METALURGI EKSTRAKTIF (PYROMETALLURGY )
Metalurgi (metallurgy (metallurgy ) adalah ilmu yang mempelajari cara-cara untuk memperoleh logam (metal) melalui proses fisika dan kimia serta mempelajari cara-cara memperbaiki memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia k imia logam murni maupun paduannya (alloy). Ruang lingkup metalurgi meliputi pengolahan mineral ( mineral dressing ), ), ekstraksi logam dari konsentrat mineral (metalurgi ekstraksi), proses produksi logam (metalurgi mekanik), perekayasaan sifat fisik logam (metalurgi fisik). Metalurgi ekstraktif adalah studi mengenai proses yang digunakan untuk memisahkan logam berharga dalam konsentrat dari material lain. Bidang ini merupakan bagian dari sains terapan dan ilmu teknik yang mencakup semua aspek proses fisik dan kimia yang digunakan dalam memproduksi mineral yang mengandung bahan logam. Logam yang diekstraksi dapat berupa produk akhir maupun produk semijadi yang membutuhkan pemrosesan lebih lanjut melalui metalurgi fisik, ilmu keramik, dan bidang disiplin lainnya di dalam ilmu bahan. Metalurgi ekstraktif dibagi menjadi 3 (tiga) jalur, yaitu : Piro
metalurgi
( pyrometallurgy pyrometallurgy )
yang
dalam
proses
ekstraksinya
menggunakan energi panas yang tinggi (bisa sampai 2.000oC).
Hidro metalurgi (hydro metallurgy ) yang menggunakan larutan kimia atau reagen organik untuk “menangkap” logamnya.
Elektro metalurgi (electro metallurgy ) yang memanfaatkan teknik elektrokimia (antar lain elektrolisis) untuk memperoleh logamnya.
A.
Pyrometallurgy Pyrometallurgy merupakan merupakan proses ekstraksi logam dengan menggunakan
energi panas yang sumber panasnya bisa berasal dari energi kimia, bahan bakar,
energi
pyrometallurgy pyrometallurgy ,
listrik,
energi
pemisahan
terselubung logam
/
dilakukan
tersembunyi. dengan
Pada
proses
cara menaikkan
temperatur bijih-bijih tersebut. Proses dasar dari pyrometallurgy pyrometallurgy adalah peleburan, pemanggangan, dan destilasi.
Pada proses peleburuan,bijih-bijih dipanaskan sampai tempertur tertentu sehingga cukup untuk mencairkan logam yang dikehendaki dari biji-biji tersebut. Dengan demikian bahan yang sudah melebur akan terpisah dengan sendirinya dari bahan-bahan fainnya akibat perbedaan berat jenis dari bahan-bahan yang terdapat pada bijih-bijih tersebut. Pada proses peieburan akan terjadi proses reduksi dan oksidasi yang bergantung pada jenis bijih-bijih yang diolah. Misalnya bijih-bijih yang bersifat oksida (bijih-bijih Fe, Mn, Cr, Sn), dipisahkan secara reduksi, dan untuk bijih-bijih yang bersifat karbonat clan sulfida (bijih-bijih Zn, Cu, re) dilakukan dengan cara oksida kemudian diikuti reduksi. Pada proses pemanggangan, temperaturnya tidak sampai meleburkan logamyang
bersangkutan.
Tujuan
pemanggangan
ini
adalah
untuk
mempersiapkan bijih-bijih sebelum dikerjakan lebih lanjut, misalnyanuntuk menghilangkan gas-gas atau lembab dari bijih-bijih. Pada pemanggan ini dapat terjadi reduksi, aksidasi,
klorisasi, sulfatisasi atau
jenis-jenis lain
sesuai dengan jenis bijih-bijih yang dikerjakan. Keadaan bijih-bijih diantara temperatur pemanggangan clan temperatur peleburan disebut sintering. Dalam hal ini sebagian logarn sudah mencair, kemudian jika didinginkan kembali, bagian-bagiar tersebut akan memadat clan bersatu dengan partikel-partikel lain yang belum mencair. Tujuan sintering ini adalah untuk merubah bijih-bijih yang dipecah terlalu kecil/halus menjadi gumpalan yang lebih besar. Pada proses destilasi, logam atau senyawanya diuapkan dari bahan tambang yang sukar menguap terdapat pada bijih-bijih tersebut
Proses Pirometalurgi
1. Drying (Pengeringan) Drying adalah proses pemindahan panas kelembaban cairan dari material. Pengeringan biasanya sering terjadi oleh kontak padatan lembab dengan pembakaran gas yang panas oleh pembakaran bahan bakar fosil. Biasanya suhu pengeringan di atur pada nilai diatas titik didih air sekitar 120ºC. Pada kasus tertentu, seperti pengeringan air garam yang dapat larut, suhu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.
