Girindra Abhilasa 2710 100 096 Dosen Pembimbing : Sungging Pintowantoro S.T., M.T., Ph.D
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013
PENDAHULUAN
Indonesia m em butuhkan penelitian dalam bidang m etalurgi ekstraksi pengolahan m ineral tam bang
P roduksi tem baga Indonesia 542.700 metrik ton (U nited S tates G eological S urvey, 2011)
P roduksi hasil sm elting Indonesia 276.200 metrik ton
P eraturan M enteri E S D M N om or 07 Tahun 2012 dan U U M N E R B A N o. 4 Tahun 2009
S m elting → C onverting
Tem baga hasil sm elting : 80 – 90% S ulfur → B atubara, K okas, dan M inyak
C onverting : O 2 + S iO 2 + slag → magnetite padat
C onverting : S lag + C aO → F eO ∙ F e 2 O 3 ∙ C aO
C a reaktif terhadap S ulfur
Rumusan Masalah •B agaim ana pengaruh variasi kom posisi penam bahan C aC O 3 pada proses converting pada m atte m enjadi tem baga blister
Tujuan Penelitian •P engaruh penam bahan C aC O 3 pada proses converting pada m atte m enjadi tem baga blister
Manfaat Penelitian •M em bantu pengolahan m ineral tem baga dengan deposit kecil di Indonesia •M em berikan inform asi em pirik dari pengaruh penam bahan C aC O 3 pada proses converting yang optim al
Batasan Masalah •Tem peratur dan tekanan oksigen dianggap konstan. •Jum lah oksigen yang digunakan konstan. •W aktu proses converting konstan. •M uffle F urnace hanya dapat m encapai tem peratur 1300 o C . •U nsur yang diteliti adalah C u, F e dan S.
T IN JA U A N P U S TA K A
◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊
S im b o l C u K o n d u ktifita s Te rm a l d a n E le ktrik T in g g i S tru ktur K rista l p a d a te m pe ratur ka m ar Face Centered Cubic (F C C ) M in e ra l b e rup a o ksid a (cuprite), su lfid a (chalcopyrite, covelite, calcosite), ka rb o n a t (azurite d a n malachite) T itik le b u r 1 0 8 3 o C D e n sita s 8 .9 6 g r/cm 3
Lebih dari 200 m ineral m engandung unsur tem baga dengan variasi jum lah yang berbeda, tetapi hanya terdapat 20 jenis m ineral yang penting sebagai bijih tem baga
Mineral Native Copper Chalcosite Diegnite Covellite Chalcopyrite Bornite Tennanite Tetraedrite Energite Bournonite Cuprite Tenorite Malachite Azurite Chrysocolla Dioptase Brochantite Anlerite Chalcanthite Atacarnite
Rumus Kimia Cu Cu2S Cu9S5 CuS CuFeS2 Cu5FeS4/Cu3FeS3 Cu12As4S13 Cu12Sb4S13 Cu3AsS4 CuPbSbS3 Cu2O CuO CuCO3.Cu(OH)2 2CuCO3.Cu(OH)2 CuSiO3.nH2O Cu6[Si6O18].6H2O CuSO4.3Cu(OH)2 CuSO4.2Cu(OH)2 CuSO4.5H2O CuCl2.3Cu(OH)2
%Cu 99.92 79.9 78.0 66.5 34.6 55.5-69.7 42-52 30-45 48.4 13.0 88.8 79.9 57.5 55.3 30-36 40.3 56.2 53.8 25.5 59.5
◊
◊ ◊ ◊
Te rd iri d a ri K a lsiu m K a rb o n a t (C a O ) d a n M a g n e siu m se b a g a i ko m p o n e n se ku n d e rn ya B e rw a rn a p u tih N a m a : Calcite, Dolomite, Aragonite A p lika si : p e n g o n tro l p o lu si d a n m a n u fa ktu r b a ja se b a g a i flux
◊ ◊
◊ ◊ ◊
◊
