MODUL IV ELEKTROMETALURGI I.
Data Praktikum 1) Larutan Leaching proses Hidrometalurgi dari Kelompok 10 :
Jenis larutan
: HCl
Konsentrasi
:1M
Waktu
: 5 menit
Massa ZnO
: 9 gram
2) Proses Elektrowinning :
Kelompok
II.
Arus (A)
Massa
Massa
Waktu
Jenis
Awal
Akhir
(menit)
Katoda
Katoda
Katoda
(g)
(g)
Hasil
(gram)
Massa endapan (gram)
Perhitungan
10
1
15
Al
5.9647
6.2610
0.303
0.296
16
1.5
15
Al
5.841
6.296
0.455
0.455
14
1
20
Al
5.913
6.492
0.404
0.579
9
1
15
SS
29.3937
29.7299
0.303
0.336
Perhitungan
Rumus Hukum Faraday :
Keterangan :
W = massa endapan pelapis (gram)
e = berat ekivalen ( massa atom dibagi dengan valensinya)
I = arus (A)
t = waktu (detik)
Kelompok 10 :
Kelompok 16 :
Kelompok 14 :
Kelompok 9 :
III.
Reaksi yang terjadi
Anoda (Pb)
+
-
2Cl Katoda (Al)
-
: 2H2O → 4H + O2 + 4e → Cl2 +
2+
-
: Zn + 2e +
-
2H + 2e
-
2e
→ Zn(s) → H2
IV.
Analisis 1) Prosedur
Pada percobaan praktikum modul empat yaitu mengenai percobaan elektrometalurgi dengan menggunakan metode elektrowinning. Elektrowinning merupakan proses ekstraksi mineral berharga yang berasal dari larutan hasil leaching dimana larutan tersebut akan diendapkan pada katoda. Pada metode elektrowinning ini, mineral berharga yang akan diambil berasal dari larutan hasil leaching . Sebelum dilakukan percobaan elektrowinning, pada modul tiga dilakukan proses leaching dari bijih ZnO menggunakan larutan HCl agar menghasilkan larutan ZnCl2 yang akan digunakan sebagai larutan pada percobaan elektrowinning dimana Zn(s) akan mengendap pada katoda. Pada percobaan elektrowinning ini, alat yang digunakan diantaranya Coulometer Cu, Beaker glass, plat Al, plat Pb, Rectifier , Multitester , timbangan digital. Bahan yang digunakan yaitu larutan hasil leaching yaitu larutan ZnCl2. Pada percobaan ini, coulometer Cu berfungsi untuk menstabilkan arus yang mengalir, katoda yang digunakan adalah plat Al dan anodanya adalah plat Pb, rectifier merupakan alat untuk mengubah arus AC menjadi DC agar arusnya searah, multitester untuk mengukur arus yang mengalir selama proses elektrowinning, serta timbangan digital untuk mengukur berat dari plat katoda sebelum dan setelah proses elektrowinning. Percobaan dilakukan dengan diawali pengampelasan permukaan plat Pb dan Al agar bersih dari pengotor dan mencucinya menggunakan air bersih, kemudian dikeringkan menggunakan hair dryer . Setelah kedua plat dikeringkan, pada katoda Al dilakukan penimbangan untuk mengetahui berat awal dari katoda agar nantinya dapat diketahui nilai perubahan setelah dilakukan proses elektrowinning. Kemudian praktikan merangkai alat dan bahan sesuai dengan skema proses elektrowinning. Setelah semuanya terangkai dengan baik dan benar, power supply dari rectifier dinyalakan, kemudian praktikan mengatur arusnya agar menjadi 1 Ampere. Selain itu waktu yang digunakan untuk proses elektrowinning pada kelompok kami yaitu selama 15 menit. Setelah 15 menit selesai, rectifier dimatikan. Kemudian plat Pb dan Al diambil dari larutan, lalu dikeringkan
menggunakan hair dryer . Setalah katoda Al kering, praktikan melakukan penimbangan untuk mengetahui massa akhir dari katoda, sehingga dapat diketahui perubahan massanya atau berapa banyak Zn yang terendapkan pada katoda Al selama proses elektrowinning berlangsung. Setelah itu, plat Al dan Pb diamplas dan dibersihkan dengan air bersih. 2) Pengaruh Arus
