karakteristik reduksi bijih besi laterit

Penanggung Jawab: Kapuslit Metalurgi – LIPI Dewan Redaksi : Ketua Merangkap Anggota: Ir. Bambang Sriyono Dipl.Ing. Anggota: Dr. Ir. Rudi Subagja Dr. Ir. F. Firdiyono Dr. Agung Imadudin Dr. Efendi Mabruri Ir. Adil Jamali, M.Sc (UPT BPM – LIPI) Prof. Riset. Dr. Ir. Pramusanto (Puslitbang TEKMIRA) Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi, DEA (UI) Dr. Ir. Sunara, M.Sc (ITB) Sekretariat Redaksi: Dedi Irawan, ST Daniel Panghihutan Malau, ST Arif Nurhakim, S.Sos Penerbit: Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Gedung 470 Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553 Alamat Sekretariat: Pusat Penelitian Metalurgi – LIPI Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Gedung 470 Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553 E-mail : [email protected] Majalah ilmu dan teknologi terbit berkala setiap tahun, satu volume terdiri atas 3 nomor.

VOLUME 25 NOMOR 2, AGUSTUS 2010 ISSN 0126 – 3188 AKREDITASI : SK 187/AU1/P2MBI/08/2009 Pengantar Redaksi ……………….xvii

Proses Pemurnian Silikon Tingkat Metalurgi dengan Menggunakan Metoda Pelarutan Kimia

Abstrak …………………………….. xix

Distribusi Fasa Cu-Nb pada Kawat Superkonduktor yang Berbasis Cu-Nb-Sn

Bintang Adjiantoro dan Efendi Mabruri 71

Pengaruh Penambahan Bi pada Paduan Solder Sn-Cu Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik

Pius Sebleku …………..………………… 79

Bambang Sriyono dan Bintang A …….. 85

Analisis Kuantitatif Fasa Paduan ZrNbMoGe Via Penghalusan Pola Difraksi Neutron

Pembuatan Magnet Barium Heksaferit dari Oksida Cold Rolling Mill

Parikin dan A.H. Ismoyo ……………….. 93

Karakteristik Reduksi Bijih Besi Laterit

Efendi Mabruri ..………………………… 103

Basso D. Makahanap dan A. Manaf ...... 111 Indeks

mailto:[email protected]�

xvi | Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188

Pengantar Redaksi xvii

PENGANTAR REDAKSI

Syukur Alhamdulillah Majalah Metalurgi Volume 25 Nomor 2, Agustus 2010 kali ini menampilkan enam buah tulisan. lima tulisan hasil penelitian dan 1 buah merupakan makalah terbaik pada Seminar Metalurgi 2009.

Tulisan pertama hasil penelitian disampaikan oleh Bintang Adjiantoro dan Efendi Mabruri berjudul ”Proses Pemurnian Silikon Tingkat Metalurgi dengan Menggunakan Metoda Pelarutan Kimia”. Selanjutnya Pius Sebleku tentang ”Distribusi Fasa Cu-Nb pada Kawat Superkonduktor yang Berbasis Cu-Nb-Sn”. Bambang Sriyono dan Bintang Adjiantoro menulis tentang ”Pengaruh Penambahan Bi pada Paduan Solder Sn-Cu Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik”. Ismoyo menulis tentang ”Analisis Kuantitatif Fasa Paduan ZrNbMoGe Via Penghalusan Pola Difraksi Neutron”. Berikutnya Efendi Mabruri menulis tentang ” Pembuatan Magnet Barium Heksaferit dari Oksida Cold Rolling Mill”.

Pada bagian berikutnya ada satu makalah terbaik pada Seminar Metalurgi 2009 yaitu “Karakteristik Reduksi Bijih Besi Laterit“ yang disampaikan oleh Basso D. Makahanap dan A. Manaf.

Semoga penerbitan Majalah Metalurgi volume ini dapat bermanfaat bagi perkembangan dunia penelitian di Indonesia. REDAKSI

xviii | Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188

Abstrak | xix

METALURGI (Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 25 No. 2 Agustus 2010 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 669.7

Bintang Adjiantoro dan Efendi Mabruri (Puslit Metalurgi – LIPI)

Proses Pemurnian Silikon Tingkat Metalurgi dengan Menggunakan Metoda Pelarutan Kimia

Metalurgi, Volume 25 No.2 Agustus 2010

Proses pemurnian silikon tingkat metalurgi (MG-Si) dengan menggunakan metoda pelarutan asam telah dilakukan dengan memvariasikan jenis larutan asam, waktu pelarutan dan gerakan pengadukan (mekanik dan ultrasonik). Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pelarutan MG-Si dengan asam adalah satu cara yang ekonomis untuk memindahkan pengotor logam. Persentase hasil ekstraksi seluruh pengotor dengan pelarutan HF mencapai 80,9%, lebih tinggi dibandingkan dengan pelarutan HCl dan HNO3

Kata kunci : Silikon tingkat metalurgi, Pemurnian dengan proses kimia, Pelarutan asam, Pengotor

. Sedangkan persentase hasil ekstraksi seluruh pengotor dengan gerakan pengadukan ultrasonik mencapai 91,9%, lebih tinggi dibandingkan dengan gerakan pengadukan mekanik.

