Proposal Tugas Akhir

PENGARUH DEBIT UDARA BEBAS PADA PROSES CONVERTING TEMBAGA MATTE MENJADI BLISTER

ANGGARDA MUKTI

NRP 2710100048

Dosen Pembimbing:

Sungging Pintowantoro, S.T.,M.T., Ph.D

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2014

Outline

PENDAHULUAN

METODOLOGI PENELITIAN

TINJAUAN PUSTAKA

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

KESIMPULAN

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang

Produksi tembaga Indonesia 542.700 metrik ton (United States Geological Survey, 2011) .

Peraturan Menteri ESDM Nomor 07 Tahun 2012 dan UU MINERBA No 4. Tahun 2009

Indonesia termasuk negara yang sedikit menghasilkan produk smelting dan converting tembaga.

Indonesia membutuhkan alternatif alat pengolahan mineral tembaga terutama dalam proses smelting dan proses optimasinya yaitu converting.

Setelah proses smelting dibutuhkan proses converting untuk menaikkan kemurnian dari tembaga cair (recovery) dan menghilangkan pengotor dari matte hasil smelting.

Melakukan pengaturan debit udara bebas untuk mengetahui jumlah yang optimal pada proses converting

Karena udara bebas mengandung 21% O2 dan 79% N banyak terkandung di alam dan bisa mengefisiensi biaya produksi pada proses converting

Mengapa udara bebas?

Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh debit udara bebas terhadap komposisi cu pada proses converting tembaga matte menjadi tembaga blister

Tujuan Penelitian Mengetahui debit udara bebas yang menghasilkan kadar cu paling tinggi pada proses converting .

Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah mengoptimalisasi debit udara pada

proses converting tembaga matte menggunakan muffle furnace sehingga mampu meningkatkan kemurnian dari tembaga matte

Batasan Masalah

Temperatur dan tekanan oksigen dianggap konstan. Waktu proses converting konstan. Kerja muffle dianggap sempurna Unsur yang di teliti adalah Cu,Fe dan S

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Tembaga: - Simbol: Cu - Konduktifitas termal tinggi (10 kali baja) - Konduktifitas listrik tinggi. - Mineralnya berupa oxide (cuprite), sulfide(chalcopyrite, bronite, chalconite, dan covellite),

carbonat (malachite dan auzurite), atau dalam bentuk silika (chrysocolla) - Titik lebur 10830C - Densitas 8,96 gr/cm-3

Batuan Tembaga yang Diolah

Kalkopirit

Tenorit

Converting ◊Oksidasi Cu-Fe-S matte → tembaga blister cair. ◊Material utama : matte (dari smelting) ◊Menghasilkan Tembaga Blister dan Slag ◊Tembaga Blister dengan komposisi 99%Cu, 0.02%S, 0.6%O, Slag Besi-Silikat (4 - 8%Cu), Gas SO2 ◊T = 1200oC – 1300oC

Terdapat dua daerah proses pada proses converting ◊Coppermaking Cu2S + O2 2Cu0 + 2SO2 + panas ◊Slag Forming 2FeS + 3O2 + SiO2 2FeO.SiO2 + 2SO2 + panas

Skema alat muffle furnace

Debit oksigen yang dihembuskan pada lelehan dengan jarak 10cm (a) 40 Lt/min, (b) 45 Lt/min, (c) 50 Lt/ min.( M. K. Mondal, 2013)

Kecepatan Hembusan Udara Bebas Pada Proses Converting

Termodinamika dalam proses converting: Tahap-tahap terjadinya reaksi dalam proses converting dapat ditinjau dengan menggunakan hukum termodinamika, yaitu menggunakan Diagram Ellingham untuk menentukan nilai energi bebas Gibbs. Semakin bernilai negatif energi bebas Gibbs semakin spontan reaksi tersebut dapat terjadi.

Dilihat dari diagram Ellingham disamping maka reaksi yang mempunyai energi bebas Gibbs terendah adalah reaksi pembentukan FeO dan SO2 FeS + 1.5O2 FeO +SO2 ΔGo 1300C = -342.17 kJ/mol K1300C = 2.304x1011

Setelah terjadi pembentukan slag selanjutnya adalah pembentukan Cu murni dengan memisahkan Cu dan S Cu2S + O2 2Cu +SO2 ΔGo 1300C = -169 kJ/mol K1300C = 4.11x105

Ellingham Diagram

No Penelitian Oleh (Tahun)

1

Refining Tembaga Walter O. Snelling (1932)

3

Permodelan Injeksi Gas pada Pierce Smith Converter Jussi Vaarno (1997)

5

Pemodelan Computational Dinamics (CFD) Efek penghembusan udara pada jet penetrasi pada BOF converter Breno Totti Maia(2013)

6

Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Parameter Proses Pencampuran pada Pierce Smith Converter

dengan Perbandingan Permodelan Fisika Deside K. Chibwe dkk (2011)

8

Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Aliran Fluida pada Pierce Smith Converter Dengan Menggunakan Lebih

Dari Satu Poin Injeksi Aaron Almaraz (2013)

Penelitian Sebelumnya

BAB III METODOLOGI

Start

Logam Tembaga &

Matte

Uji XRF & XRD

Preparasi Logam Tembaga & Matte (1,3 :1) (56,52% :

43,347%).

