Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Sistem Monitoring Gas SO2 pada Proses PengolahanBijih Galena Rina Ristiana UPT.BalaiPengolahan Mineral Lampung LembagaIlmuPengetahuan Indonesia Jl. Ir. Sutami KM 15 TanjngBintang Lampung Selatan email :
[email protected]
Abstrak. Aktifitas pengolahan bijih gelena berpotensi terjadinya emisigas SO2 dalam bentuk gas yang merupakan salah satu jenis gas beracun yang sangat berbahaya terhadap tubuh manusia. Maka dari itu keselamatan dan kesehatan kerja serta lingkungan yang berkaitan dengan gas SO2 harus dimonitorataudipantau, dimana keluaran gas emisi SO2 harus sesuai standar kesehatan. Pengolahan mineral galena melalui proses ekstraksi, pada tahapan roasting untuk menghilangkan belerang, dipanaskan dengan suhu tinggi menggunakan tungku tegak (roaster furnace) menghasilkan gas SO2 yang terbentuk pada suhu 600 – 900 C. Sistem Monitoring SO2 dibuat dengan tujuan untuk melakukan pemantauan konsentrasikandungan gas SO2padatahaproastingdalam proses pengolahanbijih galena. Metodologi yang digunakan dalam penelitian inimeliputipemantauanemisi gas SO2 secara secara real-time. Dimana sistem ini meliputi tiga bagian, yakni Sensor SO2, PAC (Programmable Automation Controller) dan Sistem Alarm. Sensor SO2 berfungsi untuk mendeteksi adanya gas SO2dengan kemampuan mendeteksi gas SO2 antara 0 sampai dengan 100 PPm. Sensor diletakkan pada posisi sebelum dan sesudah baghouse. PAC terdiridari Unit Data Akusisi berfungsi menyimpan data pengukuran gas SO2, CPU sebagai pusat kontrol sistem monitoring, layar monitor sebagai media tampilan dan rangkaian Controller. Sistem alarm berfungsi sebagai tanda peringatan jika terjadi emisi gas SO2 yang berlebih. Aktifasi perangkat alarm tersebut terkendali secara otomatis melalui perangkat komputer yang didasarkan pada hasil monitoring sensor SO2. Sistem alarm sebagai peringatan di setting pada konsentrasi 5 PPM (low alarm) dan 10 PPM (high alarm). Peneltian ini akan memberikan dampak positif terhadap kesehatan kerja dan lingkungannya. Dengan memonitoring gas emisi SO2, dan seberapa berbahayanya bagi manusia, serta dapat memonitoring dan mengontrol nilai ambang batas suatu gas berbahaya, agar lingkungan kerja sehat. Hal ini sangat berguna sekali bagi para UKM maupun industri pengolah mineral tambang. Keyword : monitoring system, Gas SO2, pengolahan bijih galena
PENDAHULUAN Pencemaran udara adalah suatu kondisi di mana kualitas udara menjadi rusak dan terkontaminasi oleh zat-zat, baik yang tidak berbahaya maupun yang membahayakan kesehatan tubuh manusia. Pencemaran udara biasanya terjadi di kota-kota besar dan juga daerah padat industri yang menghasilkan gas-gas yang mengandung
zat di atas batas kewajaran. Gas-gas pencemarudarautamaterdiridari CO, CO2, NO, NO2, SO dan SO2. Aktifitas pengolahan bijih gelena berpotensi terjadinya gas belerang oksida ditulis SO2 yang mempunyai sifat berbau sangat tajam dan tidak mudah terbakar.Meskipun udara tersedia dalam jumlah cukup, SO2 selalu terbentuk dalam jumlah terbesar. Jumlah SO2 yang terbentuk Semirata 2013 FMIPA Unila |141
Rina Ristiana: Sistem Monitoring Gas SO2 pada Proses Pengolahan Bijih Galena
dipengaruhi oleh kondisi reaksi, terutama suhu dan bervariasi dari 1 sampai 10% dari total SO. Maka dari itu dirancang suatu sistem yang difungsikan untuk melakukan pemantauan adanya gas SO2 pada proses pengolahan bijih galena. Pemantauan gas SO2 dilakukan untuk mengetahui adanya emisi gas SO2 pada suatu area tertentu dari proses pirometalurgi pada tahap roasting dengan pemanasan sampai 11000C dimana terjadi desulfirisasi sehingga menimbulkan emisi gas SO2. Perancangan sistem ini dinamakan sistem monitoring keluaran gas SO2 pada proses pengolahan bijih galena. TUJUAN Merancang sisten untuk memonitor gas SO2 pada pengolahan bijih galena pada proses pirometalurgi pada tahap roasting. Keluaran Gas buang SO2 yang dihasilkan pada pengolahan bijih galena informasi sebagai studi banding dari standar kesehatan untuk menunjang kesehatan dan keselamatan kerja. POLUTAN SO2 Udara