KE DAFTAR ISI ISSN 0216 - 3128
46
OPTIMASI WAKTU DAN PEMBUATAN KONSENTRAT MONASIT
MV. Purwani, dkk.
TINGKAT OKSIDASI PADA Ce, La DAN Nd DARI PASIR
MV Purwani dan Suyanti Pusa/ Teknologi Akselera/or dan Proses Bahan - BATAN
ABSTRAK OPTIMASI WAKTU DAN TINGKATOKSIDASI PADA PEMBUATAN KONSENTRAT Ce, La DAN Nd DARI PASIR MONASIT Telah dilakukan oksidasi ber/ingka/ pada pembua/an konsentrat Ce, konsentrat Nd dan konsentrat La dad logam tanahjarang hidroksida ( LTJOH ) hasil olah pasir monasit. Parameter yang diteliti adalah wak/u oksidasi danjumlah tingkat oksidasi. Pada pelarutan umpan 25 gram LTJOH hasil olah pasir monasit dalam 80 ml HNOJyang dioksidasi dengan KBrOJ = 1 gram, hasilterbaik dicapai pada wak/u oksidasi op/imasi 30 menit. Pada /ingka/ oksidasi 1pembua/an konsentrat Ce diperoleh berat konsentrat Ce = 9,7753 gram, kadar Ce = 71,07%. Efisiensi pengendapan Ce = 93,77 %. FP Ce-Th = Untuk meningkatkan efisiensi pengambilan Ce supaya 2,6393, FP Ce-La = GI? dan FP Ce-Nd = 77,3944. diperoleh konsen/ra/ Nd dan konsentra/ La yang mengandung Ce sekecil mungkin dilakukan oksidasi ber/ingka/. Pengambilan Ce maksimum dicapai pada /ingka/ oksidasi ke 11/ Pada tingka/ oksidasi 11/ diperoleh berat konsentra/ Nd = 10,1842 gram, kadar Nd = 38,92 %, efisiensi pengendapan Nd = 86,78%. FP Nd-Th = 8,1758, FP Nd-La = 1,5935 dan FP Nd-Ce = 15,9675. Berat konsen/rat La yang diperoleh = 1,6731 gram, kadar La = 81,45%, efisiensi pengendapan La = 80,67 %. FP La-Th = c.o, FP La-Ce = 270,9786 dan FP La-Nd = 10,3254..
ABSTRACT THE OPTIMA TION OF TIME AND DEGREE OF OXYDA TION ON MAKING OF Ce, La AND Nd CONCENTRATE FROM MONAZITE SAND. The mul/is/age oxidation at making ofCe concentrate, Nd concentrate and La concentrate from rare earth hydroxide product treatment of monazite sand have been done... The parametres observed were time and stage of oxydation. At dissolving of 25 gram rare earth hydroxide in 80 ml HNOJ and was oxydated with 1 gram of KBrOJ' the best yield on making of Ce concentrate was achieved at oxydation time was 30 minutes.. At first stage of oxydation , on making ofCe concentrate were obtained the weight ofCe concentrated. = 9.7753 gram, percentage ofCe = 71.07%, The efisiensi ofprecipitaton ofCe = 93.77 %. SF (Separation Factor) Ce-Th c= 2.6393, SF Ce-La = Gl?andSF Ce-Nd = 77.3944. For upgrade recovery efficiency ofCe, to make La and Nd concentrate which content of Ce minimum, the multistage oxydation was done. The maximum recovery of was achieved at the 3rd oxydation. At the 3rd oxydation were obtained the weight of Nd concentrlate = 10,1842 gram, percelltage of Nd = 38.92 %. the precipitatiun efficiency of Nd = 86.78%. Sf Nd-Th = 8./758, SF Nd-La = 1.5935 dan FP Nd-Ce = 15.9675, the weight of La = 1.6731 gram, , percentage of La = 81.45%. The precipitation eficiency of La = 80.67 %. SF La-Th = c.o, SF La-Ce = 270.9786 and SF La-Nd = 10.3254..
PENDAHULUAN Scrillm (Cc), I.antanllm (La) dan yang Ncodimillm (Nd) mcmpunyai nilai ckonomis tinggi mengingat manfaatnya dalam berbagai industri. Ketiga unsur ini merupakan unsur-unsur tanah jarang yang terdapat dalam pasir monasit. Oi Indonesia Pasir Monasit merupakan hasil samping pencucian bijih timah oleh PT Tambang Timah yang terdapat di P.Bangka dan Belitung. Pasir Monasit ini hanya dibuang dilaut disekitar pulau terse but. Selain itu , pasir monas it juga terdapat di Singkep, Rirang dan Tanah Merah. Kegunaan Ce misalnya sebagai bahan katalis pada penyulingan minyak bumi, logam
paduan yang tahan suhu tinggi dan korosi, industri kacaloptik (CRT, kamera), kapasitor, keramik bcrwarna dan cat scrra scbagai bahan pCl110lcs . tangki pcngcmas .. Kcgunaan La scbagai bahan baku pembutan gelas optik dan filamen MBE, sedang kegunaan Nd antara lain untuk bahan pembuatan magnet dan superkonduktor.(I) Penelitian ini bertujuan membuat konsentrat Ce hidroksida, Nd hidroksida dan La oksalat dari konsentrat logam tanah jarang (LTJ) hasil olah pasir monas it dengan cara oksidasi dan pengendapan, sebagai langkah awal untuk memperoleh bahan yang mumi.(2) Pada penelitian sebelumnya telah diperoleh konsentrat LTJ dari pasir monasit berbentuk hidroksida (LTJOH).
