BAB I PENDAHULUAN
1.1
Ekstraksi Metalurgi
Untuk menghasilkan logam dari bijihnya, diperlukan suatu proses ekstraksi metalurgi. Karena di alam bijih logam umumnya dalam bentuk oksida dan sulfida, maka untuk menghasilkan logam diperlukan reaksi reduksi dan oksidasi. Proses ekstrak ekstraksi si metalu metalurg rgii terbagi terbagi menjad menjadii tiga tiga jalur, jalur, yaitu yaitu proses proses hidrom hidrometal etalurg urgi, i, pirometalurgi, dan elektrometalurgi. Perbedaan utama ketiga proses tersebut terletak pada temperatur proses yang menyertainya. Proses hidrometalurgi terjadi pada temperatur rendah sedangkan proses pirometalurgi pada temperatur tinggi. Berikut ini merupakan klasifikasi proses ekstraksi metalurgi: a. Piro Pirom metal etalur urgi gi Proses pirometalurgi ini merupakan pengambilan logam dari bijihnya yang umumrnya umumrnya paling tua. Proses ini berhubungan berhubungan dengan temperatur temperatur tinggi dan sebagia sebagian n besar besar berlan berlangsu gsung ng sampai sampai terjadi terjadi pelebu peleburan. ran. Sifat Sifat dari dari proses proses pirometalurgi ini berlangsung cepat (dalam hitungan jam. b. !idrometalurgi !idrometalurgi merupakan proses ekstraksi logam yang biasanya berlangsung pada temperatur kamar dan melibatkan reaksi air. Proses hidrometalurgi ini lebih mampu untuk mengolah bijih"bijih yang berkadar rendah. Proses yang terjadi biasanya pelarutan. Sifat dari proses hidrometalurgi ini adalah lambat (proses berlangsung antara hari sampai bulan c. #lek #lektr trom omet etal alur urgi gi #lektrometalu #lektrometalurgi rgi merupakan merupakan proses"prose proses"prosess ekstraksi ekstraksi dan pemurnian pemurnian yang melibat melibatkan kan energi energi listrik listrik sebaga sebagaii dasar" dasar"das dasar ar ekstrak ekstraksiny sinya. a. Prinsi Prinsip p yang yang digunakan adalah elektrolisis dan elektrokimia.
Suatu proses ekstraksi metalurgi didasarkan keilmuan sebagai berikut: $. %ermod rmodin inam amik ikaa
1
&lmu ini akan menja'ab apakah reaksi dapat berjalan atau tidak. adi jika diterap diterapkan kan pada pada proses proses ekstrak ekstraksi, si, akan akan dapat dapat dirama diramalka lkan n apakah apakah proses proses ekstraksi yang akan dilakukan dapat berjalan dengan baik atau tidak. ). Kinetika &lmu ini akan menja'ab berapa lama proses akan berlangsung, karena dari kinetika akan dapat ditentukan berapa besar laju reaksi yang terjadi. *an dengan dengan ilmu ini dapat dirancang dirancang dan diupayakan diupayakan agar laju rekasi lebih besar atau dengan kata lain proses ekstraksi dapat dipercepat. +. Perpin Perpindah dahan an panas panas dan dan Perpind Perpindaha ahan n massa massa . %eknol knolog ogii Pros Proses es %eknologi proses saat ini berkembang sangat pesat, sehingga tiap teknologi proses perlu dipelajari dengan detail.
BAB II PROSES EKSTRAKSI PIROMETALURGI
2
2.1 Ekstraksi Bii! Ti"a! #PT Ti"a!$
%imah merupakan unsur logam yang memiliki simbol -Sn (Stannum dan memiliki nomor atom /0 dan berat atom $$1,23 gr4mol, titik lebur /0/,02 K, titik didih )152 K, timah memiliki ciri fisik ber'arna abu mengkilat menyerupai perak. 6ogam ini sering kita jumpai dalam bentuk paduannya, timah memiliki sifat mampu tempa, tidak mudah teroksidasi dalam keadaan udara kering sehingga tahan karat, namun pada kelembaban sekitar 107 logam ini dapat teroksidasi. 8ksigen akan dengan cepat terserap dan membentuk permukaan oksida yang tumbuh dengan kecepatan yang terus meningkat. %imah termasuk logam non ferrous yang banyak berasal dari mineral cassiterite (Sn8) yang bercampur dengan grafit, pasir dan tanah liat.
