studi rancang bangun microwave batch furnace untuk proses...

Rendy Adriyant2709100076

DOSEN PEMBIMBING :Dr. SUNGGING PINTOWANTORO, S.T.,M.T.

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGIFTI-ITS

Studi Rancang Bangun Microwave Batch Furnace Untuk Proses Ekstraksi

Kalkopirit Dengan Variasi UkuranPartikel

BAB IPENDAHULUAN

Latar Belakang

Sumber : geoenviron.blogspot.com

HimbauanMenteri ESDM

UU No.4 Tahun 2009 Tentang Pertambangan Mineral dan Batubara

Permen no. 7 tahun 2012

”Semua industri pelaku pertambanganharus melaksankan pengolahan dan

pemurnian”.

“Pada tahun 2014 ekspor bahanmentah tidak boleh lagi dilakukan”.

Metode Pengolahan Mineral Tembaga

Pyrometallurgy Microwave

Kelemahan :1. Memerlukan input energi yang tinggi2. Menghasilkan gas SO2 (polutan) dalam jumlahbesar3. Biaya operasional tinggi

Keuntungan :1. Proses dapat berlangsungdengan cepat2. Dapat mengurangi emisigas3. Pemanasan tidak kontak langsung dengan material4. Pemanasan sangat cepat5. Cara pengoperasian yang mudah

Hydrometallurgy

Kelemahan :1. Memerlukan waktu

proses yang lama2. Hanya untuk mineral

tertentu

PERUMUSAN MASALAH

Bagaimana merancang bangun microwave batch furnace untuk proses ekstraksi kalkopiritdengan variasi ukuran partikel

Batasan Masalah

1.• Kalkopirit, pasir silika dan grafit dianggap homogen

2. • Panas terisolasi dengan sempurna.

3.• Oksigen dalam microwave dianggap cukup untuk membentuk CO

4.• Pancaran gelombang mikro dianggap sempurna

5.• Batu tahan api dianggap isolator sempurna

6• Microwave yang digunakan dianggap memiliki frekuensi 2,45 Ghz.

Manfaat Penelitian

• Mengembangkan teknologipengolahan mineral tembaga diIndonesia.

• Penggunaan radiasi gelombang mikroyang ramah lingkungan dan cepat sbgteknologi alternatif dalam peningkatankadar Cu pada konsentrat kalkopirit.

• Sebagai bahan masukan bagipemerintah dan masyarakat untukmengembangkan pemanfaatan radiasigelombang mikro dalam dunia metalurgi ekstraksi,khususnya dalamskala Usaha Kecil Menengah.

TUJUAN PENELITIAN

1. Mengetahui mekanisme proses interaksi gelombang mikro dengan kalkopiritpada desain microwave batch furnace

2. Mengetahu korelasi antara ukuranpartikel dengan hasil ekstraksi kalkopiritpada rancang bangun microwave batch furnace

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Kalkopirit(CuFeS2)

Mineral Sulfida Ore

Sulit dilarutkan dalam reagen pelarut

Dapat dipanaskan dengan gel. Mikro, menurut liu chunpeng 1990

Silika Silika/ silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawabahan galian yang biasa disebut pasir kuarsa, terdiriatas kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandungsenyawa pengotor yang terbawa selama prosespengendapan. Pada proses ekstraksi, SiO2 berfungsi untukmengikat slag

Grafit•Penghantar listrik dan panas yang baik tetapi bersifatrapuh•Grafit merupakan salah satu penyerap gelombangmikro yang sangat baik. Tetapi nilai kalori yangdihasilkan dari pembakarannya rendah.Grafitdigunakan sebagai reduktor

Frekuensi antara 0.3 – 300 GHz, panjang gelombang pada ruang hampa sekitar 1mm – 1 m (Kazi E Haque, 1998).

Konsep Dasar PemanasanMenggunakan Gelombang Mikro

Gelombang mikro

Mempolarisasi atomatau molekul

Menciptakandipol listrik

Molekul berpindahdengan cepat

Friksi/Gesekan

PANAS

Faktor yang mempengaruhi interaksi material dengan gelombang mikro

Temperatur

Tingkat daya

Ukuran partikel

Massa sampel atau jumlah sampel

Kapasitas panas

Konduktivitas termal

Permitivitas yang nyata dan imajiner

Desain MicrowaveBatch Furnace

Desain MicrowaveBatch Furnace

Magnetron

Komponen yang digunakanpada Microwave Batch

Furnace

Antena

Batu Tahan ApiAlumunium

Crucible

Ukuran Partikel

• Ukuran partikel merupakan salah satu faktor yangdapat mempengaruhi proses reduksi

• Pengaruh ukuran partikel,khususnya yang halus,proses pemanasannya lebih cepat dibandingkanyang kasar (Standish et al)

• Ukuran grafit yang lebih halus merespon lebih baikterhadap radiasi microwave daripada ukuran yangbesar.

