laporan kerja praktek pt timah. - kennedi

Universitas Indonesia

BAB I

PENDAHULUAN

1. 1. Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya akan sumber daya alam

termasuk sumber daya mineral logam. Kesadaran akan banyaknya kekayaan

mineral logam ini mendorong bangsa Indonesia untuk dapat memanfaatkan

sumber daya alam tersebut secara efisien. Perusahaan yang bergerak dibidang

pertambangan merupakan salah satu perusahaan yang memanfaatkan sumber

daya alam tersebut. Dalam pemanfaatannya, tentu saja menggunakan

berbagai metode dan teknologi sehingga dapat diperoleh hasil yang optimal

dengan keuntungan yang besar, biaya produksi yang seminim mungkin serta

ramah lingkungan. Untuk dapat mencapai hasil tersebut dibutuhkan sumber daya

manusia sebagai elemen yang dinamis dan berwawasan lingkungan. Manusia

adalah subyek pengguna teknologi yang utama. Oleh karena itu perlu adanya

suatu usaha peningkatan kualitas sumber daya manusia sebagai salah satu upaya

untuk menyeimbangkan antara perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi dengan kemampuan manusia sebagai pengguna serta keberadaan

sumber daya alam sebagai objek yang dimanfaatkan.

Dengan meningkatnya wawasan lingkungan manusia, manusia mulai

menyadari akan bahaya dari berbagai material yang dapat mengganggu kesehatan

manusia khususnya logam. Timah sekarang banyak dijadikan logam alternatif

pengganti logam berbahaya lainnya sehingga dari segi permintaan pasar industri

akan logam timah ini akan terus meninggkat khususnya pada negara-negara maju

yang sadar akan kesehatan. Dengan meningkatnya permintaan pasar perusahaan

timah harus mengiringinya dengan penerapan teknologi yang lebih efisien dan

tentunya berwawasan lingkungan.

1


Melihat potensi PT Timah sebagai salah satu produsen timah terbesar yang

telah mendapat pengakuaan dunia akan kualitas timah yang diprosuksi, dan juga

potensi sumber daya mineral cassiterite (SnO2) sebagai bijih logam timah di pulau

Bangka yang cukup besar, menarik minat saya selaku mahasiswa Teknik

Metalurgi dan Material yang secara khusus mempelajari pengolahan logam untuk

menambah pengetahuan saya dalam pengolahan atau memproduksi logam timah

serta memberi pengalaman kerja di sebuah perusahaan yang bergerak dalam

produksi logam timah sehingga dapat menunjang pengetahuan sebagai calon

sarjana Teknik Metalurgi dan Material.

Oleh karena itu diperlukan suatu kegiatan kerja praktek pada perusahaan

yang bergerak dalam bidang pengolahan logam. Kerja praktek ini diharapkan

dapat menjadi sarana untuk menimba pengalaman kerja serta dapat terjun

langsung ke lapangan melihat bagaimana proses kerja dalam sebuah perusaahan

produsen logam yang professional secara ril.

Disamping ini kegiatan ini juga dilakukan untuk memenuhi kurikulum

yang berlaku pada program studi Teknik Metalurgi dan Material Universitas

Indonesia yang mewajibkan mahasiswa untuk melakukan kerja praktek untuk

memenuhi syarat kelulusan sebagai sarjana strata-1 bidang metalurgi dan material.

Dimana hasil kerja praktek tersebut akan dilaporkan dan dipresentasikan.

1. 2. Tujuan Kerja Praktek

Beberapa tujuan saya dalam melakukan Kerja Praktek di PT Timah

(Persero) Tbk. ini adalah sebagai berikut :

a. Memenuhi salah satu mata kuliah di Departemen Metalurgi dan

Material FTUI yang merupakan prasyarat bagi mahasiswa untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik.

b. Mengamati secara langsung penggunaan teori–teori dasar yang telah

diajarkan selama proses perkuliahan di lapangan.

2


c. Memperluas wawasan dan pengalaman mengenai kondisi kerja di dunia

industri sebagai bekal untuk terjun ke dunia kerja nantinya.

d. Mendapatkan kesempatan untuk menganalisa setiap permasalahan yang

mungkin terjadi di lapangan dan mengetahui tindakan penanganan yang

tepat.

e. Memperoleh bahan masukan pengembangan sistem pengajaran dalam

rangka menyelaraskan dunia pendidikan dan industri.

f. Menjalin hubungan dan kerja sama yang saling menguntungkan antara

pihak universitas dengan pihak industri atau penyedia lapangan kerja.

1. 3. Pelaksanaan Kerja Praktek

Kerja Praktek ini dilaksanakan di PT Timah (Persero) Tbk. khususnya di

Unit Metalurgi Muntok, Kabupaten Bangka Barat, Provinsi Kepulauan Bangka

Belitung sejak tanggal 3 Agustus 2010 hingga 25 Agustus 2010.

1. 4. Ruang Lingkup Kerja Praktek

Ruang lingkup Kerja Praktek yang dilaksanakan di Unit Metalurgi Mentok

adalah untuk dapat mengenal dan memahami rangkaian proses pengolahan logam

timah secara menyeluruh dimulai dari pengolahan bijih timah hingga ke proses

pencetakan produk akhir. Selain itu, Kerja Praktek ini juga meliputi proses untuk

mengenal kondisi dunia kerja nyata yang meliputi kondisi dari perusahaan baik

dari segi ekonomi maupun dari segi ketenagakerjaan yang meliputi sistem kerja di

perusahaan, jumlah dan keberadaan karyawan, tata organisasi perusahaan dan

sebagainya.

3


BAB II

PROFIL PERUSAHAAN

2. 1. Sejarah Perusahaan

Sejarah PT Tambang Timah (Persero) atau disingkat PT Timah dimulai

pada abad ke-17 saat ditemukannya timah di daerah Melawang dan di dekat

Muara Ulim di Bangka Selatan yang pada waktu itu berada di bawah kekuasaan

Kesultanan Palembang. Pada tanggal 2 Juni 1722 dilakukan perjanjian monopoli

pembelian timah antara Sultan Palembang dengan VOC. Dengan beralihnya

kekuasaan VOC pada Pemerintah Hindia Belanda maka kegiatan penambangan

diusahakan oleh Pemerintah Hindia Belanda maupun perusahaan swasta Belanda

dengan daerah operasi Belitung, Bangka dan Singkep.

Kegiatan penambangan yang semula diusahakan oleh Pemerintah Hindia

Belanda maupun perusahaan swasta Belanda secara berangsur-angsur diambil

oleh Pemerintah RI. Di Belitung, didirikan PT Tambang Timah Belitung pada

tahun 1958 berdasarkan akta notaris JAL Tobing St. Arifin No. 23 tanggal 24

April 1958 dan selanjutnya dijadikan PN Tambang Timah Belitung berdasarkan

PP RI No. 95 tahun 1961. Di Bangka, didirikan PN Tambang Timah Bangka

berdasarkan PP RI No. 95 tahun 1961. Kemudian pada tahun 1961 di Singkep

juga didirikan PN Tambang Timah Singkep berdasarkan PP yang sama pula.

Keseluruhan PN Tambang Timah ini berada di bawah koordinasi Badan Pimpinan

Umum Timah (BPU) yang didirikan berdasarkan PP No. 87 tahun 1961.

Berdasarkan PP No. 21 tahun 1968 didirikan PN Tambang Timah, maka

BPU dibubarkan sekaligus melebur PN Tambang Timah Bangka, Belitung dan

Singkep menjadi PN Tambang Timah. Selanjutnya pada tahun 1976 berdasarkan

PP No. 3 tahun 1976 mengenai pengalihan bentuk PN Timah menjadi PT

Tambang Timah (Persero) dengan kedudukan kantor pusat di Jakarta yang terdiri

dari unit-unit produksi berdasarkan letak geografi meliputi UPT Bangka, UPT

Belitung, UPT Singkep dan Unit Peltim.