Pada percobaan elektrowinning, arus yang digunakan berpengaruh terhadap hasil dari logam yang terendapkan pada katoda. Sesuai dengan rumus pada Hukum Faraday yaitu massa logam yang terendapkan berbanding lurus dengan arus (I). Semakin besar arus (I) yang digunakan pada proses elektrowinning maka jumlah logam yang terendapkan semakin banyak (W). Hal ini disebabkan pada saat arus yang digunakan semakin besar maka kecepatan ion logam yang deposit pada katoda meningkat sehingga logam yang terendapkan semakin banyak, dan sebaliknya. Pada percobaan elektrowinning ini, hasil percobaan dari kelompok 10 dibandingkan dengan kelompok 16 berdasarkan perbedaan arus dengan waktu elektrowinning yang sama yaitu 15 menit. Arus yang digunakan pada percobaan kelompok 10 yaitu 1 A, dan arus yang digunakan pada kelompok 16 yaitu 1.5 A. Pada kelompok 10, logam Zn yang terendapkan sebesar 0.296 gram, dan logam Zn yang terendapkan pada kelompok 16 sebesar 0.455 gram. Dari hasil percobaan tersebut, dapat dibandingkan bahwa jumlah logam Zn yang terdeposit pada kelompok 16 dengan arus yang lebih besar memiliki jumlah logam Zn yang lebih banyak daripada kelompok 10 dengan arus yang lebih kecil. Dari hasil percobaan sesuai dengan literatur bahwa massa logam yang terendapkan berbanding lurus dengan besarnya arus (I), dimana semakin besar arus yang digunakan maka massa logam yang terdeposit semakin banyak pula. 3) Pengaruh Waktu
Pada percobaan elektrowinning, lama waktu yang digunakan berpengaruh terhadap hasil dari logam yang terendapkan pada katoda. Sesuai dengan rumus Hukum Faraday dimana massa logam yang terendapkan berbanding lurus dengan waktu (t). Semakin lama
waktu (t) yang digunakan pada proses elektrowinning maka jumlah logam yang terendapkan semakin banyak (W). Pada percobaan ini, hasil elektrowinning kelompok 10 dibandingkan dengan kelompok 14. Arus yang digunakan sama 1 A, tetapi lama waktu yang digunakan berbeda yaitu pada kelompok 10 sebesar 15 menit, dan kelompok 14 sebesar 20 menit. Pada kelompok 10, massa Zn yang terendapkan sebesar 0.296 gram, dan pada kelompok 14 massa Zn yang terendapkan sebesar 0.579 gram. Dari hasil percobaan tersebut, jumlah Zn yang terendapkan pada kelompok 14 lebih besar daripada kelompok 10 dikarenakan waktu yang digunakan pada proses elektrowinning kelompok 14 berlangsung lebih lama daripada kelompok 10. Dari hasil percobaan sesuai dengan literatur bahwa massa logam yang terendapkan (W) berbanding lurus dengan waktu (t), dimana semakin lama waktu yang digunakan pada proses elektrowinning maka massa logam yang terendapkan semakin banyak, dan sebaliknya. 4) Pengaruh Jenis Katoda
Pada percobaan elektrowinning, kelompok 10 menggunakan katoda Al, dan kelompok 9 menggunakan elektroda Stainless Steel (SS) dengan arus dan waktu yang digunakan sama. Perbedaan jenis katoda tersebut mengahsilkan massa logam yang terendapkan yang berbeda. Pada percobaan elektrowinning menggunakan katoda Al, massa Zn yang terendapkan sebanyak 0.296 gram, dan pada katoda SS, massa Zn yang terendapkan sebesar 0.336 gram. Dari hasil percobaan tersebut, proses elektrowinning menggunakan katoda SS memiliki massa Zn yang terendapkan lebih besar dibandingkan dengan katoda Al. Namun, tidak sesuai dengan literatur, seharusnya massa logam yang terendapkan pada katoda Al lebih besar daripada katoda SS. Hal itu dikarenakan kesalahan pada praktikan dalam melakukan percobaan elektrowinning pada katoda SS dimana pada saaat praktikum arusnya sempat naik 1.1 A, dan sebelum ditimbang di katoda SS-nya sudah terdeposit terlebih dahulu sehingga deposit di katoda SS menjadi lebih banyak daripada di katoda Al.
