PEMBUATAN PELLET BESI MENGGUNAKAN PASIR BESI

DAN LIMBAH SLUDGE SCALE

RESEARCH OF METALLURGY (ROM )

PAPER COMPETITION

Oleh

BOBBY ADITYA DARMAWAN

3334110021

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA

CILEGON - BANTEN

2013

ABSTRAK

Salah satu upaya dalam mengurangi limbah yang dihasilkan dalam

pembuatan baja di Indonesia adalah mencari alternatif dalam penggunaan

penggunaan kembali (recycle) suatu limbah agar jumlah yang dihasilkan

dapat berkurang. Selain itu, dengan kekayaan sumber daya alam di

Indonesia yang berlimpah, maka perlu dilakukan optimalisasi terhadap

sumber daya alam yang ada. Salah satu upaya yang akan dilakukan adalah

dengan membuat pelet besi dengan berbahan baku lokal serta dengan

adanya pemakaian kembali limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan

baja. Metode yang digunakan adalah dengan melakukan preparasi terhadap

bahan baku (pasir besi, batu bara dan batu kapur) serta dengan melakukan

pemisahan oli dari sludge scale yang kemudian dimixing dan dilanjutkan

dengan proses pelletizing atau pembuatan pelet besi. Berdasarkan pada

studi literatur, maka perlu dilakukan suatu proses benefisiasi untuk

meningkatkan kadar mineral berharganya dengan alat magnetik separator.

Maka berdasarkan karakteristik oli pada umumnya, oli yang dihasilkan oli

sludge scale mampu dijadikan binder pada pembuatan pelet besi serta

pengoptimalisasi sumber daya alam lokal dapat dijadikan bahan baku

dalam pembuatan pelet besi.

Kata kunci : sludge scale, pelet besi, pelletizing, binder, oli.

ii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL....i

ABSTRAKii

DAFTAR ISIiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah...1

1.2 Tujuan...1

1.3 Rumusan masalah.2

BAB II TEORI DASAR

2.1 Pasir Besi..3

2.2 Pelletizing.3

2.3 Pelletizing.....4

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir.6

3.1 Alat dan bahan..7

3.3 Prosedur8

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembahasan10

BAB V PENUTUP

DAFTAR PUSTAKA

iii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang memiliki kekayaan sumber daya alam yang

berlimpah, namun kekayaan alam tersebut belum dimanfaatkan secara optimal,

Provinsi Banten sendiri dilihat dari segi pertambangan memiliki sumber daya

alam yang sebagian telah dimanfaatkan oleh pihak swasta maupun masyarakat,

namun beberapa potensi lain seperti besi, andesit, batu apung dan tras belum dapat

dimanfaatkan secara optimal.

Pembuatan baja di Indonesia yang memiliki tujuan untuk memajukan

perekonomian negara tentunya memiliki efek dari pembuatan baja tersebut. Salah

satu limbah yang dihasilkan adalah sludge scale. Negara-negara maju seperti

Amerika dan Jepang mengatakan bahwa limbah sludge scale yang dihasilkan pada

pembuatan baja dikategorikan sebagai limbah khusus dan bukan merupakan

limbah B3 (Suwargana, 2010).

Sludge scale yang dihasilkan pada industri baja di Indonesia ini mencapai

800.000 ton/tahun dengan produksi baja yang hanya mencapai 4 juta ton/tahun.

Tentunya angka tersebut harus dikurangi mengingat semakin bertambahnya

jumlah baja yang diproduksi tiap tahunnya.

Salah satu pemikiran untuk pemanfaatan dari sludge scale ini adalah dengan

membuat pellet besi yang menggunakan binder dari oli yang terkandung pada

sludge scale. Dengan pemanfaatan sludge scale ini tentunya akan membantu

dalam mengurangi limbah yang dihasilkan pada industri pembuatan baja yang ada

di Indonesia.

