BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

1

BAB I.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Metode peleburan timbal tradisional dari konsentrat bijih galena yang menggunakan mesin sinter dan tanur tiup pada saat ini telah banyak digantikan oleh proses peleburan secara langsung yang memiliki keunggulan ditinjau dari aspek biaya modal dan biaya operasi, penggunaan energi dan efek terhadap lingkungan. Di samping itu didorong juga oleh adanya peraturan lingkungan yang makin ketat mengenai emisi dan nilai ambang batas timbal di udara telah mendorong pengembangan proses peleburan timbal untuk menggantikan kombinasi pabrik sinter dan tanur tiup. Proses baru ini dikenal sebagai proses peleburan langsung (direct smelting) dan merupakan teknologi peleburan timbal modern. Teknologi peleburan langsung timbal telah dikembangkan oleh berbagai perusahaan besar peleburan timbal di dunia seperti QSL, Kivset, AUSMELT, dan TBRC [1,2].

Teknologi QSL peleburan langsung timbal dari konsentrat dikembangkan oleh perusahaan peleburan timbal terbesar di Jerman, Berzelius Stolberg Gmbh, yang pertama kali dikomersialkan pada tahun 1990. Teknologi QSL secara komersial di dunia saat ini telah digunakan di beberapa negara selain Jerman, yaitu Republik Rakyat Cina, Kanada (Trial-Cominco Ltd) dan Korea Selatan (Onsan) [3, 4]. Teknologi ini telah diaplikasikan untuk berbagai proses seperti pengolahan terak, operasi peleburan dan converting. Teknologi ini didasarkan pada pengumpanan dari atas (top-entry), submerged lance system, pemakaian gas alam, proses udara dan oksigen di bawah permukaan cairan terak. Proses ini mempunyai beberapa kelebihan di antaranya adalah:

 Memperbaiki kondisi Lingkungan

 Laju reaksi tinggi dan efisiensi perpindahan massa dan panas sangat baik

 Umpan sangat fleksibel

2

1.2 Ruang Lingkup Kegiatan

Kegiatan ini merupakan lanjutan dari kegiatan penelitian tahun sebelumnya (tahun 2008). Kegiatan pada tahun 2009 ini meliputi :

 Penyiapan umpan proses QSL.

 Uji coba alat peleburan bijih galena.

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah karakterisasi sifat fisik dan kimia umpan pelet dan peleburan serta uji coba operasi alat rancang bangun peleburan bijih galena.

1.4 Sasaran Kegiatan

Sasaran kegiatan adalah mendapatkan umpan yang sesuai, yaitu berkadar 60% Pb untuk peleburan dan parameter proses peleburannya serta uji/pengecekan (commissioning) operasi alat rancang bangun hingga 12000C.

1.5 Lokasi Penelitian

Lokasi kegiatan rancang bangun peleburan bijih galena di Laboratorium Puslitbang tekMIRA dan Sentra Percontohan Pengolahan Mineral di Cipatat, Bandung, sedangkan pengambilan percontoh bijih galena dilakukan di Jawa Barat.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Reaksi Kimia Proses

Proses peleburan langsung timbal dengan tanur QSL mempunyai siklus proses yang terdiri dari dua tahap, yaitu tahap peleburan (peleburan oksida dan sulfida) diikuti oleh tahap reduksi terak oleh material reduktor seperti material karbon. Reaksi-reaksi yang berlangsung pada tahap pertama dapat dituliskan sebagai berikut:

PbS + 1,5 O2  PbO + SO2 (2.1.1) ZnS + 1,5 O2  ZnO + SO2 (2.1.2) FeS + 1,5 O2  FeO + SO2 (2.1.3) PbS + 2 O2  PbSO4 (2.1.4) PbS + O2  Pb + SO2 (2.1.5) PbS + 2 PbO  3 Pb + SO2 (2.1.5) PbSO4  PbO + SO2 + 0,5 O2 (2.1.6)

Tahap kedua adalah reduksi terak. Reaksi-reaksi yang terjadi selama proses reduksi adalah sebagai berikut:

Fe2O3 + C  2 FeO + CO (2.1.7)

PbO + C  Pb + CO (2.1.8)

CO2 + C  2 CO (2.1.9)

Terak yang terbentuk juga mengandung seng. Ketika timbal dalam terak kurang dari 6%, proses reduksi seng oksida menjadi signifikan dan terjadi volatilisasi logam seng. Setelah oksidasi, seng pada daerah di atas terak sebagai uap oksida (oxide fume). Sistem pengendalian proses secara online bisa mengatur komposisi material umpan, sistem keseimbangan panas dan target kondisi operasi. Permodelan secara metalurgi telah dikembangkan untuk membantu menentukan kondisi proses yang optimum dan mendapatkan kestabilan proses.