Purification of metallurgical grade silicon by using chemical/acid leaching has been conducted with varying the parameters of acid solution, time of leaching and mixing method (mechanic and ultrasonic). Experimental Result showed that acid leaching of MG-SI is an economic way to remove metal impurities. The HF leaching resulted in the impurities extraction percentage of 80.9%, which was higher compared to that of HCl and HNO3

Keywords : Metallurgical grade silicon, Chemical purification, Acid leaching , Impurities

leaching. Furthermore, acid leaching with ultrasonic stirring resulted in the impurities extraction percentage of 91.9% , which was higher compared to that of mechanical stirring.

xx | Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188



UDC (OXDCF) 621.35

Pius Sebleku (Puslit Metalurgi – LIPI)

Distribusi Fasa Cu- Nb pada Kawat Superkonduktor yang Berbasis Cu-Nb-Sn


Peralatan MRI (magnetic resonance imaging) dibutuhkan oleh banyak rumah sakit di dunia untuk memindai tubuh manusia secara menyeluruh dan mendeteksi segala bentuk ketidakwajaran dan penyakit pada organ tubuh manusia. Peralatan ini menggunakan kawat superkonduktor sebagai infrastruktur utamanya untuk memperoleh gambar-gambar beresolusi tinggi dari bagian-bagian yang dipindai. Salah satu bahan superkonduktor yang cocok untuk aplikasi ini adalah tembaga-niobium-timah (Cu-Nb-Sn). Karena harga superkonduktor beserta sistem pendinginan cryogenic-nya yang tinggi, peralatan MRI menjadi mahal dan eksklusif. Penelitian ini mengetengahkan pengembangan superkonduktor ekonomis Cu-Nb-Sn dengan kadar timah yang cukup tinggi. Metode Penelitian yang digunakan adalah Internal Tin, sedangakan Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui lebih detail mengenai distribusi fasa Cu-Nb pada kawat superkonduktor yang berabasis Cu-Nb-Sn akibat Proses Rolling dan Proses Wire Drawing serta Proses heat treatment.

Kata kunci : Superkonduktor, LTS (Low Temperature Superconductor), Fasa Cu dan Nb

Instrumentation of MRI (magnetic resonance imaging) is required by hospitals in the world to scan the human body as a whole and detecting any irregularities and disease in human organs. This instrumenttion uses superconducting wire as the main infrastructure to obtain high-resolution images of the scanned parts. One of the superconducting material suitable for this application is the copper-niobium-tin (Cu-Nb-Sn). Because the price of cryogenic superconductor cooling system along with its high, MRI equipment became expensive and exclusive. This study explores the development of economical superconducting Cu-Nb-Sn with lead levels high enough. The used method is Internal Tin

Keywords : Superconductor, LTS (Low Temperature Superconductor), Cu-Nb Phase

. The purpose of this study to find out more details about the distribution of Cu-Nb phase in a superconducting wire based Cu-Nb-Sn, due the process of rolling, wire drawing and heat treatment process.

.

Abstrak | xxi



UDC (OXDCF) 621.97

Bambang Sriyono dan Bintang Adjiantoro (Puslit Metalurgi – LIPI)

Pengaruh Penambahan Bi pada Paduan Solder Sn-Cu Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik


Perkembangan industri elektronik di Indonesia semakin maju pesat dan tentunya membutuhkan tingkat akurasi produksi yang tinggi serta proses yang ramah terhadap lingkungan. Paduan solder PbSn perlu ditinjau karena sudah dilarang pengunaanya di negara maju mengingat sifat toxic Pb yang sangat berbahaya. Sebagai salah satu alternatif untuk mengganti unsur Pb maka dilakukan modifikasi unsur Cu dengan unsur Bi untuk mendapatkan sifat fisik dan mekanik yang mendekati sifat PbSn. Metoda penggabungan secara metalurgi pada proses pembasahan dengan dasar sudut kontak dan pencapaian suhu solidus. Pengujian dilakukan terhadap paduan biner Sn-0,7%Cu dengan penambahan variasi unsur Bi 0%, 1%; 5% dan 10%. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan Bi pada paduan terner Sn-Cu-Bi akan menurunkan temperatur leleh dan ketahanan oksidasi. Sedangkan mampu basah, kekerasan, kekuatan geser, konduktivitas listrik dan kekuatan lelah naik, dengan kenaikan kandungan Bi.

Kata kunci : Ramah lingkungan, Racun, Solder bebas Pb, Senyawa intermetalik Electronic industry in Indonesia has developed rapidly, so that it will require a high accuracy level and environmentally friendly materials as a base of its production process. Because of an environmental reason, PbSn soldering material is banned in many developed countries. To eliminate the lead (Pb) content, other element such as copper (Cu) should be added to substitute the toxic Pb. This experimentally shows that increasing of Bi (0 ;1; 5; 10) has effect to improve the physical and mechanical properties. The test results showed that the addition of Bi in the ternary alloy Sn-Cu-Bi will lower the melting temperature and the oxidation resistance. The increase in Bi content also improves its wettability, hardness, shear strength, electrical conductivity and

Keywords : Environmentally friendly, Toxic, Lead free solder, Intermetallic compound

fatigue strength.

xxii | Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188



UDC (OXDCF) 620

Parikin dan A.H. Ismoyo (Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir – BATAN Serpong Tangerang)

Analisis Kuantitatif Fasa Paduan ZrNbMoGe Via Penghalusan Pola Difraksi Neutron


Analisis kuantitaif fasa menggunakan teknik difraksi neutron telah diketahui memberikan beberapa keuntungan terutama untuk unsur-unsur dengan nomor atom yang sangat berdekatan. Hal ini disebabkan oleh sifat unik dari berkas neutron yang memiliki daya penetrasi yang sangat besar dan berinteraksi langsung dengan inti atom. Sebuah eksperimen untuk menentukan jumlah fasa kristalin dalam paduan Zirkonium (ZrNbMoGe), telah dilakukan menggunakan metode difraksi neutron dengan HRPD (high resolution powder diffractometer) di PTBIN-BATAN. Analisis data dilakukan dengan metode penghalusan Rietveld. Hasil analisis menunjukkan bahwa paduan ZrNbMoGe mengandung beberapa fasa, yaitu: Zr, ZrGe, Zr3Ge dan ZrMo2. Fraksi fasa kristalin dalam paduan yang mengandung unsur 1%Ge adalah: 94,19%wt fasa Zr, 2,05%wt fasa ZrMo2, 3,15%wt fasa Zr3

Kata kunci : Difraksi neutron, Paduan ZrNbMoGe dan metode Rietveld

Ge dan 0,59%wt fasa ZrGe.