1.2 Tujuan

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Memanfaatkan limbah sludge scale yang dihasilkan pada industri pembuatan

baja di Indonesia;

2. Mengetahui proses pembuatan pellet besi dengan menggunakan pasir besi dan

binder dari sludge scale;

3. Memanfaatkan bahan baku lokal yang ada di Indonesia.

1.3 Rumusan Masalah

Untuk mengurangi limbah yang dihasilkan pada industri pembuatan baja

maka harus ditemukan upaya untuk menanggulangi permasalahan tersebut yang

tentunya dengan memanfaatkan kembali atau mendaur ulang limbah yang

dihasilkan dalam pembuatan baja tersebut, selain itu kekayaan Indonesia yang

berlimpah dilihat dari segi sumber daya alam, maka harus dimanfaatkan secara

optimal untuk kemajuan Negara Indonesia.

2

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Pasir Besi

Besi merupakan bahan baku yang dibutuhkan oleh berbagai industri mulai

dari industri peralatan rumah tangga, hingga industri skala pabrik, misalnya

pembuatan konstruksi. Berdasarkan PERMEN ESDM No. 07/2012 tentang

peningkatan nilai tambah mineral melalui kegiatan pengolahan dan pemurnian

mineral diharapkan Indonesia mampu mengolah sumber daya alam yang dimiliki

untuk dapat diolah menjadi bahan siap pakai, sehingga kebutuhan dalam negeri

mampu tercapai tanpa bergantung kepada Negara lain, terutama dalam produksi

besi baja. Salah satu sumber bijih besi lokal adalah pasir besi yang terdapat di

wilayah Kabupaten Pandeglang, Banten. Cadangan pasir besi Pandeglang

mencapai angka 7 juta ton, selain itu, kandungan Fe total dalam pasir besi

sekitar 35% - 43% (Distamben Pandeglang, Banten. 2006)

2.2 Sludge Scale

Sludge scale dihasilkan dari Blast Furnace, Basic Oxygen Furnace dan dari

proses Rolling. Scale yang dihasilkan pada proses Rolling mengandung Fe yang

berbentuk elemen dan juga 3 tipe besi oksida, antara lain adalah Wustite, Hematit

dan Magnetit. Selain itu scale ini juga mengandung oli, lemak dan butiran halus

padat. Produksi sludge di Amerika dapat ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar 1. Produksi scale di Amerika (ITP steel, 2001)

Di Amerika limbah sludge scale yang dihasilkan dari proses Rolling belum

dimanfaatkan. Oleh karena itu, oli yang terkandung dalam scale ini harus

dimanfaatkan dengan optimal yang salah satunya adalah dengan menjadikannya

sebagai binder dalam proses pembuatan pellet besi.

2.3 Pelletizing

Pelletizing merupakan proses aglomerasi bijih besi yang dijadikan bola-bola.

pelletizing menggunakan tambahan binder untuk mengikat bahan-bahan yang

dicampur seperti bijih besi, batu kapur dan reduktornya. Binder yang dicampurkan

dengan jumlah tertentu, produk yang dihasilkan disebut sebagai green pellet (pelet

basah) kemudian pelet tersebut dibakar agar menjadi keras.

Pelet yang dihasilkan perlu memiliki porositas yang cukup agar

memungkinkan gas reduksi kontak dengan pelet pada bagian dalam. porositas dan

ukuran pelet dapat berperan dalam menentukan keberhasilan proses reduksi pelet

besi.

Beberapa faktor yang mempengaruhi green pellet adalah air dan binder.

Keberhasilan dalam membuat pelet adalah bagaimana pelet tersebut dibentuk

menjadi bola-bola. (Meyer, 1980)

4

Air menjadi salah satu yang paling penting dalam pembuatan pelet, air dapat

mempengaruhi kekuatan pelet yang dihasilkan. Air yang ditambahkan harus

cukup dan tidak berlebihan, ketika air yang diberikan terlalu banyak maka pelet

akan memiliki kekuatan yang kecil dan lengket, sedangkan jika air yang diberikan

terlalu sedikit maka akan sulit saat pembentukan bola-bola pelet.

