Pembuatan Superfospat Dari Sulfida

Pembuatan Superfospat Dari Sulfida MERSI SURIANI SINAGA Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN 1.1 SUPERPOSFAT1 Superfostat adalah campuran enters monocalsium, monohidrat, dan gipsum yang dibuat dengan mereaksikan asam sultat dengan batuan apatit ( batuan tostat ). Superfosfat merupakan pupuk yang telah dihasilkan sejak pertengahan tahun 1800. Yang menjadi bahan baku superfostat adalah batuan fostat ( Ca3(PO4)CaF2) , dimana batuan fostat ini merupaka sumber penghasil senyawa foster yang digunakan sebagai bahan penting untuk pembuatan pupuk superfosfat . Asal mula penggunaan senyawa fostat dimulai sekitar tahun 1669 setelah penelitian seorang ahli kimia Jerman yang bernama Brand. Penemuannya memperkenalkan kegunaan senyawa fosfat sebagai pupuk. Hingga abad pertengahan abad XIX, sumber utama fosfat didapatkan dan tulang belulang. Namun hal ini, sungguh tidak mungkin untuk diteruskan, mengingat adanya kesulitan dalam hal penyediaan sumber fosfat yang sangat terbatas. Pada tahun 1842, negara Inggris mengeluarkan ketetapan mengenai hak paten bagi Jhon A. Lawes untuk mengolah abu tulang dengan asam sulfat . Hak paten inilah yang menjadi dasar berdirinya industri pupuk. Perkembangan selanjutnya teradi cukup pesat yakni dengan ditemukannya banyak tambang fosfat di Inggris, USA, Rusia dan Perancis . Dari hasil penambangan akan diperoleh batuan fosfat atau juga disebut batuan apatit yang merupakan bahan dasar bagi senyawa fostat. Rumus kimianya adalah CaF2.3Ca(PO4)2. Pengolahan terhadap batuan-batuan fosfat akan meningkatakan kegunaan dan efisiensi penggunaan fosfat itu sendiri dalam dunia pertanian. Batuan festal tidak digunakan langsung namun harus mendapat perlakuan lanjut dari dalam industri. Ada beberpa macam superfosfat, antara lain: 1. Normal Superfosfat ( OSP = Ordinary SuperPhosfat ) 2. Double Superfosfat ( DSP = Double Superphosfpat ) 3. Triple Superfosfat (TSP = Triple Superphosphat) 1. NORMAL SUPERFOSFAT (OSP)2 Normal superfosfat (OSP) dapat dihasilkan reaksi stokiometri antara batu fosfat (Ca5 (PO4)3F2) dengan fosfat asam sulfat (H2SO4) dan penambahan air (H2O) 2. DOUBLE SUPERFOSFAT (DSP)3 Double Superfosfat adalah suatu fosfat yang tidak mengandung gips (tidak terbentuk gips pada akhir proses). Disebut double karena kadar P2O5 jauh lebih besar dari kadar superfosfat yang normal, 42- 45% P2O5. 1 2 3

Riegels “Hand book of Industrial Chemistry, “ Ninth Edition, hal 347 Serve’s ,” chemical Process Industries, “ Fifth Edition, hal.274 Diktat, “ proses Industri Kimia,” ITB