4


Berdasarkan SK Direksi No. 197/SK-0000/90-B1 tanggal 31 Desember

1990 dibentuk unit penambangan timah mesin gali mangkok (MGM) yang diikuti

oleh unit penambangan darat berdasarkan SK Direksi No. 37/SK-0000/91-B1

tanggal 24 April 1991 dan selanjutnya dengan SK Direksi No. 85/SK-0000/91-B1

tanggal 29 Juni 1991 UPT Bangka, UPT Belitung dan UPT Singkep dibubarkan.

Sebagai tindak lanjut dari program restrukturisasi perusahaan maka kantor

pusat yang berkedudukan di Jakarta direlokasikan ke Pangkalpinang mulai

tanggal 2 Agustus 1991, sebagai langkah antisipasi untuk mendekatkan unsur

pengambilan keputusan dengan unit produksi. Dalam waktu yang relatif cukup

singkat sejalan dengan program restrukturisasi perusahaan, melalui SK Direksi

No. 021/SK-0000/92-B1 pada tanggal 17 Febuari 1992 maka unit penambangan

MGM, unit penambangan darat dan unit peleburan timah di Muntok dibubarkan

dan selanjutnya unit-unit kerja tersebut langsung berada di bawah koordinasi

direksi PT Tambang Timah (Persero).

Dengan organisasi yang ramping dan luwes, manajemen PT Timah

didukung oleh 5500 karyawan yang terampil dan profesional. Armada operasi

penambangan lepas pantai terdiri dari 21 kapal keruk berbagai ukuran, merupakan

yang terbesar di dunia dan merupakan aset terbesar perusahaan. Selain itu terdapat

juga 375 instalasi penambangan darat yang dikelola berdasarkan sistem kontrak

dengan swasta, dimana PT Timah secara langsung mengawasi dan

bertanggungjawab terhadap teknik penambangan dan pengelolaan lingkungan di

areal penambangan. Pusat metalurgi di Muntok dioperasikan dengan kapasitas

produksi di atas 39000 metrik ton timah murni per tahun. Dari produk tersebut 95

% di ekspor ke seluruh dunia, terutama ke Eropa, Amerika Serikat, Taiwan dan

Jepang.

Sejarah telah menunjukkan bahwa PT Timah dapat mempertahankan

keunggulannya karena dapat memelihara hubungan baik dengan para pelanggan,

masyarakat dan karyawan. Tujuan PT Timah adalah melanjutkan pertumbuhan

dan perkembangan perusahaan dalam seluruh aspek usaha secara utuh dan

5


berkesinambungan, sehingga dapat menjamin keuntungan yang optimal bagi

seluruh pemegang saham.

2. 2. Unit Metalurgi

Sejalan dengan gerak laju pembangunan, sejak 2 Oktober 1995 perusahaan

telah “Go Public” sehingga statusnya berubah menjadi PT. Timah (Persero) Tbk.

yang seperti perusahaan lainnya akan memerlukan suatu struktur organisasi yang

kuat, rapi dan sistematis untuk mendukung kelancaran tugas dan usahanya. Unit

Metalurgi mempunyai organisasi kerja yang tentunya tidak terlepas dari

keseluruhan organisasi PT. Timah (Persero) Tbk. Kepala Unit Metalurgi

bertanggungjawab secara langsung pada Direksi PT. Timah (Persero) Tbk.

Pada saat ini PT. Timah (Persero) Tbk. khususnya Unit Metalurgi telah

memperoleh sertifikat internasional ISO 9002 mengenai sistem manajemen mutu

dan ISO 14001/1996 mengenai sistem manajemen lingkungan. Saat ini kantor

pusat PT. Timah (Persero) Tbk. berkedudukan di Jalan Jendral Sudirman No. 51

Pangkalpinang, Bangka.

6


BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3. 1. Proses Pengolahan Logam Timah

Timah termasuk logam non-ferrous yang banyak berasal dari mineral

cassiterite (SnO2) yang di tambang dalam bentuk pasir. Pasir cassiterite di

Indonesia banyak berasal dari pulau Bangka atau juga dari pantai-pantai sekitar

pulau Bangka. Timah dalam keadaan logam murni berwarna putih keperakan.

Logam timah memiliki beberapa sifat yaitu :

Titih leleh yang lebih rendah dari logam berat lainnya

Kekerasasan rendah

Sifat pembasahaan yang baik (untuk solder)

Ketahanan korosi yang baik

foodgrade

karena ketahanan korosinya yang baik itu, logam timah sekarang sudah menjadi

alternatif sebagai logam pelapis (coating) logam lain yang ketahanan korosinya

lebih rendah. Oleh sebab itu dibutuhkan logam timah dengan dengan kemurnian

cukup tinggi untuk dipakai sebagai pelapis anti-korosi atau pengunaan lainnya.

Untuk dapat memenuhi permintaan pasar tersebut dalam industrsi timah

dibutuhkan juga alternatif teknologi yang dapat di oprasikan untuk memperoleh

logam timah dengan kemurniaan yang tinggi dengan efisiensi proses dan juga

biaya produksi seekonomis mungkin serta dengan mempertimbangkan dampak

teknologi tersebut bagi kesehatan manusia dan lingkungan.

Dalam industri pengolahan timah dikenal beberapa metode peningkatan

kemurnian timah yaitu dengan metoode pyrometallurgy seperti smelting atau

liquation yaitu proses peningakatan kemurniaan dengan prinsip perbedaan

temperatur leleh dan juga metode hydrometallurgy seperti proses leaching dengan

7


prinsip perbedaan kelarutan. Tetapi karena sulitnya melarutkan logam timah

pemurniaan dengan pengunaan metode hydrometallurgy jarang dipakai untuk

produksi skala besar. Hampir semua industri pengolahan timah memakai metode

pyrometallurgy.

Semakin berkembangnya penggunaan timah sehingga kebutuhan timah

dengan kemurniaan yang lebih tinggi lagi terus menjadi permintaan pasar industri.

Walaupun kemurniaan timah yang diproduksi cukup sudah tinggi tetapi dari

proses tersebut perlu proses lebih lanjut yaitu proses refining yang dapat

dilakukan untuk menigkatkan kemurniaan timah. Proses refining timah ini

dianggap penting dalam industri pengolahan timah karena dapat menigkatkan

kemurniaan timah dengan konsentrasi sangat tinggi dapat dapat memisahkan

pengotor-pengotor yang kebanyakan pengotor timah adalah unsur berhargga.

Unsur berharga yang biasanya menjadi ikutan pada timah seperti Bismuth dan

indium.

Komposisi unsur pengikut dari timah kasar sebelum dilakukan refining

bisa bervariasi tergantung pada konsentrat, tahapan preparasi pada proses smelting

dan juga perlakuan khusus lainnya. Table 3.1 menunjukan beberapa unsur ikutan

timah yang dominan.

Tabel 3.1. Unsur pada timah sebelum dilakukan proses refining.

Type of raw material GradeContent

Sn Cu Pb Fe As Sb Bi

Concentrate I 98,9 0,140,1

00,33

0,2

80,06 0,01

Slime concentrate, Filter

dust II 93,09 0,79

1,7

61,51

1,7

00,51 0,4

Returns (slag) III 92,06 2,730,8

91,71

1,2

21,29 0,11

8


Proses refining pada pengolahan timah terdiri dari dua metode yaitu

dengan pyrometallurgy (pyrorefining) atau dengan metode hydrometallurgy

(electrolytic refining). Proses refining dengan pyrometallurgy yaitu proses

peningkatan kemurniaan timah dengan memanfaatkan perbedaan temperatur leleh

dari timah denan beberapa pengotornya. Proses pyrorefining ini dilakukan secara

bertahap dan disetiap proses hanya dapat memisahkan 1 atau 2 unsur pengotor

dalam timah. Pengotor dipisahkan satu persatu pada setiap tahap berbeda dan

dikumpulkan secara terpisah untuk memudahkan proses recovery selanjutnya.

Salah satu kelebihan dari proses refining dengan pyrorefining yaitu tingginya

kecepatan produksi dibandingkan dengan proses refining metode

hydrometallurgy. selain itu kekurangan dari pengunaan proses ini dalam skala

industri adalah besarnya biaya yang dikeluarkan untuk pekerja.