Prosldlng PPI • PD/PTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
47
ISSN 0216 - 3128
MV. Purwani, dkk.
Untuk memisahkan dan membuat konsentrat Ce, konsentrat La dan konsentrat Nd dilakukan dengan beberapa tahapan proses sebagai berikut : Pembuatan konsentrat Ce dengan oksidasi dan pengendapan fraksional. Unsur-unsur logam tanah jarang biasanya mempunyai valensi rangkap. Sifat yang spesifik dari Ce ialah Ce mempunyai valensi rangkap III dan IV, sedang unSUf-unsur yang lainnya umumnya mempunyai valensi rangkap II dan III. Berdasarkan perbedaan ini, maka jika semua unsur
Ce diubah menjadi valensi IV, maka Ce dapat dipisahkan dari unsur lainnya. Bila LTJOH dioksidasi, maka unsur-unsur logam tanah jarang selain. Ce akan berubah menjadi valensi III, sedangkan Ce akan berubah menjadi valensi IV. Untuk mempermudah terjadinya oksidasi, LTJOH dilarutkan terlebih dahulu memakai HN03. Asam nitrat sangat mudah melarutkan LTJOH dan sekaligus berfungsi sebagai oksidator, sehingga oksidasi akan semakin mudah. Oksidator yang dipakai ialah KBr03 .
(I)
+ 3HNO/L TJ)(NO\ + 3Hp IOCe(OH) 3 + 30HN03 IOCe(N03)/ 30H 2 0 2KBr03 K20 + Br2i + 50" (LTJ)(OH)3
.j,
(2) (3)
ill
10 Ce (N01)~+ 5H2Q 10Ce(N0lh + 10HNO, + 5 O!! 10 Ce(N03)4 + Kp + Br/ + 35Hp IOCe(OH) 3 + 40.HN03 + 2KBrd 3
Terjadinya reaksi dan terbentuknya hasil reaksi diperlukan waktu yang cukup agar reaksi dan hasil reaksi yang diperoleh maksimal. Reaksi oksidasi di atas merupakan reaksi heterogen searah (tidak bolak-balik) karena reaktan terdiri dari larutan dan padatan (KBr03) dan hasil reaksi selain berupa cairan juga terbentuk gas. Kecepatan reaksi berkurangnya reaktan atau bertambahnya hasil reaksi secara matematis yang sederhana dapat dirumuskan : A + B + C~ 0 + E + F + G r = k CAn= - d CA I dt kCA"= - dCAI dt dCA I CA"= - k dt
(6) (7) (8) (9)
Jika diintegralkan dengan batasan t = 0 ~ CA = CAo t=t ~ CA=CA [1/(n-I)] {[I/CA("-')] - [I/CAo(n-,)] }=kt
(10) (11) (12)
r
=kecepatan reaksi mol yang terbentuk persatuan waktu CA = mol A sesudah bereaksi CAo= mol A mula=mula ( sebelum bereaksi ) k = konstante kecepatan reaksi t = waktu reaksi n = orde reaksi J ika persamaan tersebut untuk hasil reaksi 0 maka CD = CA = CAo- A yang bereaksi
(5)
Oleh karena itu, pada penelitian ini diteliti waktu reaksi oksidasi. Disamping waktu oksidasi, mengingat bahwa tidak ada reaksi yang sempurna atau konversi mencapai 100%, maka untuk meningkatkan konversi hasil dilakukan oksidasi bertingkat. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan variasi jumlah oksidator yang dipakai, tetapi tidak diperoleh konversi yang mendekati 100%. Kesempurnaan pengambilan atau pembuatan konsentrat Ce ini sangat penting, karena jika Ce belum terambil sempurna maka konsentrat La dan Nd yang dihasilkan masih dikotori oleh Ceo Pemisahan Ce, La dan Nd dilakukan dengan cara pengendapan. Proses pengendapan adalah proses terjadinya padatan karena melewati besarnya harga hasil kali kelarutan (solubility product) atau solubility product constant ( Ksp) dan dalam keadaan jenuh. Berdasarkan perbedaan Ksp masing-masing unsur dalam bentuk senyawanya, maka unsur-unsur dapat dipisahkan satu dengan lainnya. Untuk memisahkan Ce dari larutan nitrat dilakukan pengendapan dengan NH40H. Serium (IV) dalam bentuk hidroksida mempunyai harga Ksp kecil, sehingga akan mudah mengendap pada pH rendah. Sedang un sur yang lain mengendap pada pH tinggi karena mempunyai Ksp yang besar. Pada valensi IV, sifat kebasaan Ce akan mirip dengan Th, kedua unsur ini akan mengendap bersama-sama. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Ce(N03)4
+ 4NH40H -+ Ce(OH)4
Dari persamaan terse but untuk kesempurnaan reaksi sangat dipengaruhi oleh waktu reaksi. Prosiding PPI • PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Jull 2006
J,
+ 4NH4N03 (13)
ISSN 0216-3128
48
Pembuatan pengendapan
konsentrat Nd memakai NH40H
dengan
MV. Purwani, dkk.
