studi pengaruh daya dan lama radiasi dari gelombang mikro...
TRANSCRIPT
Oleh :
Ika Ismail 2708100014
Dosen Pembimbing : Sungging Pintowantoro S.T., M.T., Ph. D
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
Indonesia merupakan negara yang kaya akan hasil tambang seperti timah perak, nikel, batubara dan juga bijih besi
• LATAR BELAKANG Konsumsi baja merupakan salah satu tolok ukur
kemajuan ekonomi Indonesia
Tabel: Konsumsi Baja Negara Asean (2010)
No. NEGARA KONSUMSI KG/KAPITA 1 SINGAPURA 665 2 CHINA 508 3 THAILAND 290 4 MALAYSIA 199 5 VIETNAM 115 6 INDONESIA 32
Sumber: diolah dari berbagai sumber
Tahun Konsumsi Produksi Impor 2007 6,9 juta ton 4,48 2,42 2008 7,79 5,29 2,5 2009 5,65 3,71 1,94 2010 7,48 5,23 2,25 2011 8,67 6,01 2,59
Sumber : kementerian perindustrian, IISIA
Tabel : Kebutuhan Baja di Indonesia
INDONESIA MEMPUNYAI CADANGAN PASIR BESI YANG BANYAK
Proses Ekstraksi . Metalurgi ekstraksi merupakan proses pemurnian
logam yang banyak melibatkan proses-proses kimia, baik yang temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada temperatur tinggi dengan cara proses peleburan untuk menghasilkan logam dengan kemurnian tertentu, yang dinamakan juga metalurgi kimia.
Blast Furnace Konsumsi energi sangat
besar Produksi mahal Safety Factor tinggi Ada bagian proses dari
furnace yang tidak ramah lingkungan
Microwave
Gelombang mikro dapat di manfaatkan sebagai proses ekstraksi metalurgi secara langsung dan menunjukkan bahwa gelombang mikro sangat efektif untuk menunjang proses ekstraksi material, karena - Ramah Lingkungan
- Proses Reduksi berlangsung cepat
- Mengindari dampak lingkungan yang buruk
- Aman
Perumusan Masalah
Bagaimana pengaruh variasi Daya dan Lama Penyinaran Gelombang mikro terhadap proses reduksi Pasir Besi dengan reduktor arang
Batasan Masalah
1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan pasir besi dan arang serta CaO.
2. Konsentrat pasir besi dan pereduksi dianggap homogen.
3. Mineral yang terkandung dalam pasir besi yang digunakan dianggap magnetit (Fe3O4)
4. Pengaruh pancaran gelombang mikro dianggap sempurna.
5. Batu tahan api dianggap terisolator.
Tujuan
Mengetahui pengaruh variasi daya dan lama penyinaran terhadap proses reduksi pasir besi menggunakan gelombang mikro dengan reduktor arang .
Pasir Besi Komposisi Kimia Pasir Besi Fe : 69,07 % Si : 5,91 % Al : 5,73 % Ca : 2,18 % Ti : 6,26 % Mn : 0,57 % V : 0,61 % Cr : 0,01 % K : 0,37 % P : 0,21 % Bi : 12 %
REDUKTOR ARANG
Presentasi karbon arang
C S
% Berat
89 0.19
Microwave
Konsep Microwave
INTERAKSI MATERIAL DENGAN GELOMBANG MIKRO
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPANGARUHI INTERAKSI MATERIAL TERHADAP GELOMBANG MIKRO
BESAR MASSA KOMPOSISI JENIS MATERIAL UKURAN PARTIKEL BESAR DAYA WAKTU PENYINARAN
Proses pembangkitan panas oleh Gelombang Mikro
Gelombang mikro
Molekul bergetar
Friksi/Gesekan
PANAS
Menciptakan dipol listrik
Mempolarisasi atom atau molekul
Reaksi Termodinamika C + O2 CO2
C + CO2 2CO
3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 ∆H = -12636 cal
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 ∆H = 8664 cal
FeO + CO Fe + CO2 ∆H = - 4236 cal
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 ∆H = 8664 cal X 2
FeO + CO Fe + CO2 ∆H = - 4236 cal X6 2 Fe3O4 + 2 CO 6 FeO + 2 CO2 ∆H = 17328 cal
6 FeO + 6 CO 6 Fe + 6 CO2 ∆H = -25416 cal 2 Fe3O4 + 8 CO 6 Fe + 8 CO2 ∆H = -8088 cal Fe3O4 + 4 CO 3 Fe + 4 CO2 ∆H = -4044 cal
Penelitian sebelumnya
Penelitian R. M. Kelly dan N. A. Rowson
Mereka melakukan penelitian pada 500 gram konsentrat ilmenit dan di panaskan langsung pada temperatur 1000oC pada tekanan atmosfer selama 3 jam. Setelah proses pemanasan dan sampel didinginkan, 125 gram sample konsentrat ilmenit kemudian dicampur dengan perbandngan 4:1 dengan carbon powder.Variable yang mereka gunakan yaitu reduksi pada furnace konvensional pada inert nitrogen atmosfer pada temperature 700o-1000oC selama 4, 8 dan 16 jam. Dan pada microwave dengan input power 600, 750 dan 1000 W selama 5-10 menit.
Hedi Herdianto Pasir besi besi direduksi menggunakan furnace konvensional sehingga sangat sulit untuk mencapai proses pencairan pada konsentrat pasir besi.Dalam penelitiannya didapatkan rasio tertinggi yang menghasilkan hasil reduksi tertinggi yaitu pada rasio pasir besi batubara 0,54. Serta pada temperatur 1100oC dengan lama reduksi 150 menit. Derajat metalisasi yang dihasilkan yaitu 51,75 %.