Proses refining dengan metode hydrometallurgy yaitu dengan pemurniaan

logam dengan memanfaatkan perbedaan tingkat kelarutan masing pengotor

sehingga dapat dipisahkan dari logam timah tersebut. Pada proses electrolytic

refining ini mengunakan prinsip elektrokimia yaitu perubahan dari energi listrik

menjadi energi kimia. Salah satu kelebihan dari proses electrolytic refining

dibandingkan dengan pyrorefining yaitu hampir semua jenis pengotor dapat

dipisahkan secara bersamaan dalam satu tahapan proses selain itu produk logam

timah yang dihasilkan memiliki kemurnian sangat tinggi. Pengotor-pengotor dari

proses electrolytic refining akan terendapkan membentuk berbentuk lumpur

sedangkan pada proses pyrorefining pengotornya berupa terak. Salah satu

kekurangan dari proses electrolytic refining yaitu lambatnya proses produksi.

Karena timah cukup sulit terlarut dalam elektrolit sehingga anoda dibuat dengan

penampang yang cukup besar untuk meningkatkan efisiensi proses. Karena

lambatnya proses produksi proses electrolytic refining banyak variabel yang harus

dijaga untuk meningkatkan efisiensi proses seperti arus dan tegangan listrik yang

digunakan, konsentrasi elektrolit, jarak anoda dan katoda, suhu elektrolit,

ketebalan anoda dan katoda dll. Walaupun proses electrolytic refining

membutuhkan pengadaan energi listrik yang besar tetapi tidak terlalu menjadi

9


masalah dalam skala industri karena biaya untuk pengadaan energi lisrik ini hanya

berkisar 0,1-0,2% dari hasil pendapatan produksi. Kekeurangan lainnya dari

proses electrolytic refining yaitu sulitnya mencari elektrolit yang cukup baik,

aman dan ekonimis untuk dipakai dalam skala besar.

3. 2. Aspek Elektrokimia

Proses electrolytic refining adalah proses elektrolisis sehingga tidak akan

terlepas dari aspek elektrokimia. Mungkin untuk skala industri aspek ini tidak

terlelu diperhitungkan secara mendetail. aspek elektrokimia ini mencakup aspek

ionic dan elektrodik. Aspek ionik mencakup termodinamika elektrolit dan

konduktivitas mass transport dan aspek elektrodik mencakup termodinamika

elektrolit dan kinetika elektroda.

Gambar 3. 1. Aspek dalam elektrokimia dalam skala ionik dan elektrodik.

Dalam elektrokimia menjelaskan hubungan antara

Potensial standard

Perubahan energi bebas standard

10

Elektrokimia

Ionik

Termodinamika elektrolit

Konduktivitas mass

transport

Elektrodik

Termodinamika elektrolit

Kinetika elektroda


Konstanta keseimbangan

Elektrokimia adalah salah cabang kimia yang mempelajari reaksi kimia

yang berlangsung dalam larutan pada permukaan konduktor elektrodik (logam)

dan konduktor ionik (elektrolit), dan melibatkan transfer elektron diantara

elektroda dan transfer ion pada elektrolitnya.

Jika reaksi kimia terjadi karena tegangan eksternal (seperti dalam

elektrolisis) atau jika tegangan justru dibuat dari reaksi kimia (seperti dalam

baterai), reaksi seperti ini disebut reaksi elektrokimia. Secara umum, elektrokimia

berhubungan dengan situasi dimana reaksi oksidasi dan reduksi terjadi secara

terpisah dan dihubungkan oleh sirkuit eksternal.

a. Ionik

Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion

dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik, ion-ion merupakan atom-

atom bermuatan elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa

senyawa kimia lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk asam, basa atau garam.

Beberapa gas tertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu

misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah. Elektrolit kuat identik dengan

asam, basa, dan garam kuat. Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan

kovalen polar. Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit

sebagai contoh ikatan ion NaCl yang merupakan salah satu jenis garam yakni

garam dapur. NaCl dapat menjadi elektrolit dalm bentuk larutan dan lelehan. atau

bentuk liquid dan aqueous. sedangkan dalam bentuk solid atau padatan senyawa

ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit.

Elektrolit dapat diklasifikasikan menjadi 2 yaitu:

Aqueous

Elektrolit ini mempunyai kandungan air dan reaksi yang berlangsung

dapat dilakukan pada temperatur ruang.

Non-aqueous

Elektrolit ini berupa lelehan garam atau molten salt.

Dalam larutan elektrolit aqueous kekuatan asam atau basa lemah ditentukan oleh:

11


Derajat dissosiasi (α)

Konstanta Dissosiasi (Ka)

pH

Dalam elektrolit dibutuhkan kondisi reaksi yang sesuai secara

termodinamika seperti pH dan potensial sel untuk dapat bereaksi tetapi tidak dapat

menghitung kecepatan reaksi elektrokimia tersebut. Kecepatan reaksi dapat dilihat

dari konduktivitas (Migrasi, Konveksi, Difusi) dan Mass Transport. Mass transfer

ini dapat terjadi akibat perbedaan konsentrasi pada elektrolit. Perubahan potensial

pada elektrolit menyebabkan terjadinya proses difusi pada interface.

Mass transport adalah pergerakan ion yang mengalir dalam pengaruh

medan listrik dalam elektrolit. Medan listrik timbul karena adanya tegangan

antara dua elektroda. Mobilitas dari mass trasnport ini bergantung pada dimensi

dan muatannya dan juga konsentrasi larutan.

Faktor yang mempengaruhi mass transport:

turbulence flow

difusi

medan listrik

1. Konveksi

Koveksi yaitu pergerakan elektrolit dalam skala yang besar dari larutan

ruah ke lapisan difusi. Proses ini dapat dilakukan dengan memberi

pengadukan, pompaan elektrolit atau injeksi udara. Proses ini hanya

efektif untuk memindahan ion-ion logam kedaerah dekat permukaan

elektroda, karena bagaimana pun akan terdapat lapisan elektrolit yang

diam (stangnan) pada permukaan elektroda.

2. Difusi

Difusi adalah proses pergerakan ion-ion logam menuju OHP (outer

helmhotz Plane) melalui lapisan elektrolit yang diam, karena terdapatnya

perbedaan konsentrasi. Difusi dipengaruhi gradien konsentrasi antara

konsentrasi permukaan dan konsentrasi ruah. Dalam keaadan tetap

12


pengaliran ion-ion logam yang berdifusi sebanding dengan perbedaan

konsentrasi ion tersebut yang digambarkan oleh hukum ficks sebagai

berikut.

Ji=−D( dCidx

)

Jirata−rata=−D((C x= −C x=0)/σ )

Ji = kapasitas difusi (jumlah ion yang melewati satu satuan luas per satuan

waktu)

D = kostanta difusi

Cx = ~ = konsentrasi ion positif pada larutan ruah

Cx = 0 = konsentrasi ion positif pada OHP

σ = tebal lapisan difusi

3. Migrasi

Migrasi adalah transfer ion karena adanya gradien beda potensial. Migrasi

dipengaruhi oleh medan listrik. Kecepatan migrasi dapat dirumuskan

Kecepatanmigrasi=−¿

Dimana

i = rapat arus

F = bilangan Faraday

t+ = bilangan perpindahan

n = jumlah elektron

13


Larutan Ruah Lapisan difusi OHP

Konveksi

Difusi Migrasi

Electrical Double layer

Gambar 3. 2. Kinetika konduktivitas laju ion.

Electrical double layer adalah struktur yang terbentuk pada permukaan,

lapisan ini berupa dua lapisan pararel, lapisan pertama yaitu surface charge (dapat

bermuatan positif atau negative) yang mengandung ion yang teradsorbsi. Lapisan

kedua berupa ion yang tertarik menuju permukaan elektroda karena adanaya gaya

coulomb akibat adanya muatan di lapisan pertama. Electrical double layer akan

menghambat menempelnya kation pada katoda.

Gambar 3. 3. skema Electrical double layer pada elektroda.

