Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

(1)

Girindra Abhilasa 2710 100 096

Dosen Pembimbing :

Sungging Pintowantoro S.T., M.T., Ph.D

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

(2)

(3)

(4)

Produksi tem baga Indonesia

542.700 metrik ton (United

States G eological Survey, 2011)

Produksi hasil sm elting Indonesia

276.200 metrik ton

Peraturan M enteri ESDM Nom or 07 Tahun 2012 dan UU M NERBA No. 4 Tahun 2009

Indonesia m em butuhkan penelitian dalam bidang m etalurgi ekstraksi pengolahan m ineral tam bang

(5)

Tem baga hasil sm elting : 80 – 90% Sulfur → Batubara, Kokas, dan M inyak

Converting : O₂+ SiO₂ + slag → magnetite padat

Converting :

Slag + CaO →FeO ∙ Fe₂O₃ ∙ CaO

Ca reaktif terhadap Sulfur Sm elting → Converting

(6)

Rumusan Masalah

•Bagaim ana pengaruh variasi kom posisi

penam bahan CaCO₃ pada proses

converting pada m atte m enjadi tem baga blister

Tujuan Penelitian

•Pengaruh penam bahan CaCO₃ pada

proses converting pada matte m enjadi tem baga blister

Manfaat Penelitian

•M em bantu pengolahan m ineral tem baga dengan deposit kecil di Indonesia

•M em berikan inform asi em pirik dari

pengaruh penam bahan CaCO₃ pada

(7)

Batasan Masalah

•Tem peratur dan tekanan oksigen dianggap konstan.

•Jum lah oksigen yang digunakan konstan. •W aktu proses converting konstan.

•M uffle Furnace hanya dapat m encapai tem peratur 1300o_C.

(8)

(9)

◊ Sim bol Cu

◊ Konduktifitas Term al dan Elektrik Tinggi

◊ Struktur Kristal pada tem peratur kam ar Face Centered

Cubic (FCC)

◊ M ineral berupa oksida (cuprite), sulfida (chalcopyrite,

covelite, calcosite), karbonat (azurite dan malachite)

◊ Titik lebur 1083oC ◊ Densitas 8.96 gr/cm3

(10)

Lebih dari 200 mineral

m engandung unsur tem baga dengan variasi jum lah yang berbeda, tetapi hanya

terdapat 20 jenis m ineral yang penting sebagai bijih tem baga

Mineral Rumus Kimia %Cu

Native Copper Cu 99.92

Chalcosite Cu2S 79.9

Diegnite Cu9S5 78.0

Covellite CuS 66.5

Chalcopyrite CuFeS2 34.6

Bornite Cu5FeS4/Cu3FeS3 55.5-69.7 Tennanite Cu12As4S13 42-52 Tetraedrite Cu12Sb4S13 30-45 Energite Cu3AsS4 48.4 Bournonite CuPbSbS3 13.0 Cuprite Cu2O 88.8 Tenorite CuO 79.9

Malachite CuCO3.Cu(OH)2 57.5 Azurite 2CuCO3.Cu(OH)2 55.3 Chrysocolla CuSiO3.nH2O 30-36 Dioptase Cu6[Si6O18].6H2O 40.3 Brochantite CuSO4.3Cu(OH)2 56.2 Anlerite CuSO4.2Cu(OH)2 53.8 Chalcanthite CuSO4.5H2O 25.5 Atacarnite CuCl2.3Cu(OH)2 59.5

(11)

◊ Terdiri dari Kalsium Karbonat (CaO )

dan M agnesium sebagai kom ponen sekundernya

◊ Berwarna putih

◊ Nam a : Calcite, Dolomite, Aragonite ◊ Aplikasi : pengontrol polusi dan

(12)

◊ O ksidasi Cu-Fe-S m atte cair → tem baga blister cair. ◊ M aterial utam a : m atte (dari smelting)

M aterial tam bahan : silika, udara, dan oksigen

◊ M enghasilkan Tem baga Blister dan Slag ◊ Proses ototerm al

◊ Tem baga Blister dengan kom posisi 99% Cu, 0.02% S,

0.6% O , Slag Besi-Silikat (4 - 8% Cu), G as SO₂

(13)

◊ T = 1220oC

◊ Proses Cu, Fe3+, Fe₃O₄ solid. ◊ M agnetite akan terikat oleh CaO

◊ Slag m em iliki kom posisi 14-16% Cu, 40-55% Fe, dan

15-20% CaO

Reaksi yang terjadi :

O ksidasi langsung dengan udara :

◊ CuS (dalam m atte) + O₂ → Cuo(tem baga cair) + SO₂ ◊ FeS (dalam m atte) + O₂ → FeO + SO₂

◊ 3FeS (dalam m atte) + 5O₂ → Fe₃O₄ + 3SO₂ ◊ CaCO₃→ CaO +CO₂

(14)

Sm elting slag : 1-2% Cu

Converting slag : 4-8% Cu

M enurunkan tem baga dalam slag dapat dilakukan dengan cara :

◊ Fe₃O₄(s) dalam slag dan m enahan slag tetap panas.

◊ M enyediakan SiO₂ yang cukup untuk m em isahkan slag dan

m atte

◊ M enghindari ketebalan lapisan yang terlalu tinggi pada slag ◊ M enjaga tapping m atte dengan slag

(15)

◊

Tem baga : 80-90% sulfur didapat dari kokas, batu

bara, dan m inyak

◊

Transfer sulfur dari logam m enjadi slag dapat

bereaksi m em bentuk sulfida dari M n, M g, Ca yang

diserap oleh slag.

