PROS
I
DI NG
SEMINARPUSATPEN<3E""BAN=.AN BAHAN GAUAN DAN <3E<>LC>GfGEOLOGI NUK1.IR DAN SUMBEROAYA TAMBANG.Jc::.k<::art'.o •. 22 Seopt~b<l!!lotf'"NUKUR-_~~ITAHUN 200Af20<>4PELARUTAN RESIDU HASIL DEKOMPOSISI BIJIH URANIUM RIRANG
Sumarni, Erni RA, Faizal Riza, Tukardi, Tarjudin, dan Rusydi Pusat Pengembengan Bahan Galian Dan Geologi Nuklir-BATAN
Abstrak
PELARUT AN RESIDU HASIL DEKOMPOSISI BIJIH URANIUM RIRANG. Bijih uranium asal Rirang berasal dari Kalimantan Sarat mengandung unsur-unsur radioaktif antara lain uranium(U)O,85% dan torium (Th) 0,08% disamping itu juga mengandung unsur tanah jarang (RE) 60,85%, fosfat (P043-) 32,85% dan rutil 5,37 %. Pad a penelitian sebelumnya telah dilakukan pemisahan fosfat dengan cara dekomposisi menggunakan NaOH, diperoleh kondisi dekomposisi optimal perbandingan bijih : Air: NaOH =1 : 1,7 :1,7; suhu 140°C dan waktu 4 jam, pada penelitian ini dilakukan pelarutan secara total U, Th, dan RE pada residu hasil dekomposisi terse but dengan menggunakan pelarut HCI pekat dengan tujuan memperoleh kondisi optimal pelarutan total yang terkait dengan parameter konsumsi HCI, waktu pelarutan dan suhu pelarutan. Hasil penelitian diperoleh kondisi optimal pelarutan adalah konsumsi HCI pekat 120 ml/100 gram umpan, suhu 80 DCdan waktu 2 jam dengan rekoveri U=96,91 %, Th 88,27% dan RE =91,99%.
Kata kunci : Pelarutan residu, dekomposisi, bljih Rirang.
Abstract
DISSOLUTION OF URANIUM RIRANG ORE DECOMPOSITION RESIDUE. Uranium Rirang ore from West Kalimantan origin, contains radioactive elements such as U (0.85%) , Th (0.08%), apart from that RE (60.85%) (P043-) 32.85% and rutile 5.37 %. Ore decomposition using sodium hydroxide ( NaOH ) in order to separate P043- has been previously done with result the optimal decomposition conditions are, the ratio ore : Water: NaOH = 1 : 1.7 : 1.7; temperature 140°C and time 4 hours. In this experiment , totally dissolution of U, Th, and RE within decomposition residue yield has been carried out using concentrated hypocloric acid (HCI) as a solvent, in order to obtion optimally dissolution condition concerring to its parameters such as HC1 consumption, temperature and time of dissolution, respectively. The experiment shows that the optimal condition process ~ielded at the consumption of concentrated HCI is 120 ml/100 gr feed, temperature 80 C, time dissolution 2 hours, yielding the recovery of U = 96.91 %, Th = 88.17% and RE = 91.99%, respectively.
Key words : Resldu dissolution, decomposlsion, Rirang ores.
PENDAHUlUAN
Sijih uranium Rirang berasal dari Kalan Kalimantan Sarat merupakan bijih jenis monasit yang mengandung unsur-unsur radioaktif antara lain uranium (U) 0,85 % dan torium (Th) 0,08 %, disamping itu juga mengandung unsur tanah jarang (RE) 60,85
% dan fosfat (P043-) 32,85%[1]. Unsur-unsur ini mempunyai nilai ekonomis sehingga perlu dipisahkan satu sama lain.
Pada penelitian sebelumnya telah dipisahkan fosfat (P043') dengan cara dekomposisi menggunakan pelarut NaOH.
PROSI DI NG
SEMINARPUSAT PENGEIVIBANGANGEOLOGI NUKLIR DAN SUMBERDAYA TAMBANGBAHAN GA1..I.AN DAN GE<:>l..<::><3t..J~kcwtCl ..22 Se>pt'<erT"\b<erNUKUR-BATA'::IITAHUN 2004120<:>4Uranium , torium dan unsur tanah jarang (RE) tertinggal dalam residu. Pemisahan U, Th dan RE pada tahap selanjutnya dapat dilakukan dengan beberapa metode diantaranya adalah dengan cara pelarutan total, sebelum dipisahkan satu sama lain.
Pada penelitian ini U,Th dan RE akan dilarutkan dengan HCI pekat. Dalam metode ini hidroksida U, Th dan RE yang berada dalam padatan sebagai umpan dengan komposisi U 0,85 %, Th 0,09 %, RE 79,2% dan P04 4,32 % (residu hasil dekomposisi) dilarutkan secara total terlebih dahulu untuk memudahkan pemisahan unsur-unsur terse but pad a tahap selanjutnya.
Hasil yang diharapkandari penelitian ini untuk memperoleh kondisi optimal pelarutan U, Th dan RE , dikaitkan dengan parameter-parameter antara lain konsumsi HCI, suhu dan waktu pelarutan optimal. Teori
Pelarutan U, Th dan RE dalam residu hasil dekomposisi. bijih monasit dapat dilarutkan menggunakan beberapa macam pelarut dinataranya HCI, HN03, H2S04 dan lain-lain[2].
