1

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDi dalam dunia pertambangan, terdapat tiga bagian besar bahan galian

atau bahan tambang, antara lain : bahan galian logam, bahan galian energi, dan

bahan galian industri.

Bahan galian yang termasuk ke dalam bahan galian logam antara lain

emas, perak, besi, alumunium, dan lain lain. Bahan galian yang termasuk ke

dalam bahan galian energi antara lain batubara, minyak bumi, gas alam, panas

bumi, dan lain – lain, dan yang terakhir bahan galian yang termasuk ke dalam

bahan galian industri antara lain pasir, batu – batu mulia, dan lain - lain.

Industri pengolahan bahan galian tambang saat ini diprediksi akan

mengalami peningkatan. Hal itu dikarenakan adanya Undang – Undang baru

tentang pertambangan dimana intinya menyatakan bahwa bahan tambang yang

telah ditambang wajib diolah dahulu di dalam negeri sebelum diekspor. Salah

satu metode pengolahan bahan tambang adalah metalurgi.

Metalurgi sesuai dengan namanya merupakan suatu proses pengolahan

bahan galian dimana hanya difokuskan untuk logam atau bijih saja. Secara

umum metalurgi dibagi menjadi 2 bagian, yaitu : pirometalurgi dan

hidrometalurgi. Makalah ini akan lebih difokuskan membahas mengenai

pirometalurgi beserta alat – alat yang digunakan dalam proses tersebut.

1.2 Maksud dan Tujuan1.2.1 Maksud

Maksud dari pembuatan makalah ini adalah selain untuk memenuhi salah

satu tugas mata kuliah metalurgi umum juga menambah pengetahuan khusus

mengenai proses pirometalurgi.

1.

1.11.1.1.

1.2.2 Tujuan

2

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk lebih mengetahui

mengenai proses pirometalurgi dan peralatannya.

BAB IIISI

2.2.1 Metalurgi2.1.1 Definisi

Metalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang mengkaji proses

pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Yang termasuk ke dalam

metalurgi antara lain :

Pengolahan Mineral (Mineral Dressing)

Ekstraksi Logam/Metalurgi Ekstraksi

Proses Produksi Logam (Metalurgi Mekanik)

Perekayasaan Sifat Fisik Logam (Metalurgi Fisik)

1.

2.

2.12.1.1

2.1.2 SejarahSejarah ilmu metalurgi diawali dari teknologi pengolahan hasil

pertambangan. Logam yang pertama kali diolah secara metalurgi adalah emas,

karena dapat di temukan secara bebas (tidak terikat dengan senyawa lain)

walaupun dalam jumlah yang kecil. Sejumlah kecil emas ditemukan telah

digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM.Selain emas, logam – logam yang juga sering diolah (dalam jumlah

terbatas) antara lain : perak, tembaga, timah dan besi meteor. Senjata Mesir

yang dibuat dari besi meteor pada sekitar 3000 SM dikenal sangat kuat sehingga

disebut sebagai "belati dari langit".

1

3

Dengan pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan

memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga dan timah untuk

mendapatkan logam paduan yang dinamakan sebagai perunggu, teknologi

metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada masa Zaman Perunggu.

Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih

sulit. Proses ini tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar

1200 SM, pada awal Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah

faktor kunci dalam keberhasilan orang-orang Filistin.

2.2 PirometalurgiPirometalurgi adalah suatu proses ekstraksi metal dengan penggunaan

energi panas/kalor. Suhu yang digunakan mulai dari 500C – 2500C (proses Mond

untuk pemurnian nikel), hingga mencapai 2.0000 C (proses pembuatan campuran

baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 5000C - 1.6000C. Pada suhu tersebut

kebanyakan logam ataupun campurannya sudah dalam fase cair bahkan

kadang-kadang dalam fase gas.

Umpan yang baik adalah konsentrat dengan kadar metal yang tinggi agar

dapat mengurangi pemakaian energi panas. Penghematan energi panas dapat

juga dilakukan dengan memilih dan memanfaatkan reaksi kimia eksotermik

(exothermic).

Sumber energi panas dapat berasal dari :

Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik).

Bahan bakar (hydrocarbon fuels) : kokas, gas dan minyak bumi.

Energi listrik

Energi terselubung/tersembunyi, panas buangan dipakai untuk pemanasan

awal (preheating process).

Peralatan yang umumnya dipakai adalah :

Tanur tiup (blast furnace).

Reverberatory furnace.

Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :

Pierce-Smith converter.

Bessemer converter.

Kaldo cenverter.

2

4

Linz-Donawitz (L-D) converter.