e-USU Repository © 2004 Universitas Sumatera Utara

1

Double siperfosfat diperoleh melalui reaksi antara batu fosfat dengan asam fosfat dan air. 3. TRIPLE SUPERFOSFAT (TSP)4 Triple Superfosfat dibuat dengan mengasamkan batuan fosfat oleh asam fosfat. Trile superfosfat mengandung P2O5 berkisar 46-50%. Dalam triple superfosfat ini tidak berbentuk gips (CaSO4). Dalam makalah kami ini kami hanya membahas Normal superfosfat atau dikenal juga dengan nama monokalsium fosfat. Hal ini karena kami mengambil judul pembuatan Superfosfat dari sulfida. OSP adalah superfosfat yang menggunakan bahan baku batu fostat dan asam sulfat. Dimana kita ketahui asam sulfat diperoleh dari sulfida. BAB II PROSES PEMBUATAN SUPERFOSFAT Pada proses pembuatan superfosfat dengan menggunakan asam sulfat menghasilkan produk superfosfat yang biasa/normal, sering disebut ordinar/ Normal Superfosfat. Reaksinya : Ca(PO4)2 + 2H2SO4 + 4H2O → CaH2(PO4)2 + 2(CaSO4.2H2O) Monokalsium gipsum fosfat CaF2+ H2SO4 + 2H2O → CaSO4- 2H2O + 2HF ↑ 4HF + SiO2 → SiF4↑ + 2H2O 3SiF4 + 2H2O → SiO2 + 2H2SiF6 Reaksi utama lebih tepat dituliskan sebagai berikut : CaF3.3Ca3( PO4)2 + 7H2SO4+ 3H2O→3CaH4( PO4)2 .H2O + 2 HF↑ + 7CaSO4 Batuan fosfat atau fluoropatit

53-57°Be'

Monokalsium fosfat

Anhidrtt

2.1 Langkah langkah pembuatan : 2.1.1 Persiapan bahan fostat Sumber fosfat umumnya diperoleh dari batuan fosfat. Batuan fosfat ini tidak dapat digunakan langsung sebagai pupuk disebabkan oleh sifat daya larutnya yang terlalu kecil dalam air sehingga diusahakan untuk merubahnya menjadi senyawa fosfat yang mudah larut dalam air, sehingga mudah diserap oleh akar tumbuh tumbuhan. Batuan festal ini dimasukkan ke deism reaktor harus dalam ukuran yang sangat kecil (berbentuk butiran-butiran halus ), tidak berupa abu, untuk menghindari terhembus atau terbawa oleh gas lain.

4

Sherve’s, “Chemical Process Industries.”Fifth Edition, hal .274


2

2.1.2 Pencampuran dengan asam sulfat. Asam sulfat yang digunakan pada proses ini dapat diperoleh dan proses kontak ataupun proses kamar timbal, namun yang sering digunakan adalah asam sulfat yang berasal dan prose kontak, karena asam sulfat yang dihasilkan lebih pekat sehingga memudahkan pencampuran dengan batuan fosfat. 2.1.3 Pembentukan superfosfat. Secara lengkap proses pembentukan superfostat dapat dijelaskan sebagai berikut :

Mula-mula batuan fosfat dari tangki penyimpanan di bawa ke surge hopper, dimana dalam alat ini batuan fosfat dihancurkan (dihaluskan) sampai ukuran partikelnya kurang dari 100 mesh. Lalu partikel-partikel batuan fostat yang telah dihaluskan tersebut lalu dibawa ke weight feeder dengan menggunakan mastering screw. Dari weight feeder, sejumlah tertentu partikel partikel batuan fosfat dimasukkan kedalam cone mixer dan bersamaan dengan itu juga dimasukkan asam sulfat 93% dan sejumlah tertentu air. Lalu campuran itu tersebut dipanaskan sampai terjadi reaksi pembentukan superfosfat. Superfosfat yang terbentuk bersamaan dengan hasil-hasil samping dari reaksinya dialirkan melalui slat conveyor. Biasanya membutuhkan waktu 1 jam agar larutan superfosfat yang dihasilkan menjadi padat selama berada di slat conveyor. Zat – zat yang tidak menjadi padatan ( biasanya berupa asam sultat, fluor dan gas-gas hasil reaksi lainnya ) dialirkan ke scrubber ( penyerap ) untuk mendapatkan kembali asam sultat dan fluor, sedangkan gas-gas yang tidak diiinginkan dibuang ke atmosfir. Sedangkan superfosfat yang telah padat dihancurkan menjadi butiranbutiran halus dengan memakai desintegrator, lalu butiran-butiran (berupa superfosfat ) tersebut dibawa ke tangki penyimpanan dengan memakai conveyor.