O ksid a si C u -F e -S m a tte ca ir → te m b a g a b liste r ca ir. M a te ria l u ta m a : m a tte (d a ri smelting) M a te ria l ta m b a h a n : silika , u d a ra , d a n o ksig e n M e n g h a silka n Te m b a g a Blister d a n Slag P ro se s o to te rm a l Te m b a g a B liste r d e n g a n ko m p o sisi 9 9 % C u , 0 .0 2 % S , 0 .6 % O , S la g B e si-S ilika t (4 - 8 % C u ), G a s S O 2 T = 1 2 0 0 oC – 1 3 0 0 oC
◊ ◊ ◊ ◊
T = 1 2 2 0 oC P ro se s C u , F e 3 + , F e 3 O 4 so lid . M a g n e tite a ka n te rika t o le h C a O S la g m e m iliki ko m p o sisi 1 4 -1 6 % C u , 4 0 -5 5 % F e , d a n 1 5 20% C aO R e a ksi ya n g te rja d i : O ksid a si la n g su n g d e n g a n u d a ra : ◊ C u S (d a la m m a tte ) + O 2 → C u o (te m b a g a ca ir) + S O 2 ◊ F e S (d a la m m a tte ) + O 2 → F e O + S O 2 ◊ 3 F e S (d a la m m a tte ) + 5 O 2 → F e 3 O 4 + 3 S O 2 ◊ C aC O 3 → C aO +C O 2 ◊ C a O + F e 3O 4 → F e O ∙ F e 2O 3 ∙ C a O
S m e ltin g sla g : 1 -2 % C u C o n ve rtin g sla g : 4 -8 % C u M e n u ru n kan te m b a g a d a la m sla g d a p a t d ila ku ka n d e n g a n ca ra : ◊ F e 3 O 4 (s) d a la m sla g d a n m e n a h a n sla g te ta p p a n a s. ◊ M e n ye d ia ka n S iO 2 ya n g cu ku p u n tu k m e m isa h ka n sla g d a n m a tte ◊ M e n g h in d a ri ke te b a la n la p isa n ya n g te rla lu tin g g i p a d a sla g ◊ M e n ja g a ta p p in g m a tte d e n g a n sla g
◊
◊
◊ ◊
Tem baga : 80-90% sulfur didapat dari kokas, batu bara, dan m inyak Transfer sulfur dari logam m enjad i slag dapat bereaksi m em be ntuk sulfida dari M n, M g, C a yang diserap oleh slag. K alsium m erupakan agen desulfuriasasi utam a C ontoh reaksi desulfurisasi dengan C aO : F eS + C aO → F eO + C aS
◊
Ta h a p a n re a ksi p a d a p ro se s re a ksi d a p a t d itin ja u d e n g a n h u ku m te rm o d in a m ika , sa la h sa tu n ya e n e rg i b e b a s G ib b s. ∆G < 0 (reaksi spontan) ∆G = 0 (reaksi setim bang) ∆G > 0 (reaksi tidak spontan / berkebalikan)
◊
D ia g ra m E llin g h a m m e n u n ju kka n h u b u n g a n a n ta r ∆G -T p a d a b e b e ra p a re a ksi kim ia
◊
◊
◊
R e a ksi kim ia m e m b u tu h ka n p e n ye im b a n g a n ru m u s m o le ku l u n tu k se n ya w a kim ia R u m u s kim ia m e n u n ju ka n ju m la h e le m e n ya n g d ib u tu h ka n u n tu k m e m b u a t se n ya w a R e a ksi kim ia m e m b e rika n in fo rm a si p a d a ju m la h re la tif se tia p e le m e n ya n g b e re a ksi. Ju m la h re la tif d a ri re a kta n d a n p ro d u k d ib e rika n d e n g a n ko e fisie n d a la m ko e fisie n ke se tim b a n g a n C o n to h re a ksi : 2 M o O 2 + 6 C O → M o 2C + 5 C O 2
1 2 3 4 5 6
7 8
9 10 11
No