Open hearth furnace.

Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu :

2.2.1 Pengeringan (Drying) Adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material.

Pengeringan biasanya terjadi dari kontak padatan lembap dengan pembakaran

gas yang panas oleh pembakaran bahan bakar fosil. Pada beberapa kasus,

panas pada pengeringan bisa disediakan oleh udara panas gas yang secara

tidak langsung memanaskan.

Biasanya suhu pengeringan di atur pada nilai diatas titik didih air sekitar

1200C. Pada kasus tertentu, seperti pengeringan air garam yang dapat larut,

sushu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.

2.2.2 Kalsinasi (Calcining) Kalsinasi adalah suatu proses dekomposisi panas material. Contohnya

dekomposisi hidrat seperti besi (III) hidroksida menjadi besi (III) oksida dan uap

air atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon

diosida dan atau besi karbonat menjadi besi oksida. Proses ini terjadi dalam

variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan fluidized bed

reactor.

2.2.3 Pemanggangan (Roasting)Pemanggangan adalah suatu proses pemanasan dengan kelebihan udara

dimana udara dihembuskan pada bijih yang dipanaskan disertai penambahan

reagen kimia. Proses ini tidak mencapai titik didih dari logam tersebut.

Jenis-jenis roasting, antara lain :

Oxydating Roasting

Biasanya dilakukan terhadap mineral-mineral sulfida pada temperatur tinggi

(direduksi langsung). Pada temperatur rendah :

- sulfida logam dapat direduksi dengan karbon membentuk CS dan CS2.

MS + C M M + CS

M2S + C 2M + CS2

- Tidak dapat direduksi langsung karena sulfida logam-logam lebih stabil dari CS

dan CS2.

MS + 3/2 O2 MO + SO2

Reducting Roasting

5

Adalah suatu proses pemanggangan dimana suatu oksida mengalami

proses reduksi oleh suatu reduktor gas yang dimaksudkan untuk menurunkan

derajat oksidasi suatu logam. Peristiwa reduksi ini tidak dapat tercapai untuk

suatu oksida yang sangat stabil..

Chlor Roasting

Dalam proses ini, bijih/konsentrat dipanggang bersama senyawa klorida

(CaCl2,NaCl) atau dengan gas Cl2.

Tujuan chlor roasting adalah untuk menghasilkan senyawa klorida logam

dalam air (di ekstraksi), serta menghasilkan senyawa klorida logam-logam yang

mudah menguap agar dapat dipisahkan dari mineral-mineral pengganggu

(Metalurgi Halida).

Fluor Roasting

Pemanggangan ini menggunakan reagent F2.

Yodium Roasting

Pemanggangan ini menggunakan reagent I2.

Kegunaan proses ini antara lain :

Mengeluarkan sulfur, Arsen, Antimon dari persenyawaannya

Merubah mineral sulfida menjadi oksida dan sulfur

2 ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO4

Membentuk material menjadi porous

Menguapkan impurity yang volatile.

Jenis – Jenis oven yang digunakan antara lain : Hazard Vloer Oven

Suspension Roasting Oven, Fluiized bed roasting.

1.2.

2.12.2

2.2.12.2.22.2.3

2.2.4 Peleburan (Smelting)Adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga

logam ,eleleh dan mecair setelah mencapai titik didihnya.

6

Oven yang digunakan antara lain : Schacht Oven, Scraal Oven

(revergeratory FurnaceElectric Oven (Electric Furnace)

Smelting terbagi beberapa jenis, yaitu :

Reduksi smelting

Oksidasi smelting

Netral smelting

Sementasi smelting

Sulfida smelting

Presipitasi smelting

Flash smelting (peleburan semprot)

Ekstraksi timbal dan seng secara simultan

2.2.5 Refining (Pemurnian)Adalah suatu proses pemindahan kotoran dari material dengan proses

panas.

2.3 Peralatan Pirometalurgi

2.3.1 Tanur Tiup (Blast Furnace) Tanur tiup (Blast Furnace) adalah suatu jenis tungku metalurgi yang

digunakan untuk peleburan  logam industri, umumnya besi. Pada tungku

ini, bahan bakar dan bijih dan fluks (kapur) yang terus menerus diberikan melalui

bagian atas tungku, sementara udara (kadang - kadang dengan

pengayaan oksigen) ditiupkan ke bagian bawah ruang, sehingga reaksi kimia

berlangsung sepanjang tungku sebagai bahan bergerak ke bawah. Produk akhir

yang biasanya logam cair dan terak fase disadap dari bawah, dan

gas buang keluar dari bagian atas tungku.

