metalurgi logam
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ekstraksi metalurgi adalah praktek menghapus logam berharga dari sebuah bijih dan
pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni. Metalurgi adalah seni dan
ilmu pengetahuan untuk mendapatkan logam dari bijihnya dan pembuatan logam menjadi
berbagai produk. Ruang lingkup metalurgi terbagi menjadi dua bagian yaitu mineral
processing dan metal processing. Mineral processing yaitu perlakuan bijih untuk
mendapatkan logam atau konsentrat mineral. Sedangkan metal processing yaitu pembuatan
produk dari logam.
Adapun proses-proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain
adalah pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan padatemperatur tinggi),
hydrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan
cara pelindian dengan media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang melibatkan
penerapan prinsip elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada temperatur
tinggi).
Salah satu bahan galian yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi yaitu Nickel yang
merupakan baja nirkarat yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
I-1
Adapun sifat-sifat nickel merupakan logam berwarna putih keperak – perakan, ringan, kuat antin karat, mempunyai daya hantar listrik dan panas yang baik. Spesifik gravity nya 8,902 dengan titik lebur 14530C dan titik didih 27320C, resisten terhadap oksidasi, mudah ditarik oleh magnet, larut dalam asam nitrit, tidak larut dalam air dan amoniak, sedikit larut dalam hidrokhlorik dan asam belerang. Memiliki berat jenis 8,8 untuk logam padat dan 9,04 untuk kristal tunggal.I-2
Batuan ultra basa yang mengandung unsur nikel adalah gabro, basalt, peridotit dan norit. Endapan nickel tembaga sulfide dihasilkan dari pemisahan lelehan sulfida oksida dari lelehan silikat bersulfur pada sebelum, selama atau sesudah proses alihan pada suhu diatas 9000C, mineral utamanya adalah pentlandit (Fe,Ni)gS8. mineral lainnya antara lain nikolit (NiAs), skuterudit (Co, Fe, Ni)As3 dan violurit (FeNi2S4)
Di indonesia endapan Bijih Nickel banyak terdapat didaerah sulawesi. Bijih Nickel
berbeda dengan bahan tambang lainnya dikarenakan Bijih Nickel tidak dapat diketahui
secara Spontanitas dengan pengamatan mata biasa, Oleh kaerna itu diperlukan penelitian
serta pengamatan di ruang Khusus.
1.2. Tujuan Makalah
Tujuan darri makalah ini yaitu untuk mengetahui dan menggambarkan secara umum
mengenai Proses Pengolahan Bijih Nickel.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II-1
2.1 Ekstraksi MetalurgiEkstraksi metalurgi adalah praktek menghapus logam berharga dari sebuah bijih dan
pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni.
Metalurgi adalah seni dan ilmu pengetahuan untuk mendapatkan logam dari bijihnya
dan pembuatan logam menjadi berbagai produk. Ruang lingkup metalurgi terbagi menjadi
dua bagian yaitu mineral processing dan metal processing. Mineral processing yaitu
perlakuan bijih untuk mendapatkan logam atau konsentrat mineral. Sedangkan metal
processing yaitu pembuatan produk dari logam
Proses mineral dibedakan menjadi dua kegiatan. Pertama ada yang disebut mineral
dressing atau beneficiation dan yang kedua disebut metalurgi ekstraksi. Perbedaan keduanya,
yaitu beneficiation dilakukan pada temperatur dan tekanan normal sedangkan metalurgi
ekstraksi biasanya dilakukan pada temperatur tinggi dan kadang-kadang juga pada tekanan
tinggi.
2.2 Dasar Fisika Ekstraksi Metalurgi
Mineral dressing adalah pengolahan mineral secara fisika. Tujuan dari mineral
dressing adalah meningkatkan kadar logam berharga dengan cara membuang bagian-bagian
dari bijih yang tidak diinginkan. Secara umum, setelah proses mineral dressing akan
dihasilkan tiga kategori produk yaitu:
a. Konsentrat, dimana logam-logam berharga terkumpul dan dengan demikian kadarnya menjadi
tinggi.
b. Tailing, dimana bahan-bahan tidak berharga (bahan ikutan, gangue mineral) terkumpul.
c. Middling, yang merupakan bahan pertengahan antara konsentrat dan tailing.
II-2
Teknik mineral dressing bermacam-macam. Pengaplikasiannya sangat tergantung pada jenis bijih atau mineral yang akan ditingkatkan konsentrasinya. Pemilihan teknik didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisik dari mineral-mineral yang ada dalam bijih tersebut.
