Studi Proses Reduksi Mineral Mangan Menggunakan Gelombang Mikro Dengan Variasi Daya dan Waktu Radiasi

LOGO

www.themegallery.com

Studi Proses Reduksi Mineral

Mangan Menggunakan Gelombang

Mikro Dengan Variasi Daya dan

Waktu Radiasi

Fathan Bahfie 2708 100 066 Dosen Pembimbing:

Latar Belakang

Mangan adalah logam

yang penting dalam penggunaan campuran logam-logam di industri baja.

Dalam baja, mangan bersifat meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan,

kekerasan,dan kemampuan pengerasan

Latar Belakang

Potensi cadangan bijih mangan di Indonesia cukup besar ,terutama

di provinsi NTT dan NTB (R. Sukhyar,2010) Produksi mangan di seluruh Indonesia tidak mencapai 10% (Redaksi Flores.Net.com. 2010) Undang-undang No. 4 tahun 2009 tentang Pertambangan Mineral dan Batu

Bara (KEMENTRIAN

ESDM)

Tabel World Manganese Reserves and

Reserves Base

Tabel World Production of Manganese

Ore

Metode Ekstraksi

Mangan

Pirometallurgi

Kekurangan :

-Bahan bakar yang diperlukan banyak -Polusi gas -Biaya operasional tinggi Hidrometallurgi Kekurangan : -Waktu lama

Pyrometallurgi

Furnace Reverberatory

Calcining

Deep Reduction

Fluidized Bed

Reactor

Hydrometallurgi

Microwave

Kelebihan :

-Proses lebih cepat

-Ramah lingkungan

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh variasi

daya dan waktu proses

radiasi menggunakan

gelombang mikro terhadap reduksi mineral mangan

Batasan Masalah

Mineral

Mangan

dan

pereduksi

dianggap

homogen

pada tiap

perlakuan

dan

pengaruh

lingkungan

diabaikan

Panas

terisolasi

sempurna

yang

keluar dari

microwave

selama

penyinaran

Tekanan

udara

dianggap

konstan

Pengaruh

pancaran

gelombang

mikro

dianggap

sempurna

Batu tahan

api

dianggap

isolator

sempurna

Tujuan Penelitian

Dapat

mengetahui

mekanisme proses

reduksi mineral mangan

menggunakan energi

gelombang mikro

serta

mengetahui daya

dan

waktu radiasi yang

Manfaat Penelitian

Penggunaan radiasi gelombang mikro sebagai

alternatif dalam reduksi mineral mangan

dengan waktu yang relatif singkat dan tidak

banyak menimbulkan polusi dan ramah

lingkungan

Sebagai bahan masukan bagi pemerintah dan

masyarakat agar mengembangkan

pemanfaatan gelombang mikro dalam proses

reduksi mineral mangan

Microwave

Radiasi eletromagnetik dengan frekuensi

dalam kisaran 0,3-300 GHz dengan panjang

gelombang pada ruang hampa dari 1m

sampai 1 mm (Kazi E Haque,1998)

Proses Pembangkitan Panas

Microwave

Gelombang mikro Mempolarisasi atom atau molekul Menciptakan dipol listrik Molekul bergetar Friksi/Gesekan PANAS

Interaksi Material Dengan Gelombang

Mikro

Tinjauan Termodinamika

Proses reduksi mangan:

2MnO_{2 (s)} + C_(s) → Mn₂O_3(s) + CO_(g) ΔHo _{= – 523,236 KJ/g mol MnO} 2 3Mn₂O_3(s) + C_(s) → 2Mn₃O_4(s) + CO_(g) ΔHo _{= – 963,9 KJ /g mol Mn} 2O3 Mn₃O_4(s) + C_(s) → 3MnO_(s) + CO_(g) ΔHo = – 1392,93 KJ/g mol Mn3O4 MnO_(s)+C_(s)→Mn_(s)+CO_(g) ΔHo _{= – 386,568 KJ/g mol MnO} MnO_2(s)+2C_(s)→Mn_(s)+2CO_(g) ΔHo _{= – 3266,634 KJ/g mol Mn}

Penelitian Sebelumnya

Tahun Penulis Judul Metode Hasil

2008 Chen Jin,dkk Microstructure of Solid Phase Reduction on Manganese Oxide Ore Fines Containing Coal by Microwave Heating Memanaskan mineral mangan dengan mikrowave 2450 MHz ditahan pada selama 20 menit.

