposisi dan distribusi tertentu. ICP boat atau scrap boat merupakan material sisa yang dihasilkan selama proses pemurnian nikel matte . ICP boat terdiri dari matte reject dari proses granulasi, debu dari alat pengering granule , lumpur dari evaporating chamber dan matte settling pond . Kandungan Nikel yang terdapat didalam ICP boat lebih dari 2% sehingga digunakan sebagai salah satu umpan dalam proses pemurnian di converter . Manfaat dari pencampuran limbah brick dan ICP boat ini tentunya akan menaikan kadar nikel dari nikel matte yang dihasilkan.
Hasil campuran nantinya menjadi umpan pada proses pemurnian converter. Namun, setiap material  input  yang  masuk  ke  dalam  suatu  sistem  akan  mempengaruhi  suatu  hasil  atau output . Hal tersebut memicu tantangan dan kekhawatiran yang menghambat produksi nickel matte . Kemungkinan besar yang perlu dilakukan yaitu dengan meninjau rasio antara limbah brick dengan ICP  Boat yang  baik  dan  benar  menggunakan  simulasi  software FactSage . Berdasarkan pada penelitian sebelumnya apabila tidak didapatkan rasio percampuran limbah brick dan ICP boat yang tepat, maka akan dapat mengganggu proses yang ada pada converter sehingga akan berpengaruh terhadap kadar nikel yang dihasilkan.  Oleh karena itu, melalui project ini, kami akan bereksperimen dan menganalisis “ Optimalisasi Pengendalian Rasio ICP Boat dengan Limbah Brick Ladle Converter Matte (Al 2 O 3 -SiO 2 ) Menggunakan Metode Simulasi FactSage”.

## METODE PENELITIAN
Diagram alir proyek digunakan untuk menyusun langkah atau tahapan yang akan dilakukan, yaitu dimulai dari kuantifikasi limbah brick ladle converter matte di Bay 4 hingga simulasi Factsage. Diagram alir proyek dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Diagram alir penelitian
Banyaknya  limbah brick yang  digunakan  dalam  converter  dapat  dianalisis  dan  dihitung, dengan menggunakan data total penggantian ( repair ) brick pada ladle penampung yang telah dilakukan  oleh  PT.  X  selama  tahun  2021.  PT.  X  melakukan  penggatian brick pada ladle penampung sebanyak 45 kali selama Januari hingga Desember 2021. Perhitungan b rick per heat pada tahun 2021 dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Perhitungan B rick Per Heat 2021 Parameter Kuantitas Jumlah Brick Dalam 1 ladle (kg) 14763 Akumulasi Limbah Ladle Brick 2021 (ton) 664,335 Jumlah Heat 1869 Jumlah Brick per Heat (ton/heat) 0,355

## Menghitung mass balance dengan menggunakan Microsoft Excel
Pada setiap blow converter akan dilakukan proses charging atau pemasukan material antara lain electric furnace matte (EFM), HiNi, scrap atau ICP bin, scrap ICP boat, dan fluks silika. Setiap charging tersebut tercatat ke dalam  converter operating log sheet dan dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Log Sheet heat No. 35 Tanggal 24 Agustus 2023 pada Converter 3
Untuk menghitung mass balance pada setiap blow, diperlukan log sheet untuk mengetahui material apa saja yang dimasukan pada setiap blow converter. Assay dari EFM, HiNi, scrap boat, dan scrap bin dapat dilihat pada Tabel 2
Tabel 2 . Chemical Composition EFM, HiNi, Scrap Bin, Scrap Boat , dan Dust SiO 2 MgO S Ni Fe Co FeO Al 2 O 3 Bin 24,69 0,00 1,43 3,50 54,09 0,79 69,59 - Boat 22,03 0,00 2,49 5,71 53,82 0,53 69,24 - Hi Ni 27,68 0,20 0,38 5,07 50,16 2,15 64,53 - EFM - - 7,85 22,96 68,49 0,69 - - Dust 47,52 0,79 6,76 25,17 18,76 0,72 - 0,25
Setelah  diketahui chemical  composition dari  EFM,  HiNi, Boat,  bin,  dust,  flux ,  udara, kemudian melakukan perhitungan mass balance pada blow pertama hingga blow keempat setelah penambahan brick berdasarkan data pada log sheet . Rumus perhitungan total berat masing-masing chemical composition yang dimasukan pada mass balence.
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 (𝑡𝑜𝑛) = % 𝐴𝑠𝑠𝑎𝑦  × 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑙𝑎𝑑𝑙𝑒 (𝑡𝑜𝑛) 100