Adapun teknik-teknik yang digunakan dalam proses mineral dressing di antaranya
adalah antara lain:
a. Konsentrasi gravitasi, Teknik ini memanfaatkan perbedaan berat jenis antara mineral-mineral.
Mineral-mineral dipisahkan dengan peralatan yang berprinsip pada pemisahan berat jenis seperti
jigging, rake classifier, spiral classifier, vibrating table, dll.
b. Flotasi Teknik ini memanfaatkan perbedaan sifat permukaan mineral-mineral. Dengan
menambahkan reagen kimia yang bisa membuat permukaan salah satu mineral menjadi hidrofil
sementara bagian reagen itu sendiri memiliki sifat hidrofob, maka mineral bersangkutan dapat
diangkat oleh gelembung yang ditiupkan ke permukaan untuk dipisahkan. Biasnya mineral-
mineral sulfida dipisahkan dengan cara ini.
c. Magnetic Separation Cara ini memanfaatkan sifat magnet dari mineral-mineral. Mineral yang
bersifat feromagnetik dipisahkan dari mineral yang bersifat diamagnetik.Dan teknik-teknik
lainnya, seperti electric separator, dll.
Metalurgi ekstraksi yang terjadi pada proses fisika ini adalah pada bagian mineral
dressing, konsentrat yang mengandung logam berharga dipisahkan dari pengotor (gangue
mineral) yang menyertainya. Sedangkan ilmu extractive metallurgy adalah untuk
memisahkan logam berharga dalam konsentrat dari material lain.
II-3
2.3 Dasar Kimia Ekstraksi Metalurgi
Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai
pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan
(ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya
sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa
tertentu.
Berdasarkan tahapan rangkaian kegiatannya, metalurgi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu
metalurgi ekstraksi dan metalurgi fisika.
Metalurgi ekstraksi yang banyak melibatkan proses-proses kimia, baik yang
temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada temperatur tinggi dengan cara proses
peleburan utuk menghasilkan logam dengan kemurnian tertentu, dinamakan juga metalurgi
kimia. Meskipun sesungguhnya metalurgi kimia itu sendiri mempunyai pengertian yang luas,
antara lain mencakup juga pemaduan logam denagn logam lain atau logam dengan bahan
bukan logam. Beberapa aspek perusakan logam (korosi) dan cara-cara penanggulangannya,
pelapisan logam secara elektrolit,dll.
Adapun proses-proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain
adalah pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan padatemperatur tinggi),
hydrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan
cara pelindian dengan media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang melibatkan
penerapan prinsip elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada temperatur
tinggi).
2.4 Proses Pirometalurgi
Adapun proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu antara lain :
1. Drying (Pengeringan)
Adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material. Pengeringan
biasanya sering terjadi oleh kontak padatan lembap denganpembakaran 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 120oC.pada kasus tertentu,
seperti pengeringan air garam yang dapat larut, sushu pengeringan yang lebih tinggi
diperlukan.
2.
II-4
Calcining (Kalsinasi)Kalsinasi adalah dekomposisi panas material. Contohnya dekomposisi hydrate
seperti ferric Hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium
karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi bsi
oksida.Proses kalsinasi membawa dalam variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace,
rotary kilns dan fluidized bed reactor.
3. Roasting (Pemanggangan)
Adalah pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara dihembuskan pada bijih
yang dipanaskan disertai penambahan regen kimia dan pemanasan ini tidak mencapai
titik leleh (didih).
Kegunaan Roasting adalah :
a. Mengeluarkan sulfur, Arsen, Antimon dari persenyawaannya
b. Merubah mineral sulfida menjadi oksida dan sulfur
c. 2 ZnS + 3O2 2 ZnO + 2 SO4
d. Membentuk material menjadi porous
e. Menguapkan impurity yang foltair.
Adapun jenis-jenis roasting, yaitu antara lain:
a. Oksida Roasting
Biasanya dilakukan terhadap mineral-mineral sulfida pada temperatur tinggi
(direduksi langsung).
b. Reduksi Roasting
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..
c.
II-5
Chlor RoastingDalam proses ini, bijih/konsentrat dipanggang bersama senyawa klorida
(CaCl2,NaCl) atau dengan gas Cl2.
