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