ZERO OXYGEN BALANCE

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

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

a. 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;

Bahan peledak yang hanya menggunakan unsur C, H, O dan N.

Oxygen Balance = Oo - 2Co - ½Ho

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.

Soal 1 ;

Diketahui suatu 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 ;

H = 4 grat/mole ;

O = 3 grat/mole ;

Berat Molekul FO = (1 x 12) + (2 x 1) = 14

Jumlah gram/molekul pada masing-masing unsur ;

C = 1 grat/mole ;

H = 2 grat/mole ;

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 Persentase yang telah

ditentukan di atas.

Soal 2;

Bahan peledak dengan 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 =

FO =

Al =

persentase di atas menunjukkan komposisi yang akan membentuk zero

oxygen balance.

Contoh Perhitungan

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

Berat Molekul FO = (1 x 12) + (2 x 1) = 14

Jumlah grat tiap unsure per 100 gr pada AN ;

N = 2 grat/mole ;

H = 4 grat/mole ;

O = 3 grat/mole ;

Jumlah gram/molekul pada FO ;

grgratx 100/5,210080

2

grgratx 100/510080

4

grgratx 100/75,310080

3

grgrx 100/14,710014

1

C = 1 grat/mole ;

H = 2 grat/mole ; grgrx 100/2,1410014

2