4. Smelting
Adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga logam meleleh dan
mecair setelah mencapai titik didihnya.
Smelting terbagi beberapa jenis, yaitu antara lain:
a. Reduksi smelting
b. Oksidasi smelting
c. Netral smelting
d. Sementasi smelting
e. Sulfida smelting
f. Presipitasi smelting
g. Flash smelting (peleburan semprot)
h. Ekstraksi timbal dan seng secara simultan.
5. Refining (Pemurnian)
Pemunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan proses panas dengan
tujuan agar mendapatkan logam.
BAB III
PROSES PENGOLAHAN NIKEL
3.1. Genesa Pembentukan Bijih Nickel
Nickel ore adalah bijih nikel, yaitu mineral atau agregat mineral yang mengandung
nikel. Ferronickel adalah produk metalurgi berupa alloy (logam paduan) antara besi (ferrum)
dan nikel.
Baja menggunakan produk alloy ini Nickel bisa berasal dari Laterite (Ni Oxides) hasil
proses pelapukan batuan Ultramafik dan Sulfida (Ni Sulphides) hasil dari proses
magmatisme. Sumber batual Ultramafik bisa dari Dunite, Peridotite, Lherzolite,Serpentinite,
dll.
Orebody dengan Ni grade yg tinggi umumnya didapat dari proses pelapukan batuan
(bedrock) yg kaya Olivine karena memang kandungan Ni di Olivine lebih tinggi dibanding
mineral mafik yg lain. Kandungan Ni di bedrock sebenar nya kecil sekali (<0.7%),
kandungan dibedrock didominasi oleh silica (>40%) dan magnesia (>30%), proses
pengkayaaan Ni terjadi karena adanya proses Leaching dimana elemen-elemen yg mudah
larut dan punya mobilitas tinggi terutama SiO2 dan MgO dilarutkan oleh air sehingga %Ni
yg tinggal di profile jadi tinggi (>2%).
Proses leaching yg efektif biasanya terjadi pada Daerah tropis dimana curah hujan
tinggi dan banyak vegetasi yang membentuk lingkungan asam. Morfologi yg "gentle"
termasuk plateua karena sirkulasi air bagus untuk "mencuci/mengeluarkan" Silica dan
magnesia, jika terlalu terjal hasil pelapukan akan tererosi sehingga profile yang akan
dihasilkan tipis. Kalo terlalu landai seperti di lembah/dataran rendah sirkulasi air kurang
bagus. Struktur geologi yang intensif karena penetrasi air ke bedrock akan lebih efektif.
III-2
III-1
GAMBAR 3.1.
LAPISAN PENYUSUN BIJIH NICKEL
Proses leaching membentuk profile Limonite (bagian atas/zona oksidasi) dan
Saprolite (bagian bawah/zona reduksi) dimana pada lapisan limonite proses pelapukan
sudah sangat lanjut sehingga hampir semua Silica dan magnesia sudah tercuci dan sisa-sisa
struktur/tekstur batuan sudah boleh dikatakan hilang (semua lapisan bedrock sudah jadi
tanah), lapisan limonite mengandung Fe yang sangat tinggi karena memang Fe sangat suka
lingkungan oksidasi. Kalo saprolite boleh dikatakan setengah lapuk dimana masih
ditemukan sisa-sisa batuan dasar. Kandungan Ni tertinggi akan didapat pada zona saprolite
karena Ni lebih stabil di zona reduksi.
3.2. Sifat kimia, Fisika, serta Karakteristik Nikel
1. Sifat kimia Nikel
Adapun sifat-sifat kimia dari nikel yaitu antara lain:
- Pada suhu kamar nikel bereaksi lambat dengan udara.
- Jika dibakar, reaksi berlangsung cepat membentuk oksida NiO.
- B e r e a k s i d e n g a n C l 2 membentuk Klorida (NiCl2).
-
III-3
Be reaks i dengan s t e am H 2O membentuk Oksida NiO.- Bereaks i dengan HCl ence r dan a sam su l f a t ence r , yang
r eaks inya berlangsung lambat.
- Bereaksi dengan asam nitrat dan aquaregia, Ni segera larut
Ni + HNO3 → Ni(NO3)2+ NO + H2O
- Tidak beraksi dengan basa alkali
- B e r e a k s i d e n g a n H 2S menghasilkan endapan hitam.
2. Sifat fisika Nikel
Adapun sifat-sifat fisika dari nikel yaitu antara lain:
- Logam putih keperak-perakan yang berkilat, keras
- Dapa t d i t empa dan d i t a r i k .
