Zero oxygen balance
Download as DOC, PDF3 likes3,838 views
Dokumen tersebut membahas tentang keseimbangan oksigen (zero oxygen balance) dalam pembuatan bahan peledak. Zero oxygen balance dicapai ketika semua reaksi kimia menghasilkan hidrogen menjadi air, karbon menjadi karbon dioksida, dan nitrogen menjadi nitrogen bebas, sehingga hanya tiga gas tersebut yang dihasilkan tanpa gas beracun. Dokumen tersebut juga menjelaskan cara menghitung zero oxygen balance dengan memperhatikan berat atom dan molekul setiap b
Zero oxygen balance
- 1. ZERO OXYGEN BALANCE ( Keseimbangan Oksigen ) 1. Pendahuluan Pada setiap proses peledakan, umumya terbentuk terbentuk reaksi kimia yang menghasilkan gas, baik itu gas yang beracun maupun gas yang tidak beracun. Karenanya dalam pembuatan bahan peledak perlu diperhatikan komposisi dari unsur-unsur yang digunakan. Bahan peledak umumnya terdiri dari unsur-unsur fuel dan dan unsur-unsur oxidizer. Unsur fuel kaya akan karbon ( C ) dan hidrogen ( H ). Dalam pembuatan bahan peledak, harus diperhitungkan dengan teliti komposisi dari bahan peledak dan prosentase dari setiap bahan peledak. Sehingga gas yang dihasilkan tidak menimbulkan gas beracun yang sangat berbahaya bagi lingkungan. Dengan demikian perlu diperhatikan kesetimbangan reaksi yang terjadi dari bahan peledak yang digunakan dengan metoda Zero Oxygen Balance. 2. Definisi Zero oxygen balance adalah kesetimbangan jumlah oksigen yang tepat dalam suatu campuran bahan peledak sehingga seluruh reaksi menghasilkan hidrogen menjadi hidrogen dioksida (H2O), Carbon menjadi CO2 dan nitrogen menjadi N2 bebas, sehingga dalam hasil reaksinya hanya ketiga nsur tersebut yang terbentuk. Pada suatu proses peledakan akan terbentuk gas-gas akibat terjadinya reaksi kimiawi dari bahan peledak antara lain : Gas H2O, CO2, N2 disebut SMOKE ( asap ). Gas yang dihasilkan adalah bentuk gas tidak beracun. Gas CO, NO, NO2 disebut FUMES. Gas yang dihasilkan adalah bentuk gas yang sangat beracun. Karakteristik gas hasil peledakan dapat diklasifikasikan sebagai berikut; a. ZOB ( zero oxygen balance ) ; terjadi kesetimbangan rekasi kimiawi sehingga semua gas bereaksi dan terbentuk smoke. Contoh : 3NH4NO3 + CH2 7H2O + CO2 + 3N2 AN FO b. Deficient Oxygen Balance ( Negative / Minus Oxygen Balance ) ; tidak terjadi kesetimbangan reaksi yang mengakibatkan hasil reaksi kekurangan Oksigen, sehingga terbentuk gas fumes. Contoh : 2NH4NO3 + CH2 5H2O + CO+ N2 AN FO
- 2. c. Excessive Oxygen Balance ( Positive / Surplus Oxygen Balace ) ; tidak terjadi kesetimbangan reaksi yang mengakibatkan hasil reaksi kelebihan Oksigen, sehingga terbentuk gas fumes. Contoh : 5NH4NO3 + CH2 11H2O + CO2 + 9N2 + 2NO AN FO 3. Kalkulasi Zero Oxygen Balance Persamanaan – persamaan yang digunakan untuk melihat apakah bahan peledak yang kita gunakan menghasilkan reaksi yang setimbang atau tidak. Persamaan- persamaan tersebut antara lain; a) Bahan peledak yang hanya menggunakan unsur C, H, O dan N. Oxygen Balance = Oo - 2Co - ½Ho b) Bahan peledak yang terdiri dari unsur-unsur tambahan yang afinitas terhadap oksigen, misalnya; CaO, Na2O, Al2O3 Oxygen Balance = ( Oo - ½Nao - Cao ) - 2Co - ½Ho Dapat dilihat pada studi kasus berikut, contoh perhitungan-perhitungan metoda zero oxygen balance. Kasus 1; Bahan peledak dengan menggunakan campuran Amonium Nitrat ( AN ) 94,5 % dan fuel oil ( FO ) 5,5 %. ( tidak diketahui persamaan reaksinya ) Berat atom C = 12, N = 14, O = 16, H = 1 Berat Molekul AN = (2 x 14) + (4 x 1) + (3 x 16) = 80 Jumlah grat tiap unsure per 100 gr pada masing-masing unsur ; N = 2 grat/mole ; grgratx 100/5,2100 80 2 = H = 4 grat/mole ; grgratx 100/5100 80 4 = O = 3 grat/mole ; grgratx 100/75,3100 80 3 = Berat Molekul FO = (1 x 12) + (2 x 1) = 14 Jumlah gram/molekul pada masing-masing unsur ; C = 1 grat/mole ; grgrx 100/14,7100 14 1 = H = 2 grat/mole ; grgrx 100/2,14100 14 2 =
- 3. Analisa Grat per 100 gram Bahan Peledak (%) Ho Co No Oo AN 94,5 94,5% x 5 = 4,725 94,5% x 2,5 = 2,3625 94,5% x 3,75 = 3,54375 FO 5,5 5,5 % x14,2 = 0,781 5,5 % x 7,14 = 0,39275 Jumlah 5,506 0,3927 2,365 3,5384 Hasil di atas jika kita subsitusikan ke persamaan ; Oxygen Balance = Oo - 2Co - ½Ho = 3,5384 - 2 ( 0,3927) - ½(5,506) = 0 dari hasil tersebut di dapat harga 0 mengindikasikan tidak ada gas yang tersisa atau berlebih sehingga terjadi Zero Oxygen Balance pada prosentase yang telah ditentukan di atas. Kasus 2; Bahan peledak dengan menggunakan campuran Amonium Nitrat ( AN ), Fuel Oil ( FO ) dan Alumunium ( Al ) dengan reaksi kimia sebagai berikut ; 4,5NH4NO3 + CH2 + Al 10H2O + CO2 + 4,5N2 + 0,5Al2O3 AN FO 4,5 ( 80 ) + 14 + 27 180 + 44 + 126 + 51 401 401 Dengan melihat jumlah dari berat molekul reaksi kiri dan kanan menghasil jumlah berat molekul yang sama, sehingga terbentuk Zero Oxygen Balance. Dengan demikian dapat ditentukan prosentase dari tiap bahan peledak dalam campuran sebagai berikut ; AN = %8,89%100 401 360 =x FO = %5,3%100 401 14 =x Al = %7,6%100 401 27 =x Prosentase di atas menunjukkan komposisi yang akan membentuk zero oxygen balance.