KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2004 ISBN.978-979-99141-2-5

PENGOLAHAN BIJIH URANIUM RIRANG :EKSTRAKSI URANIUM DARI LARUTAN URANIL NITRAT

(P2BGGN/PGN- TPBGN/P/0712004)

Oleh : Mukhlis, Sugeng Walujo, Faizal Riza, Widowati,Tarjudin.

ABSTRAK

PENGOLAHAN BIJIH URANIUM RIRANG : EKSTRAKSI URANIUM DARI

LARUT AN URANIL NITRA T. Pemumian uranium dari larutan hasil pelarutan endapanpH 6,3 dengan HN03 telah dilakukan menggunakan pelarut organik TBP/kerosin. Tujuanpenelitian ini untuk mendapatkan kondisi ekstraksi serta rekoveri uranium optimal.Parameter percobaan meliputi normalitas umpan, perbandingan AlO, % TBP/kerosin danwaktu ekstraksi. Dari hasil percobaan menunjukan bahwa pada normalitas umpan = 7 Ndengan perbandingan A/O = 2, % TBP/kerosin = 30 % dan waktu ekstraksi 5 menit,temperatur Suhu kamar diperoleh rekoveri U = 96,25 % dan unsur yang ikut terekstraksi Th =79,15 %; P04 = 0,86 % dan RE203 = 0,32 %.

Kata kunci:Pengolahan Bijih Uranium,Ekstraksi

ABSTRACT

PROCESSING OF RIRANG URANIUM ORES : EXTRACTION OF

URANIUM FROM URANYL NITRA T SOLUTION: Uranium purification fromprecipitation pH 6.5 dissolve nitric acid has been carried out using TBPlkerosin organicsolvent. The purpose of this experiment is to obtain optimum extraction and recoverycondition of purification. The experiment parameters are feed normality AlO ratio, %TBP/kerosin and extarction time. The experiment result showed feed normality = 7 N, AlOratio = 2, TBP/kerosin = 30 % and extraction time 5 minutes at room temperature.Recovery U = 96.25 % and extracted elements such as Th = 79.15 %; P04 = 0.86 % andRE203 = 0.32 %.

Key word: Uranium ore Processing,Extraction

294 PUSAT PENCEMBANCAN CEOLOCI NUKLIR-BATAN

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2004

PENDAHULVAN

ISBN.978-979-99141-2-5

Dekomposisi bijih uranium asal Rirang dengan proses basa menghasilkan residu

yang mengandung hidroksida dari unsur U, Th, RE dan P04. Untuk memisahkan uranium

dari unsur U,Th,RE dan P04, maka hidroksida terse but dilarutkan kembali dan diproses

melalui berbagai cara yaitu: pengendapan dan ekstraksi.

Proses pemisahan dengan sistim pengendapan didasarkan pada pH dari masing-masing unsur.

Untuk maksud tersebut proses pengendapan dilakukan dalam dua tahap [1] .Tahap pertama

adalah proses pengendapan U dan Th pada pH 6,3 sedangkan tahap kedua adalah proses

pengendapan untuk memisahkan RE pada pH 9,8 - 10 . Proses ekstraksi uranium dilakukan

dari hasil pengendapan tahap pertama ( pH 6,3 ) yaitu hidroksida hasil pengendapan pH 6,3 (

U, Th dan sedikit RE ) dilarutkan dengan HN03 sebagai umpan ekstraksi. Penelitian ini

bertujuan untuk menentukan kondisi optimal ekstraksi pelarut. Larutan yang digunakan

adalah TBP dengan pengencer Ekstraksi kerosin, karena larutan uranium nitrat sangat baik

bila di ekstraksi dengan TBP ( ekstraktan netral ) [2].

Pada proses ekstraksi uranium dengan TBP/kerosin akan terjadi reaksi sebagai berikut [3].

V02 (N03h. + 2 RH ~V02 (N03)2.2R + 2HN03

BAHAN DAN METODA

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

bahan kimia analisis.

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

serta spektrofotometer.

Metoda

1. Preparasi larutan uranil nitrat . Larutan uaranil nitrat diperoleh dari : Bijih Rirang

didekomposisi secara basa pada suhu 140°C dalam waktu 4 jam. Setelah selesai

dilakukan pemisahan larutan fosfat dari larutan uranium, torium dan logam tanah jarang

(RE) Hidroksida. Residu dilarutkan dengan HCI secara total dan dilakukan pemisahan

padat cair, larutan RE khlorida dimurnikan dengan cara pengendapan pada pH 6,3 untuk

PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA T AN 295

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2004 ISBN.978-979-99141-2-5

296

mengendapkan U, Th dan sedikit RE sebagai endapan hidroksida. Endapan dilarutkan

dengan HN03 pekat sebagai larutan uranium nitrat.

Proses ekstraksi

1. Pengaruh normalitas umpan. Larutan ekstraktan yang digunakan adalah campuran

TBP/kerosin 30 %. Larutan aquas dengan perbandingan 2 : 1 dengan larutan

ekstraktan dimasukan ke dalam gelas beker, kemudian dilakukan pengadukan

selama 5 menit dan temperatur kamar ( 30°C ), dengan variasi normalitas umpan (

7; 3,5; 1,75; 0,875; 0,4735 dan 0,28175 N ). Larutan aquas dipisahkan dan

dilakukan analisis kadar U, Th, RE dan P04.