3

2.2 Macam - Macam Proses Yang Ada Proses pembuatan monokalsium fosfat (normal superphosphate) terdiri alas 2 jenis, yaitu : 1. Proses Batch 2. Proses Kontinu 2.2.1. Proses Batch Pada proses batch perhitungan perbandingan batuan fostat dan asam sulfat yang digunakan harus tepat. Batuan fesfat dan asam sulfat bersama-sama dimasukkan kedalam pan mixer yang berputar secara vertikal. Pan mixer ini mempunyai mata pisau - mata pisau yang berputar berlawanan arah dengan putaran pan mixer. Didalam pan mixer campuran batuan fosfat dan asam sulfat diaduk selama 2 atau 3 menit. Kemudian dikeluarkan dan dialirkan ke dan - den untuk penyempurnaan reaksi. Den - den pada proses batch ini cukup besar dan cukup banyak. Tiap - tiap den dilengkapi dengan fume duct yang berfungsi untuk mengeluarkan gas - gas hasil reaksi. Setelah den terisi maka dilakukan pengerukan atau pengambilan dan dimasukkan ke storage pile. Pengerukan superphosphate dari den dimulai kira kira 15 menit setelah pengisian ke dalam den dilakukan. Pengerukan terus dilakukan sampai muatan den menjadi kosong.Setelah itu dilanjutkan dengan den berikutnya sampai muatan den-den yang ada habis. Proses batch dewasa ini sudah jarang dilakukan karena penggunaan den yang cukup besar dan banyak sehingga memerlukan areal yang cukup luas. 2.2.2.Proses Kontinu Pada proses pembuatan superfosfat secara kontinue perbandingan batuan dan asam yang digunakan tidaklah mesti tepat seperti halnya pada proses batch. Umpan batuan fosfat dan asam sulfat dialirkan secara kontinu ke mixer dan den. Proses kontinu dapat dibagi alas 3 macam proses, yaitu : 1. Proses Broadfield Aliran asam sulfat diatur melalui sebuah constant-level box secara kontinu. Sedangkan batuan fostat dialirkan secara kontinue melaui alat gravimetri. Asam dan batuan diumpankan kedalam pug mill mixer selama 2 sampai 3 menit. Campuran dalam mixer tersebut diaduk supaya tidak mengeras. Waktu simpan yang lebih lama dalam mixer akan menghasilkan produk akhir yang agak padat dan lebih granular ( butiran ). Dari mixer, slurry dialirkan ke slat conveyor. Slat conveyor merupakan bagian dasar dari den. Di slat conveyor ini slurry mulai mengeras dan membentuk blok. Dari Slat conveyor, blok dibawa ke pemotong yang berputar ( revolving cutter) dan selanjutnya dialirkan ke storage pile. 2. Proses Sackett Pada proses Sacket batuan fosfat dijadikan dalam bentuk debu dengan menggunakan mill. Debu fosfat disemprot dengan asam sultat sehingga membentuk slurry. Slurry tersebut secara kontinu diijensikan dan dialirkan dalam mixer yang berbentuk silinder dengan sebuah tangki berpengaduk. Sebagian campuran yang telah mengeras dikeluarkan dari ujung silinder dan dialirkan besar besar ke conveyor yang panjangnya 75 ft. Waktu yang dibituhkan