cara
Pada pH rendah La, Nd dan unsur-unsur lainnya sukar mengendap atau dengan kata lain masih berbentuk larutan. Larutan sisa setelah pengambilan Ce berwarna agak merah jambu yang menunjukkan warna Nd. Untuk memisahkan Nd, larutan diendapkan dengan ammonia pada pH 8. Untuk mengetahui keberhasilan proses, selain berat dan kadar unsur yang diperoleh juga dihitung
Pembuatan konsentrat La dengan pengendapan memakai asam oksalat. Setelah Nd dipisahkan, ke dalam larutan dimasukkan asam oksalat sampai tidak terbentuk endapan lagi. Endapan putih yang terbentuk adalah konsentrat La oksalat. La(N03»+3H2C204 ~ La2(C204hj.+ 3HN03 (15) efisiensi pengendapan dan faktor pisah un sur satu dengan lainnya.
Efi" ISlensl pengen d apan unsur = kadar unsur dalam konsentrat x berat konsentrat kadar unsur dalam LTJOH x 25
x 1000/,0 (16)
Faktor Pisah A _B = efisiensi pengendapan unsur A efisiensi pengendapan unsur B BAHAN DAN TAT A KERJA
(17)
Pembuatan
Bahan LTJOH.: Th = 5,84%, La = 12,58%, Ce = 29,64%, Nd = 12,82%., HN03 teknis , NaOH teknis, KBr03 dari Merck, air suling. NH40H teknis, unsur LTJ untuk standar analisis.
konsentrat
La
Filtrat sesudah pemisahan Nd ditambah asam oksalat sampai tidak terbentuk endapan lagi. Endapan disaring, dikeringkan, ditimbang dan dianalisis.
Variasi tingkat oksidasi Oksidasi
I
Alat Pengaduk pemanas, pH meter, ayakan, penggerus, alat gelas, spektrometer pendar sinar X
Tata Kerja
Variasi waktu oksidasi Pembuatan
konsentrat
Pembuatan
konsentrat
LTJ OH sebanyak 25 gram dilarutkan dalam 80 ml HN03 teknis ditambah 1 gram KBr03' Sambil diaduk dan dipanaskan dengan waktu divariasi selama waktu optimum yang diperoleh pada variasi waktu. Sesudah dingin ditambah NH40H teknis sampai pH 1. Endapan yang diperoleh disaring, dianalisis.
Ce
Ceo
Pembuatan
dikeringkan,
konsentrat
ditimbang
dan
La + Nd
LTJ OH sebanyak 25 gram dilarutkan dalam 80 ml HN03 teknis ditambah 1 gram KBr03 sambil diaduk dan dipanaskan dengan waktu divariasi selama 15, 20, 25, 30 dan 35 men it. Sesudah dingin ditambah NH40H teknis sampai
Ce ditambah Larutan sisa pemisahan NH40H teknis sampai pH 10, endapan yang terbentuk disaring, dikeringkan, ditimbang dan dianalisis.
pH 1. endapan yang terbentuk dikeringkan, ditinbang dan dianalisis.
Oksidasi
Pembuatan
NH40H
konsentrat
disaring,
Nd
Larutan sisa pemisahan Ce ditambah teknis sampai pH 8, endapan yang
terbentuk disaring, dikeringkan dan dianalisis.
II dan
seterusnya
Endapan pH 10 dilarutkan lagi dalam HN03 teknis ditambah 1 gram KBrOJ
80 ml
Sambil diaduk dan dipanaskan selama waktu optimum yang diperoleh pada variasi waktu.
Prosldlng PPI • PDlPTN 2006 Pustek. Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Jull 2006
ISSN 0216 - 3128
MV. Purwalli, dkk.