Ga"%ar II.1 Bijih %imah
Sebelum menjadi logam, timah memiliki bentuk berupa pasir atau lebih dikenal dengan bijih timah. Salah satu tambang bijih timah terbesar di dunia terletak di &ndonesia khususnya di daerah Pro9insi Kepulauan Bangka Belitung serta di Pro9insi Kepulauan iau. Bijih timah umumnya ditambang dalam bentuk mineral cassiterite diikuti dengan beberapa mineral pengotornya berupa zircon (;rSi8, pyrite (
(?e,6a, %hP8@, tourmaline (borosilikat kompleks dari Al, a, Cg,
6ogam timah diperoleh dari dua lokasi penambangan yang berbeda yaitu, penambangan timah dengan cara penggalian dengan menggunakan kapal keruk yang dilakukan di laut dan penambangan di darat. Bijih timah dari kapal keruk yang masih berkadar rendah sekitar )0"+07 Sn dilakukan proses pengolahan dengan tujuan mendapatkan bijih timah dengan kadar tinggi yang telah terpisah dari mineral pengotornya yang untuk proses selanjutnya yaitu proses peleburan. Pada pengolahan mineral ini, kadar bijih timah ditingkatkan sesuai dengan syarat peleburan dan permintaan konsumen dimana syarat peleburan bijih timah D507 Sn.
Ga"%ar II.2 *iagram Alir Pengolahan Bahan Ealian %imah
4
Ga"%ar II.& *iagram Alir Proses Peleburan %imah
Setelah dilakukan proses pengolahan bijih timah yang menghasilkan timah yang telah terpisah dari mineral pengotornya, dan menghasilkan kadar bijih timah yang tinggi maka proses selanjutnya adalah proses peleburan bijih timah. Peleburan timah merupakan proses ekstraktif untuk menghasilkan logam timah. Peleburan untuk menghasilkan logam timah terdiri dari ) tahap peleburan: $. Peleburan tahap pertama adalah peleburan bijih timah (Sn8) dengan kadar Sn 507. Peleburan ini menghasilkan timah kasar (crude tin.
5
). Peleburan tahap ke dua adalah peleburan terak, yang merupakan hasil sampingan dari peleburan tahap $. Kadar rata"rata terak yang dilebur pada tahap dua ini sekitar )/ "+0 7. Peleburan tahap ke dua ini menghasilkan hardhead .
*alam peleburan akan terjadi reaksi antara unsur"unsur yang terkait. Sebelum peleburan bijih timah dilakukan proses miFing dan penimbangan di bagian material. %ingkat homogen pada proses mixing sangat penting karena sangat berpengaruh pada proses peleburan. !asil proses mixing akan dikirim ke bunker sebagai tempat penampungan sebelum dilakukan peleburan. Bahan baku untuk proses peleburan adalah : $. Bijih timah kadar G 507 ). Antracite sebagai reduktor +. Batu Kapur (?a?8+ sebagai fluks Bahan baku dimasukkan kedalam hopper tanur dengan bantuan over head crane untuk melakukan proses charging . Proses charging dilakukan dalam dua tahap yaitu pada peleburan tahap & dan peleburan tahap &&. Peleburan tahap && dilakukan karena masih tingginya kadar Sn pada terak G )07 sehingga cukup ekonomis untuk dilakukan peleburan kembali. Caterial sirkulasi pada proses peleburan ini meliputi : $. %erak &, dengan kadar Sn G )07 ). *ross (
!ardhead adalah sisa material yang dihasilkan dai hasil peleburan. Ada ) tipe slag yaitu terak $, hasil dari proses peleburan tahap & disamping timah kasar ada juga terak & yang selanjutnya terak & tersebut diproses dalam peleburan tahap &&, hasil dari peleburan tahap && adalah !ardhead yang bisa dipakai sebagai bahan baku peleburan tahap & atau peleburan bijih. Hardhead adalah paduan timah dengan besi yang merupakan material produk hasil proses peleburan terak & yang masih mempunyai nilai ekonomis