2.2. Komposisi Terak

Pengendalian komposisi terak dilakukan supaya:

4

 Mengurangi terselimutinya lubang umpan akibat penutupan terak

 Memastikan fluiditas terak sehingga memungkinkan transfer massa yang baik di dalam tungku dan mencegah masalah penyumbatan pada slag tapping

 Mencegah fenomena pembusaan terak (slag foaming)

Kombinasi penelitian secara percobaan dan model termodinamika telah digunakan untuk menguji komposisi terak yang sesuai. Sistem computer MTData dan NPL termodinamik database digunakan untuk menghitung diagram fasa dan tahap-tahap kristalisasi dalam sistem terak industri, meliputi PbO, CaO, FeO, Fe2O3 dan ZnO.

Contoh diagram fasa disajikan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1.

Sistem PbO-SiO2+CaO-FeO+Fe2O3 dengan CaO/SiO2 = 1% berat dan FeO/Fe2O3 =

5

Komposisi terak yang terjadi selama tahap peleburan disajikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Komposisi terak selama peleburan Unsur/senyawa Kisaran (persen berat)

Pb Zn SiO2 CaO FeO + Fe2O3 40-60 5-15 10-20 5-10 10-30

2.3 Tanur QSL Peleburan Langsung Timbal

Skema umum proses QSL peleburan timbal ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2. 2. Skema umum proses QSL peleburan timbal

Konsentrat galena, bahan imbuh, bahan bakar batu bara tambahan, daur ulang debu bahan imbuh, dan komponen umpan lain dicampur (b) dalam kondisi basah membentuk gumpalan (pelet) sebagai umpan tunggal ke reaktor QSL. Reaktor QSL adalah tabung silinder mendatar dan terlapis bata tahan api di bagian dalam yang

6

terbagi oleh dinding pemisah antara bagian reaksi oksidasi (c) dan reaksi reduksi terak (d). Dimensi tanur skala pabrik untuk 10 ton konsentrat per jam (30.000 ton timbal per tahun) adalah 2.5 m diameter dan panjang 22 m yang terbagi sepanjang 7 m untuk zona oksidasi dan 15 m zona reduksi.

Produk oksidasi proses QSL adalah terak kadar tinggi timbal, gas sulfur dioksida (SO2), flue dust, dan bulion timbal. Besaran timbal yang dihasilkan dalam zona

oksidasi dipengaruhi oleh kadar timbal dalam konsentrat dan pembaharuan umpan. Terak dari zona oksidasi mengalir melalui underflow port dalam reaktor dengan dinding pemisah ke dalam zona reduksi terak (d). Bullion timbal dikeluarkan melalui syphon timbal pada sisi reaktor.

Gambar 2.3. Skema zona oksidasi dan zona reduksi

2.4 Bijih dan Preparasinya

Untuk mendapatkan bijih galena yang diinginkan untuk proses peleburan pertama-tama harus ditingkatkan kadarnya ke dalam bentuk konsentrat dengan kandungan timbal tinggi (50-70% PbS) tetapi dengan kehilangan timbal yang minimum.

Secara umum metode konsentrasi bijih galena adalah dengan memanfaatkan perbedaan berat jenis material (jigging dan shaking table) dan perbedaan sifat permukaan material (flotasi). Metode flotasi dapat mencapai efesiensi perolehan lebih tinggi yang dapat memisahkan timbal dan seng serta mineral pengotor lainnya. Tahapan prosesnya meliputi peremukan (crushing), penggerusan (grinding), flotasi (flotation) dan pengeringan konsentrat. Flotasi bijih galena selalu diterapkan sebagai tahap pertama dalam proses pemisahan terhadap bijih galena-seng dan

galena-seng-7

tembaga. Perolehan metode flotasi untuk bijih galena dapat dicapai sebesar 90-95% dengan kadar galena dalam konsentrat sebesar 95-98%_PbS.

