KUMPULAN LAPORAN BASIL PENELITIAN TABUN 2005 ISBN.978-979-99141-2-5

PENGOLAHAN BIJIH U RIRANG : STRIPING U DARI LARUT AN EKSTRAKSI

(P2BGGN/PGN -TPBGN/P /0712005)

Oleh: Sugeng Walujo, Hafni Lissa Nuri, Emi RA, Mukhlis

ABSTRAK

PENGOLAHAN BIJIH U RIRANG : STRIPING U DARI LARUT AN

EKSTRAKSI. Pengolahan bijih U Rirang meliputi proses dekomposisi, pelarutan danpengendapan. Pada proses pengendapan ( pH 6,0 ) diperoleh endapan U yang bercampurdengan RE dan Th. Untuk memumikan U dari RE dan Th endapan tersebut dilarutkan denganHN03 dan diperoleh larutan ( U, RE, Th ) N03 , kemudian dilakukan proses ekstraksimenggunakan pelarut organik TBP/kerosin 30 % . Larutan organik yang diperoleh dari hasilekstraksi kemudian distriping. Proses striping yang dilakukan bertujuan untuk mendapatkankondisi optimal dengan parameter meliputi : jenis striper, perbandingan 01A dan waktustriping. Dari hasil percobaan dipilih jenis stripemya air dan diperoleh kondisi optimalstriping yaitu pH = 7,8 , perbandingan OIA = 1/3 dan waktu striping = 5 menit pada kondisitetap kecepatan pengadukan (200-250) rpm dan suhu kamar (30°C )serta didapatkanrekoveri U = 85,74 % dan unsur yang terikut Th = 41,65 % dan RE203 = 0 %

Kata kunci : Pengolahan bijih, U Rirang, striping.

ABSTRACT

PROCESSING OF U RIRANG ORE : U STRIPING OF EXTRACTIONSOLUTION. Processing of U Rirang ore consists of decomposition, dissolution andagitation, respectively. Precipitation process in acidic condition by pH of 6,0 yields mixed Uprecipitate with RE and Th. In order to purify its U from RE and Th precipitate, further moredissolves with nitric acid in order to obtain the solution of (U, RE, Th)N03 , and thanextraction on process using 30 % TBP/kerosine. Obtained organic solution of extraction andthan striped. This stripping was objectived to obtaint optimally conditions by parametersincluded: striper type, comparison of O/A and stripping time respectively. The experimentresulted optimaly stripping i.e selected type of strippers, pH = 7.8 , comparison of AlO = 1/3and stripping time of about 5 minutes with fixed condition are agitation'S speed of 200 to250 rpm out room temperature ( 30°C ). Those optimally conditions have resulted recoveryof 85.74 % U, and followed elements of 41,65 % Th,o %RE203.

Key word: U processing, Rirang eros, striping.

PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA T AN 109

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITJAN TAHUN 2()()5

PENDAHULUAN

ISBN.978-979-99141-2-5

Proses dekomposisi bijih U Rirang dengan proses basa menghasilkan residu yang

mengandung hidroksida dari unsur U, Th, dan RE. Untuk memisahkan U dari unsur

lainnya, maka hidroksida tersebut dilarutkan dengan HCl pekat dan pelarutan dilakukan

secara total sehingga diperoleh larutan (U, Th, RE) Cl. [l].Larutan khlorida diendapkan

dengan NaOH ± 0,25 N pada pH 6,0 menghasilkan endapan (U, Th) OH dan unsur tanah

jarang dalam filtrat [2]. Endapan U dilarutkan dengan HN03 7 N kemudian digunakan

sebagai umpan ekstraksi, dikarenakan media ekstraksi adalah asam nitrat , maka untuk

mengambil U digunakan pelarut organik tributyl phospat (TBP) dengan pengencer kerosin [3].

Ekstraksi dilakukan pada kondisi normalitas umpan = 7 N, perbandingan AlO = 2 , persen

TBP/kerosin = 30 % dan waktu ekstraksi = 5 menit pada suhu kamar (30 0C) [4].

Reaksi pada ekstraksi U dengan TBP/kerosin adalah sebagai berikut [5] :

UO/+ + 2 N03- + 2 TBP III. U02 (N03h.2TBP org

Larutan organik yang diperoleh dari hasil ekstraksi kaya U dengan kadar ± 5.000 ppm, perlu

diambil kembali U nya dengan menggunakan larutan atau fase air yang disebut proses

striping. Larutan untuk striping yang umum digunakan untuk pengambilan U dalam pelarut

organik TBPlkerosin adalah air (H20) [5].

