cat metalurgycal

Download Cat Metalurgycal

Post on 21-Dec-2015

22 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

buat yang butuh

TRANSCRIPT

EKSTRAKSI METALURGI

TujuanMengerti, memahami dasar metallurgi

Contoh, Metalurgi Ekstraksi :PirometalurgiHidrometalurgiElectrometalurgi

Macam - MacamMetalurgi :1. Metalurgi Ekstraksi: suatu ilmu yg mempelajari cara - cara mendapatkan metal dari ore, konsentrat, serap, slag shg bermanfaat bg manusia.2. Metalurgi fisik: upaya memadukan 2 logam / lebih agar hasil perpaduan ini mempunyai sifat fisik sesuai dgn yg diinginkan3. Metalurgi Mekanik: pembentukan logam dgn struktur tertentu agar dpt dimanfaatkan atau upaya pemrosesan logam lebih lanjut agar dpt dimanfaatkan oleh manusia, misal utk jembatan yg mpy daya dukung tertentu.

Cara pengolahan:Pyro metalurgi, hydro metalurgi, electro metalurgi

Tahapan Metalurgi:- Ore presing, mineral procesing, unit operation, Pengolahan Bahan Galian- Ekstraksi metal, unit procesing- Contoh unit operation : jigging, tabling, magnetic separation, electrostatic separation, flotasi, sluicing, humpreying, hms, hls.- Contoh unit procesing: leaching, smelting, converting, electrolisis, retorting, fire refining, electro refening, electro winning.

Perbedaan unit operation dgn unit procesing:Unit operation :Dasar : sifat fisikProduk : mineralFase : padatPersiapan : kominusi, sizingHasil : Consentrat, midling, tailingUnit Procesing:Dasar : sifat kimia, fisikproduk : metalfase : perubah , padat, cair, gaspersiapan : preparasi (fisik, kimia)hasil : L, S, gas

Tahapan Metalurgi ekstraksi:1. preparasi (fisik, kimia)-preparasi fisik : aglomeration yg terdiri dari : peletizing, sintering, briquieting-preparasi kimia : roasting, calcining2. ekstraksi metal-pyrometallurgi: menggunakan energi bahan bakar padat cair gas ( smelting, converting, retorting, fire refining)-hydrometalurgi: menggunakan reagen pelarut (leaching, presipitasi)-ellectrometalurgi: menggunakan energi listrik (electrothermik (peleburan dgn energi listrik), electrolisa dlm larutan air ( electro refining, electro winning, electro plating), fused salt electrolisis (electrolisa garam lebut)).3. Pemurnian

Perubahan fase-gasliquid/liquidgas (kondensasi)- gasSolid / solidgas (retorting)-liquidsolid/solidliquid (smelting)

Peralatan tanur :-fixed bed (sintering), Fluidized bed (roasting), shaft furnace ( Fe, Pb blast furnace, lime), rotary kiln ( drying, kalsinasi), retort ( retorting), reverberatory furnace (matte smelting), electric furnace (electric matte smelting), cell utk electrolisa garam lebur

Urutan Ekstraksi :Bijih- Preparasi PBG - Konsentrat - Preparasi Ekstraksi - Metalurgi ekstraksi - LogamPreparasi EkstraksiTujuan :-pengeringan ( T : 110 C)-mengubah senyawa logam-mengubah ukuran/ sifat fisik bijih / konsentrat agar sesuai dgn persyaratan proses selanjutnya

Klasifikasi:1. Kimiaa. Kalsinasib. Pemanggangan (roasting)- oksidasi- reduksi- khloridasi- khusus2. FisikAglomerasi :a. Pembriketan (briquetiting)b. Nodulasi (nodulizing)c. Sinterisasi (sintering)d. Peletisasi (peletizing)KALSINASIPemanasan pd TTujuan :- Penguraian karbonat

MCO3(p)MO(p) + CO2(g)M : Zn, Fe, Ag, Pb, Cd, Mn, Mg, Ca

GT = GT + RT In PCO2- Penghilangan air kristal dan penguraian hidroksidaM(OH)2 = MO +H2OGT = - RT ln PH2O

- Desagregasi bijih kompakproses penguraian mekanis bijih yg sangat kompak dan penguraian senyawa organikCth : M3O4(misal Fe3O4) sangat kompak (porositasnya rendah), jk direduksi dgn gas CO reaksi diffusi gas lamban, mk Fe3O4 dipanaskan dan didinginkan mendadak (quenching) shg timbul retakan2 yg mudah diterobos gas CO. Jk pd peleburan Fe3O4(magnetit) yg dikandung oleh bijh < 40% tdk perlu Quenching.