Proses flotasi bijih galena, proses pertama adalah mensuspensi ukuran partikel bijih yang halus hasil proses penggerusan (grinding) baik dengan ball mill ataupun rod mill, ukuran partikel yang baik lebih kecil dari 0.25 mm, dalam air. Pengenceran pulp suspension ini dapat bervariasi dari 5 hingga 40%-padatan (berat). Udara kemudian ditiupkan melalui pulp ini dalam sel atau tangki flotasi, yang sebelumnya ditambahkan berbagai bahan kimia dan diaduk dengan baik, partikel mineral yang diinginkan menempel pada gelembung udara (bubble) dan terbawa ke permukaan membentuk lapisan gelembung mineralisasi yang stabil yang kemudian diambil. Partikel yang tidak diinginkan (gangue) tidak terpengaruh (terendapkan) dan tersisa dalam pulp. Konsentrat galena yang diperoleh dari proses flotasi mengandung sekurang-kurangnya 50%-PbS. Selanjutnya dijadikan sebagai umpan proses peleburan (smelting process). Diharapkan recovery dalam konsentrat 90-95 % Pb dengan kadar antara 95-98 % Pb.

Pada kasus bijih galena-seng, mineral logam umumnya dipisahkan dalam dua tahap proses. Pertama seng sulfida ditenggelamkan jika timbal sulfdida akan diapungkan. Tahap pemisahan selanjutnya penambahan reagen untuk mengaktifkan seng sulfida yang kemudian diapungkan. Sejumlah reagen kimia yang digunakan dalam proses ini meliputi seng sulfat, natrium sianida atau natrium sulfida untuk menekan seng dan tembaga sulfat untuk mengaktifkannya.

2.5 Deskripsi Proses Peleburan Timbal QSL

Peleburan konsentrat galena di tanur QSL dilakukan dalam dua tahap: peleburan oksidasi dan peleburan reduksi. Konsentrat bijih galena, batu kapur (limes stone) dan senyawa silikat (sodium silicate) dicampur dan dibentuk menjadi pelet dan kemudian diumpankan ke dalam tanur melalui sistem pengumpan. Pengumpan konsentrat melalui lance bersama dengan oksigen/udara, peleburan dapat dilakukan dengan kontrol secara autogenous. Reaksi oksidasi (zona oksidasi) yang berlangsung dapat dituliskan sebagai berikut:

PbS + O2 → Pb + SO2 (2.1.10)

PbS + 11/2O2 → PbO + SO2 (2.1.11)

Peleburan berlanjut, terak yang dihasilkan dari reaksi oksidasi dialirkan ke zona reduksi. Tahap reduksi dimulai dengan penambahan serbuk batubara untuk mereduksi timbal dalam terak ke tingkat yang dihasilkan. Terak akhir dapat dikeluarkan. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut:

8

C + CO2 → 2CO (2.1.13)

Reaksi ini bersifat endotermis, karenanya panas harus diberikan melalui burner oil /oksigen.Terak akhir yang dihasilkan akan mempunyai kandungan Pb antara 2-5%, besaran ini sangat dipengaruhi oleh seng (Zn) yang terkandung. Reaksi – reaksi yang mungkin dapat berlangsung dan harga energi bebas pembentukannya dapat dilihat di Lampiran 3.

Bagan alir proses peleburan langsung bijih galena dan neraca masa serta proses lanjut yaitu pemurnian (refining) secara skematik disajikan pada Gambar 2.4.

9

BAB III

PROGRAM KEGIATAN

Program kegiatan rancang bangun peleburan bijih galena ramah lingkungan meliputi :  Penyiapan umpan sebagai bahan baku peleburan :

- Penyiapan umpan yang memenuhi syarat sebagai bahan baku peleburan - Penyiapan pelet/briket sebagai umpan kajian proses peleburan.

- Karakterisasi sifat fisik pelet/briket umpan.  Uji coba peleburan pelet dan alat rancang bangun :

1. Karakterisasi peleburan pelet skala laboratorium, yaitu a. Uji parameter proses peleburan

b. Uji komposisi pelet umpan 2. Uji coba tungku peleburan galena.

a. Penyetelan peralatan hasil rancang bangun b. Pengujian parameter proses.

10

BAB IV

METODOLOGI

Kegiatan peleburan bijih galena meliputi :

1. Uji karakterisasi peleburan bijih galena yang dilakukan di laboratorium

2. Uji pengoperasian tanur hasil rancang bangun dengan beban kosong untuk menguji pencapaian suhu (yang diinginkan sampai 12000C).