Penurunan voluminal dari MOOFCC dengan microwave pemanasan dengan kondisi perbandingan molar atom dari ru: rc sebagai 1: 1,06 dan tidak dilindungi atmosfer. MO2 fase

dalam barang itu sepenuhnya berubah menjadi fase MnO dan fase terak terutama

terdiri dari wollastonite dan olivin mangan. Struktur berpori dan seperti cacing adalah struktur mikro yang terbentuk.

2010 Guocai Zhu,dkk Thermal analysis and kinetic modeling of manganese oxide ore reduction using biomass straw as reductant

Pemanggangan dari bijih oksida mangan dengan sedotan biomassa dilakukan dalam electric furnace. Setelah proses reduksi itu selesai, produk langsung ditransfer ke dalam leaching vessel

mengandung jumlah asam sulfat yang dibutuhkan untuk mencegah penurunan bijih dari yang reoksidasi oleh oksigen dari udara.

Pengurangan pemanggangan bijih oksida mangan dapat dilakukan menggunakan biomassa jerami pemanggangan pada suhu di bawah 600 ° C. Pada

30% dari biomassa ditambahkan, bijih mangan yang tereduksi menjadi sebagian besar MnO, menunjukkan sedotan biomasa sebagai reduktan yang baik.

Penelitian Sebelumnya

Tahun Penulis Judul Metode Hasil

2010 Norman Chow, dkk Study in reduction-roast leaching manganese from low-grade manganese dioxide ores using cornstalk as reductant Mangan dioksida (MnO₂) diproduksi dalam sel elektrowinning. MnCO₃ dilarutkan dengan elektrolit daur ulang yang berisi larutan MnSO₄ dan H₂SO₄ menggunakan cara leaching. Studi leaching dilakukan pada sumber mangan menghasilkan ukuran partikel besar

(Lebih besar dari 9,5 mm) dengan encer SO₂ dalam tangki berpengaduk menunjukkan bahwa bahan tersebut mudah leachable, dengan Mn ekstraksi besar dari 90%

tercapai dalam waktu yang lama.

Metodologi Penelitian

Diagram Alir Penelitian A start Mineral mangan diroasting pada temperatur 800o_C Uji XRF Pengayakan mineral mangan (100 mesh) Penggerusan arang + pengayakan 100 mesh Uji XRF Persiapan bahan Penggerusan mineral mangan B

Metodologi Penelitian

Diagram Alir Penelitian Penyinaran MW (40 menit, 50 menit, dan 60 menit) Uji XRF A Analisa data Kesimpulan end Memasukkan sampel ke microwave (1000 dan 2000 watt) B Uji XRD Uji SEM-EDX C C Ditimbang sesuai komposisi, pencampuran dan pengadukan

Bahan Penelitian

XRF

Sebelum Perlakuan Setelah Roasting Compound Al Ca Cr Fe K Mg Mn Kadar Unsur (%wt) 2,1 7,86 0,05 17,47 3,26 0,06 48,52 Compound Na P Si Ti S Ba Kadar Unsur (%wt) 0,45 0,67 3,32 0,06 0,01 2.9 Compound P K Ca Mn Kadar Unsur (%wt) 0,48 0,78 15,8 60,63 Compound Fe Cu Zn Sr Ba Si Kadar Unsur (%wt) 5,67 0,38 0,19 0,49 2,9 3,32

XRF

Setelah diekstraksi dengan daya 1000 watt

Setelah diekstraksi dengan daya 2000 watt

Waktu (Menit) Kadar Unsur (%wt) Ca Mn Fe Cu Zn Sr Ba P Si 40 13 76,9 5 0,21 0,18 0,64 3 0,5 0,5 50 12 79,6 4 0,16 0,13 0,67 3 0,4 0,92 60 16 75,4 4 0,11 - 0,91 3,1 0,3 1,6 Waktu (Menit) Kadar Unsur (%wt) Ca Mn Fe Cu Zn Sr Ba P Si 40 13 77,5 5 0,19 0,18 0,5 3 0,5 0,5 50 11 80,4 4 0,16 0,13 0,57 3 0,4 0,7 60 18 71,9 4 0,11 - 0,91 3,1 0,3 2,7

XRD

XRD

XRD

SEM-EDX

Element Wt% At% C 01.84 05.23 O 20.59 43.94 Al 00.88 01.12 Ca 08.87 07.56 Mn 67.82 42.15 _{Element Wt% At%} C 08.22 21.53 O 18.57 36.52 Mn 73.22 41.95 Element Wt% At% C 04.46 11.62 O 23.17 45.31 Mn 69.24 39.43 Al 03.14 03.64 1000 watt , 40 Menit