Reaksi yang terjadi pada proses striping adalah sebagai berikut.

U02 (N03h.2TBP org + 2 H20 .••• UO/+ + 2 OR- + 2 TBP + 2 HN03

Pada penelitian ini dilakukan proses striping yang bertujuan untuk mendapatkan kondisi

optimal dengan parameter meliputi jenis striper, perbandingan 01A dan waktu striping.

TATA KERJA.

- Peralatan dan bahan.

Bahan : Bijih U Rirang, NaOH, HCI, HN03, air, TBP, kerosin, kertas saring dan bahan

kimia analisis.

110 PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN

KUMPULAN LAPORAN BASIL PENELITIAN TAHUN 2005 ISBN.978-979-99141-2-S

Alat : Magnetik stirer, pH meter, vacum filter, labu pisah, stop watch dan peralatan

gelas. serta spektrofotometer .

- Metoda

1. Preparasi larutan D02 (N03h.

Larutan V02 (N03)2 diperoleh dari bijih V Rirang yang didekomposisi secara basa pada

suhu 140°C dalam waktu 4 jam. Setelah itu dilakukan pemisahan larutan fosfat dan

residu yang berupa ( D, Th dan RE ) OH. Residu dilarutkan dengan HCl secara total dan

dilakukan pemisahan padat cair, larutan (U, Th, RE) Cl dimurnikan dengan cara

pengendapan pada pH 6,0 untuk mengendapkan V, Th sebagai endapan hidroksida.

Endapan dilarutkan kembali dengan HN03 pekat sebagai larutan V02 (N03)2 dan

digunakan sebagai umpan ekstraksi .

2. Proses ekstraksi

Dimasukkan larutan V02 (N03)2 7 N ( fase air/A ) dan larutan ekstraktan campuran

TBP/kerosin 30 % ( fase organik/O ) dengan perbandingan 2 : 1 dimasukkan ke dalam

gelas beker kemudian dilakukan pengadukan selama 5 menit pada suhu kamar ( 30°C ).

Fase air dipisahkan dan dilakukan analisis kadar V, Th dan RE . Fase organik diambil

sebagai bahan untuk umpan striping.

3. Proses striping

a. Pengaruh pH striper. Fase organik (hasil ekstraksi) dengan fase air pada perbandingan

! : ! dimasukkan ke dalam beker gelas kemudian dilakukan pengadukan selama 5

menit dengan kecepatan pengadukan (200-250) rpm pada suhu kamar (30°C), variasi

pH striper (- 0,61; - 0,17; 0,27; 0,58; 6,48; 7,60 dan 8,60 ). Fase air dipisahkan dan

dilakukan analisis kadar U, Th dan RE.

b. Pengaruh perbandingan OIA. Perbandingan OIA dilakukan untuk mencan

perbandingan OIA minimum dengan variasi (1:1;1:2; 1:3;1:4;1:5 dan 1:6). Striping

dilakukan berdasarkan jenis dan kondisi pH striper dari hasil percobaan pertama

dengan waktu striping 5 menit, kecepatan pengadukan (200-250) rpm pada suhu

kamar (30°C). Fase air dipisahkan dan dilakukan analisis kadar D, Th dan RE .

PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN 111

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2(}(}5 ISBN.978-979-99141-2-5

c. Pengaruh waktu striping. Kondisi optimal yang diperoleh dari percobaan pertama dan

kedua digunakan untuk menentukan waktu optimal striping pada suhu kamar (30°C)

dengan variasi waktu ekstraksi yaitu : 3; 5; 7; 10; 12 dan 15 menit, dengan kecepatan

pengadukan (200-250) rpm. Fase air dipisahkan dan dilakukan analisis kadar U, Th

dan RE .

~Bijih U Rir;mg

NaOH "I Dekom.po~~ I~

. J Filtra~ I • F'! eN PO NOH'PenellCl ~~ 1 trat a3 4, a! )

HC! pkt ~ I P elarutan.6.1r -+- '

Penellci

Na

Pencuci

.Limbah padat

~ fi!trat

P e'l\g~l\(lap:mU. Th (pH 6.0)

~ ) Fittra'RECI,

(U, TI1 dan RE)OHP~larut:1U

.1 (U.Th.RE)OH

~Larutan (U; Th d311RE) hidroksida

Ik . ·1 Eksf1':)k~ U I !II 'TBP ·erosln'-- ~ Fase atr

Fase air J

!Fase organik

Sh'iping U .1' ase organik

!Lat1.ltan kaya U

112

Gambar 1. Diagram alir proses striping U

PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN

KUMPULAN LAPORAN BASIL PENELlTlAN TABUN 2005

HASIL DAN PEMBAHASAN

HasH

ISBN.978-979-99141-2-S

Tabell. Rekoveri striping terhadap pengaruh jenis striper.