4.1. Uji Karakterisasi Peleburan Bijih Galena 4.1.1 Preparasi Percontoh

Percontoh bijih galena yang diperoleh sebagai bahan baku, mempunyai kisaran ukuran antara 2 hingga 10 cm. Untuk mendapatkan mineral galena yang terliberasi sempurna bijih galena tersebut dilakukan pengerjaan preparasi hingga mencapai ukuran butiran bijih galena tertentu. Tahap pengerjaan preparasi meliputi sebagai berikut:

a) Unit pemecah : jaw crusher, roll mill, dan ball mill b) Unit pengayakan

c) Unit pemercontohan

4.1.2 Alat Percobaan

Percobaan oksidasi dalam skala laboratorium telah dilakukan menggunakan tube furnace dengan ukuran diameter luar 8 cm, diameter dalam 7 cm, dan panjang tube keramik 70 cm; 35 – 40 gram bentuk pelet dimasukkan ke dalam cawan keramik diameter 6 cm, pelet tersebut sudah dicampur karbon aktif dan kapur CaO dengan perbandingan 1 :1 :1 ( 2000 gram bijih galena kadar 20,014 % PbS : 1 % karbon aktip dan 4,7% CaO ) dan perbandingan 1 : 2 : 1 seperti di atas. Pelet dimasukkan krus keramik dan dimasukan ke dalam tube furnace dan dipanaskan hingga suhu 900 oC dan 1000 oC. Selama proses pemanasan dihembuskan oksigen dengan debit 3 liter/menit yang dimasukkan ke dalam tube furnace untuk membantu proses oksidasi. Selama pemanggangan atau peleburan dihembuskan oksigen dengan waktu yang berbeda yaitu : 20, 40, 50 dan 60 menit . Kemudian setelah selesai secara bertahap cawan keramik dan isinya dikeluarkan dan disimpan sampai dingin kemudian digerus untuk dianalisis kandungan S (sulfur ) total dalam produk pemanggangan PbO, serta karakterisasi lainnya.

11

Hasil pembakaran pada temperature 900oC, selama waktu 20 menit sudah mulai menyinter dan pada waktu 40 menit seluruh percontoh pelet yang ada sudah menyinter semuanya dan kemungkinan sudah terbentuk PbO atau Pb. Untuk hal tersebut perlu menunggu hasil analisis XRD dan mineralogi serta hasil analisis kimia. Susunan alat percobaan pemanggangan timbal sulfida ditunjukkan pada Gambar 4.1.

12

4.1.3 Parameter-Parameter Proses

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses peleburan berdasarkan tinjauan teori secara termodinamika dan kinetika serta dari data literatur mengenai peleburan galena, maka parameter proses peleburan yang akan ditinjau meliputi waktu, suhu proses dan komposisi pelet. Komposisi pelet yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Parameter proses peleburan tersebut diharapkan dapat memberikan bahasan terhadap kecenderungan pengaruhnya terhadap proses teroksidasinya bijih galena (PbS) menjadi PbO (kalsin).

Tabel 4.1. Komposisi pelet

Jenis pelet Komposisi pelet, perbandingan berat

PbS CaO Carbon (C)

Pelet 1 1 1 1

Pelet 2 1 2 1

4.2. Uji Pengoperasian Tanur Hasil Rancang Bangun

Pengujian pengoperasian tanur hasil rancang bangun dilakukan untuk mengetahui apakah kinerja semua peralatan yang terpasang dapat mencapai kondisi yang diharapkan. Peralatan yang akan diuji dan diamati kinerjanya terdiri atas:

1. Tanur peleburan rancang bangun.

Tanur peleburan mempergunakan bata tahan api SK 34 jenis alumina, kondisi netral dan tahan pada temperatur 1.400 oC. Rancang bangun tungku terdiri atas dua bagian, yaitu tanur ruang proses oksidasi dan tanur ruang proses reduksi dengan spesifikasi sebagai berikut:

a. Tanur ruang proses oksidasi: Panjang ± 91 – 92 cm

Diameter dalam ± 86 – 87 cm Diamater luar ± 110 – 120 cm Volume ± 6075,8324 kg

13

b. Tanur ruang proses reduksi

Panjang ± 148,8 cm Diameter dalam ± 74,4 cm Diamater luar ± 965,56 cm Volume ± 7435,6047 kg 2. Burner (alat sumber panas)

Burner yang terpasang OM 2, mempunyai spesifikasi sebagai berikut:

 Konsumsi bahan bakar 8 -17 kg/jam

 Laju panas (kalori/jam) 63240 – 163.800 kal/jam

 Motor 250 watt

 On - Off

3. Alat pengukur suhu

Alat pengukur suhu yang dilengkapi alat control panel yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut: termokopel jenis Pt-Rh ,Pt .