Sesudah dingin ditambah NH40H
teknis sampai
J. Endapan yang diperoleh pH dikeringkan, ditimbang dan dianalisis.
disaring,
Larutan sisa pemisahan Ce ditambah NH40H teknis sampai pH 10, endapan yang terbentuk disaring, dikeringkan dan dianalisis. Pekerjaan diulangi sampai Ce tidak terbentuk dalam endapan pH I membuktikan oksidasi sudah sempuma.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh
waktu oksidasi
Pada waktu oksidasi berlangsung selama 15 men it, endapan konsentrat Ce yang diperoleh sebanyak 8,7 gram. Semakin lama waktu oksidasi 20 dan 25 men it, endapan yang terbentuk semakin banyak. Tetapi setelah waktu oksidasi 30 dan 35 menit endapan yang terbentuk relatif sarna sebesar kira-kira 10 gram. Seperti dijelaskan pad a persal11aan 6 sal11paipersal11aan 12 hubungan antara konsentrasi atau mol yang bereaksi maupun yang terbentuk dipengaruhi oleh waktu reaksi atau oksidasi. Pada Gambar I dapat dilihat grafik hubungan antara waktu oksidasi dcngan bcrat konsentrat Ce yang terbentuk membentuk kecenderungan garis yang asimtotis naik ke atas. Waktu oksidasi 30 menit merupakan waktu yang optimum, karena pada waktu ini sudah tidak ada kenaikan hasil reaksi. Seandainya reaksi yang berlangsung orde satu maka dengan pengintegrasian persamaan 12 akan diperoleh persamaan CA = CAO' e -kt untuk reaktan. Jika digambarkan hubungan antara waktu dan mol yang tersisa akan membentuk garis asimtotis kebawah. Dengan demikian untuk produk akan diperoleh hubungan yang membenuk garis asimtotis ke atas .
49
Pada saat pelaksanaan penelitian, karena pemanasan sampai mendidih dan terbentuk gas, maka setelah pemanasan 35 menit larutan sangat kental dan tidak bisa diaduk sehingga pemanasan dihentikan. Pada Gambar 2 dapat dilihat hubungan antara waktu oksidasi dengan kadar un sur. Dalam konsentrat Ce, kadar Ce pada waktu oksidasi 15 men it sebesar 46%, kadar Th 3,07%, kadar Nd 0,8% dan La tidak terdeteksi. Waktu oksidasi 15 menit ini, selain belum terjadi oksidasi yang sempuma juga belum terjadi pelarutan hidroksida yang sempuma. Padatan yang tidak larut mengandung unsur lain selain Ce, Th, La dan Nd. Pada waktu oksidasi berlangsung 20 - 25 men it, kadar Ce sebesar 65 - 68% dan mencapai puncaknya pada waktu oksidasi 30 men it sebesar 71,07%. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi semakin sempuma. Th (OH)4 mempunyai sifat kebasaan yang sangat kuat dan sangat mudah mengendap. Meskipun kadar Th dalam umpan kecil, tetapi dalam endapan konsentrat Ce kadarnya relatif besar, yaitu berkisar antara 3,07 - 6,7%. Harga pKsp Th (OH)4 = 44,6 dan pKsp Ce(OH)4 = 50,4, sehingga kedua unsur ini sangat mudah mengendap. Hidroksida Ce(I1J) atau Ce(OH)3 mempunyai harga pKsp = 19,82, sangat jauh bcrbeda dcngan pKsp CC(OH)4' Jika oksidasi Ce(I1I) menjadi Ce(IV) tidak berlangsung dengan baik, maka tidak akan terjadi pengendapan yang cepat pada pH rendah. Dengan melihat kadar Ce yang tinggi dalam endapan, menunjukkan bahwa oksidasi terjadi dengan sangat baik. Harga pKsp La (OH») = 22,3 dan pKsp Nd(OH») = 23,3, oleh karena itu La(OH») . dan Nd(OH») tidak mudah mengendap. Dengan demikian kadar La dan Nd sangat kecil dalam konsentrat Ceo
i!
.§ ~~ 80 11
~Q)
Cc ::s
10
••••
Q) tI?
~
oX
~ C 'C =
9
8
40
I
/
)(~~
-+-
Th
___
La
~Ce ---
0
Nd
15 20 25 30 35 Waktu oksidasi, menit
15
20
25
30
35
Waktu oksidasi, menit Gambar 1. Hubungan waktu oksidasi berat konsentrat Ce
dengan
Gambar 2. Hubungan waktu oksidasi dengan kadar unsur dalam konsentrat Ce Gambar 3 menunjukkan bahwa efisiensi pengendapan Ce sangat besar dibanding lainnya. Semakin besar waktu oksidasi, reaksi pelarutan dan
Prosiding PPI • PDlPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta. 10 Juli 2006
-
ISSN 0216 - 3128
50
oksidasi yang terjadi semakin sempurna,
Ce(IV)
yang terbentuk semakin banyak, sehingga efisiensinya semakin besar. Dengan melihat besarnya faktor pisah ( FP ) antara Ce dengan unsur lainnya pada Tabel 1 yang Tabel1. Pengaruh
MJ-: Purwani, dkk.
sangat besar, lebih memantapkan bahwa Ce mudah dipisahkan dari unsur lainnya, kecuali dengan Th. Waktu oksidasi optimum dipilih 30 men it, dengan FP Ce- Th, FP Ce-La dan FP Ce-Nd paling besar.
waktu oksidasi terhadap
00 0 00 0 00 20 25 30 35 76,8613 7,4156 18,6098 2,2341 1,9506 2,1151 2,9991 2,9928 15 19,7742 24,7842 Faktor Pisah
FP pada konsentrat
Ce
Waktu oksidasi, menit
Ce terhadap
15
-+- Th
-+- La /:
)(
Hie
---
~
-e- Nd
1.1,1,111 15
20
Ce
25
30
35
f;!