A quantitative phase analysis by using neutron diffraction technique has been proven providing some benefits particularly for elements with very similar atomic numbers. This is because of the unique properties of neutron itself, possessing high penetrating power and directly interact with atomic nuclei. An experiment to determine the amount of crystalline phases in the ZrNbMoGe system by using HRPD (high resolution powder diffractometer) has been carried out in PTBIN BATAN. The data analysis was performed by Rietveld refinements method. The result shows that the ZrNbMoGe alloy comprises of some phases i.e.: Zr, ZrGe, Zr3Ge and ZrMo2. The fraction of crystalline phases in alloy containing of 1%Ge is: 94.19%wt of Zr phase, 2.05%wt of ZrMo2 phase, 3.15%wt of Zr3

Keywords : Neutron diffraction, ZrNbMoGe alloy and Rietveld method

Ge and 0.59%wt of ZrGe phase.

Abstrak | xxiii



UDC (OXDCF) 621.34

Efendi Mabruri (Puslit Metalurgi – LIPI)

Pembuatan Magnet Barium Heksaferit dari Oksida Cold Rolling Mill


Oksida Cold Rolling Mill (CRM) merupakan oksida besi dalam bentuk Fe2O3 hasil pemanggangan semprot dari regenerasi cairan pelarut kerak lembaran baja pengerolan dingin. Oksida ini dapat digunakan sebagai bahan baku magnet permanen barium heksaferit (BaO.6Fe2O3). Tulisan ini melaporkan pembuatan magnet barium heksaferit dari oksida CRM melalui jalur proses metalurgi serbuk. Proses pembuatan meliputi pencampuran oksida CRM dan barium karbonat di dalam ball mill, kalsinasi, kompasi dan penyinteran. Penyinteran dilakukan pada selang suhu 1000-1300oC dan waktu 1-3 jam. Karakterisasi terhadaap sampel dilakukan demngan menggunakan difraksi sinar X, SEM dan Permagraph. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kalsinasi pada suhu 1200 °C selama 3 jam menghasilkan pembentukan struktur BaFe12O19

Kata kunci : Oksida cold rolling mill, Barium heksaferit, Magnet permanen, Sifat magnetik, Metalurgi serbuk

yang sempurna. Sifat magnetik barium heksaferit meningkat dengan meningkatnya suhu penyinteran dan mencapai harga maksimum pada suhu 1200 °C. Hasil-hasil ini dikorelasikan dengan struktur mikro magnet yang terbentuk selama penyinteran.

Cold Rolling Mill (CRM) oxides are iron oxides (Fe2O3) resulted from roasting and regeneration of descaling solution of cold rolled steel. These oxides can be used for the fabrication of permanent magnet of Barium Hexaferrite (BaO.6Fe2O3). The present paper reports the fabrication of barium hexaferrite from CRM oxides by using powder metallurgical process. The fabrication consists of mixing of CRM oxides and barium carbonates powders, calcining, compacting and sintering. The sintering process was carried out at a range of temperature from 1000 to 1300 °C and of time from 1 to 3 hours. The characterization of the samples was carried out by XRD, SEM and Permagraph. The experimental results showed that the calcination at 1200 °C for 3 hours resulted in the completed formation of BaFe12O19 structure in the calcined powders.

Keywords : Cold rolling mill oxides, Barium hexaferrite, Permanent magnet, Magnetic properties, Powder metallurgy

The magnetic properties of barium hexaferrite increased as sintering temperature increased and reached the maximum value at 1200 °C. These results were correlated with the microstructures developed during sintering.

xxiv | Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188



UDC (OXDCF) 622.7

Basso D. Makahanap dan A. Manaf

Karakteristik Reduksi Bijih Besi Laterit

(Universitas Indonesia Program Pasca Sarjana Ilmu Material)


Indonesia mempunyai banyak cadangan bijih besi laterit (laterit) dan batubara. Sampai saat ini bijih besi laterit belum dipakai sebagai bahan baku utama dalam industri baja. Untuk menjajaki kemungkinan penggunaan laterit dan batubara sebagai bahan baku pembuatan baja, dilakukan penelitian reduksi laterit dengan reduktor batubara antrasit (antrasit) dan batubara bituminus (bituminus) dalam kondisi isotermal pada selang temperatur 800 – 1100 °C. Komposisi mineral hasil reduksi dianalisa dengan X-ray diffractometer (XRD) untuk mempelajari efektivitas reduksi kedua reduktor tersebut dan karakteristik kinetika metalisasi reduksinya. Metalisasi ditentukan oleh temperatur dan waktu reduksi, metalisasi maksimal tercapai pada temperatur dan waktu reduksi yang maksimal. Kinetika metalisasi reduksi pada kondisi isotermal menunjukkan ada dua tahap reduksi yang mengindikasikan ada dua tahap atau mekanisme reduksi. Mampu reduksi bituminus ternyata lebih besar dibandingkan antrasit.

Kata kunci: Laterit, Reduksi, Batubara, Metalisasi Indonesia has abundant resources of lateritic nickel ore and coal. However, this resource has not been considered as a main raw material in the Indonesian steel industry. To explore the possibility of using this resource as a raw material in the Indonesian steel industry, some reduction experiment of iron lateritic ore using anthrasitic and bituminous coal has been conducted in the temperature range of 800 to 1100 °C. Mineral composition of the reduction product has been analyzed using x-ray diffractometer (XRD) to study the the reduction effectiveness of the two kind of coal reductant and the characteristic of their metallization kinetics. It was found that the metallization was dependent on the the temperature and time of reduction. The maximum metallization reduction achieved in the highest temperature and longest time. The isothermal condition shows that the metallization reduction kinetics can be devided in two stages of reduction. The experiment also shows that the bituminous coal give a better metallization results compare to the anthracitic coal.