1. (inner Helmhotz plane) IHP

2. (outer Helmhotz plane) OHP

3. Lapisan difusi

14

elektroda


4. Solvated ions

5. Ion adsorptif

6. Solvent molecule

Gambar 3. 4. Elektron transfer pada interface.

b. Elektrodik

Elektrodik terdiri dari anoda dan katoda. Anoda adalah elektroda yang

mengalami oksidasi sedangkan katoda mengalami reaksi reduksi

Gambar 3. 5. anoda sebagai pendonor elektron ke katoda.

Reaksi Anodik

Sn Sn2+ + 2e- stannous dissolution

H2 2H+ + 2e- Hidrogen evolution

2H2O O2 + 4H+ + 4e- Oksigen reduction

Reaksi Katodik

15

elektrolit Elektroda

ETMass transport terjadi secara

konduksi, difusi dan migrasi

Konduksi dari migrasi elektron pada keadaan solid

ProdukProduk

Reductantoxidant

ab


Sn2+ + 2e- Sn Stannous reduction

2H2O + 2e- H2 + 2OH- Hidrogen reduction

O2 + 2H2O + 4e- 4OH- Oksigen reduction

Pada gambar a terjadi reaksi oksidasi dalam hal ini logam akan berubah

menjadi ionnya akibat adanya elektron di dalam logam dan ion tersebut akan

mengalir dalam larutan. Dan pada gambar b terjadi reaksi reduksi yang merubah

ion logam dari larutan menjadi logam akibat dari hilangnya elektron dari logam

tersebut. Pergerakan-pergerakan elektron ini juga melibatkan pelepasan atau

penyerapan energi bebas. Elektrolisis bekerja dengan menyerap energi bebas dari

sumber listrik untuk reaksi non-spontan (∆G bernilai positif). Pengaliran arus

listrik dalam sel dapat mengerakan reaksi non-spontan sehingga terjadi

electrolisis. Proses elektrolisis ini mengunakan arus listrik berupa arus DC

sehingga dibutuhkan rectifier untuk mengubah arus listrik AC menjadi DC.

Gambar 3. 6. perubahan arus AC menjadi DC dengan rectifier.

Secara termodinamika dapat dilihat apakah reaksi redoks dapat berjalan

atau tidak. Tetapi tidak dapat mengukur kecepatan reaksi redoks ini. Perhitungan

reaksi ini hanya dari estimasi kecenderungan dari reaksi reduksi-oksidasi. Karena

adananya mass transport dan seberapa cepat pergerakannya perlu dilihat secara

kinetik. Semakin besar tegangan yang dipakai, semakin besar arus yang mengalir

akan meningkatkan kecepatan reaksi kimia.

16

Sumber Listrik AC Rectifier~

+

-


3. 3. Elektrolisis Timah

Reaksi elektrolisis ditemukan berkat jasa Michael Faraday atau yang lebih

dikenal dengan hukum faraday mengenai stoikiometri elektron dalam reaksi

reduksi-oksidasi.

Q (coulombs )=I ( ampere )× t (second )

Dalam 1 mol elektron bernilai sama dengan 1 Faraday atau 96500 Coloumb.

Kemudian dikenal juga rumus Faraday untuk menghitung massa produk logam

yang dihasilkan pada proses elektrolisis.

Jika i adalah rapat arus persatuan luas maka

W =M r i t

e96500

W = massa produk

Mr = massa atom

i = rapat

t = waktu

e = elektro valensi

Reaksi kimia atau redoks baru dapat berlangsung jika dapat menembus

energi aktivasi. Pemberian teganagan berlebih atau overpotensial dalam

elektrolisisi dibutuhkan untuk mencapai energi aktivasi tersebut. Tetapi jika

potensial yang diberikan terlalu besar maka logam bukan Sn yang terdeposisi

tetapi logam yang lebih mulia (noble) dibanding Sn yang justru akan terdeposisi.

17


Gambar 3. 6. Energi bebas dan energy aktivasi

∆ Gη=ΔG0−βFη

η=E−EN

η = overpotensial

β = symetri factor

E = applied potensial

EN = termodinamika Nerst potensial

EN dapat di hitung dengan mengunakan persamaan Nerst hasil proyeksi

dari diagram Pourbaix.

EN=E0+( RTnF ) ln¿¿

Dari persamaan Nerst ini dapat dilihat hubungan antara tegangan yang diberikan

pada elektroda dengan konsentrasi dari elektrolit.

18


Gambar 3. 7. Diagam pourbaix Sn.

Jika dalam sel diperhitungkan pula nilai hambatan pada bahan konduktor

yang digunakan serta hamabatan elektrolit dalam sel maka nilai E (applied

potensial) menjadi

E=EN+RI+η

E = applied potensial (V)

R = hambatan (Ω)

I = arus (A)

a. Sel elektrolisis

Electrolytic refining adalah suatu metode permunian yang penting karena

dapat diperoleh logam dengan tingkat kemurnian yang sangat tinggi. Proses

electrolytic refining ini cocok di pakai pada beberapa logam seperti Cu, Ag, Pb,

Au, Ni, Sn, Zn etc. Batangan logam timah yang masih memiliki beberapa

pengotor digunakan sebagai anoda dan lembaran dari logam timah murni

19


digunakan sebagai katoda dihubungkan secara konduktif kemudian di masukan

dalam larutan elektrolit. Lalu pada system tersebut dialiri arus listrik.

Proses electrolytic refining timah mengunakan prinsip kerja dari

elektrolisis yaitu dengan mengubah energi listrik yang mengalir dan menghasilkan

reaksi kimia dalam sel. Dalam hal ini reaksi yang terjadi adalah reaksi reduksi-

oksidasi. Elektron akan mengalir dalam logam dan ion sendiri mengalir dalam

elektrolit. Elektron secara konduksi dapat mengalir pada media logam,

semikonduktor dan conducting polymer material. Sedangkan ion dapat mengalir

dalam media larutan elektrolit, lelehan garam, elektrolit padat dan polymeric

electrolyte. Materi-materi tersebut bergerak dengan cara migrasi, difusi dan

konveksi.

Gambar 3. 6. Sel sederhana electrolytic refining timah

Dalam deret potensial standar pada table 3. 2 Sn lebih bersifat lebih

elektronegatif dibanding pengotornya seperti antimony, arsenic, bismuth, dan

tembaga. Sehingga elektrolit yang digunakan dalam proses refining timah tidak

akan melarutkan pengotor dari unsur-unsur tersebut.

20

High-purity

Tin catode

Impure

Tin Anode

Anode

Slime


Table 3. 2. Deret standar potensial (v)

Fe Ni Sn Pb H Bi Sb As Cu Ag

-0.44 -0.25 -

0.136

-0.126 0 +0.32 +0.152 +0.247 +0.33

7

+0.799

Pengotor-pengotor atau unsur pengikut yang ada pada timah kebanyakan memiliki

standar potensial yang lebih positif sehingga yang terlarut terlebih dahulu dalam

elektrolit bukanlah pengotor tetepi timah yang larut dan membentuk ion. Tetapi

karena Sn lebih positif dari standar potensial hidrogen pengunaan tegangan

berlebih yang terlalu tinggi dapat menyebabkan hidrogen yang justru terdissosiasi.

b. Elektrolit

Pemilihan elektrolit merupakan salah satu pertimbangan dalam proses

electrolyte refining. Komposisi dari elektrolit sangat menpengaruhi kepadatan dan

ketebalan dari deposit timah pada produk katoda nantinya. Elektrolit diatur agar

mudah berdifusi pada katoda dan tidak terjadi arus pendek.

Dari beberapa elektrolit yang sudah dikenal dan digunakan dalam proses

electrolytic refining timah, dapat dibagi menjadi 3 kelompok yaitu elektrolit asam,

elektrolit basa dan elektrolit lelehan garam. Elektrolit asam terdiri dari elektrolit

larutan asam klorida, fluorosilicate (ditambah asam sulfat) dan sulphate-organic.

elektrolit basa yaitu larutan alkali hydroxide dan alkali sulphide. Dan yang

terakhir mengunakan elektrolit dari lelehan garam timah.

1. Elektrolit asam klorida

Electrolit secara umum yang dipakai yaitu larutan dari asam hidroklorida

dan asam sulfat dengan tamabahan beberapa bahan aditif. Penambahan bahan

aditif seperti gelatin dan cresol dapat menghasilkan deposit yang halus.