Parameter pengujian dilakukan terhadap peralatan yang terpasang untuk mengamati akurasi alat-alat tersebut untuk mencapai kondisi yang diharapkan. Parameter yang diuji terdiri atas suhu yang dicapai pada ruang proses oksidasi dan ruang proses reduksi sebagai fungsi dari waktu. Selain itu diamati kualitas bata tahan api sebelum dan sesudah pengujian. Parameter suhu yang akan diamati terdiri atas suhu 9000C, 10000C, 11000C, 12000C.

14

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Hasil Percobaan

5.1.1 Pengamatan Bahan Baku Pelet

Analisis kimia bahan baku yang digunakan sebagai umpan untuk pengkajian yang akan dilakukan, telah dilakukan tahap pengerjaan preparasi hingga mempunyai ukuran butiran -100 mesh. Unsur-unsur yang dianalisis kimia dari percontoh bijih galena hanya terhadap unsur logam dasar yang sangat berpengaruh terhadap kemurnian logam timbal, yaitu unsur tembaga, seng dan besi serta kandungan total sulfur.

Pembuatan pellet dilakukan pada alat peletizer. Alat dijalankan sambil berputar sedikit demi sedikit bijih galena yang sudah dicampur karbon aktif dan kapur ditaburkan sedikit demi-sedikit sambil disemprotkan air dan berulang-ulang sehingga terjadi butiran pelet yang diinginkan. Setelah selesai lalu dikeringkan di dalam open hingga kering.

Bijih timbal tersebut mempunyai komposisi kimia seperti disajikan pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1 Komposisi kimia bijih galena Komposisi kimia %

Pb Cu Zn S-total Ca Fe

17,34 0,0810 13,08 17,69 0,182 9,61

5.1.2 Hasil Analisis Mineralogi

Dengan alat mikroskop optik terlihat bahwa percontoh bijih sulfida yang mengandung galena adalah mineral paling dominan. Selain itu teridentifikasi pula adanya mineral-mineral sulfida lainnya seperti sfalerite dan pirit yang merupakan mineral-mineral ikutan.

Hasil mineralogi belum terindikasi adanya logam Pb dan PbO, diperkirakan belum sempurnanya reaksi oksidasi sehingga masih adanya senyawa sulfida. Data hasil mineralogi dapat dilihat pada Gambar 5.1 dan 5.2.

16

Gambar 5.1.

Fotomikrograf sayatan poles bijih galena bahan asal

Keterangan : G=Galena, P=Pirit, S=Sfalerit

Tabel 5.2. Hasil analisis produk leburan dengan XRD dan fotomikrograf Suhu ( oC) Waktu (menit) Komposisi leburan Logam Pb PbO PbS

900 60 Tidak ada Tidak ada Ada

1000 60 Tidak ada Tidak ada Ada

5.1.3 Karakteristik Hasil Peleburan

Tabel 5.3. Hasil analisis mineragrafi No No.LAB. &

Kode Conto

Komposisi mineral (%)

Galena Pirit Sfalerit Kalkopirit Mangan Mineral pengotor 1 6244/09/111-900/60# 47 12 9 - 15 17 2 6245/09/111-900/60# 42 9 14 - 12 23

Berdasarkan hasil uji SEM peleburan galena pada temperatur 9000C selama 1 jam dengan komposisi 1:1:1 menunjukkan galena yang sudah teroksidasi, dan telah terbentuk Pb = 11,68 % dan PbO 12,58 %.

17

Hasil X-ray mapping mendeteksi adanya unsur Pb, Cu, Fe, Zn, Al dan Si. Empat unsur pertama kemungkinan berasal dari mineral sulfida galena, kalkopirit dan pirit serta spalerit.

Fe terlihat lebih dominan dibandingkan dengan Pb dan Fe. Al dan Si kemungkinan berasal dari mineral lempung, Komposisi masing-masing unsur pada partikel uji terlampir.

5.2. Kegiatan Pengujian Tanur Hasil Rancang Bangun

5.2.1 Persiapan

Tahap persiapan terdiri dari pemasangan tanur yang terdiri dari dua bagian

yaitu tungku reduksi dan oksidasi menjadi satu bagian. Susunan gambar

skematik pembagian tungku reduksi dan oksidasi seperti disajikan pada

Gambar 5.2.