yang tercemarsulfur oksida (SO2) menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernafasannya. Hal ini karena gas SOx yang mudah menjadi asam tersebut menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan, dan saluran nafas yang lain sampai ke paru-paru. Serangan gas SOx tersebut menyebabkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena. Pengaruh utama polutan SOx terhadap manusia adalah iritasi sistem pernafasan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa iritasi tenggorokan terjadi pada konsentrasi SO2 sebesar 5 ppm atau lebih, bahkan pada beberapa individu yang sensitive iritasi terjadi pada konsentrasi 1-2 ppm. SO2 dianggap polutan yang berbahaya bagi kesehatan terutama terhadap orang tua dan penderita yang
142| Semirata 2013 FMIPA Unila
mengalami penyakit kronis pada sistem pernafasan dan kardiovaskular. Sulfur dioksida (SO2) bersifat iritan kuat pada kulit dan lendir, pada konsentrasi 6-12 ppm mudah diserap oleh selaput lendir saluran pernafasan bagian atas, dan pada kadar rendah dapat menimbulkan spesme tergores otot-otot polos pada bronchioli, speme ini dapat menjadi hebat pada keadaan dingin dan pada konsentrasi yang lebih besar terjadi produksi lendir di saluran pernafasan bagian atas, dan apabila kadarnya bertambah besar maka akan terjadi reaksi peradangan yang hebat pada selaput lendir disertai dengan paralycis cilia, dan apabila pemaparan ini terjadi berulang kali, maka iritasi yang berulangulang dapat menyebabkan terjadi hyper plasia dan meta plasia sel-sel epitel dan dicurigai dapat menjadi kanker. Tabel 1. Tingkat Konsentrasi dan Efek gas SO2 Tingkat SO2 (PPM) 0.13 2 5 6 10 > 10
Efek pada manusia Bau minimal yang masih terasa Mudah dideteksi, bau sedang Permulaan iritasi mata dan mulai berair Bau yang tidak enak dan tidak dapat ditoleransi lagi Batuk-batuk, iritasi mata dan indera penciuman sudak tidak berfungsi Pembengkakan mata dan rasa kekeringan di tenggorokan Kehilangan kesadaran dan bisa mematikan dalam waktu 0.5 – 1 jam Kehilangan kesadaran dengan cepat dan berlanjut kematian
Menurut ACGIH (American Conference Of Govermental Industrial Hygienists) : Nilai ambang batas (TLV-TWA / Threshold Limit Value-Time Weighted Average) SO2 adalah 5 PPM, yang didefinisikan sebagai konsentrasi ratarata yang diperkenankan untuk pemaparan selama 8 jam sehari atau 40 jam seminggu. Pekerja dapat terpapar secara berulang tanpa menimbulkan gangguan kesehatan pada konsentrasi 5 PPM (Occupational Exposure Limit for Chemical Substances), Sedangkan nilai ambang batas yang merekomendasikan bahwa pekerja tidak boleh terpapar SO2
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
untuk jangka waktu maksimal 15 menit adalah bila emisi melebihi 10 PPM atau yang disebut dengan TLV – STEL (Treshold Limit Value – Short Term Exposure Limit). PENGOLAHAN BIJIH GALENA Galena (PbS) merupakan mineral terdiri atas unsur Lead (Pb) dan sulfur (S). Bentuk fisikbijih Galena dapat dilihat pada gambar 1, dimana elemen Lead pada bongkahan memiliki kilau, jika dipotong, warna bagian potongan tersebut akan berwarna putih kebiru-biruan, tetapi setelah teroksidasi warnanya akan menjadi abu-abu pudar. Untukmendapatkan Timbal daribijih Galena dilakukan suatu proses pengolahan bijih galena denganore dressing bertujuan untuk meningkatkan konsentrat Timbal berkadar tinggi (>70%). Ore dressing merupakan teknologi pengolahan galena dengan proses ekstraksi. Tahapannya terdiri dari crushing, grinding, dan forth flotation, dapat dilihat pada gambar 2. Crushing merupakan suatu tahapan dimana bongkahan bijih galena dihancurkan menjadi berukuran 1 cm. Kemudian melakukan tahapan grinding yaitu suatu tahapan dimana bongkahan yang telah menjadi 1 cm dihaluskan menjadi berukuran 0,25 mm. Setelah itu dilakukan florth flotation yaitu suatu tahapan dimana serbuk galena berukuran
Gambar 2. Proses Ore Dressing Bijih Galena