~
5
5 -= 11 .:.: 12 10 ~
~ ze
I
+---.... ~ ~,~,: 15 20
25
30
35
Waktu oksidasi, menit
Walctu oksidasi, menit
Gambar 3. Hubungan waktu oksidasi dengan eflSiensi pengendapan dalam konsentrat Ce
Gambar 4. Hubungan waktu oksidasi dellgall beratkollselltratIVd
Setelah Ce dapat dipisahkan, maka dengan memperbesar pH larutan atau filtrat sisa dan dengan memanfaatkan perbedaan harga pKsp La (OH)3 dan pKSp Nd (OH)3 dapat dibuat konsentrat Nd dan konsentrat La. Dengan menambahkan NH40H teknis ke dalam larutan, pH larutan akan
----
Dilihat dari kadarnya, unsur lain yang paling banyak terikut dalam konsentrat Nd adalah La, karena pKsp La harganya sangat mirip dengan pKsp Nd. Sedang Ce yang terikut dalam konsentrat Nd adalah sisa Ce (111) yang tidak teroksidasi menjadi Ce (IV).
---- --+- Th --.-
La
_____ C e
meningkat sampai pH 8, kemudian akan terbentuk endapan yang berwarna merah muda. Endapan ini adalah konsentrat Nd. Gambar 4 menunjukkan berat endapan konsentrat Nd yang terbentuk pad a berbagai variasi waktu oksidasi akan sedikit menurun dengan waktu oksidasi yang semakin lama. Hal ini menunjukkan bahwa jika reaksi oksidasi tidak berlangsung dengan baik, maka Ce(III) akan ikut mengendap bersama Nd ..
•
-..-
Nd
15 20 25 30 35
Waktu oksidasi,
menit
Gambar 5. Hubungan waktu oksidasi dellgall kadar konsentrat IVd
Kadar Ce akan semakin kecil dengan bertambahnya waktu oksidasi, karena oksidasi Ce semakin sempurna, maka Ce lebih banyak terikut dalam konsentrat Ce dibanding dalam konsentrat Nd. Kadar Nd paling kecil pada waktu oksidasi 15 menit, karena kemungkinan Nd tidak lamt sempurna, sehingga ikut dalam endapan Ceo
Prosldlng PPI • PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
__
Th
___
La
__
Ce
tidak begitu berpengaruh, maka efisiensi pengendapan La dalam konsentrat Nd hampir sama sekitar 60%. Pengendapan Ce sangat dipengaruhi oleh waktu oksidasi, maka dengan meningkatnya waktu oksidasi, efisiensi pengendapan Ce dalam konsentrat Nd semakin keeil. Konsentrasi Ce dalam konsentrat Nd tinggal 6 - 10%.
--Nd 15
51
ISSN 0216 - 3128
M V. Purwani, dkk.
20
25
30
35
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa harga FP yang paling besar adalah harga FP Nd-Ce. Hal ini menunjukkan bahwa Nd dan Ce mudah dipisahkan dengan metoda ini. Semakin besar waktu oksidasi harga FP Nd-Ce semakin besar. Hal ini menunjukkan bahwa Ce sudah semakin sempurna menjadi Ce(IV), sehingga sisanya dalam konsentrat Nd semakin sedikit. Harga FP Nd-Th semakin besar dengan bertambahnya waktu oksidasi, meskipun pengaruhnya tidak begitu kuat. Harga FP Nd-La paling keeil dan harganya relatif sarna, menunjukkan La dan Nd sangat sulit dipisahkan dengan metoda ini. Sehingga perlu dicoba dengan metoda yang lain.