Keywords : Iron, Laterite, Coal, Metallization

KARAKTERISTIK REDUKSI BIJIH BESI LATERIT

Basso D. Makahanap dan A. Manaf

Universitas Indonesia Program Pasca Sarjana Ilmu Material Kampus UI, Jl. Salemba Raya No 4, Jakarta 10430, Indonesia

E-mail : [email protected]

Intisari

Indonesia mempunyai banyak cadangan bijih besi laterit (laterit) dan batubara. Sampai saat ini bijih besi laterit belum dipakai sebagai bahan baku utama dalam industri baja. Untuk menjajaki kemungkinan penggunaan laterit dan batubara sebagai bahan baku pembuatan baja, dilakukan penelitian reduksi laterit dengan reduktor batubara antrasit (antrasit) dan batubara bituminus (bituminus) dalam kondisi isotermal pada selang temperatur 800–1100 °C. Komposisi mineral hasil reduksi dianalisa dengan X-ray diffractometer (XRD) untuk mempelajari efektivitas reduksi kedua reduktor tersebut dan karakteristik kinetika metalisasi reduksinya. Metalisasi ditentukan oleh temperatur dan waktu reduksi, metalisasi maksimal tercapai pada temperatur dan waktu reduksi yang maksimal. Kinetika metalisasi reduksi pada kondisi isotermal menunjukkan ada dua tahap reduksi yang mengindikasikan ada dua tahap atau mekanisme reduksi. Mampu reduksi bituminus ternyata lebih besar dibandingkan antrasit. Kata kunci : Laterit, Reduksi, Batubara, Metalisasi

Abstract

Indonesia has abundant resources of lateritic nickel ore and coal. However, this resource has not been

considered as a main raw material in the Indonesian steel industry. To explore the possibility of using this resource as a raw material in the Indonesian steel industry, some reduction experiment of iron lateritic ore using anthrasitic and bituminous coal has been conducted in the temperature range of 800 to 1100 °C. Mineral composition of the reduction product has been analyzed using x-ray diffractometer (XRD) to study the the reduction effectiveness of the two kind of coal reductant and the characteristic of their metallization kinetics. It was found that the metallization was dependent on the the temperature and time of reduction. The maximum metallization reduction achieved in the highest temperature and longest time. The isothermal condition shows that the metallization reduction kinetics can be devided in two stages of reduction. The experiment also shows that the bituminous coal give a better metallization results compare to the anthracitic coal. Keywords : Iron, Laterite, Coal, Metallization PENDAHULUAN

Laterit merupakan hasil pelapukan yang berlangsung sangat lama dari batuan ultra basa. Salah satu spesies laterit adalah bijih besi laterit yang mineral utamanya Goethite (Fe2O3.H2O atau FeOOH) atau Limonite {Fe2O3.3H2

Di Indonesia, bijih besi laterit banyak terdapat di antara lain P. Sebuku dan Gunung Kukusan (Kalsel), Larona (Sulawesi) dan P. Gag (Irja). Potensi cadangannya cukup besar. Sampai saat ini

O atau FeO(OH)}. yang mempunyai kandungan Fe : 40 – 58%, kandungan Fe ini relatif rendah dan dibawah syarat minimum (>66%) bila bijih besi laterit akan diolah menjadi pig iron di Blast Furnace atau besi spons di DRI Plant

(HYLSA atau MIDREX). Bijih besi laterit sampai saat ini relative belum dipakai sebagai bahan baku pembuatan baja. Akhir-akhir ini dimana kebutuhan baja meningkat sangat signifikan, industri baja dunia mulai kekurangan bahan baku sehingga bijih besi laterit mulai digunakan sebagai bahan baku pembuatan baja.

mailto:[email protected]�

112 | Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188/ hal 111-118

bijih besi laterit tersebut relative belum dimanfaatkan untuk bahan baku pembuatan baja. Untuk memanfaatkan bijih besi laterit sebagai bahan baku industri baja nasional, penelitian dalam skala laboratorium dan pilot plant sudah harus mulai dilakukan.

Dalam penelitian ini, bijih besi laterit (laterit) direduksi dengan reduktor antrasit dan batubara bituminus (bituminus) dalam bentuk komposit. Ketiga material ini digerus sampai -65 mesh, direduksi pada kondisi isotermal dalam skala laboratorium pada temperatur 800 – 1100 °C dengan waktu reduksi 15, 30, 45, 60, 75 dan 90 menit untuk setiap temperatur. Komposit yang telah direduksi dianalisa kandungan mineralnya secara kuantitatif dengan X-ray diffractometer (XRD) untuk mempelajari kemampuan reduksi antrasit dan bituminus serta mempelajari karakteristik kinetika reduksinya. Parameter reduksi yang dipakai adalah metalisasi (M) yang dirumuskan sebagai Metallisasi (M) = (FeR/FeT) x 100%. (P1

)

Dimana FeR

Fe

= Fe metalik dalam komposit yang telah direduksi

T yang telah direduksi = total Fe dalam komposit

Analisa hasil reduksi menunjukkan

bahwa metalisasi sangat dipengaruhi oleh temperatur dan waktu reduksi, makin tinggi temperatur dan waktu reduksi makin besar metalisasi. Kinetika metalisasi reduksi laterit dengan antrasit menunjukkan ada dua tahap reduksi yang ditunjukkan oleh dua kurva kinetika dan dua konstanta reaksi (K). Hal ini mengindikasikan ada dua model atau mekanisme reduksi pada reduksi laterit dengan antrasit

Analisa hasil reduksi juga menunjukkan bahwa metalisasi laterit yang direduksi dengan bituminus lebih tinggi

dibandingkan dengan yang direduksi dengan antrasit. Karakteristik Bijih Besi Laterit

Mineral utama bijih besi laterit adalah Goethite, FeO(OH), mineral lainnya adalah Goethite (Fe2O3.H2O) mineral lainnya adalah Kwarsa (SiO2), Hematite (Fe2O3), Nikel Oksida (NiO) dan Chromite (Cr2O3)[1]. Bila dipanaskan bijih besi laterit akan terdehidroksilasi atau melepaskan ikatan OH pada temperatur kira-kira 250 – 350 °C, yang ditandai oleh penurunan temperatur yang makin besar pada termogram hasil pengujian DTA seperti terlihat pada Gambar 1[1]

.