Kadar unsur hasilRekoveri striping

No

Jenis striperpH striperstripin!!

UThRE203UThRE203

(ppm)(ppm)(mg/cc)(%)(%)(%)

1

HN03 7,00 N- 0,61]21,8515,80ttd2,63]2,6802

HN03 3,50 N - 0,17130,6019,60ttd2,83]5,7303

HN031,75 N 0,27191,8225,70ttd4,1520,6204

HN030,87 N 0,58384,0537,30ttd8,3229,9305

Air 6,48792,0545,00ttd17,1636,1 ]06

Air 7,801.006,3253,50ttd2],8042,9307

Air 8,60665,0049,20ttd]4,4039,400

Kadar umpan: U = 4.615,40 ppm; Th = 124,60 ppm dan RE203 = ttdKondisi striping:Perbandingan 0/ A = 1; waktu striping = 5 menit ; temperatur = 30°C ( suhu kamar )

Tabel 2. Rekoveri striping terhadap pengaruh perbandingan 0/ A

Kadar unsur hasilRekoveri stripingPerbandingan

stripin!!No

( 0/ A )UThRE203UThRE2O)(ppm)

(ppm)(mg/cc)(%)(%)(%)

1

3: I442,8553,60ttd4,3911,7002

2: I623,0248,10ttd6,18]5,7503

1 : I1.006,5049,50ttd]9,9732,4104

1 : 21.703,0023,85ttd67,6031,2405

1 : 31.440,0021,20ttd85,7441,6506

1 : 41.II 0.5020,85ttd88,1654,6207

1 : 5925,9017,25ttd91,8856,480

Kadarumpan: U=5.038,38 ppm; Th=152,70 ppmdanRE203=ttdKondisi striping:

Jenis striper air pH 7,8 ; waktu striping = 5 menit ; temperatur = 30°C (suhu kamar)

PUS AT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA T AN 113

KUMPULAN LAPORAN lIASIL PENELITIAN TAl/UN 2(J(J5 ISBN.978-979-99141-2-5

Tabel 3. Rekoveri striping tcrhadap pengaruh waktu

Kadar unsur hasilRekoveri stripingWaktu striping

stripin2No

( menit )UThRE203UThRE203

(ppm)(ppm)(mg/cc)(%)(%)(%)

1

31.362,5019,95ttd81,1139,190

2

51.440,0021,20ttd85,7441,650

3

7] .435,5020,]3ttd85,4739,540

4

101.441,2022,60ttd85,8144,400

5

]51.44] ,0522,5]ttd85,8044,220

Kadar umpan: U = 5.038,38 ppm; Th = 152,70 ppm dan RE203 = ttdKondisi striping:Jenis striper air pH 7,8 ; perbadingan O/A = 1/3 ; temperatur = 30°C ( suhu kamar)

Pembahasan

Larutan organik yang diperoleh dari hasil ekstraksi yang kaya U dengan kadar

± 5.000 ppm, perlu dilakukan proses striping dengan menggunakan fase air, untuk

mengambil kembali U nya. Pada penentuan jenis striper dilakukan percobaan dengan

menggunakan 2 (dua) jenis stripper yaitu HN03 dan air yang mempunyai tingkat keasaman

(PH) yang berbeda-beda. Hasil percobaan dapat dilihat pad a Tabel 1 menu~ukkan bahwa

stripper HN03 dengan keasaman - 0,61 sid 0,27 menghasilkan rekoveri U yang sangat

rendah yaitu dibawah 10 % tetapi menghasilkan rekoveri Th yang cukup besar antara

( 12,68 - 42,98 ) % sedangkan rekoveri RE adalah 0 %. Hal ini mengindikasikan larutan