6
atau kandungan kadar Sn di material tersebut berkisar 50 7 " 10 7 dimana untuk melogamkannya masih memerlukan proses peleburan bijih timah dan proses pencairan di flame oven (dalam bentuk petakkan. %imah besi adalah paduan timah besi yang merupakan material produk hasil proses peleburan yang masih mempunyai nilai ekonomis atau kandungan kadar Sn berkisar 07 "/07 dimana untuk melogamkannya masih memerlukan proses peleburan bijih timah. %erak ) , terak yang sudah masuk dalam kategori limbah (tidak terpakai dan diakumulasikan di stock yard . . *ebu dengan kadar Sn 50"5)7
*ebu dapat diperoleh dari Cooler Filter , Regenerator dan Flue as, untuk mempermudah di dalam proses peleburan maka debu tersebut dibentuk bola kecil ( !ellet . *ebu ini masih memiliki kadar Sn yang %ingi (23 H 50 7.
2.1.1
Pe"ur'ia' Bii! Ti"a! # Refining)
1. !yrorefining
=aitu proses pemurnian dengan menggunakan panas diatas titik lebur sehingga material yang akan direfining cair, ditambahkan mineral lain yang dapat mengikat pengotor atau impurities sehingga logam berharga dalam hal ini timah akan terbebas dari impurities atau hanya memiliki impurities yang amat sedikit, karena afinitas material yang ditambahkan terhadap pengotor lebih besar dibanding Sn. ?ontoh material lain yang ditambahkan untuk mengikat pengotor: serbuk gergaji untuk mengurangi kadar
7
2. "utectic Refining
=aitu proses pemurnian dengan menggunakan crystallizer dengan bantuan agar parameter proses tetap konstan sehingga dapat diperoleh kualitas produk yang stabil. Proses pemurnian ini bertujuan mengurangi kadar 6ead atau Pb yang terdapat pada timah sebagai pengotor 4impuritiesnya. Adapun prinsipnya adalah berhubungan dengan temperatur eutectic Pb" Sn, pada saat eutectic temperature lead pada solid solution berkisar ),27 dan aakan menurun bersamaan dengan kenaikan temperatur, dimana Sn akan meningkat kadarnya. Prinsip utamnya adalah dengan mempertahankan temperatur yang mendekati titik solidifikasi timah. 3. "lectrolitic Refining
=aitu proses pemurnian logam timah sehingga dihasilkan kadar yang lebih tinggi lagi dari pyrorefining yakni 33,337.Proses ini melakukan prinsip elektrolisis
atau
dikenal
elektrorefining.
Proses
elektrorefining
menggunakan larutan elektrolit yang menyediakan logam dengan kadar kemurnian yang sangat tinggi dengan dua komponen utama yaitu dua buah elektroda
Hanoda
dan
katoda
Hyang
tercelup
ke
dalam
bak
elektrolisis.Proses elektrorefining yang dilakukan P%.%imah menggunakan bangka four nine (timah berkadar 33,337 yang disebut pula starter sheetsebagai katodanya, berbentuk plat tipis sedangkan anodanya adalah ingot timah yang beratnya berkisar $+0 kg dan larutan elektrolitnya !)S8. proses pengendapan timah ke katoda terjadi karena adanya migrasi dari anoda menuju katoda yang disebabkan oleh adanya arus listrik yang mengalir dengan 9oltase tertentu dan tidak terlalu besar.