- F e r o m a g n e t i k
- TL : 1420 ºC , TD : 2900 ºC
3. Karakteristik Nikel
No Karakteristik Keterangan lain
1 Nama Nikel
2 Lambing Ni
3 Nomor atom 28
4 Deret kimia Logam transisi
5 Golongan VIII B
6 Periode 4
7 Blok d
8 Penampilan Kemilau, metalik
9 Massa atom 58,6934(2) g/mol
10 Konfigurasi electron [Ar] 3d8 4s2
11 Jumlah electron tiap kulit 2 8 16 2
3.3. Sumber dan Pembentukan Bijih Nikel.
Adapun mineral-mineral utama pada logam bijih nikel yaitu antara lain :
a. Millerit, NiS
b. Smaltit (Fe,Co,Ni)As
c. Nikolit (Ni)As
d. Pentlandite (Ni, Cu, Fe)S
e. Garnierite (Ni, Mg)SiO3.xH2O
III-4
Nikel berwujud secara gabungan dengan belerang dalam millerite, dengan a r sen ik da l am ga l i an n i cco l i t e , dan dengan a r s en ik dan be l e r ang da l am (n i cke l glance). Nikel juga terbentuk bersama-sama dengan kromit dan platina dalam batuanultrabasa seperti peridotit, baik termetamorfkan ataupun tidak. Terdapat dua jenisendapan nikel yang bersifat komersil, yaitu: sebagai hasil konsentrasi residu silikadan pada p rose s pe l apukan ba tuan beku u l t r aba sa s e r t a s ebaga i endapan n ike l - tembaga sulfida, yang biasanya berasosiasi dengan pirit, pirotit, dan kalkopirit.
3.4. Penambangan Nikel
Endapan nikel laterit terbentuk karena proses pelapukan dari batuan ultramafik yang
terbentang dalam suatu singkapan tunggal terbesar di dunia seluas lebih dari 120 km x 60
km. Sejumlah endapan lainnya tersebar di provinsi Sulawesi Tengah dan Tenggara.
Operasi penambangan nikel biasanya digolongkan sebagai tambang terbuka dengan
tahapan sebagai berikut:
1. Pemboran
pada jarak spasi 25 - 50 meter untuk mengambil sample batuan dan tanah guna
mendapatkan gambaran kandungan nikel yang terdapat di wilayah tersebut.
2. Pembersihan dan pengupasan
lapisan tanah penutup setebal 10– 20 meter yang kemudian dibuang di tempat
tertentu ataupun dipakai langsung untuk menutupi suatu wilayah purna tambang.
3. Penggalian
lapisan bijih nikel yang berkadar tinggi setebal 5-10 meter dan dibawa ke tempat
pengolahan.
3.5. Pengolahan Bijih Nickel
III-5
Secara umum, mineral bijih di alam ini dibagi dalam 2 (dua) jenis yaitu mineral sulfida dan mineral oksida. Begitu pula dengan bijih nikel, ada sulfida dan ada oksida. Masing-masing mempunyai karakteristik sendiri dan cara pengolahannya pun juga tidak sama. Dalam bahasan kali ini akan dibatasi pengolahan bijih nikel dari mineral oksida (Laterit).
Bijih nikel dari mineral oksida (Laterite) ada dua jenis yang umumnya ditemui yaitu
Saprolit dan Limonit dengan berbagai variasi kadar. Perbedaan menonjol dari 2 jenis bijih
ini adalah kandungan Fe (Besi) dan Mg (Magnesium), bijih saprolit mempunyai kandungan
Fe rendah dan Mg tinggi sedangkan limonit sebaliknya. Bijih Saprolit dua dibagi dalam 2
jenis berdasarkan kadarnya yaitu HGSO (High Grade Saprolit Ore) dan LGSO (Low Grade
Saprolit Ore), biasanya HGSO mempunyai kadar Ni ≥ 2% sedangkan LGSO mempunyai
kadar Ni.
Tingkat kebasaan ini menentukan brick/ refractory/bata tahan api yang harus
digunakan di dalam tungku (furnace), jika basisitas tinggi maka refractory yang digunakan
juga sebaiknya mempunyai sifat basa agar slag (terak) tidak bereaksi dengan refractory yang
akan menghabiskan lapisan refractory tersebut. Basisitas juga menentukan viscositas slag,
semakin tinggi basisitas maka slag semakin encer dan mudah untuk dikeluarkan dari
furnace. Namun basisitas yang
III-6
terlalu tinggi juga tidak terlalu bagus karena difusi Oksigen akan semakin besar sehingga kehilangan Logam karena oksidasi terhadap logam juga semakin besar.