7

Gambar 1Mekanisme Blast Furnace

Keterangan :

1. Uap panas dari Tungku CowperHot blast from Cowper stoves

2.Zona Peleburan (bosh)

3. Zona Reduksi oksida besi (II) (barrel)

4. Zona Reduksi oksida besi (III)  (stack)

5. Zona Pra-pemanasan (throat)

6. Jalur masuk bijih, gamping, atau kokas

7. Pipa asap pembuangan

8. Kolom kokas/gamping/bijih

9. Pembersihan slag

10. Penyadapan larutan pig iron

11. Kumpulan gas buang

Gambar 2 Alat Blast Furnace

8

Foto 1Alat Blast Furnace

SpesifikasiSuhu : hingga 11500 C

Tekanan : (HV, < 10-3, >10-8 torr)

DimensiTinggi : 2896 mm

Panjang : 1067 mm

Lebar : 1880 mm

Kapasitas : 76.46 liter

Konfigurasi : Bell

Atmosfir : Inert ; Vacuum oven /furnace

Pengontrol : PLC

Voltase : 480 VAC ±5%, 3 phase, 60 Hz

Sumber Panas : Listrik / Resisten

9

1.

2.

2.12.22.3

2.3.12.3.2 Kiln

Gambar 3Alat Kiln

SpesifikasiSuhu : hingga 22000F

Kapasitas : 40 kaki kubik

External : Continous dan Shuttle

Aplikasi : Pembakaran Skala Industri (Kalsinasi)

Sumber panas : Listrik

Fitur : Pendinginan (opsional); Timer, Display Panel Depan

Pengontrol : Poin Set Tunggal ; dapat diprogram

10

Foto 2Kiln Cement

2.3.3 Oven

Gambar 4Oven

SpesifikasiSuhu : hingga 14000F

Kapasitas : 8 kaki kubik

External : Continous dan Shuttle

Aplikasi : Penguatan

Sumber panas : Pembakaran (opsional); Listrik; Gas Alam

Pengontrol : Dapat diprogram

2.3.4 Tanur Metalisasi

11

Gambar 5Tanur Metalisasi

SpesifikasiSuhu : 400 – 10000C

Tekanan : 120 psi

DimensiTinggi : 2007 mm

Lebar : 1600 mm

Panjang : 12827 mm

Kapasitas : 76.46 liter

Konfigurasi : Bell

Atmosfir : Udara

Voltase : 3 fase 208 – 480 50/60 Hz

Sumber Panas : Listrik / Resisten

Kapasitas : 8 kaki kubik

External : Continous dan Shuttle

Aplikasi : Pengeringan; Pembakaran

Sumber panas : Listrik

2.4 Contoh Teknik Pengolahan Tembaga

12

Tembaga atau Cupper berlambang unsur Cu berasal dari bahasa yunani

Kypros atau Siprus berarti merah. Tembaga adalah salah satu dari dua logam

dibumi selain emas yang berwarna merah atau kekuningan, mempunyai nomor

Atom 29 dengan kepadatan 8, 92g/ cm3 . Tembaga murni mencair pada suhu

1083° C dan akan menjadi uap atau mendidih pada suhu 2567° C pada tekanan

normal.

Dalam Sistim Periodik Unsur masuk di golongan IB, satu golongan dengan

perak dan emas yang berarti bahwa tembaga adalah salah satu dari logam

mulia, itu karena tingkat kereaktifannya yang rendah.

• Sifat-sifat tembaga antara lain:

1. Kuat dan Ulet

2. Dapat ditempa

3. Tahan Korosi

4. Penghantar listrik dan panas yang baik

5. Logam yang kurang aktif

Bijih tembaga yang terpenting adalah berupa sulfida seperti kalkosit dan

kalkopirit. Penambangan tembaga di Indonesia terdapat di Papua ( irja) , Sulut,

Jabar dan beberapa daerah lain di Indonesia.

• Penggunaan Tembaga

1. Untuk kawat listrik

2. Untuk membuat logam paduan

Seperti:

• Kupronikel, terdiri dari 75% Cu dan Ni 25% , untuk membuat koin.

• Duralium, terdiri dari Al 96% dan Cu 4% , untuk komponen pesawat.

• Kuningan, terdiri dari Cu 70% dan Zn 30% , untuk alat musik dan berbagai

aksesoris.

• Perunggu, terdiri dari Cu 95% dan Sn 5% , untuk membuat patung dan

ornament

Tembaga ( II) sulfat, CuSO4.5H2O yang dikenal dengan nama terusi atau

blue vitriol digunakan sebagai fungisida, misalnya pada kolam renang.