0,25 mm ditambahkan air lalu diaduk diaerasi dengan gelembung udara dan ditambah dengan beberapa bahan kimia agar pengotor (tailing) terikat gelembung udara dan dibawa ke permukaan. Setelah terjadi pemisahan antara PbS dan pengotor lalu PbS dikeringkan. Kemudian dilakukan ekstraksi timbal yang konvensional dengan proses pirometalurgi yang tahapannya terdiri dari roasting, smelting, converting dan refining. Dalam penelitian ini khusus dikaji tentang tahapan roasting, dimana dapat menghasilkan polusi udara dalam bentuk emisi gas SO2, uap, debu timbal. Tahap roasting menggunakan roasting furace dapat dilihat pada gambar 3, yang bertujuan untuk melakukan proses desulfurisasi atau menghilangkan kandungan sulfur dengan cara dipanaskan hingga temperatur mencapai 11000C. Persamaan reaksi kimia pada proses roasting adalah : 2PbO + PbS3Pb + SO2 PbS + 3O2PbO + SO2 PbS + PbSO4 2Pb + 2SO2
Gambar 1. Bijih Galena Gambar 3. Proses Roasting
Semirata 2013 FMIPA Unila |143
Rina Ristiana: Sistem Monitoring Gas SO2 pada Proses Pengolahan Bijih Galena
SISTEM MONITORING GAS SO2 Sistem monitoring merupakan suatu sistem untuk memantau emisi gas SO2dari proses pengolahan bijih galena. Sistem yang dirancang dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 4.Sitem terdiri dari Sensor Gas SO2, PAC (Programmable Automation Controller), sistem alarm dan komponen pendukung. Sensor gas SO 2merupakan suatu perangkat yang berfungsi untuk mendeteksi kandungan gas SO2. Kemampuan mendeteksi gas SO2 antara 0 – 100 PPM, lalu dikonversikan menjadi besaran arus dari 4 – 20 mA.Untuk menjamin keakuratan deteksi sensor SO2 memiliki sertifikat resmi dari produsen dan sudah melalui pengujian berkala (kalibrasi). Prosedur kalibrasi dilakukan secara rutin minimal setiap 7 bulansekali, sedangkan pengujian fungsi (function test ) dilakukan setiap bulan dengan menyuntikkan gas SO2 sample.Sensor SO2 yang digunakan sebanyak dua buah,dengan penempatan sensor dapat dilihat pada gambar 3, Sensor pertama atau channel 1 diletakkan di saluran pembuangan gas buang pada roaster furnace.Sensor kedua atau channel 2 diletakkan di puncak cerbong asap (stuck). Hal ini dimungkinkan untuk mendapatkan data SO2 sebelum dan sesudah masuk ke Baghouse. PAC terdiridari CPU sebagai pusat prosessing, Controller sebagai pengatur kelebihan atau kekurangan gas SO2 yang terukur, dan data akusisisebagaipenyimpan
1 Printer
Monitor Sensor Gas SO2
Speake PAC Stobe Light
Keyboard
Gambar4 BlokDiagramSistem Monitoring Gas SO2
144| Semirata 2013 FMIPA Unila
data disertai komponen pendukung terdiri dari keyboard, monitor dan printer. Sistem alarm merupakan perangkat yang berfungsi sebagai tanda peringatan awal jika terjadi emisi gas SO2. Perangkat ini terdiri dari : lampu kilat (Strobe Light) dan Sirene. Aktifasi perangkat alarm tersebut terkendali secara otomatis melalui PAC yang didasarkan pada hasil monitoring sensor SO2. Sistem alarm sebagai peringatan pertama terhadap emisi gas SO2 di set pada konsentrasi ; 5 PPM (LOW ALARM), dengan menyalakan lampu tanda peringatan (Strobe Light) berwarna biru secara otomatis. Jika konsentrasi SO2 di udara sama dengan atau lebih dari 5 PPM, lampu tanda peringatan (Strobe Light) berwarna merah akan menyala secara otomatis. Dan 10 PPM (HIGH ALARM) Jika konsentrasi SO2 di udara lebih dari 10 PPM, lampu tanda peringatan berwarna merah dan sirene akan menyala secara otomatis. HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk keperluan penelitian ini, ditinjau suatu kasus, dimana sampel bijih galena diambil dari Way Sekampung Propinsi Lampung, dengan kadar Pb 59,8%, Flux 25%, dan kandar S 12%. Untuk menaikan konsentrasi kadar Pb menjadi >99% melalui proses pengolahan bijih galena dengan cara desulfurisasi, dimana : 2PbO + PbS3Pb + SO2
Sehingga sulfur lepas atau terikat dengan oksida sehingga menghasilkan SO2. Konsentrasi kandungan SO2 yang terjadi akan dipantau pada area saluran keluaran dari roaster furnace dan puncak cerbong asap, yang nantinya akan dibandingkan untuk mengetahui kadar SO2sebelum dan sesudah melewati baghouse. Sistem monitoring gas SO2 pada proses pengolahan bijih galena yang dibuat dalam suatu software bersifat HWIL (Hardware in The Loop) menggunakan Visual Basic.