PEMANGGANGANPemanasan pada T500-1000 C, senyawa yg dirubah logam utama / pengotor1. Pemanggangan Oksidasibijih yg diolah sulfida : Zn, Pb, Ni, Cu, Hg.Jenis :a. Pemanggangan menghasilkan oksida-pemanggangan oksida sempurnautk menghasilkan seluruh kandungan belerang (dead roasting). Dilakukan pd bijih oksida bila :-bijih / konsentrat kaya sulfida logam berharga. Kemudian diekstrak dgn reduksi misal : PbS dan ZnS-Oksida logam berharga bersifat mudah menguap. Misal Sb2O3dan As2O3, tetapi jangan teroksidasi mencapai Sb2O4dan Sb2O5atau As2O4dan As2O5krn berbtk padatan, hingga perlu penambahan karbon / gas CO-pemanggangan oksida partialCu2S.n FeS + 3/2 n O2 = Cu2S. (n-n) FeS + n FeO + n SO2Syarat : logam pengotor lebih mudah dioksidasi dr pd logam berharganyaLogam pengotor tdk seluruhnya dioksidasi sebab:-kemungkinan logam berharga ikut teroksidasi mjd terak (slag)-Pembakaran belerang menghasilkan kalor (penghematan kalor)

b. pemanggangan menghasilkan sulfat (sulfatisasi)Maksud : untuk membentuk sulfat yg larut air, preparasi hydrometallurgisyarat : T1000 C

c. pemanggangan menghasilkan metal (metalisasi)pd umumnya seluruh sulfida logam bila dipanaskan di atas TL dpt teroksidasi mjd logam, tetapi belum tentu menguntungkan sebab logam pengotor ikut lebur.Syarat agar untung:-pd T relatif rendah, logam lebih stabil dr oksida maupun sulfat-logam mudah menguap (tekanan uap tinggi)HgS(p) + O2 = Hg(u) + SO2 (g)

2. Pemanggangan Reduksireduktor :padat : C (batubara, kokas)gas : CO, H2, Gas2 Hidrokarbon ( CH4, gas alam)Tujuan:a. menurunkan derajad oksidasiSb2O4 + CO = Sb2O3 + CO2 atau As2O4 + CO = As2O3 + CO2Sb2O5 + C = Sb2O3 + CO2 atau As2O5 + C = As2O3 + CO2b. Mereduksi bijih/konsentratcth : Pembuatan besi spons- Reformasi gasCH4+H2O = CO +3H2CO + H2O = CO2 +H2- Reduksi bijih besiFe2O3+ 3H2 = 2Fe + 3 H2OFe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2Reduksi ZnOZnO(p) + CO = Zn(u) + CO2-Roasting magnetisasi (dlm konsentrat timah)3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2

3. Pemangganngan Khloridasipemanggangan dgn menambah reagenCaCl2(p), NaCl (p) atau Cl2(g)Tujuan:-menghasilkan khlorida logam (yg larut dlm air) dr sulfida utk logam (M): Cu, ZnMS+2NaCl + 2O2 = Na2SO4 + MCl2 10% 500-600C larut dlm air-menghasilkan logam yg mudah menguapTiO2+2Cl2+C = TiCl4(u) + CO2Pd proses kroll :TiCl4(u) + Mg = Ti(p) + MgCl4Reaksi yg lainMO+CaCl2= MCl2(u) +CaOMS + CaCl2 + 3/2 O2 = MCl2(u) + CaO+ So2 (1250 C)AtauMO + Cl2 = MCl2(u) +1/2O2MS + Cl2 + O2 = MCl(u) +SO2 (900-1000C)

4. Pemanggangan Khususditerapkan utk ekstraksi nikel (proses mond)Ni(p) + 4CO = Ni(CO)4(u) T>43 CH298 = -52 Kkal/molNi(CO)4(u) = Ni(p) + 4CO T: 212 C