Kegunaan lain adalah pada pemurnian tembaga dan penyepuhan dengan

tembaga.

Tembaga di alam terdapat sebagai:

13

• Sulfida, seperti chalcopite, bronit, chalcocite, covelite.

• Oksida, seperti cuprite, ferronite

Untuk pengolahan mineral tembaga menjadi tembaga batang dikenal 2

macan cara, yaitu:

1. Phyrometalurgi

Adalah suatu proses pengolahan mineral dengan dasar panas. Inti dari

proses ini adalah pengolahan tembaga dengan melalui suatu proses yang

bertujuan untuk mengubah pengotor senyawa Sulfida menjadi Oksida atau

disebut dengan proses Roasting

CuFeS2+ 9O2 menjadi 2Cu2S+ 2Fe2O3+ 6SO2

Pada persamaan kimia diatas menunjukan bahwa proses Roasting bertujuan

untuk mengubah Besi Sulfida menjadi Besi Oksida sedangkan Tembaga tetap

Sulfida. Diubahnya besi sulfida menjadi besi oksida adalah agar pada proses

selanjutnya yaitu smelting atau peleburan, tembaga sulfida akan mencair

meninggalkan besi oksida yang bertitik cair lebih tinggi dan akan ditinggalkan

sebagai terak pengotor, sedangkan tembaga yang telah mencair akan turun

kebawah karena berat jenis tembaga yang lebih tinggi dari besi oksida. Adapun

urutan prosesnya sebagai berikut:

1. Bijih tembaga dihaluskan dengan alat peremuk batuan

2. Bijih dicampur air sehingga terbentuk slurry

3. Slurry dimasukkan ke tangki sel flotasi dengan tujuan pemisahan dari

mineral pengotor

4. Diperoleh konsentrat Cu dalam bentuk Cu dengan kadar tinggi

5. Diproses lanjut dalam pabrik pengawa-airan ( dewatering plant) untuk

menghilangkan air dengan:

• Penyaring putar

• Pengeringan sampai di dapat konsentrat Cu yang kering

6. Roasting atau pemanggangan bertujuan untuk proses reduksi pengotor

7. Ekstraksi tembaga murni dari konsentrat tembaga dengan dengan:

• Prometalurgi

• Elektrolisis ( dengan arus listrik)

14

Gambar 6Diagram Pengolahan Tembaga

Namun seiring dengan kemajuan teknologi, proses Phyrometalurgi sudah

tidak diterapkan untuk pengolahan tembaga, karena kemudian diketahui ada

suatu proses yang lebih ekonomis untuk pengolahan tembaga yaitu

hidrometalurgi. Phyrometalurgi tetap digunakan tetapi dipakai pada pengolahan-

pengolahan mineral lain seperti nikel, manganese, chrom dll.

15

BAB IIIKESIMPULAN

Metalurgi ekstraksi terdiri dari pirometalurgi dan hidrometalurgi. Proses

pyrometallurgy adalah proses ini menggunakan temperatur tinggi yang diperoleh

dari pembakaran bahan bakar. Dimana bahan bakar berupa api tersebut

digunakan untuk mengeringkan dan meleburkan logam.

Contoh Pengolahan menggunakan pyrometallurgy adalah bijih tembaga

yang telah dipisahkan dari kotoran-kotoran (tailing) dipanggang untuk

menghilangkan asam belerang dan selanjutnya bijih ini dilebur.Berikut ini

diberikan gambar dapur peleburan tembaga tersebut.

Alat – alat yang digunakan pada metalurgi secara umum terdiri dari oven

dan tanur. Sumber energi yang digunakan alat tersebut didapat dari listrik,

pembakaran, ataupun dari gas alam. Energi yang diperlukan pada proses ini

sangat besar. Akan tetapi, bahan kimia yang digunakan relatif sedikit.

14

16

DAFTAR PUSTAKA

• Anonim. “Pirometalurgi” http://belajarmetalurgi.blogspot.com/2011/02/tugas-

pirometalurgi.html .2013 Diakses 21 Oktober 2013

• Wikipedia. http://www.senyawa.com/2010/02/pirometalurgi.html.2013 Diakses

21 Oktober 2013

• Anonim. “Reverberatory furnace”

http://www.britannica.com/EBchecked/topic/500397/reverberatory-furnace

2013 Diakses 21 Oktober 2013

• Wikipedia “ Converting metallurgy”

http://en.wikipedia.org/wiki/Converting_(metallurgy) 2013 Diakses 21 Oktober

2013