## Penentuan Rasio Brick/Boat dengan Factsage
Dan dari data total berat (ton) masing-masing input material blow pertama akan dimasukan ke dalam factsage dengan temperatur 1350 o C sebagai input dan akan menghasilkan output berupa data fasa yang terbentuk antara lain liquid matte, slag liquid , FCC (Face Centered Cubic), dan fasa lainnya. Berikut ini adalah hasil factsage blow 1 dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 . Hasil Factsage Blow 1 Jenis Total (Ton) Assay % Berat (ton) Liquid matte 56,914 Ni 29,231 16,64 Fe 60,952 34,69
Co 1,538 0,88 S 8,279 4,71
Perhitungan pada blow kedua sama dengan perhitungan mass balance pada blow pertama yaitu  dengan  memasukan input berupa chemical  composition EFM,  HiNi, bin, boat,  flux , udara  yang  disesuaikan  dengan  data  pada log  sheet .  Selain  itu,  dimasukan  pula  hasil penjumlahan Liquid matte dan FCC yang terbentuk dari hasil factsage blow pertama sebagai tambahan, berdasarkan dari hasil factsage blow pertama tidak terbentuk FCC.
Seperti  pada blow pertama,  untuk  hasil  dari  perhitungan  total  berat  (ton)  masing-masing input material dari blow kedua akan dimasukan kedalam factsage dengan temperatur 1350 o C sebagai input dan akan menghasilkan output berupa terbentuknya liquid matte , slag liquid , FCC dan fasa lainnya, namun dari hasil factsage blow 2 tidak terbentuk FCC. Berikut ini adalah hasil factsage blow 2 dapat dilihat pada Tabel 4
Tabel 4 . Hasil Factsage Blow 2 Jenis Total (ton) Assay % Berat (ton) Liquid matte 48,594 Ni 35,58 17,29 Fe 53,385 25,94 Co 1,9558 0,95 S 9,0783 4,41
Perhitungan mass balance pada blow ketiga yaitu input dari chemical composition masing- masing material, disesuaikan dengan data log sheet pada blow ketiga, dan ditambahkan pula hasil penjumlahan factsage liquid matte dan FCC yang terbentuk pada blow kedua.
Total berat (ton) masing-masing material dari blow ketiga selanjutnya dimasukan kedalam factsage sebagai input dan output .  Hasil factsage blow  3  yaitu  terbentuknya slag  liquid, liquid matte , FCC, dan fasa lainnya. Namun dari hasil factsage blow 3 tidak terbentuk FCC. Berikut ini adalah hasil factsage blow 3 dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5 . Hasil Factsage Blow 3 Jenis Total(Ton) Assay % Berat (ton) Liquid matte 61,066 Ni 37,17 22,70 Fe 51,498 31,45 Co 1,8993 1,16 S 9,433 5,76
Pada blow 4 input material yang  dimasukkan ke dalam factsage yaitu sama seperti blow sebelumnya, namun pada input EFM ditambahkan dengan hasil dari produk blow ketiga dan dengan temperatur 1350 o C. Dan pada factsage blow 4 menghasilkan produk berupa liquid matte dan slag liquid . Berikut ini adalah hasil factsage blow 4 dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil Factsage Blow 4 Total(Ton) Assay % Berat (ton) liquid matte 73,578 Ni 37,96 27,932 Fe 50,75 37,340 S 9,74 7,170 Co 1,81 1,334 Slag 22,211 Al2O3 0,04356 0,01 SiO2 23,52 5,22 FeO 70,10 15,57 Fe2O3 1,96 0,44 CoO 0,08626 0,02 NiO 0,0969 0,02 Al2S3 0,00215 0,00 SiS2 1,2117 0,27 FeS 2,8791 0,64 Fe2S3 0,0856 0,02 CoS 0,00351 0,00 NiS 0,00395 0,00
Dari hasil factsage pada blow 4 menghasilkan slag liquid berserta persentase assay dari tiap chemical  composition ,  dan  dihitung  massa  tiap chemical  composition tersebut.  Hasil slag liquid selanjutnya akan digunakan sebagai input factsage untuk mengetahui slag liquid yang terbentuk dengan menggunakan temperatur 1200 o C. Berikut ini adalah hasil factsage slag liquid blow 4 dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7 . Hasil Factsage Slag Liquid Blow 4 Total (Ton) Assay % Berat (ton) Slag 22,19 Al 2 O 3 4,50E-02 0,01 SiO 2 23,524 5,22 FeO 69,878 15,51 Fe 2 O 3 2,2259 0,49 CoO 8,28E-02 1,84E-02 NiO 5,67E-02 1,26E-02 Al 2 S 3 2,23E-03 4,94E-04 SiS 2 1,212 0,268943 FeS 2,8702 0,636897 Fe 2 S 3 9,73E-02 2,16E-02 CoS 3,38E-03 7,49E-04 NiS 2,31E-03 5,13E-04
Penambahan brick sebagai input akan dimasukan dalam blow 4, data assay brick didapatkan dari XRF, dan dihitung berat tiap chemical composition . Input yang dimasukan ke dalam factsage yaitu sama seperti blow 4 antara lain penjumlahan dari EFM dan hasil factsage pada blow 3, bin, boat, flux , udara. Namun dengan temperatur yang berbeda yaitu 1200 o C. Adapun penambahan brick ini  berlandaskan  pada  rasio  perhitungan  ton/ heat . Assay komponen limbah brick ( castable+brick alumina) dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8 . Assay Komponen Limbah B rick (C astable+Brick Alumina) Ni Fe Co S SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO Cr 2 O 3 9,864 4,64 0,422 1,22 17,79 1,00 28,266 6,634 2,139 20,25 8,79
Selanjutnya untuk menentukan ratio yang optimal antara brick dengan ICP boat yang akan dimasukan pada blow 4 menggunakan input produk sisa blow 3, boat dan brick. Diasumsikan bahwa boat dan brick jika  dijumlahkan  akan  menghasilkan  fraksi  100%.  Untuk memudahkan, brick diasumsikan sebagai variabel A. Berikut ini adalah rumus perhitungan masing-masing input mass di FactSage .
Boat + Brick = 100% atau Boat + Brick = 1
Jika Brick = A , maka  Boat + A = 1 atau Boat = 1-A
Brick = Persentase (%) X A X Jumlah Boat
Boat = Persentase (%) X (1-A) X Jumlah Boat
Melalui rumus di atas, masing-masing dari kandungan di input nilai persentase dari setiap total boat yang masuk sehingga didapatkan massa tertentu. Massa ini kemudian akan di input ke dalam simulasi software FactSage . Berbeda dengan blow sebelumnya, input penambahan rasio brick dengan acuan FactSage hanya melibatkan assay sisa blow ketiga, assay udara, assay ICP  Boat , assay  brick, dan assay  fluks .  Detail  input blow keempat  sesudah penambahan brick dengan  rasio  pada    temperature  1200 0 C.  Selanjutnya  akan  didapatkan produk yang terbentuk yaitu liquid matte, liquid slag, FCC, olivine, spinel, dan monoxide dalam setiap 1% nilai A (0 1 0,01).  Setiap fasa yang terbentuk akan dicatat massanya dan dibandingkan datanya terhadap naik atau turunnya kadar Ni, SiO2, serta FeO. Hasil factsage rasio 0 hingga 0,1 setiap 0,01 dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 . Hasil Factsage Rasio 0 hingga 0,1 setiap 0,01 Nilai A slag liquid (gram) liquid matte (gram) FCC (gram) Olivine (gram) Spinel (gram) 0 23,489 30,736 29,785 0 0 0,05 23,441 30,68 29,864 0 0 0,1 23,389 30,628 29,941 0 0 0,12 23,541 30,675 29,869 0 9,21E-03 0,19 23,2 30,684 29,906 0,100 0,111 0,2 22,998 30,703 29,902 0,269 0,128