GAMBAR 3.2
KESETIMBANGAN METAL-SLAG
Setelah bahan galian ditambang dan lalu di dangkut dengan alat muat (wheel loader)
menuju ke stockfile. Dan setelah diangkut sebaiknya melakukan proses pengolahan nickel.
Dalam proses pengolahan bijih nickel meliputi beberapa tahapan proses utama (Gambar
3.2.) yaitu :
GAMBAR 3.3
NICKEL PROCESS ILLUSTRATION
III-7
Setelah bahan galian ditambang dan lalu di dangkut dengan alat muat (wheel loader) menuju ke stockfile. Dan setelah diangkut sebaiknya melakukan proses pengolahan nickel. Adapun tahap-tahap yang dilakukan untuk melakukan proses pengelolahan nikel melalui beberapa tahap utama yaitu, crushing, Pengering, Pereduksi, peleburan, Pemurni, dan Granulasi dan Pengemasan.
1. Crushing
Dimana proses ini bertujuan untuk reduksi ukuran dari ore agar mineral berharga
bisa terlepas dari bijihnya. Berbeda dengan pengolahan emas, dalam tahap ini untuk nikel
ore ini hanya dibutuhkan ukuran maksimal 30 mm sehingga hanya dibutuhkan crusher
saja dan tidak dibutuhkan grinder.
2. Pengeringan di Tanur Pengering (Drying)
Dari stockpile, hasil tambang (ore) diangkut menuju apron feeder. Di apron feeder ore
mengalami penyaringan dan pengaturan beban sebelum diangkut dengan belt conveyor
menuju dryer atau tanur pengering. Diruang pembakaran tersebut terdapat alat pembakar
yang menggunakan high sulphur oil atau yang biasa disebut minyak residu sebagai bahan
bakar. Dalam tahap pengeringan ini hanya dilakukan penguapan sebagian kandungan air
dalam bijih basa dan tidak ada reaksi kimia. Ore kemudian dihancurkan dan kemudian
dikumpulkan di gudang bijih kering (Dry Ore Storage).
Dimana drying atau pengeringan dibutuhkan untuk mengurangi kadar moisture
dalam bijih. Biasanya kadar moisture dalam bijih sekitar 30-35 % dan diturunkan dalam
proses ini dengan rotary dryer menjadi sekitar 23% (tergantung desain yang dibuat).
Dalam rotary dryer ini, pengeringan dilakukan dengan cara mengalirkan gas panas yang
dihasilkan dari pembakaran pulverized coal dan marine fuel dalam Hot Air Generator
(HAG) secara Co-Current (searah) pada temperature sampai 200 C.
GAMBAR 3.4
TANUR PENGERING DAN GUDANG BIJIH KERING
3. Kalsinasi dan Reduksi di Tanur Pereduksi
III-8
Tujuannya untuk menghilangkan kandungan air di dalam bijih, mereduksi sebagian nikel oksida menjadi nikel logam, dan sulfidasi. Setelah proses drying, bijih nikel yang tersimpan di gudang bijih kering pada dasarnya belumlah kering secara sempurna, karena itulah tahapan ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan air bebas dan air kristal serta mereduksi nikel oksida menjadi nikel logam. Proses ini berlansung dalam tanur reduksi. Bijih dari gudang dimasukkan dalam tanur reduksi dengan komposisi pencampuran menggunakan ratio tertentu untuk menghasilkan komposisi silika magnesia dan besi yang sesuai dengan operasional tanur listrik. Selain itu dimasukkan pula batubara yang berfungsi sebagai bahan pereduksi pada tanur reduksi maupun pada tanur pelebur. Untuk mengikat nikel dan besi reduksi yang telah tereduksi agar tidak teroksidasi kembali oleh udara maka ditambahkanlah belerang. Hasil akhir dari proses ini disebut kalsin yang bertemperatur sekitar 700oC.III-9
Tujuan utama proses ini adalah menghilangkan air kristal yang ada dalam bijih,air kristal yang biasa dijumpai adalah serpentine (3MgO.2SiO2.2H2O) dan goethite (Fe2O3.H2O). Proses dekomposisi ini dilakukan dalam Rotary Kiln dengan tempetatur sampai 850 oC menggunakan pulverized coal secara Counter Current. Reaksi dekomposisi air kristal yang terjadi adalah sebagai berikut:
a. Serpentine
Reaksi dekomposisi dari serpentine adalah sebagai berikut:
3MgO.2SiO2.2H2O = 3 MgO + 2 SiO2 + 2 H2O
Reaksi ini terjadi pada temperatur 460-650 C dan tergolong reaksi endotermik.