21


Elektrolit terbuat dari larutan stannous chloride dan asam hidroklorida.

Larutan ini dijaga agar tidak terjadi hidrolisis SnCl2 dan penigkatan konduktifitas

listrik pada larutan. Saat anoda terdissosiasi akan membentuk ion Sn2+, Fe2+, Cu2+,

Bi3+ , Sb3+, AsO33-, Pb2+. Ion Pb akan membentuk endapan PbCl2. Walaupun

membentuk endapan PbCl2 memiliki kelarutan yang tinggi pada suhu 200C dapat

larut 9,9 gr dalam 1 liter air. Ion Sb3+ dan Bi3+ akan terhidrolisis membetuk

oksiklorida yang larut (BiOCl). Tembaga, besi dan arsenik akan larut dalam

elektrolit.

Kekurangan elektrolit jenis ini ion sulfat akan menyebabkan anoda akan

melarutkan kembali Pb pada lumpur dan membentuk Pb2SO4. Salah satu kendala

lain dalam pengunaan zat asam sebagai elektrolit yaitu terbentuknya lapisan di

anoda karena adanya kandungan Pb di anoda. Untuk itu lapisan pengotor di anoda

itu harus dibersihkan secara berkala.

Dalam elektrolit larutan klorida hanya Fe dan Pb yang dapat dipisahkan

dari Sn dengan pada elektrolisis. Selain dari rendahnya tingkat penghilangan

pengotor kekurangan yang utama dari elektrolit ini yaitu deposit timah yang

menempel pada katoda berbentuk kristal dendrite yang kurang menempel kuat

pada katoda hal dapat menyebabkan arus pendek. Elektrolit jenis ini dapat dipakai

untuk pemurnian lead-tin alloy untuk memisahkan Sn dan Pb.

2. Elektrolit fluorosilicate dan sulphate-organic

Stannous fluorosilicate (SnSiF6) sama seperti PbSiF6, larut dengan baik di

air. Dari sifat kelarutan ini kenapa dipakai elektrolit fluorosilicate digunakan

untuk memurnikan Sn didapat dari analogi proses pemurnian Pb. Proses

elektrolisis dilakukan dalam sel yang terbuat dari wadah kayu yang dilapisi

dengan aspal. Rapat arus yang digunakan 120 A/m2. Untuk mendapatkan

endapatkan endapan yang padat diperlukan penambahan glelatin dan cresol dan

bahan aditif yang lain.

22


Saat anoda larut dalam elektrolit fluorosilicate, Cu, Bi, Sb, As berjatuhan

membentuk lumpur dan dapat terpisah dengan baik dari Sn. Hanya Pb yang

beresiko dapat ikut menepel pada katoda. Untuk menghindari itu perlu dilakukan

penambahan asam sulfat agar terbentuk endapan Pb dan membentuk lumpur di

dasar sel. Pengunaan elektrolit fluorosilicate dapat memisahkan hampir semua

pengotor dalam timah dengan kemurnian mencapai 99.99%. tetapi penambahan

asam sulfat berlebih dapat menyebabkan endapan anoda berbentuk kristal dendrit

dan terebentuknya lapisan pasif pada anoda.

Salah satu masalah yang terjadi dari proses ini yaitu cepatnya korosi yang

terjadi pada instalasi terutama pada karet penyemprot elektrolit, pompa dan bak

elektrolit. Terlebih lagi Penyiapan fluorosilicate mahal dan elektrolit yang

berbahaya karena bersifat racun. dan elektrolit mudah terdekomposisi. Beberapa

aditif organik ditambahkan untuk mendapatkan endapan yang padat dan halus.

Dan munculah elektrolit sulphate-organic. Pengunaan electrolit H2SiF6 dan H2SO4

yang tidak melarutkan antimony, bismuth dan tembaga.

Elektrolit sulphate-organic dapat terbuat dari benzene, phenol, cresol,

tolune, naphthalene dll yang dithreatment dengan asam sulfat panas. Elektrolit ini

dapat menghasilkan dapat menghindari deposit timah yang berbentuk spons

dengan penambahan gelatin dan cresol. Elektrolit ini mengunakan rapat arus 85-

108 A/m2 dengan suhu 350C. dengan kemurniaan yang didapat sampai 99,98% Sn.

Kelemahan dari elektrolit ini yaitu terbentuknya lapisan pasif di anoda dari

deposit Pb. Elektrolit berupa asam sulphate-organic memiliki kekurangan yaitu

mahalnya biaya produksi.

3. Elektrolit alkaline dan alkali sulphide

Elektrolit terbuat dari sodium thiostastannete (Na4SnS4) dan larutan Na2S.

unutk mendapatkan deposit Sn yang padat dipakai rapat arus yang kecil dengan

suhu larutan 80-900C. Elektrolit ini dapat memisahkan Fe, Cu, Pb, Bi dan

pengotor lainnya dengan pembentukan endapan sulfida yang tidak larut dan

membentuk endapan lumpur.

23


Kelemahan dari elektrolit ini yaitu tingginya temperatur yang harus

dipakai pada elektrolit selain itu tingginya temperatur ini dapat menguapkan

larutan yang berbahaya jika sampai masuk dalam tubuh manusia. Selain itu

tingkat kemurnian yang dihasilkan juga tidak terlalu tinggi disbanding elektrolit

lainya. Karena elektrolit tidak dapat menghilangakan Pb dan Bi dengan sempurna.

Juga sulitnya katoda unutk dilelehkan kembali untuk proses pencetakan.

4. Elektrolit lelehan garam

Pengunaan lelehan garam (CaCl2-KCl-NaCl) dari logam timah dapat

mengunakan beberapa variasi kualitas dari timah mentah anoda dengan

kemurnian tidak terlalau tinggi yaitu Sn 75%. Elektroda berupa grafit dengan

rapat arus 50-200 A/dm2. Elektrolit lelehan garam dapat memisahkan arsenic dan

antimony secara efisien. Tetapi memiliki kekurangan yaitu pembentukan lapisan

pasif pada permukaan elektroda. Elektrolit jenis ini akan sangat efektif

menghilangkan Pb sampai 25%Pb menjadi PbS dan membentuk lumpur. Logam

Sn yang terdeposisi di katoda lebih halus diandingkan dengan pengunaan

elektrolit asam tanpa harus diberi aditif koloid. Tetapi rapat arus yang di pakai

sangat kecil dan suhu proses tinggi yaitu 900C.

Sn+4 S2−¿=SnS44−¿+4e ¿¿

Yang menghasilkan lumpur dengan kandungan Fe, Cu, Pb dan Bi. Elektrolit ini

bebas dari lapisan pasif tetapi dibutuhkan suhu reaksi yang tinggi yaitu 70-900C.

3. 4. Proses elektrolytic refining timah

Proses Electrolytic refining yang dilakukan dengan mengunakan starter

sheet yang digunakan sebagai katoda yang berbentuk plat tipis persegi. Sedangkan

anoda berbentuk plat timsh dengan ketabalan tertentu yang dibuat dari pencetakan

timah kasar. Anoda dan katoda diletakan dalam elektrolit secara bergantian dalam

setiap sel. Setiap sel ini terdiri dari beberapa pasangan anoda katoda. Setiap anoda

24

Gambar 3. 7. Sel electrolytic refining


dan katoda akan diganti setelah logam di anoda sudah terdeposisi di katoda secara

maksimal dan diganti dengan starter sheet katoda dan anoda timah yang baru.

Starter sheet katoda dibuat dengan dibuat dengan cara sket casting dari 3% logam

timah hasil electrolytic refining dan 97% lainnya dilebur kembali untuk dicetak

menjadi ingot atau yang lainnya. selama proses refining didasar sel lama

kelamaan akan terbentuk lumpur yang masih mengandung Sn dan juga unsur

pengotor lainnya. Di anoda lama kelamaan akan muncul kotoran seperti lumpur

dipermukaan yang menghambat proses elektrolisis maka perlu dilakukan proses

pembershian anoda secara berkala. ketebalan katoda yang semakin tebal akan

mengurangi proses elektrolisis sehingga dalam satu siklus katoda diganti diganti

dua kali atau lebih. Untuk dapat menigkatkan efisiensi proses elektrolisis jarak

antara anoda katoda juga diperhitungkan. Jarak antara anoda dan katoda ini dibuat

sedekat mungkin tetapi jika jarak anatar anoda dan katoda akan menyebabkan

arus pendek.