2.2 Ektraksi Bii! Nikel #PT A'eka Ta"%a'g$
Untuk memperoleh nikel dari tipe deposit laterit terdapat beberapa jalur proses pengolahan. Komposisi deposit laterit nikel akan bergantung pada tipe batuan induk, iklim tempat deposit terbentuk dan proses pelapukan. !al ini
8
memberikan hubungan yang spesifik antara komponen deposit dan pilihan proses pengolahannnya disertai kendala"kendalanya.
Ga"%ar II.( Skema Profil 6aterit (komposisi kimia dan jalur proses ekstraksi
alur proses pengolahan laterit nikel yang diterapkan secara komersial didasarkan pada kandungan magnesium (Cg dan rasio nikel"besi (i4
Ga"%ar II.) *iagram Alir Proses Pengolahan 6aterit ikel
9
2.2.1
Pe"%uata' *err+,Nikel
Pembuatan ferro"nikel dilakukan melalui dua rangkaian proses utama yaitu reduksi dalam tungku putar (rotary kiln, K dan peleburan dalam tungku listrik (electric furnace, #< dan laIim dikenal dengan Rotary kiln "lectric #melting Furnace !rocess atau "$%"& !rocess. Bijih yang telah dipisahkan, baik ukuran maupun campuran untuk mendapatkan komJposisi kimia yang diinginkan, diumpankan ke dalam pengering putar (rotary dryer bersama"sama dengan reductant dan fluF. Selanjutnya
dilakukan
pengeringan
sebagian
( partical
drying
atau
pengurangan kadar air (moisture content, dan kemudian dipanggang pada tanur putar (rotary kiln dengan suhu sekitar 500"$000? tergantung dari sifat bijih yang diolah. Caksud utama pemanggangan (calcination adalah untuk mengurangi kadar air, baik yang berupa air lembab ( moisture content maupun yang berupa air kristal (crystalized 'ater , serta mengurangi Iat hilang bakar (loss of ignition
dari bahan"bahan
baku lain"nya. Selain itu, pemanggangan
dimaksudkan juga untuk memanaskan(preheating dan sekaligus mencampur bahan"bahan baku tersebut. *alam tanur putar juga dilakukan reduksi pendahuluan ( prereduction secara selektif untuk mengatur kualitas produk dan meningkatkan efisiensi4produkti9itas tanur listrik, sesuai dengan pasaran dan kadar bijih yang diolah. Sekitar )07 dari kandungan nikel bjiih tereduksi, reduksi terutama dilakukan untuk merubah
10
menghasilkan slag yang memungkinkan sulfur dapat terabsorb pada saat pengadukan dengan injeksi nitrogen. !asil proses pemurnian dituang menjadi balok feronikel(ferronickel ingot atau digranulasi menjadi butir"butir feronikel (ferronickel shots, dengan kadar nikel di atas +07.
Ga"%ar II.- *iagram Alir Pembuatan
11
Ga"%ar II. *iagram Alir Proses Pengolahan
P% Aneka %ambang, %bk.
2.&
Ekstraksi Bii! Nikel #PT IN/O I'0+'esia$
ikel matte
dibuat secara komersial pertama kali
di Kaledonia Baru
dengan menggunakan blast furnace sebagai tanur peleburan dan gipsum sebagai sumber belerang sekaligus sebagai bahan fluF. %etapi belakangan ini pembuatan matte dari bijih oksida dilakukan dengan menggunakan tanur putar dan tanur listrik. Bagan alir yang disederhanakan dari proses ini digambarkan pada Eambar &&.1. Eambar tersebut menunjukkan bah'a sebagian besar dari tahap"tahap proses yang dilakukan dalam proses pembuatan ferronikel juga dilakukan dalam proses ini. Bijih yang kandungan airnya dikurangi, dimasukkan ke dalam tanur putar Kemudian berlangsung kalsinasi, pereduksian sebagian besar oksida nikel menjadi nikel,
12
proses reduksi dan sulphurisasi sehingga menghasilkan matte.