Binder adalah pengikat antar partikel halus bijih besi yang berfungsi dalam

meningkatkan sifat pelet, baik dalam kondisi basah, kering dan pembakaran, sifat

yang ditingkatkan adalah sifat mekanik, yaitu kuat tekan pelet. Binder dibedakan

menjadi 2 macam, yaitu binder organik dan an-organik. Salah satu contoh binder

organik adalah molase dan boraks, sedangkan an-organik adalah bentonit. Dalam

karya tulis ini, binder yang digunakan adalah oli yang dihasilkan dari sludge

scale, oli memiliki karakteristik lengket, dengan adanya karakteristik seperti ini,

maka oli ini dapat berperan dalam pengikatan partikel halus bijih besi dan bahan

baku lain.

Salah satu binder yang banyak digunakan adalah bentonit. Bentonit

merupakan hasil endapan hasil aktivitas vulkanik jatuhan dengan ukuran yang

sangat halus yang kemudian mengalami proses pengerjaan oleh air dan

terendapkan kembali di daerah lain, kemungkinan pada lingkungan laut dalam.

Namun, penggunaan bentonit perlu dibatasi karena mengandung SiO2 yang

bersifat sebagai pengotor.

Setelah dibentuk bola-bola, green pellet tidak dapat langsung digunakan

untuk proses metalurgi maupun pengangkutan disebabkan kuat tekan yang masih

rendah dan belum memenuhi standar. Untuk itu, maka pelet harus dilakukan

proses Indurasi Termal yang terdiri atas drying, preheating, firing dan cooling.

Drying merupakan proses penghilangan air didalam green pellet dengan cara

menguap, preheating merupakan proses yang dilakukan setelah proses drying

pada temperatur 400-1200oC. Sedangkan firing merupakan proses yang

mendorong penguatan lebih lanjut pada pelet besi, temperatur yang digunakan

1200-1300oC. Proses yang terakhir merupakan proses cooling yaitu dengan

penurunan temperatur secara perlahan sampai temperatur tertentu untuk

menghindari shock thermal.

5

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir

Dalam karya tulis ini, metode yang digunakan digambarkan dalam diagram

alir berikut:

Gambar 2. Diagram Alir Percobaan

Kesimpulan

Peletisasi

Mixing

Literatur Data Pengamatan

Preparasi material

Peremukan

Penggerusan

Pengayakan

Pemisahan

Pasir besi

Batu bara

Batu

kapur

Sludge Scale

3.2 Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan pelet dari sludge scale ini adalah

sebagai berikut:

1. Crusher

2. Rod mill

3. Screen (ayakan)

4. Sludge separator

5. Tangki oli

6. Timbangan

7. Disc Pelletizer

8. Muffle Furnace

Sedangkan bahan-bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Pasir besi yang berasal dari kabupaten Pandeglang, komposisi yang

dimiliki adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Komposisi pasir besi

2. Sludge scale dari proses rolling, komposisinya sesuai dengan Tabel 2

Komposisi Kadar (%)

Fe total 43,3

TiO2 34,8

SiO2 4,25

Al2O3 0,50

7

Tabel 2. Komposisi kimia sludge scale

3. Batu bara dari Bayah dengan komposisi sebagai berikut:

Tabel 3. Komposisi batu bara

4. Batu kapur

5. Air

3.3 Prosedur

Dalam karya tulis ini, prosedur penelitiannya adalah:

1. Preparasi bahan baku dengan proses crushing dan grinding. proses

crushing dengan melakukan peremukan bahan baku seperti batu kapur dan

batu bara agar lebih energi lebih efisien pada proses selanjutnya. Lalu,

dilakukan proses grinding menggunakan rod mill untuk digerus, setelah

Parameter Hasil (% berat)

Fe total 64,86

Fe2O3

FeO

CaO

MgO

SiO2

52,86

35,56

0,67

0,70

0,91

Oli 4,51

H2O 0,55

Komposisi Kandungan (%)