Waklu oksidasi, men~
Gambar 6. Hubungall waktu oksidasi dengan efisiellsi pengendapan dalam konsentrat Nd Dilihat dari harga efisiensi pengendapannya, pad a waktu oksidasi 15 men it, efisiensi pcngendapan agak keci I karena kadar dan berat endapan konsentrat Nd yang terbentuk juga agak keci!. Sedang pada berbagai variasi waktu oksidasi setelah 15 men it efisiensinya hampir sama. Besarnya efisiensi pengendapan Nd berkisar an tara 94 - 98 %. Demikian juga dengan La, pada waktu oksidasi 15 men it kadar La kecil, maka efisiensinya juga kecil sekitar 45%. Tetapi setelah waktu oksidasi 20 - 35 menit faktor waktu oksidasi
Tabel 2. Pengaruh
waktu oksidasi terhadap
20 30 8.4920 25 35 5,8452 3,3875 7,.6848 10,66490 1,5872 1,4754 1,4620 1,4917 12,4489 13,1451 12,3247 8,9793 1,7994 11,2806 15 Faktor Pisah
FP.pada konsentrat
Nd
Waktu oksidai, menit
Nd terhadap
Konsentrat La dibuat dengan menambahkan asam oksalat kedalam filtrat setelah pengendapan Nd. Semua unsur yang ada dalam larutan, diendapkan dengan sempurna dalam konsentrat La Oksalat. Konsentrat La yang terbentuk relatif sama beratnya, hanya ada sedikit sekali kenaikan berat dengan bertambahnya waktu oksidasi. Waktu oksidasi tidak mempengaruhi terjadinya endapan konsentrat Nd. Pada pembuatan konsentrat La setelah pemisahan Nd konsentrat La yang terbentuk juga relatifsama (Gambar 7). Pada Gambar 8 dapat dilihat kadar Th, La, Ce dan Nd dalam konsentrat La pada berbagai waktu oksidasi. Kadar La yang diperoleh berkisar antara 64 - 81 %. Dari segi kemurnian, sudah diperoleh konsentrat yang relatif baik. Torium tidak terdeteksi dalam konsentrat La, karena Th sudah terendapkan bersama Ce pad a konsentrat Ce dan sisanya ikut mengendap pada konsentrat Nd. Dengan demikian Th tidak ada dalam konsentrat La. Sedang Ce masih terikut dalam konsentrat La,
Pro$lding
karena Ce yang terikut ini adalah Ce(lII) yang dalam bentuk hidroksida mempunyai harga pKsp yang dekat dengan Nd dan La.
15
20
25
30
35
Waktu oksiasi, menit Gambar
7.
Hubungan waktu oksidasi dengan berat konsentrat La
PPI • PDIPTN Z006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN . Yogyakarta. 10 Juli 2006
-+-
ISSN 0216 - 3128
52
MV. Purwan;, dkk. Dilihat FP La terhadap unsur lain pada Tabel
--.-
11'1
.......- La
~_ce 15
2J
i--t-+-; I • 2)
3)
Ndl
35
Waktu oksidasi, menit Gambar 8. Hubungan waktu ok.'i;das; dengan kadar konsentrat La Dalam filtrat setelah pengambilan Nd, unsur La adalah yang paling dominan. Oleh karena itu efisiensi pengendapan La juga paling besar dibanding unsur yang lain. Meskipun demikian efisiensinya tetap relatif kecil yaitu berkisar antara 30 - 40%, tetapi kadar La yang diperoleh relatif besar, hanya konsentrat La yang diperoleh sedikit beratnya sekitar 2 gram. Besamya efisiensi pengendapan pada konsentrat La dapat dilihat pada Gambar 9.
-..e
-41
! ~= '" c
.~ ~~~ ~ ~ 200 15
~:!
20
25
30
35
--La __ --Nd -f
|
40~~
Waktu okidasi, menit
Gambar 9. Hubungan waktu oksidasi dengan eftsiensi pengendapan unsur da/am konsentrat La
J, FP La -Th tak terhingga, menunjukkan La sangat mudah dipisahkan dari Th. Demikian juga FP LaCe sangat besar, hal ini juga menunjukkan bahwa La dapat dipisahkan dari Ceo Sedang FP La-Nd relatif paling kecil, menunjukkan bahwa La dan Nd lebih suli! dipisahkan dengan metoda ini dibandingkan pemisahan dari Th dan Ceo Dengan waktu oksidasi 30 men it, dapat diperoleh FP La-Th tak terhingga, FP La-Ce = 259,3997 dan FP La-Nd = 9,6723 Pengaruh
tingkat oksidasi.
Pada pengaruh tingkat oksidasi dipakai umpan 25 gram LTJOH yang dilarutkan dalam 80 ml HN03 pekat teknis dioksidasi dengan I gram KBr03 selama waktu optimum 30 menit. Untuk pemisahan Ce, hasil oksidasi diendapkan pada pH I memakai amonia. Oksidasi bertingkat bertujuan untuk menyempumakan pengambilan Ce dari konsentrat LTJOH supaya konsentrat Nd dan konsentrat La yang diperoleh mengandung Ce sekecil-kecilnya. Gambar ]0 mellunjukkan hubungan antara tingkat oksidasi dengan berat endapan konsentrat Ceo Semakin banyak tingkat oksidasi, endapan yang diperoleh semakin sedikit dan proses oksidasi dihentikan pada tingkat oksidasi III, karena sudah tidak efektif lagi. Dari Gambar 10 dapat diambil kesimpulan, bahwa suatu reaksi memang tidak dapat sempuma 100% dan dengan oksidasi bertingkat ini untuk menyempumakan reaksi , dalam hal ini reaksi oksidasi. Kadar Ce pada konsentrat Ce yang diperoleh pada tingkat oksidasi ] sebesar 7] ,07%, kemudian menurun pada tingkat oksidasi II dan III.