Gambar 1. Grafik DTA bijih besi laterit ex P. Sebuku

[1]

Reduksi dan Kinetika Reduksi Bijih Besi Laterit

Reaksi reduksi yang menggunakan batubara sebagai reduktor merupakan reaksi yang kompleks dimana terjadi reaksi yang simultan dan banyak tahapannya karena: 1. Merupakan sistim yang kompleks

karena terdiri dari banyak fasa seperti Fe, besi oksida, batubara, Carbon dll.

2. Merupakan sistim yang terdiri dari banyak gas yaitu, CO, CO2, H2 dan H2

3. Sistim yang terdiri dari banyak reaksi kimia yaitu pirolisa batubara, reduksi besi oksida dll.

O.

Karakteristik Reduksi Bijih …../ Basso D. Makahanap | 113

Bila batubara dipanaskan akan terjadi devolatilisasi mulai 300 °C yaitu penguraian batubara menjadi Carbon, tar dan gas (H2, CO, N2, CxHy). Gas CO dan H2

1. Devolatilisasi primer, yang berlangsung pada temperatur 420° – 460°, pada tahap ini tar dilepas;

yang terbentuk akan mengawali reaksi reduksi. Devolatiliasi terjadi dua tahap yaitu:

2. Devolatilisasi sekunder, yang berlangsung diatas temperatur 460 °C, pada tahap ini gas ringan dilepas. CH4 dilepas pada temperatur 450 - 700 °C, sedangkan CO dan H2

yang dilepas pada temperatur diatas 700 °C akan menjadi sumber reduktor untuk reduksi bijih besi.

Dengan demikian zat terbang (volatile matter) mempunyai dampak positip terhadap reduksi bijih besi laterit karena CO dan H2

Reaksi yang terjadi pada reduksi bijih besi laterit adalah:

akan menambah daya reduksi batubara.

1. Pada temperatur 200 – 400 °C terjadi dehidroksilasi Goethite : 2FeO(OH)=Fe2O3+H2O[2] (R1

2. Reaksi reduksi bila reduktor batubara adalah:

)

3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 (R2Fe

) 3O4 + CO = 3FeO + CO2

(R3FeO + CO = Fe + CO

) 2 (R4

3Fe)

2O3 + H2 = 2Fe3O4 + H2O (R5Fe

) 3O4 + H2 = 3FeO + H2O

(R6FeO + H

) 2 = Fe + H2O

(R7C + H

) 2O = C + H2

(R8

)

Reaksi diikuti oleh reaksi : 1. Carbon solution loss atau reaksi

Boudouard

C + CO2 = 2CO (R9

2. Water gas reaction )

C + H2O = CO + H2 (R10

)

Reaksi R8 dan R9 diperlukan oleh sistim agar reduksi bisa berlangsung terus karena kedua reaksi ini menghasilkan gas reduktor CO dan H2

.

Mekanisme Reduksi Reduksi bijih besi merupakan sistim yang multi fasa dan heterogen. Reaksi kimia heterogen yang terjadi pada bidang antar muka karakternya juga berubah seiring dengan waktu reduksi. Transfer massa dan panas tidak hanya terjadi didalam tiap fasa tapi juga antar fasa yang karakternya juga berubah seiring dengan waktu reduksi. Tahapan fundamental yang terjadi pada reduksi besi oksida adalah sebagai berikut[3]

1. Kontak antara partikel Carbon dengan partikel bijih besi ;

:

2. Difusi gas CO dan H2

3. Difusi inter partikel gas CO dan H

hasil devolatilisasi, gasifikasi batubara dan produk reaksi bijih besi dengan Carbon padat melewati “boundary layer” fasa gas dengan fasa padatan bijih besi;

2

4. “Phase boundary reaction”, terjadi migrasi ion Fe

ke bidang antar muka reaksi;

++

5. Difusi inter partikel gas CO

dan electron ke nucleus Fe;

2 dan H2

6. Difusi gas CO

O dari bidang antar muka reaksi;

2 dan H2

O melewati ”boundary layer” ke lingkungan.

Skema tahapan ini dapat dilihat pada Gambar 2. Tahapan reaksi ini bersifat seri sehingga tahap yang paling lambat merupakan faktor pengontrol reaksi


Gambar 2. Skema tahapan fundamental reduksi besi oksida

[3]

Dutta et.al[4] menunjukkan bahwa terjadi dua tahapan reduksi pada reduksi bijih besi halus dengan material Carbon, tahap pertama konversi hematit menjadi wustit (R2 – R3), tahap kedua konversi wustit menjadi Fe (R4

) sebagaimana terlihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Tahapan reduksi bijih besi halus dengan reduktor material Carbon[4]

Faktor yang mempengaruhi karakteristik reduksi antara lain adalah[5]

1. Komposisi gas reduktor. Laju reduksi yang menggunakan gas H

:

2 dan campuran gas H2 dan CO sebagai reduktor akan lebih cepat dibandingkan dengan gas CO terutama pada awal reduksi karena laju difusi gas H2 lebih cepat dibandingkan gas CO, juga karena daya adsorpsi (adsorption ability) gas H2

2. Konsentrasi dan jenis reduktor;. lebih besar dibandingkan gas CO.

3. Temperatur, temperatur mempunyai efek yang besar terhadap laju reduksi besi oksida. Temperatur akan mempengaruhi laju difusi dan reaksi kima. Pada umumnya laju reaksi reduksi besi oksida akan naik dengan naiknya temperatur.

PROSEDUR PERCOBAAN

Prosedur penelitian adalah sebagai berikut: 1. Bijih besi laterit digerus dengan ball

mill sampai ukuran -65 mesh, selanjutnya dianalisa dengan XRD dan GSAS;

2. Karakteristik termogram bijih besi laterit dianalisa dengan DSC;

3. Antrasit dan bituminus digerus dengan ball mill sampai ukuran -65 mesh, selanjutnya dibuat komposit laterit – antrasit dan laterit – bituminus dengan perbandingan stoikhimetris oksida besi : Carbon = 1 : 1,8;

4. Komposit direduksi pada temperatur 800 °, 900 °, 1000 ° an 1100 °C selama 15, 30,45, 60, 75 dan 90 menit untuk setiap temperatur. Pola reduksi seperti pada Gambar 4;

5. Komposit yang telah direduksi di analisa secara kuantitatif dengan XRD dan GSAS;

T (C)

TR

TKt0 t

Menit

Gambar 4. Pola reduksi bijih besi laterit dengan reduktor antrasit dan bituminus. TKT

= temperatur kamar; R

t = temperatur reduksi;

0t = waktu reduksi.

