analisis sifat dielktrik pada proses reduksi...
TRANSCRIPT
ANALISA SIFAT DIELKTRIK PADA PROSES REDUKSI MINERAL PASIR BESI AKIBAT
GELOMBANG MIKRO DENGAN REDUKTOR ARANG
PUTU GITARANI CAHAYA PUTRI WIJAYA
2709 100 039
DOSEN PEMBIMBING :
DR. SUNGGING PINTOWANTORO, S.T.,M.T.
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI
FTI-ITS
Potensi pasir besi terdapat dipesisir Jawa, Sumatera,
Sulawesi dan gugusan Nusa Tenggara
(Franklin, 2006)
UU No 4 Tahun 2009 danPeraturan Menteri Energidan Sumber Daya Mineral
Nomor 7 Tahun 2012(Kementerian ESDM RI,
2012)
KONSUMSI BAJA NEGARA ASIA (2010)
NO NEGARA KONSUMSI KG/KAPITA
1 SINGAPURA 665
2 CHINA 508
3 THAILAND 290
4 MALAYSIA 199
5 VIETNAM 115
6 INDONESIA 32
Sumber : Kementerian Perindustrian, IISIA
MetodePengolahan
Mineral
Pyrometallurgi
Kelemahan :
1. Memerlukan input energi yang tinggi
2. Menghasilkan gas SO2 (polutan) dalam
jumlah besar
3. Biaya operasionaltinggi
Hydrometallurgi
Kelemahan :
1. Memerlukanwaktu proses yang
lama
2. Hanya untukmineral tertentu
Gelombang Mikro(Microwave)
Proses dapat berlangsung dengan cepat
Dapat mengurangi emisi gas
Cara pengoperasian yang mudah
Dapat digunakan pada material serbuk
Ishizaki, ISIJ Intl. vol 46 (2006) No 10, 1403-1409
Faktor-faktor yang mempengaruhi interaksigelombang mikro dengan material
Konduktivitas thermal
Temperatur
Tingkat daya
Ukuran partikel
Sifat dielektrik
Jumlah atau massa sampel
Perumusan Masalah
Bagaimana pengaruh sifat dielektrik padaproses reduksi mineral pasir besi akibatgelombang mikro dengan reduktor arang
Batasan Masalah
1.
• Konsentrat pasir besi dan pereduksi yang digunakan dianggaphomogen
2.
• Mineral yang terkandung pada pasir besi yang digunakanMagnetite (Fe3O4)
3.• Tekanan udara dianggap konstan
4.• Pengaruh pancaran gelombang mikro dianggap sempurna
5.• Batu tahan api dianggap isolator sempurna
Tujuan Penelitian
Mengetahui pengaruh sifat dielektrik padaproses reduksi mineral pasir besi akibat
gelombang mikro dengan reduktor arang
Manfaat Penelitian
Mengembangkan teknologi alternatifpengolahan pasir besi di Indonesia yang ramah lingkungan dalam peningkatan
kadar Fe pada mineral pasir besi
Sebagai bahan masukan bagi pemerintahdan masyarakat untuk mengembangkanpemanfaatan radiasi gelombang mikro
untuk pengolahan material di dalamnegeri
Tinjauan Pustaka
• Kandungan dalam pasir besi adalahmagnetite (Fe3O4), hematite (Fe2O3), taconite, limonite, siderit.
Pasir Besi
• Besi adalah unsur logam penyusunsekitar 5% kerak bumi, dengan warnaabu-abu gelap keperakan.
• Magnetite dikenal sebagai black iron oxide, magnetic iron ore, loadstone, atauHercules stone (Teja dan Koh, 2009).
Magnetite (Fe3O4)
(sesuai hasil Uji X-Ray Fluorescense)
(sesuai hasil Uji X-Ray Diffraction)
Komposisi Unsur Pasir BesiUnsur Al Si Ca Ti Mn Fe Cu Zn
Content Unit (%Wt)
5.0 8.0 2.51 5.91 0.56 74.5 0.08 0.08
Microwave
Gelombang mikro (microwave) memiliki frekuensi antara 300 MHz-300 GHz dan memiliki panjang gelombang dari 1-300 mm
PANAS
Terjadi gesekan/friksi antar molekul
Molekul berpindah dengan cepat
Menciptakan dipol listrik
Mempolarisasi atom atau molekul
Gelombang mikro
Konsep Dasar PemanasanMenggunakan Gelombang Mikro
Sifat Dielektrik
Sifatdielektr
ik
Permitivitas
Real
Imajiner
Return loss
Reflection loss
Adsorbtioncoefficient
Vector Network Analyzer (VNA)
Alat uji Vector Network Analyzer (VNA) FieldFox RF VNA Agilent Tecnologiest
Proses Reduksi Pasir Besi
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 ΔH = 8.664 cal(T= 5700)
FeO + CO Fe + CO2 ΔH = - 4.236 cal(T= 7100)
2 Fe3O4 + 2 CO 6 FeO + 2 CO2 ΔH = 17.328 cal 6 FeO + 6 CO 6 Fe + 6 CO2 ΔH = -25.416 cal 2 Fe3O4 + 8 CO 6 Fe + 8 CO2 ΔH = -8.088 cal
Fe3O4 + 4 CO 3 Fe + 4 CO2 ΔH = -4.044 cal
Penelitian SebelumnyaPenulis Judul Hasil
Katoro Ishizakiand Kazuhiro Nagata
Selectivity of Microwave Energy Consumption in the Reduction of Fe3O4
with Carbon Black in Mixed Powder
Penelitian ini dilakukan denganmencampurkan magnetite dan karbonhitam yang disinari gelombang mikrodengan daya 2.8 kW pada frekuensi 2.45 GHz. Hasil yang diperoleh adalahmagnetite selektif menyerap energigelombang mikro di bawah 650°C, prosesreduksi magnetite ke wustite terjadipada kisaran temperatur 400 ° C.