2. Calcining (Kalsinasi) Kalsinasi adalah dekomposisi panas material. Contohnya dekomposisi hydrate seperti ferric Hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi besi oksida. Proses kalsinasi membawa dalam
variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan fluidized
bed reactor. 3. Roasting (Pemanggangan) Roasting adalah pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara dihembuskan pada bijih yang dipanaskan disertai penambahan regen kimia dan pemanasan ini tidak mencapai titik leleh (didih). 4. Smelting Smelting adalah
proses
peleburan
logam pada
temperatur tinggi
sehingga logam leleh dan mencair setelah mencapai titik didihnya. Oven yang digunakan, yaitu: Schacht Oven, Scraal Oven (revergeratory Furnace), dan Electric Oven (Electric Furnace) 5. Refining (Pemurnian) Pemunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan proses panas.
Contoh Proses Ekstraksi Metalurgi Secara Pirometalurgi
Peleburan Besi Proses pembuatan besi baja berlangsung didalam Convertor. Plat baja
tebal sebelah dalam dilapisi refractory asam (silikat). Pipa-pipa udara di bagian bawah 200 buah dengan diameter 1-3 cm. O 2 dimasukan melalui pipa-pipa udara yang ada di bagian bawah convertor. Kemudia O 2 yang dihembuskan tersebut pada metal bad akan mengoksider logam-logam tertentu untuk membentuk slag. Slag dan logam yang didapat dalam keadaan cair akan terpisah oleh berat jenis. Slag yang dihasilkan 10%.
Dampak Negatif dari Esktraksi Metalurgi Secara Pirometalurgi
1. Panas yang terasa oleh para pekerja yang berada di sekitar peralatan lebur. 2. Gas buangan yang mengandung racun (CO, NO2, SO2, dll).
3. Debu dan padatan yang beterbangan di sekitar pabrik. 4. Terak (slag) yang bisa mengotori atau merusak lahan, walaupun dapat juga dimanfaatkan sebagai material pengisi (land fill), pengeras jalan (road aggregate) dan campuran beton ringan (light weight concrete aggregate).
Peralatan yang Digunakan untuk Proses Pirometalurgi
1. Tanur Tiup (Blast Furnace) Blast furnace atau biasa juga disebut dengan tanur tiup atau tanur tegak digunakan untuk mereduksi secara kimia dan mengkonversi secara fisik bijih besi yang padat menjadi logam besi yang panas. Logam besi panas disebut sebagai hot metal. Bahan baku yang dimasukkan pada blast furnace adalah bijih besi, kokas dan batu kapur yang diumpan dari atas. Selama proses ditiupkan udara panas atau hot blast dari bagian bawah melalui tuyeres. Dibutuhkan enam sampai delapan jam bahan baku bijih besi turun ke bagian bawah membentuk produk hot metal besi dan slag. Logam besi ini biasa disebut degan pig iron. Blast furnace akan beroperasi secara kontinyu selama enam
sampai
sepuluh
tahun
dengan
hanya
berhenti
pemeliharaan yang telah direncanakan.
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 1 Tanur Tiup (Blast Furnace)
untuk
melakukan
2. Reverberatory Furnace (Dapur Api atau Dapur Udara) Di dalam dapur bahan bakar dibakar pada panggangan dibagian ujung dapur sehingga pembakaran tidak berhubungan dengan pengisian, dan panas yang dihasilkan dari pembakaran dialirkan melalui atap dapur dibagian atas pengisian. Ini adalah dapur peleburan dengan proses yang lambat kendati kurang ekonomis dibanding dengan dapur cupola. dapur api merupakan dapur tertutup yang memungkinkan semua komposisi tidak keluar dari dalam dapur
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 2 Reverberatory Furnace (Dapur Api atau Dapur Udara)
3. Alat – Alat Pemurnian Untuk tahapan pemurnian pada proses metalurgi ekstraktif dengan pirometalurgi digunakan alat – alat sebagai berikut :
Pierce-Smith converter
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 3
Pi erce-S mith converter
Bessemer converter.
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 4
B ess emer c onverter
Kaldo cenverter
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 5 Kaldo cenverter
Linz-Donawitz (L-D) converter
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 6 Linz-Donawitz (L-D) converter
Open hearth furnace
Sumber : logam transisi Blog - WordPress.com
Gambar 7 Open hearth furnace