= waktu start reduksi;


Komposisi antrasit dan bituminus terlihat pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi batubara bituminus dan antrasit No Unsur (%) Bituminus Antrasit 1 Fix Carbon 44,83 85,57 2 Abu 10,49 10,88 3 Hilang Pijar 89,51 89,12 4 Volatile Matter 35,29 5,55 5 Air 7,55 1,84

Penelitian ini dilakukan di

Laboratorium Kimia PT KRAKATAU STEEL, Cilegon, sedangkan analisa XRD dilakukan di Laboratorium Program Pasca Sarjana Ilmu Material Universitas Indonesia, Jl. Salemba Raya 4, Jakarta HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisa XRD bijih besi laterit pada Gambar 5 yang diolah dengan GSAS menunjukkan bahwa mineral utama laterit adalah goethite, FeO(OH), sebesar 62,8%. Oksida besi lainnya adalah hematit, Fe2O3, sebesar 18,3% dan magnetit, Fe3O4, sebesar 6,2% dengan kadar Fe total 54,34%.

Gambar 5. Analisa XRD bijih besi laterit. G= goethite; H = hematit; M = magnetit

Pada Gambar 6 diperlihatkan diperlihatkan termogram bijih besi laterit yang diukur dengan DSC, pengukuran dilakukan sampai 520 °C.

Gambar 6. Termogram bijih besi laterit, diukur dengan DSC

Gambar 5 memperlihatkan termogram bijih besi laterit, terlihat bahwa bila bijih besi laterit dipanaskan akan terjadi perubahan heat flow yang signifikan selang temperatur kira-kira 573-623 °K yang menandakan terjadinya perubahan fasa. Perubahan fasa terjadi karena air kristal yang terikat pada goethite terlepas dari ikatan kristalnya.

Data XRD kandungan Fe dan Fe total komposit yang telah direduksi dikonversi menjadi Metalisasi (M) menggunakan persamaan P1

Selama pemanasan komposit dari temperatur kamar ke temperatur reduksi akan terjadi reduksi laterit yang digambarkan oleh metalisasi pada waktu start reduksi (M

.

0

) pada Tabel 2.

Tabel 2. Metalisasi pada t0 (M0

) reduktor antrasit

Temperatur (°C) M0 (%) 800 0,0 900 1,7

1000 12,5 1100 41,2

Metalisasi pada kondisi reduksi

isotermal, sangat dipengaruhi oleh temperatur dan waktu reduksi seperti yang diperlihatkan oleh reduksi bijih besi laterit dengan reduktor antrasit pada Gambar 6. Pada Gambar 7 terlihat bahwa pada kondisi isotermal (800, 900, 1000 and 1100 °C), metalisasi sangat ditentukan oleh temperatur dan waktu reduksi. Metalisasi akan naik bila temperatur dan waktu reduksi naik, metalisasi pada temperatur


800

° dan 900 °C lebih kecil dibandingkan metalisasi pada 1000 ° dan 1100 °C.

Gambar 7. Pengaruh temperatur dan waktu metalisasi

Gambar 7 juga menunjukkan terutama pada temperatur 800 °, 900 ° dan 1000 °C bahwa reduksi laterit – antrasit terdiri dari dua tahap, tahap pertama konversi goethite menjadi wastit dan tahap kedua konversi wustit menjadi Fe sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.

Metalisasi juga dipengaruhi oleh konsentrasi reduktor sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 8 yang memperlihatkan metalisasi bijih besi laterit yang direduksi dengan perbandingan stoikhiometris Fe oksida : Carbon = 1 : 0,9 dan 1 : 1,8. Metalisasi yang bisa dicapai bila direduksi dengan perbandingan Fe oksida : Carbon = 1 : 1,8 lebih besar dibandingkan dengan perbandingan 1 : 0,9.

Gambar 9 menunjukkan bahwa metalisasi yang dicapai bijih besi laterit bila direduksi dengan bituminus lebih besar dibandingkan bila direduksi dengan antrasit. Hal ini berarti mampu reduksi bituminus lebih besar dibandingkan antrasit karena kandungan zat terbang (volatile matter) bituminus lebih besar dibandingkan antrasit. Zat terbang bila dipanaskan akan berubah antara lain menjadi CO dan H2

yang akan menambah jumlah reduktor selain CO yang berasal dari reaksi oksidasi Carbon sehingga akan menambah mampu reduksi bituminus.

Gambar 8. Pengaruh konsentrasi reduktor terhadap metalisasi

Gambar 9. Pengaruh jenis reduktor terhadap metalisasi KESIMPULAN

Reduksi bijih besi laterit sangat dipengaruhi oleh : 1. Temperatur dan waktu reduksi, makin

tinggi temperatur dan waktu reduksi makin besar metalisasi yang bisa dicapai.

2. Konsentrasi reduktor, makin besar konsentrasi makin besar metalisasi yang bisa dicapai.

3. Jenis reduktor, metalisasi yang bisa dicapai bituminus lebih besar dibandingkan antrasit.


Ada dua tahap konversi reduksi bijih besi laterit dengan antrasit, tahap pertama konversi goethite menjadi wustit dan tahap kedua konversi wustit menjadi Fe dan tiap tahap mempunyai konstanta laju konversinya masing-masing. UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada manajemen PT KRAKATAU STEEL dimana penulis 1 bertugas sebagai Manager Riset Pengembangan Proses Dan Produk, atas kesempatan menggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini. Terima kasih juga kepada Program Pasca Sarjana Ilmu Material Universitas Indonesia, dimana penulis 1 sedang belajar, atas kesempatan menggunakan fasilitas laboratorium untuk keperluan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA

[1] Hadi PURWANTO, Taihei SHIMADA, Jun-ichiro YAGI; “Lowering of Grinding Energy an Enhancement of Aggromerate Strength by Dehydration of Indonesian Laterite Ore”, ISIJ

International, Vol”42 (2002) N0. 3, pp 243-247.