Setelah katoda yang terdeposisi penuh oleh logam timah kemudian katoda

di lebur lagi untuk membentuk ingot. Biasanya ingot yang dicetak tidak tidak

terlalu besar untuk menjaga kemurnian logam timah. Untuk memastikan kualitas

dari logam timah hasil refining perlu dilakukan quality control dengan cara

pengambilan sampel dari hasil electrolytic refining. Secara komersial kualitas

standar timah diklasifikasikan dalam ASTM B339. High grade AAA (Sn

99,98%), grade A (Sn 99,8%), Grade B, C, D dan E memiliki kemurnian yang

lebih rendah dari 99%.

25


BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4. 1. Typical Analsis of Tin Product PT TIMAH 2010

Brand : Banka 99.99

Ingot : Standard

Dimension (cm) : 53.5 x 15.5 x 6

Weight (Kg) : 25

% Sn : 99,99

Table 4. 1. Kandungan kimia pada timah 4N.

Chemical Analysis (max)

% Fe % As % Pb % Cu % Bi % Sb % Ni % Co

0,001 0,001 0,0024 0,0008 0,0003 0,0008 0,0006 0,0003

% Cd % Zn % Al % Ag % In % S % cr % Hg

0,0003 0,0003 0,0002 0,0003 0,0005 0,0003 0,0005 0,0004

4. 2. Stock Taking Logam Timah Juli 2010

26


UN

IT 3

A=

54080 kg K=

4032 kg

UN

IT 4

A=

43680 kg K=

3360 kg

UN

IT 5

A=

56160 kg K=

3024 kg

Rectifier

Ketel 6 7000 kg

Feed 0 kg

Anoda baru 17780 kg

Ex. anoda 240 kg

Tabel 4. 2. Stock taking impure Sn bulan juli.

Jenis logam Tonase % Sn Barat Sn

Balaok Feed

Timah Feed Ketel 4

Timah Feed Ketel 5

Timah Feed Ketel 6

Anoda baru

Ex. Anoda

Anoda dalam sel

Dross Feed

Slime

0 kg

6000 kg

2500 kg

7000 kg

17780kg

240 kg

245942 kg

500 kg

79686 kg

99,92

99,92

99,92

99,92

99,92

99,92

99,92

99,92

21,32

0,00 kg

5995,20 kg

2498,00 kg

6994,40 kg

17765,78 kg

239,81 kg

245745,25 kg

499,60 kg

16990,00 kg

Jumlah 359648 kg 296728,03 kg

Tabel 4. 3. Stock taking Sn 4N bulan juli.

Jenis logam Tonase % Sn Barat Sn

Balaok Banka 4N

Timah 4N Ketel

Timah 4N Ketel

Timah 4N Ketel

Timah 4N Ketel

Katoda baru

Katoda dalam sel

Katoda produk yang blm dicetak

Dross Timah 4N

384 kg

0 kg

0 kg

0 kg

1000kg

60 kg

26572 kg

0 kg

100 kg

99,99

99,99

99,99

99,99

99,99

99,99

99,99

99,99

99,99

383,96 kg

0,00 kg

0,00 kg

0,00 kg

999,90 kg

59,99 kg

26569,34 kg

0,00 kg

199,98 kg

Jumlah 28216 kg 28213,18 kg

Total 387864 kg 324941,21 kg

27


4. 3. Balance Current Proses Juli 2010

28

Gambar 4. 1. Stock taking logam timah bulan juli.


Gambar 4. 2. Balance product.

Tabel 4. 4. Balance current prosses impure Sn pada bulan juli 2010.

INPUT PROSES OUTPUT PROSES

Uraian Berat Uraian Berat

Penerimaan logam feed

Sisa logam feed

Sisa logam ketel 4

Sisa logam ketel 5

Sisa logam ketal 6

Sisa ex. Anoda

Sisa anoda baru

Anoda dalam sel

Pemakaian Ex, anoda

180000 kg

0 kg

6000 kg

4800 kg

3900 kg

0 kg

27020 kg

241886 kg

131100 kg

Hasil cetak anoda

Sisa logam feed

Sisa logam ketel 4

Sisa logam ketel 5

Sisa logam ketal 6

Sisa ex. Anoda

Sisa anoda baru

Anoda dalam sel

Dross feed

Slime

309260 kg

0 kg

6000 kg

2500 kg

7000 kg

240 kg

17780 kg

245942 kg

3744 kg

2240 kg

Jumlah 594706 kg Jumlah 594706 kg

Tabel 4. 5. Balance current prosses tiimah 4N bulan juli 2010.

29

INPUT PROSES OUTPUT

DROSS SLIME

Timah BANKA BANKA 99,99


INPUT PROSES OUTPUT PROSES

Uraian Berat Uraian Berat

Hasil panen

Sisa logam 4N ketel 1



Sisa logam ketel holding ER

Katoda dalam sel

Stok katoda baru

Katoda produk yang blm dilebur

Sisa logam 4N

240033 kg

0 kg

0 kg

0 kg

2400 kg

25634 kg

15 kg

0 kg

0kg

Hasil cetak logam 4N




Sisa logam ketel holding ER

Katoda dalam sel

Pemakaian katoda

Stok katoda baru

Katoda produk yang belum dilebur

Sisa logam 4N

Dross logam 4N

188000 kg

0 kg

0 kg

0 kg

1000 kg

26572 kg

48380 kg

60 kg

0 kg

384 kg

3686 kg

Jumlah 268082 kg Jumlah 268082 kg

Tabel 4. 6 Bahan yang diperlukan untuk Proses ER.

Bahan Kimia sebagai elektrolit Bahan Bakar Bahan kimia pengolahan limbah

H2SO4

SnSO4

H2SiF6

Gelatin

Eugenol

HCL

Solar

Briket

LPG

Oxygen

Kapur

Tawas

Causitic soda

30


Tabel 4. 7 Pemakaian bahan pada bulan juli.

Pemakaian BBM Pemakaian bahan bakar penunjangPemakaian

listrik

Pemakaian air

demineralisasi

23500 kgBriket Gas Elpiji Oksigen

957,3 Kwh 22000 ltr980 kg 0 kg 120 kg

Tabel 4. 8 Produksi limbah kategori B3 pada bulan juli.

Produksi limbah kategori B3

Air olahan limbah 98000 ltr

Slime UPL 2240 kg

Waste acid 0ltr

BAB V

PEMBAHASAN

31


5. 1. Proses Pengolahan Timah Secara Umum

PT Timah adalah penghasil timah nomor dua terbesar di dunia setelah

Cina dengan produksi 45,000 ton/tahun. PT Timah dalam hal ini Unit Metalurgi

memproduksi logam timah dengan beberapa kualitas dari tingkat kemurniannya

dan menjadi merek dagangan internasional yaitu Timah Banka (99,92%), Timah

Mentok (99,85%), Timah Banka Low Lead (99,93%) serta Timah Four Nine

(99,99%). Masing-masing jenis timah mengalami perlakuan dan proses berbeda.

Proses permurniaan di Unit Metalurgi terbagi menjadi tiga jenis proses yaitu

pyrorefining, eutectic refining, dan electrolytic refining.

Gambar 5. 1. Flowsheet peleburan timah di Unit Metalurgi

Selanjutnya untuk mendapatkan logam timah dengan tingkat kemurniaan

yang lebih tinggi lagi diperlukan proses pemurniaan untuk dapat memenuhi

standar pasar internasional karena hampir 95% dari produksi timah di Unit

Metalurgi di eksport ke luar negeri. Proses ini meliputi pyrorefining yaitu proses

pemurniaan dengan metode pyrometallurgy dan menghasilkan produk dengan

32


merek dagang Timah Banka dan Timah Mentok. Kemudian proses

eutecticrefining yaitu pemurniaan yang didasarkan perbedaan temperature

solidifikasi antara Pb dan Sn, dan dari proses ini didapat produk dengan merek

dagang Timah Low Lead. Dan pemurniaan electrolytic refining yaitu proses

pemurniaan dengan mengunakan metode elektrolisis untuk menghasilkan produk

dengan merek dagang Timah Banka Four Nine.