SEM-EDX

Element Wt% At% C 01.94 05.42 O 23.16 48.70 Mn 74.91 45.88 Element Wt% At% C 08.79 22.11 O 20.72 39.12 Mn 70.49 38.77 Element Wt% At% O 01.95 06.02 Ca 17.23 21.25 Mn 80.82 72.73 2000 watt , 40 Menit

Pengaruh Variasi Daya dan Waktu Terhadap

Kadar Mineral Mangan

Daya (wattt)

Kadar Mn (%)

40 menit 50 menit 60 menit

1000 76,9 79,6 75,4

2000 77,5 80,4 71,9

Tabel hasil uji XRF pada ekstraksi mineral mangan dengan daya dan waktu penyinaran yang berbeda

Temperatur Yang Dicapai Selama Penyinaran

Gelombang Mikro

Perbandingan temperatur mineral mangan pada berbagai inputan daya Tabel temperatur mineral mangan hasil ekstraksi dan pada berbagai

inputan daya

Daya(watt)

Temperatur ( C)

40 menit 50 menit 60 menit

1000 1465 1525 1680

Kesimpulan

dan Saran

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

 Semakin besar daya dan semakin lama penyinaran gelombang mikro yang

dilakukan maka persentase kandungan Mn meningkat.

 Semakin lamanya waktu dan naiknya temperatur akan menyebabkan bahan

crusible dan castable melting dan mempengaruhi kadar Mn.

 Kandungan Mn paling optimal/besar terdapat pada input daya 2000 watt

dengan lama penyinaran gelombang mikro selama 50 menit yaitu sebesar 80,4 %.

 Ekstraksi mineral mangan dengan mikrowave meningkatkan

konsentrasi/kadar Mn.

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya ada beberapa saran yang dapat diperhatikan:

 Proses ekstraksi selanjutnya sebaiknya menggunakan daya yang lebih besar.

 Pemilihan bahan crusible dan castable yang lebih tahan pada temperatur > 2500 o_C.

Perhitungan Rasio Komposisi

Setelah diroasting ,lalu dilakukan melting pada mineral mangan tersebut. Dengan persamaan reaksi pada saat ekstraksi sebagai berikut :

MnO2(s) + C(s)→ MnO(s) + CO(g)

MnO_(s) + C_(s)→ Mn_(s) + CO_(g)

MnO_2(s) + 2C_(s) → Mn_(s) + CO_(g)

Mn yang digunakan yaitu sebesar 20 gram untuk

dimeltingkan, maka untuk perhitungan arangnya sebagai berikut:

gr MnO₂ = 20 gram Mr MnO2 = 87

Ar C = 12

Maka mol MnO₂ yaitu ,

gr MnO₂ = mol MnO₂ X Mr MnO₂ mol = gr MnO2 : Mr MnO2 mol MnO₂ = 20 gram : 87 mol MnO2 = 0,23

Maka mol C yaitu , mol C = 2 X mol MnO2

mol C = 2 X 0,46 = 0,92

Maka gr C yang dibutuhkan yaitu , gr C = mol C X Ar C

gr C = 0,92 X 12 gr C = 11,04 gram Dengan persamaan reaksi pada saat roasting sebagai berikut :

2MnO2(s) + C(s)→ Mn2O3(s) + CO(g) 3Mn₂O_3(s) + C_(s)→ 2Mn₃O_4(s) + CO_(g) Mn3O4 (s) + C (s)→ 3 MnO(s) + CO (g) MnO2(s) + C(s)→ MnO(s) + CO(g) Untuk Roasting :

Mn yang digunakan yaitu sebesar 100 gram untuk

diroasting,maka untuk perhitungan arangnya sebagai berikut: gr MnO₂ = 100 gram

Mr MnO₂ = 87 Ar C = 12

Maka mol MnO2 yaitu ,

gr MnO₂ = mol MnO₂ X Mr MnO₂ mol = gr MnO2 : Mr MnO2 mol MnO2 = 100 gram : 87

mol MnO₂ = 1,14

Maka mol C yaitu , mol C = 1 X mol MnO₂ mol C = 1 X 1,14 = 1,14

Maka gr C yang dibutuhkan yaitu , gr C = mol C X Ar C

gr C = 1,14 X 12 gr C = 13,68 gram

LOGO

www.themegallery.com