[2] O’Connors, F., Cheung, W.H, Valix, M., “Reduction Roasting of Limonite Ores: Effect of Dehydroxylation”, International Journal Of Mineral Processing, 80 (2006) p.88 – 99.

[3] Prakash, S., “Reduction and sintering of fluxed iron ore pellets – a comprehensive review”, The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, January/February 1996.

[4] Dutta, S.K., Ghosh, A., “Kinetics of Gaseous Reduction of Iron Ore Fines” ISIJ International, Vol. 33 (1993), No 11, pp. 1168 – 173.

[5] Donskoi, E., McElwain, D.L.S. and Wibberley, L.J., “Estimation and Modelling of Parameters for Direct Reduction in Iron/Coal Composites: Part II. Kinetic Parameters”, Metallurgical And Materials Transaction B, Volume 34B, April 2003, p.255-266.

Indeks |

Indeks Penulis

A A.H. Ismoyo 93 A. Manaf 111

B Bambang Sriyono 85 Basso D. Makahanap 111 Bintang Adjiantoro 71, 85

E Efendi Mabruri 71, 103

P Parikin 93 Pius Sebleku 79

| Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188

Indeks |

Indeks

A Acid leaching 71

B Barium heksaferit 103, 104, 105, 106,

107, 108 Barium hexaferrite 103 Batubara 111, 112, 113, 114

C Chemical purification 71 Coal 111, 117 Cold rolling mill oxides 103 Cu Phase and Nb 79

D Difraksi neutron 93, 94, 97, 98, 100

E Environmentally friendly 85

F Fasa Cu dan Nb 79

H Hardness 85

I Impurities 71 Intermetallic 85, 111 Iron 103, 111, 117

L Laterit 111, 112, 113, 114, 115, 116,

117 Laterite 111, 117 Lead free solder 85, 91, 92 LTS 79

M Magnet permanent 103 Magnetic properties 103, 109 Metalisasi 111, 112, 115, 116 Metallization 111 Metallurgical grade silicon 71, 78 Metalurgi serbuk 103, 104, 108

N Neutron diffraction 93, 101

O Oksida cold rolling mill 103

P Paduan ZrNbMoGe & metode Rietveld 93 Pelarutan asam 71, 72, 73 Pemurnian dengan proses kimia 71 Pengotor 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 84 Permanent magnet 103, 109 Powder metallurgy 103

R Racun 85 Ramah lingkungan 85 Reduksi 71, 72, 98, 99, 111, 112, 113,

114, 115, 116

S Senyawa Intermetalik 80, 84, 85 Silikon tingkat metalurgi 71, 73 Solder bebas Pb 85 Superconductor 79, 80, 81, 84 Superkonduktor 79, 80, 81, 82

T Toxic 85

Z ZrNbMoGe alloy & Rietveld method 93

| Majalah Metalurgi, V 25.2.2010, ISSN 0126-3188

PANDUAN BAGI PENULIS

1. Penulis yang berminat menyumbangkan hasil karyanya untuk dimuat di dalam majalah Metalurgi, diharuskan mengirim naskah asli dalam bentuk final baik hardcopy atau softcopy (dalam file doc), disertai pernyataan bahwa naskah tersebut belum pernah diterbitkan atau tidak sedang menunggu penerbitannya dalam media tertulis manapun.

2. Penulis diminta mencantumkan nama tanpa gelar, afiliasi kedudukan dan alamat emailnya setelah judul karya tulisnya, dan ditulis dengan Times New Roman (TNR), jarak 1 spasi, font 12.

3. Naskah harus diketik dalam TNR font 12 dengan satu (1) spasi. Ditulis dalam bentuk hardcopy dengan kertas putih dengan ukuran A4 pada satu muka saja. Setiap halaman harus diberi nomor dan diusahakan tidak lebih dari 30 halaman

4. Naskah dapat ditulis dalam bahasa Indonesia atau bahasa Inggris, harus disertai dengan judul yang cukup ringkas dan dapat melukiskan isi makalah secara jelas. Judul ditulis dengan huruf kapital menggunakan TNR font 14 dan ditebalkan. Untuk yang berbahasa Indonesia, usahakanlah untuk menghindari penggunaan bahasa asing.

5. Isi naskah terdiri dari Judul naskah, Nama Pengarang dan Institusi beserta email, Intisari/Abstract, Pendahuluan, Tata Kerja/Prosedur Percobaan, Hasil Percobaan, Pembahasan, Kesimpulan dan Saran, Daftar Pustaka, Ucapan Terimakasih dan Riwayat Hidup. Pakailah bahasa yang baik dan benar, singkat tapi cukup jelas, rapi, tepat dan informatif serta mudah dicerna/dimengerti. Sub judul ditulis dengan huruf kapital TNR font 12, ditebalkan tanpa penomoran urutan sub judul, misalnya : PENDAHULUAN PROSEDUR PERCOBAAN, dan seterusnya.

6. Naskah harus disertai intisari pendek dalam bahasa Indonesia dan abstract dalam bahasa Inggris ditulis TNR 10 jarak 1 spasi diikuti dengan kata kunci/keywords ditulis miring. Isi dari intisari/abstract merangkum secara singkat dan jelas tentang : • Tujuan dan Ruang Lingkup Litbang • Metoda yang Digunakan • Ringkasan Hasil • Kesimpulan

7. Isi pendahuluan menguraikan secara jelas tentang : • Masalah dan Ruang Lingkup • Status Ilmiah dewasa ini • Hipotesis • Cara Pendekatan yang Diharapkan • Hasil yang Diharapkan

8. Tata kerja/prosedur percobaan ditulis secara jelas sehingga dapat dipahami langkah- langkah percobaan yang dilakukan.

9. Hasil dan pembahasan disusun secara rinci sebagai berikut : • Data yang disajikan telah diolah, dituangkan dalam bentuk tabel atau gambar, serta diberi

keterangan yang mudah dipahami. Penulisan keterangan tabel diletakkan di atas tabel, rata kiri dengan TNR 10 dengan spasi 1. Kata tabel ditulis tebal. Akhir ketrangan tidak diberi tanda titik .