2. Pengaruh % TBPlkerosin. Penentuan % TBP/kerosin dilakukan untuk mencari %

TBP/kerosin minimum dengan variasi: (10; 20; 30; 40; 50 dan 60 %) TBP

dalam kerosin . Ekstraksi dilakukan dengan umpan hasil dari percobaan pertama

pada kondisi optimal dengan waktu ekstraksi 5 menit dan perbandingan Ala = 2,

temperatur kamar (30°C). Larutan aquas dipisahkan dan dilakukan analisis kadar

U, Th, RE dan P04.

3. Pengaruh perbandingan Ala. Perbandingan Ala dilakukan untuk mencan

perbandingan Ala minimum dengan variasi ( 1:1; 1:2; 1:3; 2:1; 3:1; 3:2 dan 2:3).

Ekstraksi dilakukan dengan umpan hasil percoan pertama dan % TBP pada

percobaan kedua dengan waktu ekstraksi 5 menit dan temperatur kamar (30°C).

Larutan aquas dipisahkan dan dilakukan analisis kadar U, Th, RE dan P04.

4. Pengaruh waktu ekstraksi kondisi optimal yang diperoleh dari percobaan

pertama, kedua dan ketiga digunakan untuk menentukan waktu optimal ekstraksi

dan temperatur kamar (30°C) dengan variasi waktu ekstraksi yaitu : 3; 5; 7; 10;

12 daan 15 menit . Larutan aquas dipisahkan dan dilakukan analisis kadar U, Th,

RE dan P04•

PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA T AN

KUMPULAN LAPORAN HASlL PENELlTlAN TAHUN 2004 ISBN.978-979-99141-2-5

NaOH .•1_ ]

Cuci

cuc~ Filtrasi I ) Filtrat (Na3P04, NaOH)

tHCl ) I Disolusi I

tI Filtrasi I solid_____ ) Slsa hldrokslda U, Th, RE

t filtrat sisa bijih

NaOH

pH 6,3)IPengendapan

tCuci

~I Filtrasi I ~ Filtrat RE(OH)3

TBP/kerosin ...•[

t solid

EndapanU,Th,RE

tLarutan ( U; Th dan RE) N03

Ekstraksi I ) Larutan (Fase organik)•

Larutan ( fase aquas)

Gambar 1. Diagram alir pemurnian uranium dari bijih U Rirang

PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA T AN 297

KUMPULAN LAPORAN BASIL PENELITIAN TABUN 2004

HASIL DAN PEMBAHASAN

HASIL

ISBN.978-979-99141-2-5

Tabell. Pengaruh normalitas umpan ekstraksi terhadap hasil ekstraksi

No Norrnalitas Kadar unsur dalarn urnpanKadar unsur hasil ekstraksiUrn pan (N) U

ThP04RE203UThP04RE203

(ppm)(ppm)(ppm)(mg/cc)(ppm)(ppm)(ppm)(Mg/cc)

1

0,281894,77ttd20,760,3472,26ttd20,750,28

2

0,4375171,12ttd30,460,76107,95ttd30,4550,66

3

0,8750361,86ttd53,441,48121,12ttd52,401,30

4

1,7500648,1691,87596,083,14113,9346,62596,073,14

5

3,50001477,33183,75155,976,94115,5873,175155,976,72

6

7,00003204,51247,50400,8513,94131,3780,45397,5913,50

Tabel 2. Rekoveri ekstraksi dari pengaruh normalitas umpan

Rekoveri ekstraksiNo

Normalitas UThP04RE203

Umpan (N)(%)(%)(%)(%)

1

0,28175 23,750017,65

2

0,4375 39,920013,15

3

0,8750 61,530012,16

4

1,7500 82,4249,25010,28

5

3,5000 92,1860,1703,17

6

7,000 95,9067,490,073,15

Kondisi ekstraksi : Persen TBPlkerosin = 30 %, waktu = 5 men it, AlO = 2 padasuhu kamar ( 30°C)

298 PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA TAN

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2004

Tabel 3. Pengaruh perbandingan AlO terhadap hasil ekstraksi

ISBN.978-979-99141-2-5

Hasil ekstraksiKadar

RekoveriNo

AqueousOrganikUThP04RE203UThP04 RE203

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

1

50 5054,69522,67357,9212,22098,2787,497,972,00

2

5010031,100ttd355,4912,26099,0298,008,591,68

3

50 15022,950ttd355,4912,35099,2799,558,590,09

4

10050108,87ttd312,3012,45096,6598,9919,00,02

5

15050161,93ttd123,8312,47094,8899,5768,10,00

6

10015045,050ttd143,7212,47098,5798,9963,00,00

7

15010080,825ttd138,8712,24097,4999,5564,20,18

Umpan : U = 3.162,6 ppm P04 = 388,915 ppmTh = 181,25 ppm RE203 = 12,47 mglcc

Kondisi ekstraksi : Persen TBPlkerosin = 30 % , waktu = 5 menit, normalitasumpan = 7 N pada suhu kamar ( 30 °c )