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis Rasio Perhitungan
Analisa  rasio  perhitungan  bergantung erat  dengan blow 1, blow 2, blow 3,  dan blow 4. Penginputan material input berupa HiNi, Boat, Brick, Bin , EFM berlangsung di temperatur 1350 0 C.  Hal  ini  berdasarkan  asumsi  ketika  material  input  masuk  akan  berkontak  dengan tuyure ataupun matte .  Dan  mencegah  adanya  pembentukan  FCC  di  setiap  blownya. Pengolahan  di  blow  kesatu  hingga  keempat  menggunakan  simulasi software, dimana persentase  kumulatif  nikel  selalu  naik  di  setiap  blownya.  Dalam  analisis  penentuan  rasio limbah Brick/ICP Boat pada blow keempat, menggunakan dua pendekatan yaitu excel dan simulasi software FactSage.
Analisis menggunakan perhitungan excel tidak hanya melalui data perhitungan hasil blow 4 (sebelum penambahan brick), tetapi juga mengacu pada rasio estimasi perhitungan jumlah limbah  ladle  yang  di repair pertahun  dibagi  dengan  data  heat.  Data  heat  tahun  2021 digunakan sebagai acuan karena limbah yang terkumpul sangat banyak, bahkan lebih banyak daripada limbah brick di furnace maupun converter . Maka dalam hal ini, setidaknya terdapat 355 kg/heat atau 0,355 ton/heat (rasio banding ICP boat sama dengan ~4,6%). Berdasarkan simulasi FactSage , diambil perpindahan detail rasio 1% untuk mendapatkan detail fasa yang terbentuk sehingga dalam hal ini adalah 12-19%.