Dimas NurMuharram
Analisa Proses ReduksiBesi Oksida denganVariasi Reduktor (Arang, Batubara, Grafit) danLama PenyinaranMenggunakanGelombang Mikro
Penelitian ini dilakukan denganpenyinaran gelombang mikro dengandaya 800 watt, serta lama penyinaran 40, 50 dan 60 menit. Dengan pengujian XRD dan SEM-EDX diperoleh hasil bahwawaktu reduksi yang optimal adalah 60 menit dengan menggunakan reduktorgrafit, dengan peningkatan kadar Fe 76.703%.
Penelitian Sebelumnya (2)Penulis Judul Hasil
Widya Emilia Primaningtyas
Studi Proses Reduksi PasirBesi MenggunakanGelombang Mikro denganVariasi Waktu Radiasi danBerat Total Bahan ReduksiMenggunakan RedukstorGrafit
Penelitian ini dilakukan denganmelakukan reduski pasir besi dengandaya 3000 watt dan variasi berat total campuran 20, 40 dan 60 gram denganwaktu radiasi 40, 60 dan 80 menit.Hasil yang paling optimal diperoleh padahasil reduksi dengan berat total 40 gram dan pada waktu radiasi 80 menit yaitudengan kadar Fe sebesar 98.09%
Perencanaan Eksperimen
WaktuRadiasi(menit)
Temperatur(0C)
Dielectric Properties Kadar Fe(% Wt)
Pengujian
Reflection Loss (dB)
Coefficient Adsorbtion
(%)
0 27-2.544 44.3
74.50
XRFVNA
40 649-2.078 38
76.43
50 751-2.038 37.4
78.48
60 668-1.934 35.9
80.91
70 699-1.832 34.4
82.81
80 768-2.709
46.4 88.08
Analisa Data
Hubungan Waktu Peradiasian terhadap Temperatur
27
649
751
668699
768
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 40 50 60 70 80
Tem
pe
ratu
r (0 C
)
Waktu Radiasi (menit)
Hasil Uji XRF Kadar Fe pada Variasi Waktu Radiasi
74.5 76.43 78.48 80.91 82.8188.08
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 40 50 60 70 80
Kad
ar F
e (
%W
t)
Waktu Radiasi (menit)
Waktu(menit)
Compuond (%Wt)
Al Si Ca Ti Fe Cu Mn
40 1.6 4.6 2.17 5.45 76.43 0.13 0.51
50 4.0 6.2 2.87 6.22 78.48 0.12 0.54
60 4.0 6.7 2.56 5.89 80.91 0.11 0.54
70 3.0 4.6 1.53 5.59 82.81 0.102 0.45
80 - 1.9 0.91 5.57 88.08 - 0.43
Hasil Pengujian Vector Network Analyzer
Hubungan Frekuensi terhadap nilai Reflection Losspada variasi sampel pasir besi
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Ref
lect
ion
Lo
ss (
dB
)
Frekuensi (GHz)
0 menit
40 menit
50 menit
60 menit
70 menit
80 menit
Hubungan Frekuensi terhadap KoefisienPenyerapan pada variasi sampel pasir besi
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Ko
efis
ien
Pe
nye
rap
an (
%)
Frekuensi (GHz)
0 menit
40 menit
50 menit
60 menit
70 menit
80 menit
Hubungan waktu radiasi terhadap koefisienpenyerapan pasir besi pada frekuensi 2.5 GHz
38 37.435.9
34.4
46.4
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
40 50 60 70 80
Ko
efi
sien
Pen
yera
pan
(%
)
Waktu (menit)
Hubungan Koefisien Penyerapan terhadap Kadar Fe
Waktu(menit)
KoefisienPenyerap
an (%)
Kadar Fe (%Wt)
40 38 76.43
50 37.4 78.48
60 35.9 80.91
70 34.4 82.81
80 46.4 88.08
76.43 78.4880.91 82.81
88.08
38 37.4 35.9 34.4
46.4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
40 50 60 70 80
Waktu (menit)
Kadar Fe (%Wt)
Koef. Penyerapan (%)
Kesimpulan dan SaranKesimpulan1. Semakin rendah nilai reflection loss suatu material, semakin
tinggi koefisien penyerapan gelombang mikro, sehingga proses reduksi akibat gelombang mikro dapat terjadi.
2. Sifat dielektrik sampel, dengan massa total 150 gram dan daya 4000 watt , yang paling baik pada frekuensi 2.5 GHz adalahpada waktu radiasi 80 menit dengan koefisien penyerapangelombang mikro sebesar 46.4%.
3. Kadar Fe dari sampel pasir besi yang paling tinggi terjadi padawaktu radiasi 80 menit yaitu sebesar 88.08%.
Saran1. Penggunaan massa total sampel dan waktu radiasi yang
lebih lama.
2. Penggunaan crucible yang tahan terhadap temperatur yang lebih tinggi.
3. Penggunaan frekuensi yang lebih banyak dan range yang lebih besar pada pengujian VNA untuk mengetahuipenyerapan gelombang mikro yang paling optimal.