18

Gambar 5.3. Penyambungan pada tungku QSL hasil rancang bangun

(tanur oksidasi dan reduksi)

Gambar 5.4. Tungku QSL hasil rancang bangun, dilengkapi burner

5.2.2 Pemanasan Awal Tungku QSL 5.2.2.1 Pemanasan Awal Tungku Oksidasi

Setelah pelapisan selesai, lapisan harus dikeringkan perlahan–lahan, pengeringan dilakukan dengan membakar kayu bakar di bagian segmen oksidasi dan segmen reduksi. Pembakaran awal dilakukan selama kurang lebih 3 – 4 jam lalu dimatikan dan nyala api sedang /tidak besar. Setelah 2 hari lalu dilakukan uji coba pembakaran tungku bagian oksidasi dari mulai temperatur 900oC, dengan waktu kurang lebih 51 menit dengan menghabiskan solar 18 liter, dan diteruskan pada temperatur 950 oC, waktu 63 menit kebutuhan solar 23 liter. Pembakaran dilanjutkan pada 1000 oC, waktu 75 menit dan kebutuhan solar 37 liter, pembakaran berlanjut sampai 1050oC, waktu 88 menit, konsumsi solar 45 liter dan pembakaran dilanjutkan hingga sampai temperatur 1100 oC , waktu 105 menit solar yang terpakai 56 liter dan terus dilanjutkan sampai 1150oC, ditempuh dalam waktu 125 menit dan menghabiskan solar 63 liter. Uji coba pembakaran dilanjutkan sampai 1200 oC kebutuhan solar 69 liter dengan waktu 164 menit, lalu burner dimatikan .

Pada pemanasan atau pembakaran ini pengujian temperatur hanya berdasarkan panas termocople yang ada di panel listrik yang tertera dan tidak dilakukan kontrol pembanding karena belum mendapatkan alat kalibrasi pembanding.

19

Dari hasil uji coba pembakaran setelah dilihat dua hari berikutnya, tungku tidak mengalami pecah atau retak sehingga tungku dianggap baik. Hasil monitor pembakaran tungku oksidasi di atas ditabelkan (lihat tabel 5.4.).

Tabel 5.4. Uji coba pembakaran tungku oksidasi

5.2.2.2 Uji Coba Pembakaran Segmen Tungku Reduksi

Sehubungan burner yang tersedia baru satu buah maka untuk uji coba pembakaran segmen tungku reduksi dilakukan setelah selesai uji coba bagian segmen oksidasi. Karena pemanasan awal sudah dilakukan maka pemanasan langsung dilakukan dan mulai dicatat pada temperatur 900 oC dengan waktu 62 menit dengan menghabiskan solar 26 liter. Burner ini mempunyai cara kerja otomatis, begitu temperatur mencapai yang diinginkan sesuai dengan penyetelan temperatur maka burner akan mati sendiri dan juga solar akan mati, begitu temperatur turun sampai – 10 oC atau di bawahnya maka burner menyala lagi dan seterusnya.

Pada temperatur 950 oC, waktu 73 menit kebutuhan solar 35 liter, dilanjutkan pada 1000 oC, waktu 85 menit dan kebutuhan solar 49 liter. Pembakaran berlanjut sampai 1050 oC, waktu 101 menit, konsumsi solar 62 liter dan pembakaran dilanjutkan hingga sampai temperatur 1100 oC , waktu 121 menit solar yang terpakai 76 liter dan terus dilanjutkan sampai 1150 oC, ditempuh dalam waktu 148 menit dan habis solar 86 liter. Uji coba pembakaran dilanjutkan sampai 1200 oC kebutuhan solar 97 liter dengan waktu 181 menit, lalu burner dimatikan. Tabel 5.5 menunjukkan hasil uji coba pembakaran segmen tungku reduksi

Pada pemanasan atau pembakaran ini pengujian temperatur hanya berdasarkan panas termocople yang ada di panel kontrol temperatur dan tidak dilakukan kontrol pembanding karena belum mendapatkan alat kalibrasi pembanding.

Temperatur

o_C

Waktu (menit) Konsumsi bahan bakar (Solar, liter) Keterangan 900 51 18 Stabil/tidak retak 950 63 23 Stabil/tidak retak 1.000 75 37 Stabil/tidak retak 1.050 88 45 Stabil/tidak retak 1.100 105 56 Stabil/tidak retak 1.150 125 63 Stabil/tidak retak 1.200 164 69 Stabil/tidak retak

20

Tabel 5.5. Uji coba pembakaran segmen tungku reduksi .