## Pembentukan Fasa Setiap Rasio
Penambahan limbah brick yang dicampur oleh ICP Boat dapat mempengaruhi hasil akhir. Hal  tersebut  dikarenakan  brick  mengandung  sebagian  besar  Al 2 O 3 dan  SiO 2 .  Assay campuran  ( castable + brick alumina)  di  prioritaskan  dalam  pengolahan  karena,  kandungan nikel yang mengalami build up maupun terpenetrasi sangat tinggi yakni 9,865%. Terdapat juga  sebagian  besar  limbah  MgO  dan  Cr 2 O 3 karena  saat ladle converter  matte belum  di- reline ,  ditambahkan  limbah brick converter  (campuran  magnesia+chromite)  sebagai eksperimen penelitian sebelumnya.
Pembentukan fasa menjadi suatu hal yang perlu diperhatikan oleh karena sifatnya yang dapat menghambat  proses  dan  kerugian.  Fasa-fasa  penghambat  yang  kemungkinan  terbentuk dalam proses antara lain olivine, spinel, clinopyroxene, dan monoxide. Selain dari olivine, fasa-fasa ini memiliki densitas yang lebih tinggi daripada slag tetapi lebih rendah daripada matte  sehingga  letaknya  cenderung  berada  di  pertengahan.  Sebagian  besar  zat  ini  akan mengalami build up , terutama di bagian hole . Akibatnya proses skimming terhambat oleh karena  lubang  pengeluarannya  tersumbat  (L.A.  Diaz.  2007).  Grafik  perbandingan  fasa terhadap rasio brick/boat dapat dilihat pada Tabel 10 dan Gambar 3
Tabel 10 . Perbandingan Fasa Terhadap Rasio B rick/Boat 0 0,05 0.1 0,12 0,19 0,2 % olivine 0 0 0 0 0,0043 0,0115 % spinel 0 0 0 0,00039 0,0048 0,0055 % Clinopyrexene 0 0 0 0 0 0 % monoxide 0 0 0 0 0 0
Gambar 3. Grafik Perbandingan Fasa Terhadap Rasio B rick/Boat
Terhitung dari rasio 12% sudah mulai terbentuk spinel sebanyak 0,00039 sedangkan olivine belum terbentuk. Namun di 19% sudah mulai terbentuk olivine sebanyak 0,0043 dari total fraksi (Slag + Fasa). Kemudian olivine terus meningkat lebih drastis daripada spinel di rasio 20%. Untuk clinopyroxene dan monoxide justru belum terbentuk sama sekali, bahkan ketika ditarik hingga rasio 100% pun masih belum terbentuk sama sekali. Oleh karena itu, limbah brick yang dicampur dengan ICP Boat diperkirakan optimal hingga mencapai kisaran 12%.