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Dari percobaan proses pengolahan bijih galena didapatkan konsentrasi kadar gas SO2 yang termonitoring, yang dapat dilihat pada Gambar 5.a, b dan c.Menurut karakteristik dari unsur kimia material Pb memiliki titik leleh pada 327,50C dan sulfur memiliki titik leleh pada 115,210C. Ujicoba tahap roasting sekitar 3 jam dengan massa PbS yang dipanaskan sebanyak 10 Kg. Pemanasan dilakukan sampai dengan 11000C, diharapkan pemurnian Pb hingga >99%. Dari hasil percobaan, konsentrasi kadar gas SO2 dapat dilihat pada gambar 5.a. bahwa kepekatan konsentrasi kadar gas SO2 terjadi setelah satu setengah jam dengan konsentrasi kadar gas SO2 sekitar 5 PPm. Dari gambar 5.b. Kepekatan konsentrasi kadar gas SO2 sekitar 5 PPm terjadi pada temperatur sekitar 4000C. Sehingga dapat disimpulkan bahwa konsentrasi gas SO2 pada proses pengolahan bijih galena pada tahap roasting bahwa konsentrasi kadar gas SO2 akan lebih pekat >5PPm pada temperatur 400 – 10000C, seperti yang terlihat pada gambar 5.c. dan akan mencapai konsentrasi kadar SO2 melebihi 10 PPm, pada temperatur sekitar 700 – 8000C.
Gas SO2 yang melebihi 5 PPM dianggap berbahaya, maka perlu dilakukan tindakan keselamatan dan kesehatan kerja, dengan cara membuat filterisasi untuk gas SO2 atau disebutd engans crubber (penangkap polutan udara).
KESIMPULAN
Rangkuman Diskusi Mailing List Migas Indonesia Bulan November 2006, Tambang Batu Galena.
Gas SO2 terbentuk pada suhu 600 – 900 Celcius pada proses pengolahan bijih galena pada tahaproasting. Jikasuhu>900 maka keluaran gas SO2 semakin menipis, namun jika suhu< 600 maka keluaran gas SO2 semakin pekat. Dengan sistem monitoring yang dirancang maka dapat dideteksi kandungan gas SO2. Untuk penelitian yang berkelanjutan jika keluaran
DAFTAR PUSTAKA Stephen William Kenneth Morgan, GeorgeKenneth William, Smelting of lead containing ores, Great Britain, April 10, 1953. Carl V. Petraeus, Method of Smelting Galena, Patent No. 556,691, March 17, 1896 Esko O. Nermes, Turku, Timo T, Taloen, Nakkila, Procedure for Producting Lead Bullian from Sulphide concentrate, Jan 27, 1983 Diana Krismawati, Majalah Komunikasi UM Online. www.vanilamist.com, Mengenal Gas Hydrogen Sulfide (H2s) Atau Gas Hidro Belerang, Bagian II. Agoespoenyagawe.com, Tahapan Proses EkstraksiMetalurgi, Silent Hill
Osephajah.com, Timbal oh Timbal Fardiaz, Polusi Air danUdara, 1992, Soemirat, EpidemiologiLingkungan, 2002, Wardhana, DampakPencemaranLingkungan,
2001
Semirata 2013 FMIPA Unila |145