13
Ga"%ar II. Proses Pembuatan ikel Catte di
P% &?8 &ndonesia %abel &&.$ memperlihatkan parameter proses pembuatan nickel matte di P% &nco &ndonesia. Ta%el II.1 Parameter Proses Pembuatan ikel Catte
Furnace Parameter Number of furnace Furnace design Shape Hearth dimension (inside, m) Hearth area (inside m#) Side$all cooling Number electrode &lectrode diameter, mm ransformer, *+
PT INCO INDONESIA 4 Hatch modified Circular 17. !" ##7 Copper finger % 1' 7'
Opretaing data o$er (-) Hearth po$er densit (/-0m #) Secondar oltage (phase) Secondar oltage (electrode) Secondar current, /+ 3esistance per electrode, m 5atch resistance per electrode,
7' %% 1%' 72 %% #% 7 14
m +rc po$er.batch po$er ratio 5atch po$er densit (/-0m #) +rc oltage, * +rc length (617*0cm) &lectrode tip position Charge coer at tips o$er cunsumption (/-h0ton) Calcine feed temperature Slag top temperature ( oC) Slag Si#0g ratio Slag 8Fe etal 8 Ni etal 8 S
#.% 1 '' %# Shelded arc "eep calcine 44 7' 1'% #. ## %# 18 S
15
BAB III PENUTUP
&.1
Kesi"ula'
Berdasarkan pada isi makalah, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut. 1. Proses ekstraksi metalurgi terbagi menjadi tiga jalur, yaitu proses
hidrometalurgi, pirometalurgi, dan elektrometalurgi. 2. Pirometalurgi merupakan suatu proses pengambilan logam berharga dari bijihnya yang berlangsung pada temperatur tinggi. &. Beberapa perusahaan di &ndonesia yang menggunakan metode ekstraksi pirometalurgi yaitu Pengolahan Bijih ikel di P% Aneka %ambang, Pengolahan %imah di P% %imah, dan Pembuatan ikel Catte di P% &?8 &ndonesia.
16
DA*TAR PUSTAKA
Apriadi,
%&CA! (Persero %bk
) ?ilegon. )0$) ugraha, Andre 8smond. $aporan %er(a !raktik ) P#!&%UEA KA*A Sn, Pb, dan Sb A%A"A%A PA*A P8S#S &./.0 di EU*AE CA%#&A6 P8*UKS& U&% C#%A6UE&
P%.
%&CA!
( Persero %bk ) ?ilegon. )0$) Parmonangan, icky. $aporan %er(a !raktik ) 6AP8A K#A PAK%#K P#!&%UEA
P#UUA KA*A
P#CU&A *& PAB&K P#6#BUA *A
P#CU&A U&%
C#%A6UE& P% . %&CA! (Persero %bk ) ?ilegon. )0$) http:44id.scribd.com4doc45/13$33)4%eory"*asar"otary"*ryer https:44'''.scribd.com4doc430$/04#kstraksi"ikel"P%"inco http:44timah.com4data4uploaded4CS*SO#SAO3+/.pdf
17
DA*TAR ISI
!alaman HALAMAN 3UDUL...............................................................................................i DA*TAR ISI...........................................................................................................ii
BAB I
PENDAHULUAN
$.$ #kstraksi Cetalurgi.........................................................................$ BAB II
ISI
).$ #kstraksi Bijih %imah (P% %imah...................................................+ ).) #kstraksi Bijih ikel (P% Aneka %ambang, %bk ........................... 1 ).+ #kstraksi Bijih ikel (P% &?8 &ndonesia ..................................$) BAB III PENUTUP
+.$ Kesimpulan.....................................................................................$2
DA*TAR PUSTAKA...........................................................................................$5
18
ii
TUGAS I ii TERMODINAMIKA METALURGI #Pr+ses,Pr+ses Pir+"etalurgi 4a'g A0a 0i I'0+'esia$
Disusu' Ole!5 Murti Ha'0a4a'i #&&&(111212$
3URUSAN TEKNIK METALURGI *AKULTAS TEKNIK UNI6ERSITAS SULTAN AGUNG TIRTA7ASA
19
MARET 8 291)
20