Pemanasan lebih lanjut MgO dan SiO2 akan membentuk forsterite dan enstatite yang
merupakan reaksi eksotermik.
2MgO + SiO2 = 2MgO.SiO2
MgO + SiO2 = MgO.SiO2
b. Goethite
Reaksi dekomposisi dari goethite adalah sebagai berikut:
Fe2O3.H2O = Fe2O3 + H2O
Reaksi ini terjadi pada 260C – 330C dan merupakan reaksi endotermik. Disamping
menghilangkan air kristal, pada proses ini juga biasanya didesain sudah terjadi reaksi
reduksi dari NiO dan Fe2O3. Dalam teknologi Krupp rent, semua reduksi dilakukan
dalam rotary kiln dan dihasilkan luppen. Sedangkan dalam technology Electric
Furnace, hanya sekitar 20% NiO tereduksi secara tidak langsung dalam rotary kiln
III-10
menjadi Ni dan 80% Fe2O3 menjadi FeO sedangkan sisanya dilakukan dalam electric furnace. Produk dari rotary kiln ini disebut dengan calcined ore dengan kandungan moisture sekitar 2% dan siap dilebur dalam electric furnace.
GAMBAR 3.5
TANUR REDUKSI
4. Peleburan di Tanur Listrik (smalting)
Untuk melebur kalsin hasil kalsinasi/reduksi sehingga terbentuk fasa lelehan matte
dan Slag. Kalsin panas yang keluar dari tanur reduksi sebagai umpan tanur pelebur
dimasukkan kedalam surge bin lalu kemudian dibawa dengan transfer car ke tempat
penampungan. Furnace bertujuan untuk melebur kalsin hingga terbentuk fase lelehan
matte dan slag. Dinding furnace dilapisi dengan batu tahan api yang didinginkan dengan
media air melalui balok tembaga. Matte dan slag akan terpisah berdasarka berat jenisnya.
Slag kemudian diangkut kelokasi pembuangan dengan kendaraan khusus.
Proses peleburan dalam electric furnace adalah proses utama dalam rangkaian proses
ini. Reaksi reduksi 80% terjadi secara langsung dan 20%
III-11
secara tidak langsung pada temperature sampai 1650 C. Reaksi reduksi langsung yang terjadi adalah sebagai berikut:
NiO(l) + C(s) = Ni(l) + CO(g)
FeO(l) + C(s) = Fe(l) + CO(g)
Beberapa material yang mempunyai afinitas yang tinggi terhadap oksigen juga
tereduksi dan menjadi pengotor dalam logam.
SiO2(l) + 2C(s) = Si(l) + 2CO(g)
Cr2O3(l) + 3C(s) = 2Cr(l) + 3CO(g)
P2O5(l) + 5C(s) = 2P(l) + 5CO(g)
3Fe(l) + C(s) = Fe3C(l)
Karbon disupplay dari Antracite (tergantung desain), dan reaksi terjadi pada zona
leleh elektroda. CO(g) yang dihasilkan dari reaksi ini ditambah dengan CO(g) dari reaksi
boudoard mereduksi NiO dan FeO serta Fe2O3 melalui mekanisme solid-gas reaction
(reaksi tidak langsung):
NiO(s) + CO(g) = Ni(s) + CO2(g)
CoO(s) + CO(g) = Co(s) + CO2(g)
FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g)
Fe2O3(s) + CO(g) = 2FeO(s) + CO2(g)
Oksida stabil seperti SiO2, Cr2O3 dan P2O5 tidak tereduksi melalui reaksi tidak
langsung. Sampai di sini Crude Fe-Ni sudah terbentuk dan proses sudah bisa dikatakan
selesai.