## Kandungan Silika Terhadap Slag
Kualitas slag menjadi salah satu hal yang perlu diperhatikan guna mencegah slag foaming . Salah  satu  komponen  dalam  slag  yang  sangat  perlu  diperhatikan  yaitu  silika  (SiO 2 ). Berdasarkan  grafik  gambar  4.  menunjukan  bahwa,  seiring  ditambahkannya  limbah brick maka berat slag liquid yang dihasilkan semakin menurun. Grafik kandungan SiO 2 terhadap slag dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik Kandungan SiO 2 Terhadap Slag
Menurut  acuan  perusahaan,  di  setiap  standar  perusahaan  setidaknya  komposisi  SiO 2 di dalam  slag  berada  di  rentang  24-26%.  Hal  ini  tidak  menurun  jauh  dengan  data  yang dihasilkan.  Pada  pengolahan  data  menunjukan  bahwa  SiO 2 berada  di  rentang  21,756- 23,524%. Kisaran kadar tersebut bisa dikatakan masih dalam batas normal. Apabila kadar SiO 2 berlebihan maka dapat menyebabkan foaming pada slag. Sedangkan SiO 2 yang terlalu sedikit  (<20%)  juga  tidak  baik,  karena  meminimalisir  reaksi  pembentukan fayalite
(2FeO.SiO2). Hal tersebut berdampak pada kenaikan kadar Fe 3 O 4 dikarenakan sebagian FeO yang tidak terikat akan bereaksi dengan oksigen (O 2 ).
2SiO 2 +FeO→2FeO.SiO 2 + FeO (tidak bereaksi)
4FeO + O 2 → 2Fe 2 O 3
3Fe 2 O 3 + O 2 → 2Fe 3 O 4 (magnetite)
Reaksi  pada  tersebut  tidak  diinginkan  karena  membuat  slag  menjadi  lebih  kental  atau viskositasnya  naik. Magnetite dikenal  juga  sebagai  spinel.  Magnetit  memiliki  densitas sebesar 5,17 g/cm 3 , sehingga berada di pertengahan antara slag dengan matte. Maka daerah dengan viskositas di bagian pertengahan tersebut membuat pembebasan gas terhalangi. Jika terakumulasi  secara  terus  menerus  dapat  menciptakan pressure yang  tinggi  di  dalam converter.

## Kandungan Nikel Terhadap Converter Matte
Kualitas  produksi matte menjadi  tujuan  utama  PT.  melalui  analisis  rasio  brick/boat, perhitungan kuantifikasi menggunakan microsoft excel (355 ton/heat atau 4,6%) memiliki kandungan  nikel  tertinggi.  Nikel  dengan  kandungan  paling  rendah  di matte ,  yaitu  tanpa penambahan  brick  atau ICP  Boat  Only .  Pada  gambar  4  menunjukan  transisi  dari  4,6% menuju 10-20% mengalami penurunan komposisi. Grafik ini tetap cenderung menunjukan tren  positif.  Hal  ini  menandakan  bahwa  penambahan brick sebagai  material  input meningkatkan kadar nikel di dalam matte . Dengan demikian, tidak semua kandungan nikel dalam limbah brick terkonversi menjadi nikel di matte . Sebagian kecilnya menjadi NiO di dalam liquid slag  ataupun  kandungan  nikelnya  terpenetrasi  di brick converter.  Grafik kandungan Ni terhadap matte dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Kandungan Ni Terhadap Matte

## Analisis Faktor Kerusakan Ladle (Al2O3-SiO2)
Secara umum, alasan kerusakan ladle brick dapat disebabkan dua hal, yaitu erosi dan termal. Kerusakan akibat erosi terjadi karena penuangan converter matte terus-menerus menggerus permukaan dinding castable dan bagian chute . Sedangkan kondisi termal karena kenaikan temperatur  dari converter  matte yang  sangat  cepat  dan  tinggi.  Akan  tetapi  dalam  project penelitian ini, bagian yang sangat diperhatikan di ladle adalah build-up matte -nya.
Gambar 6. Limbah Brick dan Bagian-Bagian di Dalamnya
Pada Gambar 6. di atas adalah gambaran batu yang telah mengalami build up dimana daerah bercak hitam menandakan sifat homogen antara matte dengan limbah brick . Terbentuknya build  up di  bagian ladle disebabkan  oleh  variabel  yang  sulit  untuk  dikontrol  yaitu  titik perbedaan temperatur dan tekanan. Setiap fluida ( converter matte ) yang berkontak langsung dengan brick berlangsung  di  titik  varian yang  tidak  sama.  Daerah  di  bagian  pertengahan, biasanya  memiliki  temperatur  yang  paling  panas  dibandingkan  dengan  bagian  ujung dinding. Hal ini karena daerah bagian dinding atau permukaan brick secara tidak langsung mengalami  kontak dengan sisi yang lebih dingin. Perbedaan  temperatur ini menghasilkan build - up yang menempel baik pada brick jenis castable maupun alumina. Selain itu, daerah yang terlalu panas juga menjadi suatu masalah terutama di bagian bottom . Bagian bottom tidak hanya memiliki temperatur yang tinggi, tetapi juga tekanan totalnya masif yaitu 212,8 KPa. Brick yang  lama  kelamaan  terkena  panas  dan  tekanan  tinggi  akan  mengelupas  dan partikelnya mengapung di atas converter matte .