--
00 -------~-FP -- Dada k ren garu 3.259,3887 20 35 25 Waktu terhadaD oksidasi. menit ]30 75,9422 ]41,954] 7, 9,8723. 245,79]4 7,0722 7,7936 13,]532 4,4003 ] 00 085 15h waktu oksidasi
L
Nd terhadap
Dapat disimpulkan bahwa oksidasi Ce pad a tingkat oksidasi I paling banyak dibanding pada tingkat oksidasi II dan III. Pada oksidasi II dan III kemungkinan ada unsur lain selain La, Nd dan Th yang mempunyai sifat mirip dengan Ceo Hubungan antara tingkat oksidasi dengan kadar unsur pada konsentrat Ce dapat dilihat pada Gambar ] ]. Kadar Th juga menurun dari 6 - 2% merupakan unsur yang terbesar terikut dalam konsentrat Ce, La tidak terdeteksi dan kadar Nd naik ]- 5%.
Pada Gambar 12 dapat dilihat hubungan tingkat oksidasi dengan efisiensi. Efisiensi pengambilan Ce tentu saja paling besar dibanding unsur lainnya. Meskipun kadar Th dalam konsentrat Ce relatif kecil, tetapi efisiensinya relatif besar, membuktikan bahwa sebagian Th sudah mengendap bersama Ce dalam konsentrat Ceo Sedang untuk La, karena tidak terdeteksi dalam konsentrat Ce, efisiensinya 0% dan efisiensi Nd berkisar antara I ]0%.
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
ISSN 0216 - 3128
MV, Purwani, dkk.
If}
0)
-0-
611
rc: o •... Q) ~ 0 c: Q) •... CD ro Q)
jumlah oksidator yang tetap, sedang jumlah yang dioksidasi menurun reaksinya akan semakin baik. Gambar 13 dan Gambar 14 menunjukkan kondisi konsentrat La + Nd yang diperoleh. Berat konsentrat Nd + La sedikit menurun dengan bertambahnya tingkat oksidasi, karena Ce dan Th sudah terendapan pada konsentrat Ce, sehingga jumlahnya pada konsentrat La+Nd semakin sedikit. Nd sedikit akan ikut mengendap pada konsentrat Ce pada tingkat oksidasi II dan tingkat oksidasi III. Sedang La hampir tidak ikut terendapkan dalam konsentrat Ce pada oksidasi II dan III.. Meskipun berat konsentrat La + Nd menurun, tetapi jumlah La dan Nd yang terendapkan relatif tetap jumlahnya, maka kadar La dan Nd semakin meningkat pada tingkat oksidasi II dan III. Kadar Ce dan Th hampir tidak terdeteksi dalam konsentrat La + Nd.
III
II
Tingka1 oksidasi Gambar JO.Hubungan tingkat IJksidasi dengan berat konsentrat Ce
Tabel 4. Pengaruh tingkat oksidasi FPCe 0000 75,7714 76,8613 1,6385 2,6381 7,7570 Tinl!kat oksidasi Faktor 27,1744 Th
70
~ ~ 60
__
0; oi 50
Nd La terhadao
"EO
~ "§
c::-
53
III I II
Th
--La
Pisah Ce
40
::~ 30 ~ ~ 20 '" 0 ::.::-'" 10
-.-
Ce
__
Nd
terhadap
o
II Tingkat
Gambar
III
--~...I
oksidasi
2 I.. ~ +~6 14 'E 10 0~ ~C)
.::.::
II.
Hubungan tingkat oksidasi dengan kadar unsur da/am konsentrat Ce
CO
Q.)
Q.)
~
....•
1;:-
:;11 \I:Jl ._ 0•• Q) w
IIIII
0 ~ ~ 100 50 t':I
.-.-Th
I
t':IU ~
'.
t':I
1
.-.-Nd
--La ...-Ce
II
III
Tingkat oksidasi
~
Gambar 13.Hubungan tingkat oksidasi dengan berat konsentrat La + Nd
e~ Tingkat oksidasi
Gambar 11.Hubungan tingkat oksidasi dengan eflSiensi pengendapan da/am konsentrat Ce
!:! =:
40
~~
30+
-~i
---
~
I
... cl'!20
: c
---
cQ
('0
II
~.:.:
Pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa pada , diperoleh FP Ce terhadap unsur lain rata-rata semakin besar. Hal ini dapat dimengerti karena reaksi oksidasinya semakin bain baikl Dengan
Prosicling
_La --.....- C e
10
('05:0
"CI
Th
Nd
III
Tingkat oksidasi
Gambar 14.Hubungan tingkat oksidasi dengan kadar konsentrat La + Nd
PPI - PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
ISSN 0216-3128
54
Pad a Gambar 15 dapat dilihat bahwa efisiensi Nd relatif konstant pad a berbagai variasi waktu oksidasi, membuktikan jumlah Nd yang diendapkan dalam konsentrat Nd tetap. Demikian juga untuk unsur - unsur lainnya.