Fixed Carbon 50,03 %

VM 43,14 %

Ash 3,85 %

Sulphur Total 0,35 %

Moisture 2,98 %

8

bahan baku digerus, selanjutnya dilakukan pengayakan selama 5 menit

sehingga didapat pasir besi, batu bara dan batu kapur dengan ukuran -

100#;

2. Pengambilan oli dari sludge scale dengan menggunakan sludge separator

yang akan digunakan sebagai binder;

3. Menentukan basis perhitungan pada proses mixing dengan menentukan

berat total campuran, dalam karya tulis ini digunakan 100 gr;

4. Menimbang bahan baku yang akan di mixing;

5. Melakukan proses mixing, yaitu pencampuran bahan baku (pasir besi, batu

bara dan batu kapur) yang telah dihaluskan dengan binder yang

digunakan;

6. Melakukan pencampuran dan pengadukan antara campuran tersebut

dengan air;

7. Pembentukan pelet dengan menggunakan disc pelletizer, dengan ukuran

yang akan dibentuk dengan diameter 9-16 mm sesuai dengan standar pelet

besi;

8. Setelah dibentuk bola-bola, maka dilanjutkan dengan proses firing pada T

1200oC selama 70 menit.

9

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembahasan

Berdasarkan studi literatur yang penulis lakukan, jika dilakukan suatu proses

benefisiasi atau peningkatan kadar dari Fe pada pasir besi yang didapatkan dari

Pandeglang, maka metode yang digunakan adalah dengan magnetik separator atau

pemisahan yang dilakukan berdasarkan suseptibility magnet. Pada penelitian yang

dilakukan oleh Purwono pada tahun 2008 tentang benefisiasi pasir besi, bahwa

dengan menggunakan intensitas sebesar 600 Gauss, maka kadar Fe dari pasir besi

yang semula berkadar 34,2% dapat meningkat menjadi 41,1118% , maka jika

dilakukan recovery dengan menambahkan intensitas magnetiknya, tentu saja akan

meningkatkan kadar dari Fe yang terkandung dalam pasir besi tersebut. Pada

karya tulis ini, bahan yang digunakan adalah pasir besi yang berasal dari

pandeglang yang memiliki komposisi seperti yang tertera pada Tabel 1. Maka

untuk meningkatkan kadar Fe yang terkandung dalam pasir besi dari Pandeglang,

maka digunakan metode seperti yang telah dibahas diatas.

Proses pemisahan oli dari sludge scale dengan menggunakan prinsip dari

gaya sentrifugal menggunakan alat sludge separator, alat ini mampu mengekstrak

oli yang terkandung didalam sludge scale. hingga saat ini penulis belum

mengetahui kandungan oli pada sludge scale. Namun, jika berdasarkan pada

karakteristik dari oli, maka oli ini mampu dijadikan sebagai binder karena

memiliki karakteristik lengket.

Menurut Oriza, 2011 binder bentonit memiliki kualitas kekuatan yang lebih

baik dibandingkan dengan molase dan dekstrin, hal itu membuktikan bahwa kuat

tekan suatu pelet sangat dipengaruhi oleh jenis binder yang digunakan. Oli

merupakan suatu zat an-organik sehingga jika dikaitkan dengan jenis binder

seperti yang telah dilakukan oleh Oriza Sativa, maka pelet dengan binder oli ini

akan memiliki kualitas kuat tekan yang lebih baik dibandingkan dengan molase

atau binder organic lainnya.

Selain itu, dengan peningkatan waktu firing maka nilai kuat tekan akan

semakin meningkat karena terbentuknya slag bond pada pelet, slag bond berasal

dari rekasi oksida yang terkandung didalam pelet yang membentuk fasa mullite,

fasa inilah yang membentuk ikatan butir partikel yang kuat, dan pelet yang telah

mengalami firing akan menjadi keras bukan hanya karena terbentuknya slag bond

tetapi karena adanya pertumbuhan kristal pelet. Namun meningkatnya kuat tekan

pelet, maka akan semakin menurunkan porositas pelet sehingga reducibility pelet

akan semakin susah. Reducibility menggambarkan kekuatan pelet besi untuk

melepaskan oksigen dalam suatu proses reduksi menggunakan proses pereduksi.