Melelehkan Logam & Matte

A

METODOLOGI •Diagram Alir

penghembusan Oksigen

Mengambil Slag

Tapping logam

Tembaga Blister Slag

Uji XRF & XRD

Analisa Data

Kesimpulan

End

5ltr/menit 10 ltr/menit 15ltr/menit 25ltr/menit 20 ltr/menit

A

Peralatan Penelitian: 1. Muffle Furnace 2. Mesin XRD 3. Blower 4. Batang Baja 5. Kunci Pas 6. Cetakan Tembaga 7. Termometer Infrared 8. Jaw Crusher 9. Timbangan Digital 10. Flow meter 11. Mesin edx

Bahan Penelitian: 1. Logam Tembaga 2. Tembaga matte 3. Gas LPG 4. kompressor

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Jenis Cu (%) Fe(%) S(%)

Matte 41,01 10,93 9,89

Jenis Cu(%) Fe(%) S(%)

Logam 73.65 12.37 5.16

Hasil Pengujian XRF Awal Logam Tembaga

Hasil Pengujian XRF Awal Matte Tembaga

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

10 30 50 70 90

Inte

nsi

tas

2theta

LogamTembaga

Cu

Fe

PDF Card Ketidaktepatan

[°2Th.

Faktor Skala Rumus

Kimia

03-065-9743 -0.362 0.923 Cu

01-087-0722 -0.293 0.030 Fe

PDF Card Ketidaktepatan

[°2Th.]

Faktor Skala Rumus

Kimia

01-075-4063 -0.458 0.750 Cu2 Fe S2

01-076-6653 -0.053 0.744 CuS

01-074-7399 -0.379 0.236 FeS

Pengujian XRD Awal Matte Tembaga

Pengujian XRD Awal Logam Tembaga

KARAKTERISASI AWAL LOGAM TEMBAGA DAN MATTE

Hasil uji XRD logam tembaga

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

10 30 50 70 90

inte

nsi

tas

2theta

matte

FeS

Cu2FeS2

CuS

Hasil uji XRD tembaga matte

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas

Terhadap Tembaga Blister Hasil Converting

+

5Lt/menit 10Lt/menit 15Lt/menit 20Lt/menit 25Lt/menit

Cu= 79 % Fe= 8.03% S= 8,,81%

Cu= 81,51% Fe= 5,79% S= 4,17 %

Cu= 95,82% Fe= 0,046% S= 1,97%

Cu= 97,68% Fe= 0,018% S= 1,76%

Cu=98,16% Fe= 0,016% S= 0,15%

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Tembaga Blister Hasil Converting

0

20

40

60

80

100

5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit

%Cu

no Debit PDF Card Ketidaktepatan [°2Th.]

Faktor skala

Rumus Kimia

1 5L/menit 00-003-1005 01-087-0722

0.047 0,290

0,893 0,453

Cu Fe

2 10L/menit 01-071-4610 01-087-0722

-0.209 0,290

0.874 0,453

Cu Fe

3 15L/menit 01-071-4610 -0.064 1.011 Cu

4 20L/menit 01-071-4611 0.471 0.928 Cu

5 25L/menit 00-003-1015 0.676 0.787 Cu

Tabel 4.6. Daftar fase tembaga blister hasil uji XRD

10 30 50 70 90

Cu

Fe

2

3

1

4

5

diagram peningkatan kadar %Cu

Hasil Uji XRD Logam Tembaga Blister (1 = 5L/menit, 2 = 10L/menit, 3 = 15L/menit, 4 = 20L/menit, 5 = 25L/menit)

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Slag Hasil Converting.

5Lt/menit 10Lt/menit 15Lt/menit 20Lt/menit 25Lt/menit

no Debit PDF Card Ketidaktepatan [°2Th.]

Faktor skala

Rumus Kimia

5L/menit 01-071-1399 0.144 0.561 Fe2 Si O4

10L/menit 01-071-1399 0.134 0.645 Fe2 Si O4

15L/menit 01-071-6766 01-071-1399

0,053 0.134

0.976 0.645

Fe3O4 Fe2 Si O4

20L/menit 01-071-6766 01-071-1399

0,040 0.134

0.989 0.645

Fe3O4

Fe2 Si O4

25L/menit 01-071-6766 01-071-1399

0,023 0.134

0.995 0.645

Fe3O4

Fe2 Si O4

fase yang terbentuk pada slag

Grafik hasil uji XRD slag (1 = 5L/menit, 2 = 10L/menit, 3 = 15L/menit, 4 = 20L/menit,5 = 25L/menit)

10 30 50 70 90

1

2

3

4

5

Fe3O4

Fe2SiO4

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Slag Hasil Converting.

%Cu %Fe %S

Blister1: 5L/menit 7,47 20,24 0,78

Blister2:10L/menit 6,19 24,25 0,16

Blister3: 15L/menit 3,99 27,76 -

Blister4:20L/menit 3,24 30,55 -

Blister5:25L/menit 1,85 38,44 -

Hasil uji XRF slag

0

1

2

3

4

5

6

7

8

5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit

%Cu

diagram penurunan kadar %Cu pada Slag

0

5

10

15

20

25

30

35

40

5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit

%Fe

diagram peningkatan kadar Fe

Kesimpulan

1. Semakin besar debit udara bebas yang dihembuskan pada proses

converting, semakin tinggi kadar Cu yang didapat.Penghembusan yang terbaik adalah dengan debit 25Lt/menit menghasilkan kadar kemurnian Cu sebesar 98,16%

2. Setiap variabel debit yang dihembuskan memiliki jet penetrasi yang berbeda. Jet penetrasi yang paling dalam di dapatkan dengan debit 25Lt/menit

3. Jet penetrasi pada setiap debit sangat berpengaruh pada proses oksidasi FeS dan CuS

4. Penghembusan yang terbaik adalah dengan debit 25Lt/menit, tetapi perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.