Temperatur

o_C

Waktu (menit) Konsumsi bahan bakar (solar, liter) Keterangan 900 62 26 Stabil/tidak retak 950 73 35 Stabil/tidak retak 1.000 85 49 Stabil/tidak retak 1.050 101 62 Stabil/tidak retak 1.100 121 76 Stabil/tidak retak 1.150 148 86 Stabil/tidak retak 1.200 181 97 Stabil/tidak retak

21

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

 Bijih timbah sulit diperoleh dengan kadar tinggi (60 % Pb), sehingga perlu adanya peralatan kominusi (pengecilan ukuran butir) dan upgrading (konsentrasi secara gravity).

 Hasil analisis X-RD dan mineralogi terhadap hasil uji coba laboratorium menunjukkan bahwa peleburan pelet pada suhu 900oC waktu 60 menit belum terbentuk PbO dan Pb walaupun pelet sudah menyinter.

 Hasil SEM sulfida (S) sudah habis/hilang dan mengindikasikan adanya fasa PbO = 12,58 % dan fasa logam Pb = 11,68 %

 Tungku QSL dapat dioperasikan hingga temperatur 1200oC, dan waktu pencapaiannya adalah 181 menit dengan konsumsi solar 97 liter.

6.2. Saran

22

DAFTAR PUSTAKA

1. M. Sibony, N. Basin and J. Lecadet, 2000. The lead bath smelting process in Nordenham, Germany

2. Lead and Zinc Smelting, 2007. Diunduh dari

http://www.ifc.org/ifcext/enviro.nsf/Content/EnvironmentalGuldelines

3. Burton, D.J., 1981, An overview of occupational exposure control technologi in non ferrous smelting, American Journal of Industrial Medicine, hal. 293-305.

4. Dutrizac, J.Ea., Ramachandr, V. dan Gonzales, J.A., 2000, Lead-Zinc 2000, TMS 5. http://www.britanica.com/ERchecked/topic/485833/QSL-process

6. Lee, Y. dan Choi, C., 1995, Behavior of lead and impurities in QSL lead smelting, An International Symposium on the Extraction and Applications Zinc and Lead.

23

LAMPIRAN 1 HASIL ANALISIS XRD

Hasil difraksi sinar-X bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 900oC (perbandingan 1:1:1)

25

Hasil difraksi sinar-X bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 1000oC

27

LAMPIRAN 2. HASIL ANALISIS SEM

Hasil SEM bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 900oC (perbandingan 1:1:1)

30

Hasil SEM bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 1000oC

33

LAMPIRAN 3

Nilai Energi bebas standar pembentukan

No. Reaksi - Reaksi  G0 _(kal/mol)

1 Pb(l) + ½ O(g) = PbO(l) -46824 + 18,648 T 2 Pb(l) + ½ O2(g) = PbS(l) 12304,8 – 11,016 T 3 PbO(l) = PbO(g) 54768 – 30 ,72 T 4 Pb(l) = Pb(g) 47436 – 23.52 T 5 ½ S2 + O2(g) = SO2(g) -86976 + 17.376 T 6 CO(g) + ½ O2(g) = CO2(g) -66780.8 + 20.78 T 7 Sb(l) + ¾ O2(g) = SbO1,5(g) -80020 + 27.3 T 8 As(l) + ¾ O2(g) = AsO1,5(g) -79020 + 27.58 T 9 Bi(l) + ¾ O2(g) = BiO1,5(g) -53910 + 19.65 T 10 Cu(l) + ¾ O2(g) = CuO0,5(g) -14112 + 4.692 T 11 Sb(l) = Sb(g) 56820 – 24.56 T 12 Sb(l) = ½ Sb2(g) 20750 + 11.2 T 13 ½ Sb2(g) + ½ S2(g) = SbS(g) -1460 – 1.88 T 14 ½ Sb2(g) + ½ O2(g) = SbO(g) -6430 – 2.39 T 15 As(l) = As(g) 66180 – 27.11 T 16 As(l) = ½ As2(g) 16660 – 13.64 T 17 ½ As2(g) + ½ S2(g) = AsS(g) 4350 – 2.66 T