Penelitian Refining Tembaga Refining Tembaga dan Penambahan Flux Permodelan Injkesi Gas pada Pierce Smith Converter Permodelan Kinetik pada Elemen Utama saat Proses Converting Slag Ferrous Calcium Silicate (FCS) untuk Continous Converting Tembaga Kesetimbangan Fasa Dalam Paduan Slag Kalsium Silikat: edisi IV Temperatur Liquid dan Solubility pada Cu2O-FeO-Fe2O3-CaO-SiO2 Slag pada Temperatur 1250oC dan 1300oC serta Tekanan Oksigen 10-6 atm Efek Kadar Magnesium Oksida pada fluiditas slag di blast furnace Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Parameter Proses Pencampuran pada Pierce Smith Converter dengan Perbandingan Permodelan Fisika Meminimalisir Kehilangan Tembaga pada Slag Dengan Penambahan Colemanite (2CaO.3B2O3.5H2O) Oksidasi Desulfurisasi pada Slag Tembaga Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Aliran Fluida pada Pierce Smith Converter Dengan Menggunakan Lebih Dari Satu Poin Injeksi
Oleh (Tahun) Walter O. Snelling (1932) Canning, Jr (1982) Jussi Vaarno (1997) A.K Kylo (1998) Rajneet Kaur (2007)
Stanko Nikolic dkk (2008)
Jia Shyan Shiao (2008) Deside K. Chibwe dkk (2011) Aydin Rusen dkk (2012) LI Lei dkk (2012) Aaron Almaraz (2013)
M E TO D O L O G I
Start
Logam Tembaga & Matte
Flux Dolomite
Uji XRF
Uji XRF & XRD
Preparasi Flux Dolomite
Preparasi Logam Tembaga & Matte (1,07 :1)
34,33 gr Dolomite
54,96 gr Dolomite
91,61 gr Dolomite
Tanpa penambah an
Melelehkan Logam & Matte Menambahkan Flux Dolomite
A
Blowing Oksigen Mengambil Slag Tapping logam Slag
Tembaga Blister
Uji XRF & XRD Analisa Data Kesimpulan End
A
◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊
P alu B atu O beng C etakan K om presor dan Lance M uffle F urnace T im bangan D igital Term om eter Infrared M esin X R D M esin X R F
◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ◊
M a tte B a tu K a p u r (D o lo m ite ) L o g a m Te m b a g a B a tu K a p u r O ksig e n G as LPG
H A S IL D A N P E M B A H A S A N
Tab e l h a sil u ji X R F lo g a m te m b a g a d a n m a tte u n su r C u , F e , d a n S Logam Tembaga Matte
%Cu
%Fe
%S
%Ca
73,65
12,37
5,16
-
41,01
10,93
9,89
1,60
G ra fik h a sil uji X R D logam te m baga
G ra fik h a sil u ji X R D m a tte
B lister 1 1:10 85,15% C u 6,53% F e 4,15% S
B lister 2 1:8 92,23% C u 0,13% F e 3,82% S
G rafik pe n in g ka ta n ka d a r C u p a d a te m b a g a b liste r
B lister 3 1:5 94,39% C u 0,075% F e 0,83% S
B lister 4 1:3 97,39% C u 0,098% F e 3,94 % S
G ra fik h a sil u ji X R D te m baga b lister
S lag 1 1:10 7,47% C u 20,24% F e 0% C a
S lag 2 1:8 6,19% C u 27,64% F e 4,7% C a
S lag 3 1:5 4,13% C u 27,76% F e 4,83 % C a
G ra fik p e n u ru n a n ka d a r C u p a d a sla g
S lag 4 1:3 3,99% C u 30,55% F e 8,84% C a
G ra fik ke n a ika n ka d a r F e p a d a sla g
G ra fik h a sil u ji X R D te m baga b lister
◊ ◊ ◊
◊ ◊
K adar C u m eningkat dengan penam bahan flux D olom ite R asio 1:3 yang terbaik → 97,37% C u K adar tem baga dalam slag m enurun hingga 3,99% pada rasio 1:3 S lag yang terbentuk adalah slag calcium -ferrite P enam bahan D olom ite yang terbaik dengan rasio 1:3