AGLOMERASITujuan :Mengubah ukuran butiran bijih/ konsentrat mjd gumpalan yg relatif besar agar tdk menyumbat lubang2 pd tanur yg digunakan utk lewat gas2.Jenis :1. Pembriketan (briqueting)cetak-tekan dgn bhn perekat ( kapur, semen, lempung, minyak residu, tar), maupun tanpa perekat, dilakukan pd temperatur kamar/ pemanasan. Pemakaian terbatas, biaya mahal.2. Nodulasi (nodulizing)seperti pd pembuatan klinker semen dgn cara pemanasan di dlm tanur putar, shg terbtk gumpalan2.3. Sinterisasi (sintering)banyak digunakan utk preparasi peleburan pd tanur tiup (blast furnace). Dilakukan dgn mesin khusus DLSM (dwight- lloyd sintering machine)Proses :-bijih besi dicampur 5% kokas dan 5-10% air serta kapur sbg bhn imbuh-panaskan pd DLSM. Kokas akan terbakar temperatur naik 1200-1300 C-aglomerasi tjd krn silikat dlm bijih meleleh / tjd pertumbuhan kristal dan rekristalisasi.Utk bijih2/ kosentrat sulfida ( PbS) dilakukan roast sintering4. Peletisasi (peletizing)umumnya dilakukan pd bijih / konsentrat yg sangat halus shg sulit disinter.Proses:-bijih/ konsentrat ditambah air dan bhn perekat (kapur, lempung, bhn2 organik) pd temp kamar dibentuk mjd bulatan pelet (gumpalan ukuran 1-3 cm) di dlm drum atau piringan berputar-pembakarana pelet pd temp 1200-1300 C dlm tanur tegak atau dgn DLSM

TERMODINAMIKAIlmu yg membahas tentang hubungan panas dan kerjaTahap pembangunan pabrik ekstraksi :-thermodinamika : berhub dgn kemungkinan kelangsungan proses kimia serta keadaan akhir yg akan dicapai-kinetika : mempelajari laju/ kec reaksi dan pengendaliannya.-transport fenomena : mempelajari ttg perpindahan massa dan kalor dr reaksi-perekayasaan : hub dgn perencanaan dan perancangan pembangunan peralatan/ reaktor dan sarana pendukung yg diperlukan utk merealisasikan proses yg direncanakan.

Peranan Thermodinamika:1. Tahap Preparasi: termodinamika diterapkan pd diagram kellogg diagram kesetimbangan logam-sulfur - oksigen2. Tahap Ekstraksi: termodinamika dipakai utk memperkirakan berlangsungnya proses redoks logam baik menggunakan reduktor C, H2, logam lainnya ( metallothermik) berdasar data kesetimbangan pembentukan oksida berbagai logam dpt dibentuk diagram ellingham 4M/x + O2 = 2/x M2Ox3. Tahap pemurnian :-pd tahap ekstraksi reduksi mrpkn reaksi kimia yg sangat penting pd salah satumetode pemurnian scr pirometalurgi justru sebaliknya yaitu reaksi oksidasi.-pd metode ini unsur pengotor diubah mjd oksida yg secara fisik dpt dipisahkan dr logam utamanya baik sbg oksida leleh, padatan maupun dlm btk gas-diagram ellingham juga dpt utk menentukan penghilangan unsur tertentu dgn cara oksidasi selektif-proses pemurnian dilakukan utk menurunkan kandungan unsur2 pengotor-pemurnian dpt dilakukan dgn elektrolitic

Dasar- DasarThermodinamika1.Hukum Avogadropd 0 C dan 760 mmHg (STP), vol 1 mol gas = 22,415 Lt2. Boyle-gay lussacPV=nRTR: bilangan reynold = 0,082 Lt atm/ mol K = 8,3144 Nm/mol K= 8,3144 Joule/ mol K = 1,987 kalori/ mol K3. DaltonTekanan total gas yg tdk saling bereaksi mrpkn jml masing2 tekanan parsialnya.P = P1+P2+Pn4. Divusi GrahamV= 1/d = 1/MV :difusi, d : kerapatan, M: berat molekul

HK Termodinamika IDalam suatu sistem dgn massa tetap energi tdk dpt diciptakan maupun dihancurkan tetapi dpt berubah ke btk lain.U = q w Vkonstan = U = dW = PV + w Pkonstan U=q-PVHk Termodinamika 2Adalah tdk mungkin membuat suatu mesin yg dpt merubah energi panas mjd kerja kecuali sebagian energi itu berpindah dr T tinggi ke T rendah.

Hk Termodinamika 3:Bahwa pertambahan entropi utk reaksi yg reversibel yg melibatkan kristal pdt sempurna pd 0 K adalah 0 (nernst 1906)Entropi semua kristal padat sempurna pd 0 K = 0 (planck)ENTROPISuatu fungsi