LEMBAGA ILMU PENGETAHUAN INDONESIA P U S A T P E N E L I T I A N M E T A L U R G I Kawasan PUSPIPTEK Serpong 15314, Tlp.021-7560911 Fax. 021-7560553


Contoh : Tabel 1. Harga kekerasan baja SS 316L Penulisan keterangan gambar ditulis di bawah gambar, rata kiri dengan TNR 10 jarak 1 spasi, format “in line with text”. Kata gambar ditulis tebal. Akhir ketrangan tidak diberi tanda titik. Contoh : Gambar 1. Struktur mikro baja SS 316L

• Pada bagian pembahasan terlihat adanya kaitan antara hasil yang diperoleh dengan konsep dasar dan atau hipotesis

• Kesesuaian atau pertentangan dengan hasil litbang lainnya • Implikasi hasil litbang baik secara teoritis maupun penerapan

10. Kesimpulan berisi secara singkat dan jelas tentang : • Esensi hasil litbang

Penalaran penulis secara logis dan jujur, fakta yang diperoleh 11. Penggunaan singkatan atau tanda-tanda diusahakan untu memakai aturan nasional atau

internasional. Apabila digunakan sistem satuan maka harus diterapkan Sistem Internasional (SI)

12. Kutipan atau Sitasi • Penulisan kutipan ditunjukkan dengan membubuhkan angka (dalam format superscript)

sesuai urutan. • Angka kutipan ditulis sebelum tanda titik akhir kalimat tanpa spasi, dengan tanda kurung

siku dan tidak ditebalkan (bold). • Jika menyebut nama, maka angka kutipan langsung dibubuhkan setelah nama tersebut. • Tidak perlu memakai catatan kaki. • Urutan dalam Daftar Pustaka ditulis sesuai dengan nomor urut kutipan dalam naskah.

Contoh: Struktur mikro baja SS 316L[2]. 13. Penyitiran pustaka dilakukan dengan memberikan nomor di dalam tanda kurung. Daftar

pustaka itu sendiri dicantumkan pada bagian akhir dari naskah. Susunan penulisan dari pustaka sebagai berikut : 1. Buku dengan satu pengarang atau dua pengarang (hanya nama pengarang yang

dibalik) : [1] Peristiwady, Teguh. 2006. Ikan-ikan Laut Ekonomis Penting di Indonesia : Petunjuk Identifikasi. Jakarta : LIPI Press. [2] Bambang, Dwiloka dan Ratih Riana. 2005. Teknik Menulis Karya Ilmiah. Jakarta : Rineka Cipta.

2. Buku dengan tiga pengarang atau lebih [1] Suwahyono, Nurasih dkk. 2004. Pedoman Penampilan Majalah Ilmiah Indonesia. Jakarta : Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah, LIPI.

3. Buku tanpa nama pengarang, tapi nama editor dicantumkan. [1] Brojonegoro, Arjuno dan Darwin (Ed.). 2005. Pemberdayaan UKM melalui Program Iptekda LIPI, Jakarta : LIPI Press.

4. Buku tanpa pengarang, tapi ditulis atas nama Lembaga. [1] Pusat Bahasa Departemen Pendidikan dan Nasional. 2006. Kamus Besar bahasa Indonesia Jakarta : Balai Pustaka.



5. Artikel dari Jurnal/majalah dan koran (bila tanpa pengarang) [1] Haris, Syamsudin. 2006.,,Demokratisasi Partai dan Dilema Sistem Kepartaian di Indonesia”. Jurnal Penelitian Politik.: 67-76 Jakarta.

6. Artikel dari bunga rampai [1] Oetama, Yacob. 2006.,, Tradisi Intelektualitas, Taufik Abdullah, Jurnalisme Makna”. Dalam A.B. Lapian dkk. (Ed.), Sejarah dan Dialog Peradaban. Jakarta : LIPI Press.

7. Bahan yang belum dipublikasikan atau tidak diterbikan [1] Wijana, I dewa Putu. 2007.,,Bias Gender pada Bahasa Majalah Remaja”. Tesis, Fakultas Ilmu Budaya Yogyakarta : Universitas Gajah Mada.

8. Bahan yang belum dipublikasikan atau tidak diterbikan

[1] Wijana, I dewa Putu. 2007.,,Bias Gender pada Bahasa Majalah Remaja”. Tesis, Fakultas Ilmu Budaya Yogyakarta : Universitas Gajah Mada.

9. Tulisan Bersumber dari Internet [1] Rustandy, Tandean. 2006 “Tekan Korupsi Bangun Bangsa”. (http://www.kpk.go.id/modules/news/article.php?storyid=1291, diakses 14 Januari 2007)

14. Ucapan terimakasih ditulis dengan huruf kapital TNR font 12 dan ditebalkan. Isi dari ucapan terimakasih ditulis dengan TNR 12 dan spasi 1.

15. Naskah yang dinilai kurang tepat untuk dimuat di dalam majalah akan dikirim kembali kepada penulis. Saran-saran akan diberikan apabila ketidak tepatan tersebut hanya disebabkan oleh format atau cara penyajian.

16. Penulis bertanggung jawab penuh atas kebenaran naskahnya. 17. Setiap penerbitan tidak ada dua kali atau lebih penulis utama yang sama. Apabila ada, salah

satu naskahnya penulis utama tersebut ditempatkan pada penulis kedua.

Serpong, 8 Juni 2009 Redaksi Majalah Metalurgi


http://www.kpk.go.id/modules/news/article.php?storyid=1291�

karakteristik reduksi bijih besi laterit

Documents