4

superfosfat dari conveyor ke unit pemotong ( cutter) adalah 1 jam. Setelah pemotongan maka produk dialirkan ke storage pile. 5 3. Proses TVA ( Tennesse Valley Autority ) Proses TVA merupakan pengembangan dan prose Broadfield. Jenis mixer yang dipakai pada proses TVA ini adalah den. Debu fosfat dan asam sulfst dimasukkan ke deism cone mixer. Monokalsium fosfat yang keluar dan cone mixer dialirkan ke continous den. Setelah 24 jam kemudian dialirkan ke storage pile. Semua peralatan bekerja pada tekanan 1 atmosfir. Gas-gas hasil reaksi dari den dialirkan ke scrubber untuk memisahkan gas HF dengan gas lainnya.6 Dari uraian diatas dikethui bahwa prinsip dasar dan semua proses adalah sama yaitu : pencampuran batuan fosfat dengan asam sulfat. Proses yang sering digunakan adalah proses TVA, karena: 1. prosesnya sederhana 2. produk yang diperoleh lebih murni 3. diperoleh hasil samping HF yang mempunyai nilai tambah 4. peralatan yang digunakan lebih sederhana 2.3 Uraian Proses Pabrik pembuatan monokalsium fosfat dengan prose TVA dapat dibagi menjadi 3 unit, yaitu : 1. unit batu fosfat 2. unit monokalsium fosfat 3. unit hasil samping asam fluorida ( HF ) 2.3.1 Unit Batu Fosfat Unit ini bertujuan untuk menghasilkan batu fosfat dengan ukuran 200 meshsebelum diumpankan ke dalam reaktor. Batu fosfat didatangkan dari Tennesse, Amerika Serikat, dengan ukuran 3 mesh. Batu fosfat diangkut dari Gudang dengan Belt Conveyor ke Bin Feeder. Dari bin feeder, bahan baku tersebut dimasukkan kedalam Ball Mill. Di dalam Ball Mill ini batu fosfat dengan ukuran 3 mesh dihancurkan menjadi 80% lolos 200 mesh.7 Batu fosfat yang telah dihancurkan diangkut dengan Bucket Elevator ke Classifier untuk dipisahkan antara yang kasar dan yang halus. Debu yang kasar (20%) dikembalikan ke ball mill untuk dihaluskan kembali. Debu yang halus ( 80%) diangkut ke Silo dengan Screw Conveyor. 2.3.2 Unit Monokalsium fosfat Debu fosfat dan silo dilewatkan ke Belt Conveyor dan seterusnya dialirkan ke Cone Mixer. Suhu cone mixer 85,6°C.8 Pada cone mixer ini juga dimasukkan asam sulfat 71% dan tangki asam sulfat. Monokalsium fosfat setelah jadi (Run Of Pile = ROP) yang keluar dari cone mixer dialirkan ke Continous dan 109,4°C . Setelah 24 jam ROP dalam bentuk padatan ( solid ROP) masih mengandung kadar air yang tinggi (14,92%). Untuk menurunkan kadar air itu menjadi 8% maka

5 6 7 8

K.D. Jacobs, 1953 Sherve’s, 1984 Vincent-Sacheli, 1960 Jacobs, 1953


5

solid ROP dialirkan ke Rotary Dryer melalui Screw Conveyor ke storage pile disimpan selama 4 minggu. 2.3.3 Unit Hasil Samping Asam Fluorida Gas-gas yang keluar sebagai hasil samping pada cone mixer dan continous den dialirkan ke scrubber untuk memisahkan gas HF dengan gas-gas lainnya. Asam Fluorida (HF) yang terserap 95% dalam bentuk liquid dan dialirkan ke tangki penyimpanan HF liquid. Sisa-sisa gas yang tidak terserap dialirkan ke Vent Stack untuk dibuang. BAB III APLlKASI PRODUK Superfosfat merupakan pupuk yang mengandung berbagai macam nutrient untuk keperluan tanaman/tumbuhan. Jadi penggunaan superfosfat yang paling penting sampai saa ini adalah sebagai pupuk yang dapat menyuburkan tanah , menyediakan kebutuhan nutrient pada tanaman sehingga menghasilkan produk yang memuaskan. Selain itu, superfosfat dari proses basah yang mengandung kadar fluorine rendah dapat diolah kembali melaui proses pembakaran dan produknya merupakan suatu butiran sempurna berukuran - 12 mesh, yang kering dapat digunakan untuk campuran , makanan ternak. DAFTAR PUSTAKA Jacobs,KD,1965. Fertilizer Technology And Resources; Volume 3.New York : Academic Press Inc. Kirk [and] Othmer,1967. Encyclopedia Of Chemical Technology; second Edition, Vol 9 [and] 15, New York : Interscience Publisher Division of Joghn Willey for chemic & son, Inc. Shereve, RN. [and] Brink,J.A,Jr,1974. Chemical Process Industries; 4th Edition. New York : Mc Graw Hill Book, Co. Riegels, [s.a]. Hand Book Of Industrial Chemistry ; Ninth Edition.[s.l] : [s.n] Perry [and] Chilton,1979.Chemical Engineering Handbook; 5th Edition. New York : Mc Graw Hill.


6

Pembuatan Superfospat Dari Sulfida

Recommend Documents