Proposal Tugas Akhir
PENGARUH DEBIT UDARA BEBAS PADA PROSES CONVERTING TEMBAGA MATTE MENJADI BLISTER
ANGGARDA MUKTI
NRP 2710100048
Dosen Pembimbing:
Sungging Pintowantoro, S.T.,M.T., Ph.D
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA 2014
Outline
PENDAHULUAN
METODOLOGI PENELITIAN
TINJAUAN PUSTAKA
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang
Produksi tembaga Indonesia 542.700 metrik ton (United States Geological Survey, 2011) .
Peraturan Menteri ESDM Nomor 07 Tahun 2012 dan UU MINERBA No 4. Tahun 2009
Indonesia termasuk negara yang sedikit menghasilkan produk smelting dan converting tembaga.
Indonesia membutuhkan alternatif alat pengolahan mineral tembaga terutama dalam proses smelting dan proses optimasinya yaitu converting.
Setelah proses smelting dibutuhkan proses converting untuk menaikkan kemurnian dari tembaga cair (recovery) dan menghilangkan pengotor dari matte hasil smelting.
Melakukan pengaturan debit udara bebas untuk mengetahui jumlah yang optimal pada proses converting
Karena udara bebas mengandung 21% O2 dan 79% N banyak terkandung di alam dan bisa mengefisiensi biaya produksi pada proses converting
Mengapa udara bebas?
Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh debit udara bebas terhadap komposisi cu pada proses converting tembaga matte menjadi tembaga blister
Tujuan Penelitian Mengetahui debit udara bebas yang menghasilkan kadar cu paling tinggi pada proses converting .
Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah mengoptimalisasi debit udara pada
proses converting tembaga matte menggunakan muffle furnace sehingga mampu meningkatkan kemurnian dari tembaga matte
Batasan Masalah
Temperatur dan tekanan oksigen dianggap konstan. Waktu proses converting konstan. Kerja muffle dianggap sempurna Unsur yang di teliti adalah Cu,Fe dan S
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Tembaga: - Simbol: Cu - Konduktifitas termal tinggi (10 kali baja) - Konduktifitas listrik tinggi. - Mineralnya berupa oxide (cuprite), sulfide(chalcopyrite, bronite, chalconite, dan covellite),
carbonat (malachite dan auzurite), atau dalam bentuk silika (chrysocolla) - Titik lebur 10830C - Densitas 8,96 gr/cm-3
Batuan Tembaga yang Diolah
Kalkopirit
Tenorit
Converting ◊Oksidasi Cu-Fe-S matte → tembaga blister cair. ◊Material utama : matte (dari smelting) ◊Menghasilkan Tembaga Blister dan Slag ◊Tembaga Blister dengan komposisi 99%Cu, 0.02%S, 0.6%O, Slag Besi-Silikat (4 - 8%Cu), Gas SO2 ◊T = 1200oC – 1300oC
Terdapat dua daerah proses pada proses converting ◊Coppermaking Cu2S + O2 2Cu0 + 2SO2 + panas ◊Slag Forming 2FeS + 3O2 + SiO2 2FeO.SiO2 + 2SO2 + panas
Skema alat muffle furnace
Debit oksigen yang dihembuskan pada lelehan dengan jarak 10cm (a) 40 Lt/min, (b) 45 Lt/min, (c) 50 Lt/ min.( M. K. Mondal, 2013)
Kecepatan Hembusan Udara Bebas Pada Proses Converting
Termodinamika dalam proses converting: Tahap-tahap terjadinya reaksi dalam proses converting dapat ditinjau dengan menggunakan hukum termodinamika, yaitu menggunakan Diagram Ellingham untuk menentukan nilai energi bebas Gibbs. Semakin bernilai negatif energi bebas Gibbs semakin spontan reaksi tersebut dapat terjadi.
Dilihat dari diagram Ellingham disamping maka reaksi yang mempunyai energi bebas Gibbs terendah adalah reaksi pembentukan FeO dan SO2 FeS + 1.5O2 FeO +SO2 ΔGo 1300C = -342.17 kJ/mol K1300C = 2.304x1011
Setelah terjadi pembentukan slag selanjutnya adalah pembentukan Cu murni dengan memisahkan Cu dan S Cu2S + O2 2Cu +SO2 ΔGo 1300C = -169 kJ/mol K1300C = 4.11x105
Ellingham Diagram
No Penelitian Oleh (Tahun)
1
Refining Tembaga Walter O. Snelling (1932)
3
Permodelan Injeksi Gas pada Pierce Smith Converter Jussi Vaarno (1997)
5
Pemodelan Computational Dinamics (CFD) Efek penghembusan udara pada jet penetrasi pada BOF converter Breno Totti Maia(2013)
6
Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Parameter Proses Pencampuran pada Pierce Smith Converter
dengan Perbandingan Permodelan Fisika Deside K. Chibwe dkk (2011)
8
Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Aliran Fluida pada Pierce Smith Converter Dengan Menggunakan Lebih
Dari Satu Poin Injeksi Aaron Almaraz (2013)
Penelitian Sebelumnya
BAB III METODOLOGI
Start
Logam Tembaga &
Matte
Uji XRF & XRD
Preparasi Logam Tembaga & Matte (1,3 :1) (56,52% :
43,347%).