HN03 tidak mempunyai kemampuan mengikat U maupun RE pada keasaman (PH) yang

rendah sedangkan terhadap Th cukup bisa mengikat walaupun besarnya < 50 %. Untuk

stripper air terlihat bahwa semakin besar pH semakin besar rekoveri striping U maupun Th

tetapi pada pH 8,6 reaksi kesetimbangan bergeser kembali kesebelah kiri yang

mengakibatkan rekoveri U, Th turun kembali, sehingga pada percobaan ini diambil Jcms

114 PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELlTIAN TAHUN 2005 ISBN .978-979-99141-2-5

striper air pH 7,8 dengan pertimbangan bahwa rekoveri striping U, Th yang didapat paling

besar . Rekoveri U masih bisa ditingkatkan lagi pada percobaan berikutnya dengan

memperbesar perbandingan fase oranik atau fase aimya atau sebaliknya. Untuk memumikan

U dan Th perlu dilakukan proses pemumian lebih lanjut.

Pada hasil striping yang ditulis pada Tabel.2 terlihat bahwa semakin banyak jumlah

striper yang digunakan semakin besar rekoveri U dan semakin kecil rekoveri Th, tetapi hal ini

belum mempertimbangkan faktor lain misalnya biaya. Pada percobaan ini diambil

perbandingan 0/A = 1/3 dengan pertimbangan bahwa pemakaian stripemya lebih sedikit

dibandingkan dengan dan tetapi dapat menghasilkan rekoveri U yang cukup besar dengan

kandungan Th yang lebih kecil , sehingga biaya pengolahan bisa ditekan menjadi lebih kecil.

Disamping itu perbedaan hasil rekoveri stripping dengan 0/A lebih besar relatif tidak jauh

berbeda ..

Pada penentuan waktu striping rekoveri U hasil striping relatif sarna seperti terlihat

pada Tabel 3, maka diambil waktu 5 menit dengan pertimbangan bahwa waktu stripping 3

men it reaksi belum sempuma sehingga hasil rekoveri U nya bel urn optimal sedangkan untuk

waktu lebih besar dari 5 menit rekoveri striping U dan Th yang diperoleh relatif stabil.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa pada proses striping U dari larutan

ekstrasi dipilih striper air dan kondisi optimal yang diperoleh adalah pH = 7,8 perbandingan

O/A = 1/3 dan waktu striping = 5 menit dengan kondisi tetapnya yaitu kecepatan pengadukan

(200-250) rpm dan temperatur kamar (30°C). Rekoveri hasil stripping U = 85,74 % dan unsur

pengotor yang ikut terstriping Th = 41,65 % sedangkan REZ03 = 0 %.

Saran :

Untuk meningkatkan rekoveri dan mengetahui jumlah stage yang diperlukan pada

proses striping menggunakan mixer seder, maka harus dilakukan penelitian lanjutan

menggunakan mixer setler . atau menggunakan pseudo counter current.

PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA T AN 115

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2fJfJ.'i

DAFTAR PUSTAKA

ISBN.978-979-99141-2-5

1. SUMARNI, ERNI RA, FAIZAL RIZA, TUKARDI, TARJUDlN, RUSYDI, "Pelarutan

Residu Hasil Dekomposisi Bijih Uranium Rirang " Laporan Penelitian P2BGGN

BATAN, Jakarta (2002).( Dipublikasikan)

2. BUDI SARONa, ERNI RA, FAIZAL RIZA, TUKARDI, SUMARNI, RUSYDI,

"Penentuan Kondisi Pengendapan U dan Th Hasil Dekomposisi Bijih Uranium Rirang"

Laporan Penelitian P2BGGN BATAN, Jakarta (2003). (Belum dipublikasikan).

3. IAEA, "Uranium Extraction Technology", Technical Report Series No 357, Vienna

(1993).

4. MUKHLIS, SUGENG WALUJO, FAIZAL RIZA, WIDOWATI, TARJUDlN,

"Pengolahan Bijih Uranium Rirang : Ekstraksi Uranium Dari Larutan Uranyl Nitrat" ,

Laporan Penelitian P2BGGN BATAN, Jakarta (2004). (Belum dipublikasikan).

5. IAEA, "Production Of Yellow Cake and Uranium Fluorides" Proceeding Of An Advisory

Group Meeting Organized By The International Atomic Energy Agency And Held In

Paris, 5 - 8 June (1979).

116 PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELlTlAN TAHUN 2005

Ekstraksi U

~ fase organik

ISBN.978-979-99141-2-5

Fase air .1 Striping u I • fase organik

~Larutan kaya U

Gambar 1. Diagram alir proses striping U

PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN 117