◊

Kalsium m erupakan agen desulfuriasasi utam a

◊

Contoh reaksi desulfurisasi dengan CaO :

(16)

◊ Tahapan reaksi pada

proses reaksi dapat ditinjau dengan hukum

term odinam ika, salah satunya energi bebas G ibbs.

∆G < 0 (reaksi spontan) ∆G = 0 (reaksi setim bang) ∆G > 0 (reaksi tidak spontan / berkebalikan)

◊ Diagram Ellingham

m enunjukkan hubungan antar ∆G -T pada beberapa reaksi kim ia

(17)

◊ Reaksi kim ia m em butuhkan penyeim bangan rum us

m olekul untuk senyawa kim ia

◊ Rum us kim ia m enunjukan jum lah elem en yang

dibutuhkan untuk m em buat senyawa

◊ Reaksi kim ia m em berikan inform asi pada jum lah relatif

setiap elem en yang bereaksi. Jum lah relatif dari reaktan dan produk diberikan dengan koefisien dalam koefisien kesetim bangan

Contoh reaksi :

(18)

No Penelitian Oleh (Tahun)

1 _{Refining Tembaga} _{Walter O. Snelling (1932)}

2 _{Refining Tembaga dan Penambahan Flux} _{Canning, Jr (1982)} 3 Permodelan Injkesi Gas pada Pierce Smith

Converter Jussi Vaarno (1997)

4 Permodelan Kinetik pada Elemen Utama saat

Proses Converting A.K Kylo (1998)

5 Slag Ferrous Calcium Silicate (FCS) untuk

Continous Converting Tembaga Rajneet Kaur (2007)

6 Kesetimbangan Fasa Dalam Paduan Slag Kalsium Silikat: edisi IV Temperatur Liquid dan Solubility pada Cu2O-FeO-Fe2O3-CaO-SiO2 Slag pada Temperatur 1250o_{C dan 1300}o_{C serta Tekanan} Oksigen 10-6_atm

Stanko Nikolic dkk (2008)

7 Efek Kadar Magnesium Oksida pada fluiditas slag

di blast furnace Jia Shyan Shiao (2008)

8 Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Parameter Proses Pencampuran pada Pierce Smith Converter dengan Perbandingan Permodelan Fisika

Deside K. Chibwe dkk (2011)

9 Meminimalisir Kehilangan Tembaga pada Slag Dengan Penambahan Colemanite

(2CaO.3B2O3.5H2O)

Aydin Rusen dkk (2012) 10 _{Oksidasi Desulfurisasi pada Slag Tembaga} _{LI Lei dkk (2012)}

11 Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Aliran Fluida pada Pierce Smith Converter Dengan Menggunakan Lebih Dari Satu Poin Injeksi

(19)

(20)

Start Flux Dolomite Logam Tembaga & Matte Uji XRF Uji XRF & XRD Preparasi Flux Dolomite Preparasi Logam Tembaga & Matte

(1,07 :1)

34,33 gr

Dolomite Dolomite 54,96 gr Dolomite 91,61 gr penambahTanpa an

Melelehkan Logam & Matte

Menambahkan Flux Dolomite A A Blowing Oksigen Mengambil Slag Tapping logam Tembaga Blister Slag Uji XRF & XRD Analisa Data Kesimpulan End

(21)

◊ Palu Batu ◊ O beng ◊ Cetakan

◊ Kom presor dan Lance ◊ M uffle Furnace

◊ Tim bangan Digital ◊ Term om eter Infrared ◊ M esin XRD

(22)

◊ M atte

◊ Batu Kapur (Dolom ite) ◊ Logam Tem baga

◊ Batu Kapur ◊ O ksigen ◊ G as LPG

(23)

(24)

%Cu %Fe %S %Ca Logam

Tembaga 73,65 12,37 5,16 -

Matte 41,01 10,93 9,89 1,60

Tabel hasil uji XRF logam tem baga dan m atte unsur Cu, Fe, dan S

G rafik hasil uji XRD logam tem baga

(25)

G rafik hasil uji XRD tem baga blister G rafik peningkatan kadar Cu pada tem baga blister

Blister 1 1:10 85,15% Cu 6,53% Fe 4,15% S Blister 2 1:8 92,23% Cu 0,13% Fe 3,82% S Blister 3 1:5 94,39% Cu 0,075% Fe 0,83% S Blister 4 1:3 97,39% Cu 0,098% Fe 3,94 % S

(26)

G rafik penurunan kadar Cu pada slag Slag 1 1:10 7,47% Cu 20,24% Fe 0% Ca Slag 2 1:8 6,19% Cu 27,64% Fe 4,7% Ca Slag 3 1:5 4,13% Cu 27,76% Fe 4,83 % Ca Slag 4 1:3 3,99% Cu 30,55% Fe 8,84% Ca

(27)

G rafik kenaikan kadar Fe pada slag

(28)

◊ Kadar Cu m eningkat dengan penam bahan flux Dolom ite ◊ Rasio 1:3 yang terbaik → 97,37% Cu

◊ Kadar tem baga dalam slag m enurun hingga 3,99% pada rasio

1:3

◊ Slag yang terbentuk adalah slag calcium -ferrite

(29)