Melelehkan Logam & Matte
A
METODOLOGI •Diagram Alir
penghembusan Oksigen
Mengambil Slag
Tapping logam
Tembaga Blister Slag
Uji XRF & XRD
Analisa Data
Kesimpulan
End
5ltr/menit 10 ltr/menit 15ltr/menit 25ltr/menit 20 ltr/menit
A
Peralatan Penelitian: 1. Muffle Furnace 2. Mesin XRD 3. Blower 4. Batang Baja 5. Kunci Pas 6. Cetakan Tembaga 7. Termometer Infrared 8. Jaw Crusher 9. Timbangan Digital 10. Flow meter 11. Mesin edx
Bahan Penelitian: 1. Logam Tembaga 2. Tembaga matte 3. Gas LPG 4. kompressor
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Jenis Cu (%) Fe(%) S(%)
Matte 41,01 10,93 9,89
Jenis Cu(%) Fe(%) S(%)
Logam 73.65 12.37 5.16
Hasil Pengujian XRF Awal Logam Tembaga
Hasil Pengujian XRF Awal Matte Tembaga
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
10 30 50 70 90
Inte
nsi
tas
2theta
LogamTembaga
Cu
Fe
PDF Card Ketidaktepatan
[°2Th.
Faktor Skala Rumus
Kimia
03-065-9743 -0.362 0.923 Cu
01-087-0722 -0.293 0.030 Fe
PDF Card Ketidaktepatan
[°2Th.]
Faktor Skala Rumus
Kimia
01-075-4063 -0.458 0.750 Cu2 Fe S2
01-076-6653 -0.053 0.744 CuS
01-074-7399 -0.379 0.236 FeS
Pengujian XRD Awal Matte Tembaga
Pengujian XRD Awal Logam Tembaga
KARAKTERISASI AWAL LOGAM TEMBAGA DAN MATTE
Hasil uji XRD logam tembaga
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
10 30 50 70 90
inte
nsi
tas
2theta
matte
FeS
Cu2FeS2
CuS
Hasil uji XRD tembaga matte
Pengaruh Penghembusan Udara Bebas
Terhadap Tembaga Blister Hasil Converting
+
5Lt/menit 10Lt/menit 15Lt/menit 20Lt/menit 25Lt/menit
Cu= 79 % Fe= 8.03% S= 8,,81%
Cu= 81,51% Fe= 5,79% S= 4,17 %
Cu= 95,82% Fe= 0,046% S= 1,97%
Cu= 97,68% Fe= 0,018% S= 1,76%
Cu=98,16% Fe= 0,016% S= 0,15%
Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Tembaga Blister Hasil Converting
0
20
40
60
80
100
5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit
%Cu
no Debit PDF Card Ketidaktepatan [°2Th.]
Faktor skala
Rumus Kimia
1 5L/menit 00-003-1005 01-087-0722
0.047 0,290
0,893 0,453
Cu Fe
2 10L/menit 01-071-4610 01-087-0722
-0.209 0,290
0.874 0,453
Cu Fe
3 15L/menit 01-071-4610 -0.064 1.011 Cu
4 20L/menit 01-071-4611 0.471 0.928 Cu
5 25L/menit 00-003-1015 0.676 0.787 Cu
Tabel 4.6. Daftar fase tembaga blister hasil uji XRD
10 30 50 70 90
Cu
Fe
2
3
1
4
5
diagram peningkatan kadar %Cu
Hasil Uji XRD Logam Tembaga Blister (1 = 5L/menit, 2 = 10L/menit, 3 = 15L/menit, 4 = 20L/menit, 5 = 25L/menit)
Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Slag Hasil Converting.
5Lt/menit 10Lt/menit 15Lt/menit 20Lt/menit 25Lt/menit
no Debit PDF Card Ketidaktepatan [°2Th.]
Faktor skala
Rumus Kimia
5L/menit 01-071-1399 0.144 0.561 Fe2 Si O4
10L/menit 01-071-1399 0.134 0.645 Fe2 Si O4
15L/menit 01-071-6766 01-071-1399
0,053 0.134
0.976 0.645
Fe3O4 Fe2 Si O4
20L/menit 01-071-6766 01-071-1399
0,040 0.134
0.989 0.645
Fe3O4
Fe2 Si O4
25L/menit 01-071-6766 01-071-1399
0,023 0.134
0.995 0.645
Fe3O4
Fe2 Si O4
fase yang terbentuk pada slag
Grafik hasil uji XRD slag (1 = 5L/menit, 2 = 10L/menit, 3 = 15L/menit, 4 = 20L/menit,5 = 25L/menit)
10 30 50 70 90
1
2
3
4
5
Fe3O4
Fe2SiO4
Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Slag Hasil Converting.
%Cu %Fe %S
Blister1: 5L/menit 7,47 20,24 0,78
Blister2:10L/menit 6,19 24,25 0,16
Blister3: 15L/menit 3,99 27,76 -
Blister4:20L/menit 3,24 30,55 -
Blister5:25L/menit 1,85 38,44 -
Hasil uji XRF slag
0
1
2
3
4
5
6
7
8
5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit
%Cu
diagram penurunan kadar %Cu pada Slag
0
5
10
15
20
25
30
35
40
5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit
%Fe
diagram peningkatan kadar Fe
Kesimpulan
1. Semakin besar debit udara bebas yang dihembuskan pada proses
converting, semakin tinggi kadar Cu yang didapat.Penghembusan yang terbaik adalah dengan debit 25Lt/menit menghasilkan kadar kemurnian Cu sebesar 98,16%
2. Setiap variabel debit yang dihembuskan memiliki jet penetrasi yang berbeda. Jet penetrasi yang paling dalam di dapatkan dengan debit 25Lt/menit
3. Jet penetrasi pada setiap debit sangat berpengaruh pada proses oksidasi FeS dan CuS
4. Penghembusan yang terbaik adalah dengan debit 25Lt/menit, tetapi perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.