Tabel 5. 1. Typical analysis kandungan timah.

Unsur Banka Tin Mentok Tin Banka

Low lead A1

Banka

Low lead A2

Banka

Low lead A3

Sn (min)

Pb

(Max)

Sb

BI

Cu

As

Fe

Al

Cd

Zn

Ni + Co

99,92

0,036

0,005

0,004

0,009

0,017

0,007

0,001

0,001

0,001

0,005

99,85

0,043

0,006

0,006

0,035

0,027

0,010

0,001

0,001

0,001

0,005

99,93

0,020

0,005

0,004

0,009

0,017

0,007

0,001

0,001

0,001

0,005

99,93

0,010

0,005

0,004

0,009

0,017

0,007

0,001

0,001

0,001

0,005

99,93

0,005

0,005

0,004

0,009

0,017

0,007

0,001

0,001

0,001

0,005

33


elekltrolit

rectifier

Starter sheetanoda

Produk katoda

Anoda scrap

Sel electrolytic refining

SLIME

Starter sheet casting

anoda casting

ingot casting

Crude tin

Banka 99,99

Melting ketel

Melting ketel

Gambar 5. 2. Alur kerja electrolytic refining.

34


5. 2. Pencetakan dan Preparasi Anoda

Feed timah Banka/Mentok/Ex Anoda atau timah yang berasal dari ketel 4,

5, 6 yaitu ketel dengan kandungan Pb rendah hasil proses pyrorefining di lebur

dalam melting ketel pada suhu 3000C. logam timah yang sudah mencair

kemudiaan dialirkan ke pencetakan melalui saluran yang sudah dipnaskan pada

suhu 3000C. kemudian dilakukan pencetakan dan dibiarkan membeku dalam

cetakan selama 10 menit. Setelah anoda membeku kemudian di angkat dan di

hitung beratnya. Lepengan anoda ini kemudian diratakan permukaannya dengan

menggunakan palu hal ini dilakukan agar proses elektrolisis terjadi merata.

Ketebalan anoda yang digunakan yaitu 3 cm. pada bagian atas anoda dibentuk

seperti lengan baju agar anoda dapat tergantung diatas bak sel. Bagian bawah dari

anoda dibuat dengan lebar lebih pendek agar larutan elektrolit mudah ditiriskan

saaat pembersihan anoda dari lumpur.

Gambar 5. 3. Tempat pencetakan anoda.

35


Gambar 5. 4. Anoda yang selesai dicetak.

5. 3. Pencetakan dan Preparasi Starter Sheet Katoda

Starter sheet yang akan digunakan sebagai katoda terbuat dari produk

timah hasil electrolytic refining sebelumnya yang dilebur kembali dan cetak

menjadi lembaran dengan ketebalan kurang lebih 1 mm dengan massa sekiar 5-7

kg. Katoda dibuat setipis mungkin agar proses deposisi berlangsung optimal juga

menghindari jarak anatar anoda dan katoda yang terlalau dekat. Katoda yang

sudah terdeposisi penuh sebelumnya dari proses elektrosis kemudian dilelehkan

dalam melting ketal pada suhu 2450C. suhu yang digunakan lebih rendah karena

hampir semua pengotor sudah hilang. Setelah timah mencair pada melting ketel

kemudian dilakukan stirring selama 30 menit. Pisahkan dross yang muncul ke bak

dross. Kemudian alirkan cairan timah kecetakan sheet melalui saluran

pengeluaran yang sudah dipanaskan. Setelah katoda selesai dicetak kemudian

ratakan ujung-ujung katoda dengan gunting. Pasang batangan tambaga pada

katoda dengan melipat bagian ujung katoda dan siram dengan timah cair pada

lipatan agar lipatan menempel. Batangan tembaga ini berguna sebagai konduktor

dalam sel. Kemudian ratakan starter sheet yang melengkung.

36

77 cm

100 cm

108 cm

44 cm


Gambar 5. 5. Starter sheet katoda.

5. 4. Membuat Elektrolit

Electrolit untuk electrolytic refining Sn dibuat dengan larutan

fluorosilicate acid, sulfuric acid serta kristal Stannous sulfate. Air suling atau air

demineralisasi diisikan kedalam electrolyte mixing tank dengan kapasitas 200

liter. Kemudian pompakan fluorosilicate acid dan sulfuric acid dari drumnya.

Takar sulfuric acid sesuai dengan kebutuhan dan dimasukan dalam jerigen

reservoir dengan kapasitas 20 liter. Banyaknya sulfuric acid disesuaikan dengan

banyaknya kandungan Pb yang ada dalam logam timah, pengunaan sulfuric acid

yang berlebih akan menyebabkan lapisan pasif pada anoda. Kemudian masukan

sulfuric acid dalam electrolyte mixing tank. Kemudian masukan Stannous sulfate

padat kedalam electrolyte mixing tank sampai larut. Proses ini akan meningkatkan

suhu larutan, diamkan larutan sampai suhunya turun. Kemudian masukan

fluorosilicate acid ke jerigen reservoir. Bila suhu larutan sudah menurun dibawah

350C hidupkan mixer dan tuangkan fluorosilicate acid dalam electrolyte mixing

tank. Setelah elektrolit selesai dipreparasi kemudian dipompakan menuju tanki

reservoir elektrolit.

Selain larutan tersebut elektrolit perlu ditambahkan beberapa addition

agent. Adisi yang ditambahkan pada elektolit ini berupa zat koloid yaitu gelatin

37

100 cm

80 cm


dan eugenol. Koloid ini berfungsi agar katoda yang terbentuk terbebas dari bentuk

jarum dan deposit timah pada katoda menjadi lebih halus dan merata.

Gambar 5. 5. Tanki elektrolit dan bahan kimia.

5. 5. Pengoprasiaan Sel Elektrolit

Pompakan larutan elektrolit yang ada dalam tanki reservoir ke sel sampai

semua bak pada setiap unit terisi dalam keaadaan penuh. Bersihkan busbar

tembaga pada sisi sel dengan amplas. Batangan tembaga sebagai konduktor untuk

menggantungkan lempeng katoda pada sel. Sebelum anoda dan katoda dimasukan

dalam larutan elektrolit bersihan permukaannya dengan amplas dari pengotor-

pengotor yang ada. Kemudian masing-masing sel dimasukan 13 keping anoda dan

14 keping katoda secara bergantiaan. Pada unit 1 dan 2 memiliki 32 sel, unit 3 dan

4 memiliki 32 sel dan unit 5 memiliki 36 sel. Anoda dan katoda ini diangkat

dengan mengunakan over head travelling crane dengan kapasitas 3 ton Kemudian

nyalakan pompa sirkulasi elektrolit. Pompa elektrolit ini berguna untuk memberi

aliran pada elektrolit dalam skala besar sehingga dapat meningkatkan aliran

konveksi sehingga dapat memindahkan ion-ion logam kedaerah dekat dengan

permukaan elektroda atau lapisan difusi. Setelah sel selesai dipreparasi kemudian

hidupkan rectifier dan naikan arus listrik sampai pada 1000 A, rectifier yang

38


digunakan memiliki kapasitas sebesar 2000 A. Catat V total, V sel dan I total di

kontrol panel seperti pada tabel 5. 2. . sel electrolytic refining ini berkerja pada

suhu ruang. Konsentrasi larutan diperhatikan secara berkala jika terjadi

penurunaan konsentrasi dari larutan elektrolit maka perlu ditambahakan lagi

elektrolit untuk meningkatkan konsentrasi dari larutan.

Tabel 5. 2. Voltage pada masing masing rectifier

Rectifier 1 Rectifier 2 Rectifier 3

Voltage sel 0,3 V 0,3 V 0,3 V

Voltage total 10,8 V 9,6 V 9,6 V

Ampere Max 1000 A 1000 A 1000 A

Bongkar (set)

1

2

3

4

5

10,2 V

9,6 V

9 V

8,4 V

7,8 V

9 V

8,4 V

7,8 V

7,2 V

6,6 V

9 V

8,4 V

7,8 V

7,2 V

6,6 V

Gambar 5. 3. Satu unit sel electrolytic refining.