Tabel 4. Pengaruh persen TBPlkerosin terhadap hasil ekstraksi

Hasil ekstraksi (fase air)No

Persen Kadar Rekoveri (%)TBPlkerosin

UThP04RE203UThP04RE203(%)

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

1

10353,0358,675288,47512,18088,2594,1315,701,37

2

20161,89016,850300,70012,10094,6188,6012,142,02

3

30104,77519,875315,82512,22096,5186,577,721,05

4

4080,66519,125162,90012,34097,3187,0752,340,08

5

5069,050ttd152,75012,04097,7010055,362,51

6

6049,130ttd160,65011,82098,3610053,064,29

Umpan : U = 3.004,820 ppm P04 = 342,250 ppmTh = 148,00 ppm RE203 = 12,47 mg/cc

Kondisi ekstraksi : AlO = 2/1 , waktu = 5 menit, normalitas umpan = 7 N padasuhu kamar ( 30°C)

PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN 299

KUMPULAN LAPORAN HASIL PENELITIAN TAHUN 2004

Tabel 5. Pengaruh waktu terhadap hasil ekstraksi

ISBN.978-979-99141-2-5

Hasil ekstraksi (fase air)No

Waktu Kadar Rekoveriekstraksi

UThP04REz03UThP04REZ03

(menit)(ppm)(ppm)(ppm)(mglcc)(%)(%)(%)(%)

1

3113,0531,9306,7512,5196,1378,265,170,32

2

5109,4530,6314,2512,5]96,2579,152,860,32

3

7]09,6529,65309,8812,5196,2479,794,210,32

4

]0]08,0031,703] 6,6312,5096,3078,392,120,39

5

12106,831,05293,4012,5196,3478,849,300,32

6

15110,0029,80284,3312,5496,2379,6912,110,28

Umpan : U = 2.921,830 ppmTh = 146,75 ppm

P04 = 323,50 ppmREZ03 = 12,55 mglcc

Kondisi ekstraksi : AlO = 2, persen TBPlkerosin = 30 %, norma1itas umpan = 7 Npada suhu kamar ( 30°C)

PEMBAHASAN

Seperti terlihat pada tabel 1 dan 2 larutan umpan hasil pelarutan endapan pH 6,3

dengan HN03 masih mengandung RE dan Th, maka untuk mendapatkan uranium yang bebas

dari unsur RE dan Th perlu dilakukan proses ekstraksi. Pada penentuan normalitas umpan

semakin besar normalitasnya semakin besar kadar uraniumnya dan rekoveri ekstraksi juga

besar, hal ini disebabkan oleh adanya faktor pemekatan seperti terlihat pada Tabel l,

sehingga proses ekstraksi dan pemakaian pelarut organik menjadi optimal.

Pada hasil ekstraksi yang disajikan pada Tabel.3 terlihat bahwa semakin besar jumlah pelarut

organik semakin besar rekoveri uranium tetapi hal ini belum mempertimbangkan faktor

biaya,.dalam percobaan ini diambil perbandingan AlO = 2 dengan pertimbangan pemakaian

pelarut organik yang lebih sedikit sehingga biaya menjadi lebih kecil dengan perbedaan

rekoveri ekstraksi yang relatif sarna.

300 PUSA T PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BA TAN

KUMPULAN LAPORAN BASIL PENELITIAN TABUN 2004 ISBN.978-979-99141-2-5

Hasil rekoveri ekstraksi semakin besar dengan adanya penambahan % TBP dalam

kerosin (Tabe1.4 ) . Hal ini kemungkinan disebabkan oleh semakin besarnya konsentrasi TBP

sehingga kemampuan untuk mengekstraksi uranium menjadi semakin besar tetapi

penambahan biaya juga semakin besar. Dengan pertimbangan hal ini , maka diambil %

TBP/kerosin 30 % karena rekoveri ekstraksi tidak ada kenaikan atau penurunan yang berarti.

Pada penentuan waktu ekstraksi rekoveri uranium hasil ekstraksi relatif sarna seperti terlihat

pada Tabel 5, maka diambil waktu 5 menit dengan pertimbangan pada waktu ekstraksi 3

menit merupakan titik awal menuju waktu optimal.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa kondisi optimal proses ekstraksi

sebagai berikut :

Normalitas umpan = 7 N, perbandingan AlO = 2, persen TBP/kerosin = 30 % dan waktu

ekstraksi = 5 menit, dan temperatur kamar (30°C). Dengan rekoveri U = 96,25 % dan unsur

yang ikut terekstraksi Th = 79,18 %; P04 = 2,86 % dan RE203 = 0,32 %.

DAFT AR PUST AKA

1. CUTHBERT. F. L, "Thorium Production Technology" Prepared under contract with

United State Atomic Energy Commission, Massachuset, USA, Sept (1958)

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

(1993).

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

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

Paris, 5 - 8 June (1979)

PUSAT PENGEMBANGAN GEOLOGI NUKLIR-BATAN 301