Serangan Alkali dan Slag pada Refractory: Penyebab, Tanda Kerusakan, dan Cara Menguranginya

Serangan alkali dan slag adalah kerusakan kimia pada lining refractory: unsur kalium dan natrium dari abu bahan bakar, atau cairan slag dari proses peleburan, meresap ke pori-pori bata dan castable lalu bereaksi dengannya. Akibatnya permukaan menjadi seperti kaca (glazing), berkerak, retak, dan akhirnya mengelupas berlapis. Kerusakan ini tidak bisa dihilangkan sepenuhnya, tetapi bisa diperlambat dengan material yang lebih padat, pembersihan kerak yang benar, dan kontrol suhu.

Dari Mana Alkali dan Slag Berasal?

Alkali dari abu biomassa

Bahan bakar biomassa umumnya mengandung kalium (K) dan natrium (Na) dalam jumlah yang cukup berarti. Contoh yang sering ditemui di Indonesia:

• Fiber dan cangkang sawit di boiler pabrik kelapa sawit (PKS).
• Ampas tebu (bagasse) di boiler pabrik gula.
• Biomassa lain seperti sekam, serbuk kayu, dan limbah pertanian pada boiler industri atau incinerator.

Saat dibakar, senyawa alkali ini sebagian menguap dan sebagian tertinggal di abu. Uap dan abu yang lengket menempel pada dinding ruang bakar, terutama di area yang panas dan dekat nyala api.

Slag dari proses logam dan mineral

Pada tungku peleburan logam, smelter, atau tungku dengan bahan baku mineral, slag adalah lelehan oksida (misalnya oksida besi, kalsium, dan silika) yang terbentuk selama proses. Slag cair bisa membasahi permukaan refractory, meresap ke pori, dan melarutkan bahan refractory sedikit demi sedikit.

Mekanisme Kerusakan Secara Umum

Bata dan castable berbasis alumina-silika (seperti fire brick SK dan castable dense) bekerja baik dalam banyak kondisi panas, tetapi punya titik lemah terhadap alkali dan slag. Secara sederhana, prosesnya seperti ini:

1. Penempelan: abu atau slag menempel di permukaan hot face.
2. Penyusupan: senyawa alkali atau lelehan slag masuk melalui pori-pori dan retak rambut. Makin tinggi porositas, makin dalam penyusupannya.
3. Reaksi: alkali bereaksi dengan alumina dan silika membentuk fasa baru. Sebagian berupa fasa kaca dengan titik leleh lebih rendah (terlihat sebagai glazing), sebagian berupa senyawa yang volumenya lebih besar sehingga mendorong struktur dari dalam.
4. Perbedaan lapisan: lapisan permukaan yang tersusupi menjadi lebih padat dan berbeda sifat pemuaiannya dibanding bagian belakang yang masih asli.
5. Retak dan lepas: saat suhu naik-turun, lapisan yang berubah sifat ini retak sejajar permukaan lalu lepas. Proses kemudian berulang pada permukaan baru.

Pada slag, mekanisme yang dominan adalah pelarutan dan erosi: lelehan slag mengikis permukaan, terutama bila slag bergerak atau mengalir.

Tanda-Tanda Kerusakan Akibat Alkali dan Slag

Tanda	Seperti apa di lapangan	Kemungkinan penyebab
Kerak tebal	Lapisan keras menempel, sulit dilepas, kadang menumpuk di dinding dekat grate atau burner	Abu biomassa yang meleleh dan menumpuk
Glazing	Permukaan mengilap seperti kaca, warna gelap kehijauan atau kecokelatan	Reaksi alkali dengan permukaan refractory
Retak sejajar permukaan	Retak horizontal beberapa sentimeter di bawah permukaan	Lapisan tersusupi berbeda sifat dengan bagian belakang
Lapisan mengelupas	Lepas berlapis dengan ketebalan hampir seragam	Structural spalling akibat penyusupan
Penipisan dan erosi	Dinding makin tipis, sudut membulat, sambungan terkikis	Slag cair atau abu yang mengikis
Bata membengkak	Dinding menggembung atau bata terdorong keluar	Pembentukan fasa baru yang volumenya lebih besar

Cara Mengurangi Serangan Alkali dan Slag

1. Pilih material yang lebih padat dan porositas rendah

Karena kerusakan dimulai dari penyusupan, material dengan pori lebih sedikit memperlambat prosesnya. Di area kritis, castable low cement umumnya lebih tahan dibanding castable konvensional karena lebih padat dan kadar CaO-nya lebih rendah, sehingga lebih sedikit bahan yang mudah membentuk fasa berleleh rendah.

2. Gunakan high alumina atau low cement di area paling berat

Area seperti dinding dekat grate, sekitar burner, dan zona yang sering berkerak sebaiknya memakai grade lebih tinggi daripada area lain. Namun kadar alumina tinggi bukan jaminan kebal alkali. Dalam kondisi alkali sangat tinggi, material high alumina pun tetap bisa bereaksi. Kepadatan, kualitas pemasangan, dan kontrol operasi tetap menentukan.