Tinjauan Termodinamika

• 2CuFeS2 (s) + 13/4 O2 (g) Cu2S. 1/2 FeS(s) + 3/2 FeO(s) + 5/2 SO2(g) ∆Ho = -450 MJ/Kg Mol CuFeS2

• 2FeO(s) + SiO2 (s) 2FeO.SiO2(s) ∆Ho = -36,233 MJ/Kg Mol FeO

• 2 FeS(s) + 3O2+ SiO2(s) 2 FeO.SiO2 (s) + 2 SO2 (g) ∆Ho = -240 MJ/Kg Mol FeS

• Cu2S(s) + O2(g) 2Cu(s) + SO2 ∆Ho = 36,6 MJ/Kg Mol Cu2S

• C(s) +1/2 O2(g) CO(g) ∆Ho = -110,525 MJ/Kg Mol C

CuFeS2 (s) + 1/2 SiO2(s) + 7/2 O2(g) + 2C Cu (s) + FeO.1/2SiO2 (s) + 2 SO2(g)+ 2CO (g)

∆Ho = - 365.341MJ/Kg Mol

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

Diagram AlirSTART

Persiapan Alat dan Bahan

Penghalusan kalkopirit

Penghalusan Pasir Silika

Pengayakan (38µm, 50

µm,80 µm,112

µm,140 µm)

Pengayakan (38µm, 50

µm,80 µm,112

µm,140 µm)

Uji XRD

Penimbangan Pasir Silika(29,6 gram)

Penimbangan Kalkopirit

(180,5 gram)

Pencampuran Kalkopirit,dan

Pasir Silika

A

Penghalusan Grafit

Pengayakan (38µm, 50

µm,80 µm,112 µm,140 µm)

Penimbangan Grafit

(11,9gram)

Uji XRF Uji SEM EDAX

Pembuatan Microwave

Batch Furnace

Campuran Kalkopirit 80 µm + Pasir Silika 80 µm + Grafit 80 µm (222 gram)

Campuran Kalkopirit 112 µm + Pasir Silika 112 µm + Grafit 112 µm

(222 gram)

Campuran Kalkopirit 140 µm + Pasir Silika 140 µm + Grafit 140 µm

(222 gram)

Penyinaran Gelombang Mikro

(4000 W, 90 Menit)

Uji XRF

Hasil

Analisa Data

Kesimpulan

End

Campuran Kalkopirit 50 µm + Pasir Silika 50 µm + Grafit 50

µm (222 gram)

A

Campuran Kalkopirit 38 µm + Pasir Silika 38 µm + Grafit 38

µm (222 gram)

Uji XRD

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Microwave 2. Crucible 3. Batu tahan api

4. Ayakan 5. Timbangan Analisis 6.Thermometer infrared

Alat

Alat Pengujian

XRD XRF

BAB IVANALISA DATA DAN

PEMBAHASAN

HASIL UJI XRF SEBELUM RADIASI GELOMBANG MIKRO 4000W

Compound wt (%) Compound wt (%)

Cu 21.17 Cd 0.002

Pb 0.114 Bi 0.006

Zn 0.59 Cl 0.024

Fe 25.13 Co 0.008

Al2O3 2.66 Sb 0.002

CaO 1.15 Te 0.002

MgO 0.77 Sn 0.59

S 30.85 Ni 0.002

As 0.036 Au 13 ppm

SiO2 11.34 Ag 56 ppm

Se 0.02 Hg 0.5 ppm

HASIL UJI XRD SEBELUM RADIASI GELOMBANG MIKRO 4000 W

Hubungan Ukuran Partikel TerhadapTemperatur Akhir Radiasi Gelombang

Mikro 4000 W dengan Lama Radiasi 90 menit

Hasil Radiasi Kalkopirit dengan Daya 4000 W danLama Radiasi 90 Menit

(a) (b) (c)

(d) (e)

Hasil Radiasi sampel kalkopirit dengan ukuran partikel (a) 38 µm (b) 50 µm (c) 80 µm (d) 112 µm dan (e) 140 µm

HASIL UJI XRF SETELAH RADIASI GELOMBANG MIKRO 4000 W dan

LAMA RADIASI 90 MENIT

Ukuran Partikel (µm)Unsur (% weight)

Cu S Fe Si Al

38 µm 59.6 0.2 22.6 3.5 7.5

50 µm 42.5 5.2 24.2 8.43 3.1

80 µm 39.12 2.1 29.3 11.9 2.1

112 µm 30.85 3.9 30.6 13.8 2.8

140 µm 24 2.3 32.7 15 2.3

HASIL UJI XRD SETELAH RADIASI GELOMBANG MIKRO 4000 W dan

LAMA RADIASI 90 MENIT

Ukuran Partikel Senyawa Peak (°)

38 µmCu2S 44,52

SiO230,4063.25

50 µm

Cu2S 28.77

SiO226,7151,24

FeO 36,74Fe3O4 56,49

80 µm

SiO2 26,79

CuS32,2960,57

CuFeS2 48,76

112 µm

CuS 29,37CuO 48,65SiO2 26,61

Fe2O3 35,65

140 µm

SiO229,1626,77

CuO 35,56Cu2S 48,59CuS 57,71

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN1. Semakin halus ukuran partikel suatu sample

maka proses pemanasan lebih cepatdibandingkan dengan ukuran yang kasar .

2. Rancang bangun yang digunakan padapenelitian ini sudah dapat mengekstraksikalkopirit menjadi Cu2S meskipun kurangmaksimal

3. Kadar Cu dari sampel kalkopirit yang paling tinggi terjadi pada pada ukuran 38 µm yaitusebesar 59,6 %.

4. Senyawa yang didapatkan dari hasil ekstraksikalkopirit menggunakan gelombang mikropada percobaan ini berupaCu2S,CuS,CuO,SiO2 dan Fe3O4

SARAN1. Penambahan daya pada microwave agar

temperatur yang dihasilkan menjadi lebihbesar.

2. Penggunaan crucible yang tahan terhadaptemperatur yang lebih tinggi.

3. Penambahan oksigen pada saat prosesekstraksi agar proses oksidasi pada slagberjalan sempurna.

4. Peletakan crucible yang tepat agargelombang mikro yang diarahkan olehantena tepat kearah sampel yang akandiesktraksi

SEKIAN

TERIMA KASIH