18 ½ As2(g) + ½ O2(g) = AsO (g) -6990 – 3.19 T

19 Bi(l) = Bi(g) 45860 – 23.86 T 20 Bi(l) = ½ Bi2(g) 21670 – 11.17 T 21 ½ Bi2(g) + ½ S2(g) = BiS(g) -1090 – 1.75 T 22 ½ Bi2(g) + ½ O2(g) = BiO(g) 1830 – 1.85 T 23 PbO(l) + CO(g) = Pb(l) + CO2(g) -20957 + 2.15 T 24 ZnO(s) + CO(g) = Zn(l) + CO2(g) 42725 – 26.784 T 25 Fe2O3(s) + CO(g) = 2FeO(l) + CO2(g) -10474 + 9.15 T 26 Cu2O(l) + CO(g) = 2Cu(l) + CO2(g) -39557 + 11.412 T

34

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

S A R I ... ii

DAFTAR TABEL ... iii

DAFTAR GAMBAR ... iii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Ruang Lingkup Kegiatan ... 2

1.3. Tujuan ... 2

1.4. Sasaran Kegiatan ... 2

1.5. Lokasi Penelitian ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1. Reaksi Kimia Proses ... 3

2.2. Komposisi Terak ... 3

2.3. Tanur QSL Peleburan Langsung Timbal ... 5

2.4. Bijih dan Preparasinya ... 6

2.5. Deskripsi Proses Peleburan Timbal QSL ... 7

BAB III PROGRAM KEGIATAN ... 9

BAB IV METODOLOGI ... 10

4.1. Uji Karakterisasi Peleburan Bijih Galena ... 10

4.2. Uji Pengoperasian Tanur Hasil Rancang Bangun ... 12

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ... 14

5.1. Hasil Percobaan ... 14

5.2. Kegiatan Pengujian Tanur Hasil Rancang Bangun ... 17

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ... 21

6.1. Kesimpulan ... 21

6.2. Saran ... 21

DAFTAR PUSTAKA ... 22

LAMPIRAN 1. HASIL ANALISIS XRD ... 23

35

DAFTAR TABEL

Tabel

2.1. Komposisi terak selama peleburan ... 5

4.1. Komposisi pelet ... 12

5.1. Komposisi kimia bijih galena ... 14

5.2. Hasil analisis produk leburan dengan XRD dan fotomikrograf ... 16

5.3. Hasil analisis mineragrafi ... 16

5.4. Uji coba pembakaran tungku oksidasi ... 19

5.5. Uji coba pembakaran segmen tungku reduksi ... 20

DAFTAR GAMBAR Gambar

2.1. Sistem PbO-SiO2+CaO-FeO+Fe2O3 dengan CaO/SiO2 = 1 % berat dan FeO/Fe2O3 = 0,5 % berat ... 4

2.2. Skema umum proses QSL peleburan timbal ... 5

2.3. Skema zona oksidasi dan zona reduksi ... 6

2.4. Bagan alir proses peleburan timbal ... 8

4.1. Unit tube furnace yang digunakan untuk pemanggangan oksidasi .. 11

5.1. Hasil fotomikrograf ... 15

5.2. Fotomikrograf sayatan poles bijih galena bahan asal ... 16

5.3. Penyambungan pada tungku QSL hasil rancang bangun ... 17

36

KATA PENGANTAR

Laporan ini merupakan hasil pelaksanaan kegiatan penelitian Tim Rancang Bangun Peleburan Bijih Galena Ramah Lingkungan, lanjutan 2008. Laporan 2009 meliputi kegiatan uji coba karakterisasi peleburan bijih galena atau uji coba reduksi pelet dengan perbandingan dan suhu tertentu, dihembuskan oksigen pada tanur tube Furnace dan uji coba pengoperasian tanur hasil rancang bangun dengan beban kosong/tanpa umpan bijih galena.

Kegiatan ini seluruhnya dilakukan di Laboratorium Puslitbang tekMIRA dan Sentra Percontohan Pengolahan Mineral di Cipatat, Bandung, sedangkan pengambilan sampel bijih galena dilakukan di Jawa Barat.

Kegiatan penelitian ini dibiayai oleh DIPA Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral, tahun anggaran 2009.

Kepada semua pihak yang telah membantu dan bekerjasama dalam kegiatan penelitian ini, kami ucapkan terima kasih.

Harapan kami, semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya terutama bagi industri pertambangan bijih galena yang memperhatikan aspek efisiensi dan lingkungan.

Bandung, Desember 2009

Kepala Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara,

DR. Bukin Daulay, M.Sc. NIP. 100002751