GAMBAR 3.6
PELEBURAN DITANUR LISTRIK
5. Pengkayaan di Tanur Pemurni (refining)
III-12
Bertujuan untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen. Matte yang memiliki berat jenis lebih besar dari slag diangkut ke tanur pemurni / converter untuk menjalani tahap pemurnian dan pengayaan. Proses yang terjadi dalam tanur pemurni adalah peniupan udara dan penambahan sililka. Silika ini akan mengikat besi oksida dan membentuk ikatan yang memiliki berat jenis lebih rendah dari matte sehingga menjadi mudah untuk dipisahkan.
Pada proses ini yang paling utama adalah menghilangkan/memperkecil kandungan
sulfur dalam crude Fe-Ni dan sering disebut Desulfurisasi. Dilakukannya proses ini
berkaitan dengan kebutuhan proses lanjutan yaitu digunakannya Fe-Ni sebagai umpan
untuk pembuatan Baja dimana baja yang bagus harus mengandung Sulfur maksimal 20
ppm sedangkan kandungan Sulfur pada Crude Fe-Ni masih sekitar 0,3% sehingga jika
kandungan sulfur tidak diturunkan maka pada proses pembuatan baja membutuhkan kerja
keras untuk menurunkan kandungan sulfur ini.
Sedangkan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
CaC2 (S) + S = CaS (S) + 2C (Sat)
Na2CO3 + S + Si = Na2S + (SiO2) + CO
Na2Co3 + SiO2 = Na2O . SiO2 + CO2
Reaksi ini merupakan reaksi eksotermik sehingga tidak membutuhkan pemanasan
lagi pasca smelting.
III-13
Proses selanjutnya adalah converting, sebenarnya proses ini masih dalam bagian refining hanya untuk membedakan antara menurunkan sulfida dengan menurunkan pengotor lain seperti Si, P, Cr dan C sesuai dengan kebutuhan. Sedangkan prosesnya sama hanya saja reaksi lebih dominan oksidasi dari oksigen.
Si (l) + O2 (g) = SiO2 (l) ↔ SiO2 (l) + CaO (l) = CaO . SiO2 (l)Cr (l) + 5O2 (g)= 2Cr2O3 (l)
4P (l)+ 5O2 (g)= 2P2O5 (l) ↔CaO (l)+P2O5 (l)= CaO. P2O5 (l)C(l) + ½ O2 (g)= CO (g)C(l) + O2 (g)= CO2 (g)
GAMBAR 3.7
TANUR PEMURNI
6. Granulasi dan Pengemasan
III-14
Untuk mengubah bentuk matte dari logam cair menjadi butiran-butiran yang siap diekspor setelah dikeringkan dan dikemas. Matte dituang kedalam tandis sembari secara terus menerus disemprot dengan air bertekanan tinggi. Proses ini menghasilkan nikel matte yang dingin yang berbentuk butiran-butiran halus. Butiran-butiran ini kemudian disaring, dikeringkan dan siap dikemas.
GAMBAR 3.8
GRANULASI DAN PENGEMASAN
3.6. Bagan Alir Pengolahan Nikel
III-15
III-8
Dari mekanisme pengolahan nikel di atas dapat dibuat bagan alir pengolahan nikel seperti pada gambar di bawah ini.
penambangan
pengemasan
Lokasi Penambangan
crushing
Pengeringan
granulasi
reduksi
peleburan
Pengemasab
pengkayaan
BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Adapun hal-hal yang dapat disimpulkan dari makalah ini meliputi :
1. Ekstraksi metalurgi adalah praktek menghapus logam berharga dari sebuah bijih dan
pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni.
2. proses-proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain adalah
pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan padatemperatur tinggi), hydrometalurgy (proses
ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan cara pelindian dengan
media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang melibatkan penerapan prinsip
elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada temperatur tinggi).
3.
IV-1
Adapun sifat-sifat nickel merupakan logam berwarna putih keperak – perakan, ringan, kuat antin karat, mempunyai daya hantar listrik dan panas yang baik. Spesifik gravity nya 8,902 dengan titik lebur 14530C dan titik didih 27320C, resisten terhadap oksidasi, mudah ditarik oleh magnet, larut dalam asam nitrit, tidak larut dalam air dan amoniak, sedikit larut dalam hidrokhlorik dan asam belerang. Memiliki berat jenis 8,8 untuk logam padat dan 9,04 untuk kristal tunggal.
4. Nickel ore adalah bijih nikel, yaitu mineral atau agregat mineral yang mengandung nikel.
Ferronickel adalah produk metalurgi berupa alloy (logam paduan) antara besi (ferrum)
dan nikel.