1;
c ~
~
80
+
1--,
E . IIIII --8-I Th -z cc.~ c~ ;; 100- 6040 ~~ ~ c.•.•~ ~ OJ (I) 0
~
--La -+- Ce
1--- Nd
Tingkat oksidasi
Gambar 15.Hubungan tingkat oksidasi dengan eftsiensi pengendapan da/am konsentrat La + Nd
Tabel
5. HasH konsentrat
Herat Th La 00 Nd Ce 00,1842 Th 83,67 81,45 16,33 13,22 86,78 7,68 17,31 38,92 0,70 1,56 101,6731 Konsentrat
Kadar, %
Nd dan konsentrat
Pada Tabel 5
berat konsentrat Nd setelah
oksidasi III sebesar 10,1842 gram, sedang pada pengaruh waktu oksidasi tanpa oksidasi beretingkat berat konsentrat Nd yang diperoleh pad a waktu optimum 30 menit sebesar 11,8112 gram. Karena ketika dilakukan pengendapan konsentrat Ce pada oksidasi II dan oksidasi III, ada Nd yang ikut mengendap dan jumlah Ce dan Th juga berkurang ( sebagai pengotor ). Berkurangnya Ce dan Th, akan meningkatkan kadar Nd. Jika tanpa oksidasi bertingkat kadar Nd 28,67%, maka dengan oksidasi tiga tingkat kadar Nd menjadi 38,93%. Setelah tingkat oksidasi III, Th tidak terdeteksi dan Ce sangat keci!. Untuk lebih menegaskan kesimpulan yang diambil, diperkuat dengan besamya faktor pisah antara Nd dan La dengan unsur seperti disajikan pad a Tabel 6. Faktor pisahnya semua mengalami peningkatan dibanding sebelum dilakukan oksidasi bertingkat.
La yang diperoleh
pad a tingkat oksidasi III
Efisiensi, %
Tabel 6. Faktor Pisah konsentrat
Faktor Pisah
MV. Purwani, dkk.
Nd dan konsentrat
Th 8,1758
Nd
La pada tingkat oksidasi III
Th
La
00
KESIMPULAN Semakin lama waktu oksidasi, berat dan kadar Ce dalam konsentrat Ce, kadar Nd dalam konsentrat Nd dan kadar La dalam konsentrat La semakin besar, Pada pelarutan umpan 25 gram LTJOH hasil olah pasir monasit dalam 80 ml HN03 yang dioksidasi dengan KBr03 = I gram, hasil terbaik dicapai pada waktu oksidasi 30 menit. Pada tingkat oksidasi I, pembuatan konsentrat Ce, berat konsentrat Ce = 9,7753 gram, kadar Ce = 71,07%, efisiensi pengendapan Ce = 93,77 %. FP Ce- Th = 2,6393, FP Ce-La = 00 dan FP Ce-Nd = 77,3944. Untuk meningkatkan efisiensi pengambilan (:e supaya diperoleh konsentrat Nd dan konsentrat La yang mengandung Ce sekekecil mungkin dilakukan oksidasi bertingkat. Pengambilan Ce maksimum dicapai pada tingkat oksidasi ke III Pada tingkat oksidasi III diperoleh berat konsentrat Nd = 10,1842 gram, kadar Nd = 38,92 %, kadar Th =
Konsentrat La I Ce 270,9786
Nd 10,3254
0%, kadar Ce = 0,7%, kadar La = 17,3 1%, efisiensi pengendapan Nd = 86,78%. FP Nd-Th = 8,1758, FP Nd-La = 1,5935 dan FP Nd-Ce = 15,9675. Berat konsentrat La = 1,673 I gram, kadar La = 81,45%, kadar Th = 0%, kadar Ce = 0% dan kadar Nd = 7,68. Efisiensi pengendapan La = 80,67 %. FP LaTh = 00, FP La-Ce = 270,9786 dan FP La-Nd = 10,3254.
DAFT AR PUST AKA I.
BARGHUSEN, J.J., and SMUTZ, M., Processing of Monazite Sand, Ames Laboratory, Iowa States College Ames, Iowa ( 1958 )
2.
PRAKASH, S., Advanced Chemestry of Rare E1arth Elements, S.Chamc. & Co (PVT) (TI), Ram Nagar, New Delhi, 110055,4 th, (1975).
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juii 2006
MV. Purwani, dkk.
ISSN 0216 - 3128
3.
LOURIE, Y., Aide Memorie de Chemic Analyiqui, edition MIR , Moscow, (1975).
4.
VOGEL, Textbook Of Quantitative Inorganic Analysis, Longman Group UK Limited, London, (1978)
55
5.
SMITH, J.M., Chemical Engineering Kinetics, Mc Graw Hill Book Company, New York (1980) .
6.
TIPTON, CR., Reactor Hand Book, voLI, 2 nd, Betelle Memorial Institute, (1967
KE DAFTAR ISI
Prosiding PPI • PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