M. Ansar Nasir Penelitian dilakukan dengan penyinaran gelombang mikro terhadap campuran antara pasir besi dan batubara dengan variasi daya 400, 600 800 watt pada frekuensi 2.45 GHz. Variabel yang digunakan adalah lama penyinaran,
Herman Sandy Pada penelitian ini ekstraksi pasir besi dilakukan dengan penyinaran gelombang mikro menggunakan reduktor batu bara dengan daya 800 watt pada frekuensi 2.45 GHz. Variabel yang digunakan adalah ukuran partikel campuran pasir besi dan batu bara dan lama penyinaran gelombang.
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Continue..
CONTINUE..
Bahan Penelitian A
PASIR BESI ARANG
Alat penunjang
Pengujian yang dilakukan XRF Alat XRF merupakan alat uji tak merusak yang mampu menentukan kandungan unsur dalam suatu bahan padat maupun serbuk secara kualitaif dan kuantitatif dalam waktu yang relatif singkat.
XRD Untuk mengetahui
senyawa yang terbentuk secara kualitatif dilakukan pengujian XRD dari sampel hasil reduksi
SEM-EDAX Untuk mengetahui struktur
morfologi dan penyebaran unsur dalam sampel hasil reduksi
XRD pasir besi
Uji XRD pada variasi daya 2000 Watt
Uji XRD pada daya 3000 Watt
Analisa komposisi unsur pasir besi
Al Si P K Ca Ti V Cr Mn Fe Bi
2.2 7.03 0.17 0.38 2.38 6.35 0.60 0.01 0.58 69.07 10
Hasil Pengujian XRF daya 2000 Watt
Mn P S Si Fe C
40 menit
0,550 0,750 0,011 12,962 72,62 4,17
50 menit
0,310 0,650 0,017 14.713 77,291 3,53
60 menit
0,350 1,50 0,009 9.13 76,580 3,99
Hasil Pengujian XRF pada daya 3000 Watt
Mn P S Si Fe C
40 menit
0,440 0,710 0,008 14.70 77,120 4,583
50 menit
0,310 0,622 0,011 12.94 80,681 3,980
60 menit
0,900 0,650 0,056 6.180 81,670 3,592
Pada daya 2000 Watt Lama radiasi 50 menit
Element Wt% At%
CK 03.37 09.20
OK 23.24 47.68
FeK 73.39 43.13
Matrix Correction ZAF
Pada daya 2000 Watt lama radiasi 60 menit
Element Wt% At% CK 04.95 14.93 OK 13.76 31.13 SiK 01.92 02.47 FeK 79.37 51.46 Matrix Correction ZAF
Pada daya 3000 Watt dan 50 menit
Element
Wt%
At%
CK 05.29 16.84 OK 10.20 24.38 SiK 01.39 01.89 FeK 83.11 56.89 Matrix Correction ZAF
Pada daya 3000 Watt 60 menit
Element Wt% At% OK 05.53 16.58 MgK 01.52 03.00 SiK 01.21 02.07 KK 00.38 00.47 CaK 03.25 03.89 BaL 03.37 01.18 FeK 84.75 72.83 Matrix Correction ZAF
Pengaruh variasi daya dan lama penyinaran PADA HASIL UJI XRF TERJADI KENAIKAN KADAR FE PADA
DAYA 2000 DAN 3000 WATT
KENAIKAN TERTINGGI FE TERJADI PADA DAYA 3000 WATT DAN 60 MENIT YAITU 81,67%
PADA SELANG WAKTU 40-50 MENIT TERJADI KENAIKAN KADAR FE YANG TINGGI NAMUN PADA SELANG 50-60 MENIT TERJADI KENAIKAN KADAR FE NAMUN KURANG SIGNIFIKAN
Kendala proses reduksi
MATERIAL PADA CASTABLE DAN CRUSIBLE DIPERKIRAKAN MELTING PADA DAYA DAN
TEMPERATUR DI ATAS 1200 C SEHINGGA
BEREAKSI DENGAN SAMPEL PROSES REDUKSI
KOMPOSISI KARBON (C) YANG KURANG MENYEBABKAN PROSES REDUKSI BERJALAN KURANG MAKSIMAL
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data yang telah
dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Reduksi pasir besi dapat dipercepat dengan menggunakan
energi gelombang mikro. 2. Kandungan konsentrat Fe paling besar terdapat pada proses
reduksi dengan daya 3000 Watt dan lama penyinaran 60 menit yaitu 81,67%
3. Proses reduksi yang terjadi dengan penggunaan daya 3000 watt banyak sekali terdapat Unsur Fe, dan sedikit FeO, serta Magnetite.
SARAN 1. Proses reduksi selanjutnya sebaiknya dilakukan dengan variasi
waktu yang lebih lama dan besar massa komposisi yang lebih besar.
2. Reduktor yang digunakan pada proses reduksi pasir besi lebih baik dengan kadar C yang tinggi dan kadar O yang rendah seperti grafit atau kokas ( batubara ), penggunaan arang dikatakan kurang baik karena mempunyai kadar O dan H yang cukup tinggi.
3. Pengujian DSC/TGA untuk mengetahui stabilitas termal terhadap sampel hasil reduksi.
4. Penambahan pyrometer pada mikrowave untuk mengetahui kenaikan temperatur tiap detik.