## Evaluasi Keuntungan Operasional
Material  refraktori  yang  digunakan  oleh  ladle  penampung  converter matte adalah brick alumina silika dengan castable . Pada furnace menggunakan material refraktori berupa brick magnesia  alumina  dan  pada  converter menggunakan  material  refraktori brick magnesia chromite. Saat dilakukannya proses reline , terdapat banyak nikel yang build-up sekaligus juga batu-batu brick yang telah terkikis.  Hasil ini lalu dilakukan chipping dan diletakkan pada  tempat  pembuangan  sementara,  contohnya  daerah  Bay  4.  Limbah  hasil chipping bersifat  B3  sehingga  berpotensi  sangat  berbahaya  ketika  bereaksi  dengan  lingkungan. Sehingga  harus  mengeluarkan  biaya  operasional  tambahan  dalam  hal  mengelolah  limbah dengan bantuan PT. Prasadha Pamunah Limbah Indonesia (PPLI). Biaya yang dikeluarkan oleh  PT.  X  untuk  mengirimkan  limbah  brick  ke  PPLI  sangat  besar  terutama  untuk  ladle converter  matte  yang  jumlahnya  sangat  melimpah  jika  dibandingkan  dengan  furnace maupun converter. Biaya operasional pengolahan limbah tahunan dapat dilihat pada Tabel 11.
Tabel 11 . Biaya Operasional Pengolahan Limbah Tahunan Furnace (Rp) Converter (Rp) Ladle CM (Rp) 1.062.112.093,00 4.230.785.787,00 19.639.219.080,00

## KESIMPULAN
Simulasi FactSage merekomendasikan improvement rasio campuran limbah brick dengan ICP Boat sekitar  4,6-12%  di temperatur 1200 o C  guna mencegah  pembentukan  spinel  dan olivine.  Melalui  total  limbah/  heat  tiap  tahunnya  (355  kg/ heat ),  perusahaan  dapat mengurangi pengeluaran dalam pengelolaan limbah brick sebesar 19,6 milyar rupiah. Untuk melakukan  trial  atau  perobaan  langsung  dilapangan  sebaiknya,  trial  rekomendasi  limbah brick 355 kg, dilakukan sesuai dengan Log Sheet blow ke-2, ke-4, dan ke-6. Crushing dengan bukaan  1  inch  dan  ½  inch  pada  limbah  brick  untuk  mengamati  perbedaan  pengaruh  luas permukaan. Agar didapatkan hasil yang representatif pada converter, perlu melakukan trial di rasio 11% (880 Kg Limbah Brick).

## DAFTAR PUSTAKA
Coster, A., Kam, K. M., & van Deventer, J. S. J. (2001). Modelling of the Dynamics of an Industrial Nickel Converter . IFAC Proceedings Volumes, 34(18), 285-290.
Crites. M.D, et al. 2000. Interaction of Chrome-free Refractories with Copper Smelting and Converting Slags . Canadian metallurgical quarterly, vol (39) no.2: 129-134
Gregurek,  D.,  Schmidl,  J.,  &  Spanring,  A.  (2021). Refractory  Challenges  in  Nickel  and Cobalt Processing Furnaces . In Ni-Co 2021: The 5th International Symposium on Nickel and Cobalt (pp. 251-258). Springer International Publishing.
L.A.  Diaz.  (2007). Effect  of  spinel  content  on  slag  attack  resistance  of  high  alumina refractory castables . Journal of the ceramic Society (4623-4631)
Pérez, I., Moreno-Ventas, I., & Ríos, G. (2018). Thermochemical calculations supported the post-mortem study of magnesia-chromite refractory used in Peirce-Smith Converter for copper-making process . Ceramics International, 44(12), 13476-13486.
Scacht. C. A. (2004). Refractories Handbook . Marcell Dekker Inc: Pensylvania. USA