Bentonit dan oli yang dihasilkan dalam sludge scale memiliki kesamaan

dalam hal jenisnya, yang keduanya merupakan binder an-organik, maka bentonit

dapat digantikan dengan oli tersebut. Massa campuran antara binder yang

digunakan pada penelitian Oriza sebesar 5 % (dari 100 gr), ini merupakan

komposisi binder yang ideal agar mendapatkan nilai kuat tekan yang telah

memenuhi standar kekuatan pelet, sesuai dengan standar ISO TC 102/SC 3 DP

4700, dengan jumlah 4,51% oli yang dihasilkan selama proses rolling, maka

jumlah oli ini mampu untuk menggantikan bentonit sebagai binder.

Dengan dijadikannya oli ini sebagai binder dan penggunaan bahan baku lokal

sebagai pembuatan pelet besi, maka dapat dikatakan bahwa produk ini lebih

hemat dari segi produksi, karena bahan-bahan yang digunakan bersumber dari

dalam negeri, dan salah satu bahannya merupakan limbah yang didaur ulang.

11

BAB V

PENUTUP

Demikianlah karya tulis ini dibuat yang didasarkan pada studi literatur.

setelah dilakukan pembahasan mengenai pemanfaatan limbah sludge scale

sekaligus pemanfaatan sumber daya alam lokal, maka dapat disimpulkan:

1. Limbah sludge scale harus dilakukan recycle agar mengurangi jumlah

limbah yang dihasilkan tiap tahunnya;

2. Salah satu alternatif untuk memanfaatkan limbah tersebut adalah

dengan menjadikan Oli yang terkandung didalam sludge scale

dijadikan binder dalam pembuatan pelet besi;

3. Sumber daya alam lokal yang ada di Indonesia harus dimanfaatkan

sebagai pelet besi untuk memenuhi kebutuhan baja di dalam negeri.

DAFTAR PUSTAKA

Dinas Pertambangan Kabupaten Pandeglang. (online:

http://www.pandeglangkab.go.id/ )

Ginting I dan Sufiandi D. Penelitian Pembuatan Pelet Pasir Besi Titan Tegal

Beleud Sukabumi Selatan. Metalurgi, Volume 22, No.2, Desember 2007.

ITP Steel. Iron Unit Recycling Roadmap chapter 3.2001.

Martin. dkk. Obtainment of Sponge Iron by Reduction of a Steelmaking by-

product. konferensi daur ulang material dan eco energy. Madrid.2009.

Meyer, Kurt. Pelletizing of Iron Ores. Springer-Verlag Berlin Heidel and Verlag

Stahleissen. Dusseldorf. 1980.

Sativa, Oriza. Karakterisasi Pelet Bijih Besi Merangin Jambi berdasarkan

Kekuatan Tekan, Persen Porositas dan Reduksibiltas. Skripsi (Tidak

dipublikasikan)

Tim Direktorat Inventarisasi Sumberdaya Mineral/ Pusat Sumber Daya Geologi.

PEDOMAN TEKNIS EKSPLORASI PASIR BESI, 2005.

Wicaksono, Herman Sandy. Analisis Ukuran Partikel Campuran (Pasir Besi,

Batubara dan CaO) dan Lama Penyinaran Gelombang Mikro Pada Reduksi

Besi Oksida. Jurnal Teknik Material dan Metalurgi. Institut Teknologi

Sepuluh Nopember Surabaya. 2011.

Wijaya, Ardi. dkk. Pemanfaatan Oli Bekasi Sebagai Bahan Baku Pembuatan

Bahan Bakar Cair (BBC) dengan Metode Catalytic Cracking menggunakan

Katalis Mordenite. Universitas Diponegoro Semarang. 2008.