5.
IV-1
untuk menaikkan kadar Ni di dalam matte dari sekitar 27 persen menjadi di atas 75 persen6.
IV-2
Adapun tahap-tahap yang dilakukan untuk melakukan proses pengelolahan nikel melalui beberapa tahap utama yaitu, crushing, Pengering, Pereduksi, peleburan, Pemurni, dan Granulasi dan Pengemasan.
4.2. Saran
Adapun saran yang penulis sampaikan yaitu semoga apa yang telah kita pelajari pada
pelajaran Ekstraksi Metalurgi ini dapat kita terapkan dengan kemampuan kita masing-
masing.
PROSES PENGOLAHAN NIKEL
EKSTRAKSI METALURGI
Dibuat Sebagai Tugas Mata Kuliah Ekstraksi Metalurgi
Pada Jurusan Teknik Pertambangan
Oleh
Ariadika Pristiawan (53081002007)
Al Akbar Husaini (53081002029)
Jefri Hansen (53081002045)
Anggreadi Ridho Permana (53081002061)
Anggha Putra Pratama (53081002063)
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
2011
PROSES PENGOLAHAN NIKEL
TUGAS EKSTRAKSI METALURGI
Disetujui untuk Jurusan Teknik Pertambangan
oleh Pembimbing :
Ir. A.
Taufik Arief.MS.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
karunia-Nya yang begitu melimpah sehingga Penulis dapat menyelesaikan tulisan ini pada
waktunya.
Pada kesempatan ini, Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ir. A. Taufik Arief, MS. selaku dosen pengasuh mata kuliah Ekstraksi Metalurgi.
2. Rekan-rekan yang telah membantu penulisan tulisan ini.
Penulis sadar bahwa dalam tulisan ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu,
kritik dan saran yang bersifat membangun sangat bermanfaat untuk penyempurnaan tulisan ini.
Akhir kata Penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat untuk memajukan ilmu
pengetahuan dan teknologi.
Palembang, Maret 2011 Penulis.
DAFTAR PUSTAKABates, R.L., 1960. Geology of The Industrial
Rocks And Minerals, Harper And Raw Publisher, New York.
Kuzvart, M., 1984. Industrial Minerals And Rocks, Development in Economic Geology 18, Elsevier, Amsterdam.
_____. 1986-1990. Pengembangn Kapasitas Nasional Sektor Industri. Departemen Perindustrian.Power, T., 1985 Limestone Spesifications, Limiting Constrants on The Market, Industrial
Minerals.
R. F. Tylecote (1992) A History of Metallurgy
www.bukukita.com
III
www.google.com
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR ISI .................................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... v
BAB
I. PENDAHULUAN ........................................................................... I-1
1.1 Latar belakang .............................................................................. I-11.2 Tujuan penulisan ........................................................................... I-2II. TINJAUN PUSTAKA......................................................................... II-1
2.1 Ekstraksi Metalurgi......................................................................... II-12.2 Dasar Fisika Ekstraksi Metalurgi ................................................... II-12.3 Dasar Kimia Ekstraksi Metalurgi.................................................... II-3
2.4 Proses Pyrometalurgi ..................................................................... II-3III.
iv
PROSES PENGOLAHAN NIKEL.................................................... III-13.1 Genesah Pembentukan Bijih Nikel................................................. III-13.2 Sifat Kimia, Fisika, Serta Karakteristik Nikel ............................... III-2
3.3 Sumber dan pembentukan Bijih Nikel ........................................... III-43.4 Penambangan Nikel ....................................................................... III-4
3.5 Pengolahan Bijih Nikel................................................................... III-53.6 Bagan Alir Pengolahan Nikel ........................................................ III-15
IV. PENUTUP............................................................................................ IV-14.1 Kesimpulan..................................................................................... IV-14.2 Saran............................................................................................... IV-2
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBARIV
Gambar halaman
3.1. Lapisan Penyusun Bijih Nikel....................................................................... III-2
3.2. Kesetimbangan Metal-Slage......................................................................... III-6
3.3. Nikel Prosess Ilustration............................................................................... III-6
3.4. Tanur Pengering dan Gudang Bijih Kering.................................................. III-8
3.5. Tanur Reduksi............................................................................................... III-10
3.6. Peleburan Ditanur Listrik.............................................................................. III-12
3.7 Tanur Pemurni............................................................................................... III-13
3.8 Granulasi dan Pengemasan........................................................................... III-14