3. Bersihkan kerak dengan cara yang benar

• Bersihkan secara berkala sebelum kerak menjadi sangat tebal.
• Lakukan saat suhu sudah aman dan gunakan alat yang tidak mencungkil refractory. Memukul kerak dengan keras sering ikut mencabut lapisan permukaan lining.
• Jangan menyemprot air ke lining yang masih panas untuk melepas kerak, karena memicu thermal shock.

4. Kontrol suhu dan pembakaran

Suhu yang terlalu tinggi di ruang bakar membuat abu lebih mudah meleleh dan lengket. Distribusi udara, pengumpanan bahan bakar yang stabil, dan menghindari titik api yang terlalu panas di dekat dinding membantu mengurangi penumpukan kerak.

5. Pasang dengan benar

Sambungan bata yang tipis (1–3 mm) dan castable yang dipadatkan dengan baik mengurangi jalur masuk alkali dan slag. Sambungan tebal dan castable yang berongga menjadi titik awal kerusakan.

Rekomendasi Produk RCH dan Batasannya

Berikut pilihan dari daftar produk RCH yang umum dipertimbangkan untuk area yang terkena alkali atau slag. Nilai berikut adalah nilai tipikal TDS, bukan spesifikasi kontrak:

• RCH 60 LC (low cement bauksit, CaO 1,8–2,3 %, Al2O3 65–70 %, BD 2,50–2,60, CCS 815°C 430–520 kgf/cm², suhu kerja kontinu 1.500°C): untuk area kritis yang berkerak dan abrasif.
• RCH 70 LC (high alumina low cement, Al2O3 76–80 %, BD 2,60–2,70, suhu kerja kontinu 1.550°C): untuk area yang lebih berat.
• RCH-17S dan RCH-18S (castable high alumina, suhu kerja kontinu 1.500°C dan 1.600°C) bila low cement sulit dipasang di lokasi.
• Fire brick SK-36 (Al2O3 38–45 %, porositas 20–24 %) dan SK-38 (Al2O3 64–70 %, porositas 19–23 %) untuk lining bata. Lihat halaman fire brick.

Batasan yang perlu Anda ketahui:

• Tidak ada produk yang kebal alkali atau slag. Material yang lebih padat memperpanjang umur, bukan menghilangkan kerusakan.
• Castable low cement wajib diaduk dengan mixer paksa, dipadatkan dengan vibrator, takaran air ketat (6–7 %), dan dikeringkan bertahap. Bila syarat ini tidak bisa dipenuhi di lapangan, hasilnya bisa lebih buruk daripada castable biasa yang dipasang benar.
• Untuk slag yang sangat basa, misalnya pada beberapa proses peleburan baja, industri biasanya memakai material jenis lain seperti bata magnesia. Material tersebut bukan produk RCH, sehingga kami akan menyampaikan secara terbuka bila kondisi Anda lebih cocok dengan material jenis itu.
• Insulating castable dan insulating brick tidak untuk hot face yang terkena kerak atau slag.

Rincian semua produk ada di halaman castable refractory dan download TDS.

Contoh Kondisi per Industri

Di boiler pabrik kelapa sawit, kerak dari abu fiber dan cangkang sering menumpuk di dinding ruang bakar dekat grate. Di boiler pabrik gula, abu ampas tebu menimbulkan pola kerusakan yang mirip selama musim giling. Untuk tungku logam dan smelter, lihat juga refractory untuk peleburan logam. Faktor kerusakan lain pada boiler dibahas di artikel penyebab lining boiler cepat rusak.

Pertanyaan Umum (FAQ)

Kenapa dinding ruang bakar boiler sawit cepat berkerak?

Abu fiber dan cangkang sawit mengandung alkali yang menurunkan titik leleh abu. Abu yang lengket menempel di dinding panas, lalu menumpuk dan bereaksi dengan permukaan refractory.

Apakah castable high alumina pasti lebih tahan alkali?

Tidak selalu. Kepadatan dan porositas sering sama pentingnya dengan kadar alumina. Castable low cement yang dipasang dengan benar umumnya lebih tahan di area kritis, tetapi tetap tidak kebal.

Bolehkah kerak dibiarkan karena dianggap melindungi lining?

Kerak tipis yang stabil kadang tidak masalah, tetapi kerak tebal menambah beban, mengganggu aliran panas, dan saat lepas sering ikut mencabut lapisan refractory. Bersihkan secara berkala dengan cara yang aman.

Berapa lama lining bertahan di lingkungan alkali?

Sangat tergantung bahan bakar, suhu, pola operasi, dan kualitas pemasangan. Cara paling praktis adalah mencatat kondisi lining di setiap shutdown sehingga laju kerusakannya bisa diperkirakan.

Lining Anda cepat berkerak atau mengelupas? Kirim foto kerusakan, jenis bahan bakar, dan suhu kerja via WhatsApp 0821-5198-5776 atau melalui halaman minta penawaran. Konsultasi gratis, dan kami sampaikan rekomendasi beserta batasannya secara terbuka.