39


5. 6. Pencucian Anoda

Selama proses elektrolisis, anoda akan dilapisi oleh lumpur pada

permukaan anoda. Lumpur ini terdiri dari sulfida logam yang yang membentuk

presipitat. Lumpur ini masih mengandung kadar timah yang cukup tinggi samapi

30% dan juga mengandung logam berharga lainnya. walapun demikian untuk

melakukan recovery logam pada lumpur ini Unit Metalurgi belum memiliki

teknologinya untuk dilakukan dalam skala besar. Lumpur pada permukaan anoda

ini akan menghambat proses elektrolisis. Untuk itu perlu dilakukan proses

pembersihan anoda secara berkala. Anoda yang berlapis lumpur diangkat

menggunakan over head travelling crane dari dalam sel dan jangan samapi

bersentuhan dengan katoda disampingnya. Setalah anoda berada diatas sel,

biarakan beberapa saat sampai anoda tidak menetes lagi. Pindahkan anoda menuju

bak pencucian anoda. Semprotkan air demineralisasi pada permukaan anoda

sampai lumpur yang melekat lepas. Dan pasang kembali anoda kedalam sel.

5. 7. Penggantiaan Anoda dan katoda

Setelah anoda dan katoda siap dipanen, anoda dan katoda dilakukan

penggantiaan dengan anoda dan katoda yang baru biasanya 1 siklus penggantian

anoda dan katoda dilakukan selama 7 hari. Sebelum dilakukan pengangkatan

matikan kran pompa elektrolit. Turunkan arus listrik pada rectifier sampai 50 A.

Angkat katoda dengan over head travelling crane pelan-pelan dan jangan sampai

bersentuhan dengan anoda. Kemudian bawa katoda ke bak perendaman untuk

dibersihkan dari elektrolit. Setelah katoda dibersihkan kemudian lepas batangan

tembaga. Periksa keadaan katoda dari cacat fisik dan juga pengotor kemudian

timbang berat katoda. Setelah itu dapat dilakukan pencairan untuk dijadikan ingot

atau dibuat starter sheet kembali. Ambil sampel katoda pada setiap sel untuk

dilakukan typical analisis kemurniaan Sn nya dan juga kandungan unsur lainnya

untuk menjaga kualitas logam timah.

Anoda dalam sel diangkat menggunakan over head travelling crane sel ke

bak pencucian anoda. Semprotkan lumpur yang menempel pada anoda dengan air

40


demineralisasi sampai lumpur yang menempel pada permukaan terlepas. Anoda

yang sudah bersih kemudian disusun pada sel “Half Life” atau “Full Life”’

tergantung pada ketebalan logam timah yang tersisa. Jika ketebalan logam timah

sudah habis hampir setengahnya dimasukan dalam sel “Half life” dan anoda yang

masih penuh disusun pada sel “Full Life”. Sedangkan anoda yang dianggap sudah

habis disusun sebagai dan tidak dapat dipakai lagi untuk proses elektrolisis

disusun sebagai ex-anoda. Ex-anoda ini nantinya dapat dilebur kembali pada

melting ketel dan dilakukan pencetakan anoda untuk pembuatan anoda baru.

Gambar 5. 4. Anoda yang sudah habis.

41


Gambar 5. 5. Katoda yang sudah terdeposisi penuh.

Tabel 5. 3. Contoh typical analysis katoda pada unit 5.

Katoda Fe Pb CuN

iAs Sb

KL1 – KL4 2 9 2 2 2 4

KL5-KL8 1 111 1 2 1 3

KL9-KL12 2 7 2 2 2 3

KL16-

KL181 10 3 2 2 4

5. 8. Pencairan Timah Katoda dan Pencairan Logam Produk

Katoda hasil panen pada proses elektrolisis kemudian dicairkan dalam

melting ketel pada suhu 2750C. setelah logam timah mancair dalam ketel

kemuidan lakukan strirring selama 30 menit. Kemudian logam timah cair dicetak

dalam bentuk ingot dengan cap “BANKA 99.99” kemudian dilakukan

42


penimbangan. Jika ada balok timah yang bentuk fisik kurang baik saat pencetakan

dicairkan kembali di ketel. Ingot timah yang dicetak Unit Metalurgi terdiri dari

dua jenis ingot dengan ketebalan berbeda yaitu ingot tebal dan tipis. Ingot tebal

dengan massa 27-28 kg setiap ingot sedangkan ingot tipis dengan massa 22-24 kg.

Gambar 5. 5. Ingot yang selesai di cetak.

43


BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6. 1. Kesimpulan

1. Proses refining pada pengolahan timah terdiri dari dua metode yaitu

dengan pyrometallurgy (pyrorefining) atau dengan metode

hydrometallurgy (electrolytic refining).

2. Untuk mendapatkan logam timah dengan kadar sangat tinggi sampai

99,99% dapat dilakukan proses electroyitic refining yaitu proses

pemurniaan dengan mengunakan prinsip elektrolisis. electrolytic

refining ini cocok di pakai pada beberapa logam seperti Cu, Ag, Pb, Au,

Ni, Sn, Zn dll.

3. Kelebihan dari proses electrolytic refining dibandingkan dengan

pyrorefining yaitu hampir semua jenis pengotor dapat dipisahkan secara

bersamaan dalam satu tahapan proses dan menghasilkan kadar Sn yang

lebih tinggi.

4. kekurangan dari proses electrolytic refining dibandingkan dengan proses

pyrorefining yaitu lambatnya proses produksi.

5. Elektrolit yang digunakan untuk proses electrolytic refining dapat

berupa larutan elektrolit asam, larutan elektrolit basa atau pun elektrolit

lelehan garam.

6. Pemilihan elektrolit merupakan salah satu pertimbangan dalam proses

electrolyte refining. Komposisi dari elektrolit sangat menpengaruhi

kepadatan dan ketebalan dari deposit timah pada produk katoda nantinya

7. Variabel yang harus dijaga untuk menjaga efisiensi proses seperti arus

dan tegangan listrik yang digunakan, konsentrasi elektrolit, jarak anoda

dan katoda, suhu elektrolit, ketebalan anoda dan katoda dll

44


6. 2. Saran

1. Tingkatkan kembali pemakaiaan alat keselamatan kerja di lingkungan

kerja. Karena pada proses electrolytic refining ini mengunakan bahan

kimia yang berbahaya dan lingkungan atmosfir udara yang dipenuhi uap

bahan kimia.

2. Mulai beralih pada elektrolit yang lebih aman karena elektrolit yang

sekarang dipakai termasuk dalam bahan kimia beracun.

45


DAFTAR PUSTAKA

[1] Habashi, Fathi. (1997). Handbook of Extractive Metallurgy Volume II.

Federal Republic of Germany: VCH Verlagsgesellschaft mbH.

[2] Sevryukov, N., Kuzmin, B. & Chelishchev, Y.. General Metallurgy.

Moscow: Peace Publishers.

[3] Murach, N. N., Sevryukov, N. N., Pol’kin, S. I. & Bykov, U. A.. (1967).

Metallurgy of Tin. England: National Lending Library for Science and

Technology.

[4] Work Instruction Form Electrolytic Refining PT Timah (Persero) Tbk.

2007.

[5] Wahyuadi S., Johny & Rustandi, Andi. (2009). Bahan Mata Kuliah

Ekstraksi. Depok: Departemen Metalurgi & Material Fakultas Teknik

Universitas Indonesia.

[6] Lyons, Mike (2005). Electrochemistry Lecture. Melbourne: Chemistry

Departement Trinity College.

[7] “Double layer (interfacial) ” diakses dari

http://en.wikipedia.org/wiki/Double_layer_(interfacial) pada tanggal 10

Agustus 2010 pukul 18:31:01 WIB.

46

http://en.wikipedia.org/wiki/Double_layer_(interfacial)

laporan kerja praktek pt timah. - kennedi

Documents