Berdasarkan literatur, jenis katoda yang digunakan dapat berpengaruh terhadap massa logam yang terendapkan pada katoda. Hal ini disebabkan setiap katoda memiliki nilai efisiensi arus yang berbeda-beda. Pada katoda Al, memiliki nilai konduktifitas thermal yang lebih tinggi dari katoda SS. Selain itu pada katoda Al memiliki hidrogen overpotensial yang tinggi dibandingkan SS. Pengaruh hidrogen overpotensial ini berhubungan dengan efisiensi arus. Zn sendiri memiliki hidrogen overpotensial yang besar, maka pada saat pengendapan Zn berlangsung maka seluruh hidrogen akan tereduksi yang
akan
menurunkan efisiensi arus. Maka dari itu diperlukan katoda yang memiliki hidrogen overpotensial yang lebih tinggi dari Zn yaitu logam Al, sehingga pada pengendapan Zn, reduksi ion hidrogen belum berlangsung sehingga efisiensi arusnya tidak menurun. Endapan Zn yang dihasilkan pada katoda Al berbentuk dendritik karena terjadi evolusi hidrogen yang menyebabkan terjadi gelembung-gelembung pada katoda Al, sedangkan pada SS sedikit/tidak terjadi. Pada katoda SS menghasilkan deposit Zn yang lebih sedikit dikarenan memiliki hidrogen overpotensial yang rendah, sehingga pada saat pengendapan Zn berlangsung, hidrogen akan tereduksi dan akan menurunkan efisiensi arus. V.
Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan dari percobaan elektrowinning yaitu :
Besarnya arus (I) pada proses elektrowinning berpengaruh pada massa logam Zn yang terendapkan pada katoda. Semakin besar arus (I) yang digunakan, maka makin banyak punya massa logam Zn yang terendapkan pada katoda, dan sebalikn ya.
Lama waktu yang digunakan pada proses elektrowinning berpengaruh pada banyaknya massa endapan logam Zn pada katoda. Semakin lama waktu yang digunakan, maka semakin banyak pula massa logam Zn yang terendapkan pada katoda, dan sebaliknya.
Jenis katoda yang digunakan pada proses elektrowinning berpengaruh terhadap massa endapan yang dihasilkan. Katoda Al memiliki efisiensi arus yang lebih tinggi dibandingkan SS, sehingga massa logam Zn yang terendapkan pada katoda Al lebih banyak dibandingkan dengan katoda SS.
VI.
Saran
Pada alat-alat percobaan elektrowinning, kondisinya kurang bagus, sehingga sulit untuk digunakan. Maka dari itu perlu alat-alat yang baik agar proses percobaan yang dilakukan dapat berlangsung dengan baik dan hasil yang didapatkan sesuai.
Pada saat melakukan percobaan, sebaiknya praktikan melakukan prosesnya sesuai prosedur (tidak ada yang terlewat seperti menimbang massa awal plat katoda) agar hasil percobaan yang didapatkan sesuai.
VII.
Referensi
Modul Praktikum Metalurgi Ekstraksi 2018. Departemen Teknik Metalurgi dan Material. Universitas Indonesia
http://www.academia.edu/4820389/METALLURGI_SENG Februari 2018
diakses
pada
20