Kondisi reaksi selama dekomposisi dengan NaOH berpengaruh terhadap pelarutan hidroksida U, Th dan RE. Residu hasil dekompoisisi pada suhu tinggi (199 °C), bila dilarutkan dalam H2S04
mempengaruhi kelarutan unsur-unsur tersebut khususnya Th yang larut hanya 50 %.
Kelarutan Th jika menggunakan pelarut H2S04 lebih kecil dibandingkan dengan HCI sehingga kebutuhan H2S04 lebih banyak (antara 2 sid 3 kali lebih besar) dibanding kebutuhan HCI untuk melarutkan sejumlah Th.
Pelarutan hidroksida togam dengan HCI pada suhu 79°C dapat berlangsung dengan cepat dan sempurna bila kondisi dekomposisi bijih monasit dengan NaOH mengikuti kondisi-kondisi antara lain ukuran bijih -325 mesh, konsentrasi larutan NaOH 50% dan suhu 138°C. U, Th dan RE hidroksida (datam residu) hasil dekomposisi larut dalam HCI 37 % (1,5 Ib HCII1 Ib bijih monas it) atau konsumsi HCI 125 % dari kebutuhan secara teoritis, pada suhu 79°C selama 1 jam dan dicampur dengan air (Sib air/lb bijih monasit) untuk membuat larutan akhi~3].
Reaksi yang terjadi dalam pelarutan (RE, Th dan U) hidroksida dalam pelarut HCI adalah :
RE(OHh+3HCI-tRECb+3H20 Th(OH)4+4HCI-t ThCI4+4H20 U02(OHh+2HCI-tU02CI2+2H20
BAHAN, ALAT, DAN TAT A KERJA
Bahan
Residu hasil dekomposisi (umpan), HCt pekat dan bahan kimia analisis
PROSI DI
NG
SEMINARPUSAT PENGOEIVIBANGANGEOLOGI NUKLIR DAN SUMBERDAYA TAMBANGBAHAN GOALtANJClikcw1'CIi.22 S~pt<l!!!-"""be-r 2004DAN GOEe>L<=>=t NUKLIR-BATA'::'1TAHUN 2004\Satu unit alat pelarutan, pengaduk magnetik, pemanas listrik, satu unit alat penyaring vakum, pompa vakum, oven, timbangan, kertas saring, satu unit spektrophotometer dan alat gelas lainnya. Tata Kerja
a. Pembuatan umpan pelarutan
(dekomposisi basa)
Disiapkan alat dekomposisi dengan memasang gelas beker, motor pengaduk, pemanas listrik dan batang pengaduk. Dimasukkan air sebanyak 1275 gr ke dalam gelas beker, dipanaskan di atas pemanas listrik sampai suhu 50°C, kemudian ditambah natrium hidroksida sebanyak 1275 gram ke dalam gelas beker. Setelah suhu 60°c dimasukkan bijih sebanyak 750 gram ke dalam gelas beker, suhu dekomposisi dinaikkan sampai dengan suhu 140°C sambil diaduk selama 4 jam. Setelah dekomposisi selesai dilakukan pemisahan padat cair dengan penyaringan vakum dalam keadaan panas, residu dicuci dengan air panas sebanyak 35 kali· berat bijih (35x750 ml). Residu yang dihasilkan digunakan sebagai umpan pelarutan, sebagian diambil untuk dianalisis kadar U, Th dan RE203 •
b. Pelarutan
1. Penentuan konsumsi HCI
Ditimbang 100 gr umpan (residu hasil dekomposisi), dimasukkan ke dalam
gelas beker ditambah air sebanyak 30 ml sambit diaduk kemudian ditambah HCI pekat dengan volume divariasi (100, 110, 120, 130, 140 dan 150) ml, kemudian dipanaskan pada suhu 80°C. Setelah suhu tercapai campuran diaduk selama 2 jam, kemudian campuran disaring dengan penyaring vakum dalam keadaan panas, residu dicuci dengan air panas sebanyak 4 kali berat umpan (4 X 100 ml). Residu yang dihasilkan dipanaskan pada suhu 100°C sampai berat tetap, residu dianalisis kadar U, Th dan RE203. Hubungan antara konsumsi HCI dengan rekoveri pe/arutan U, Th dan RE203dievaluasi untukmenentukan konsumsi HCI optimal.
2. Penentuan suhu pelarutan
Ditimbang 100 gram umpan (residu hasil dekomposisi), dimasukkan ke dalam gelas beker ditambah air sebanyak 30 ml, sambiI diaduk kemudian ditambah HCI pekat sebanyak 120 ml (hasil optimal pada percobaan 11.1),kemudian dipanaskan pada suhu yang divariasi (29, 50, 60, 80 dan 90 ) °C. Setelah suhu tercapai campuran diaduk selama 2 jam, kemudian campuran disaring dengan penyaring vakum dalam keadaan panas, residu dicuci dengan air panas sebanyak 4 kali berat umpan (4 X 100 ml). Residu yang dihasilkan
PROSIDING
___ n n_.
---_.----
---
---SEMINAR GEOLOGI NUKLIR DAN SUMBERDAYA TAMBANG TAHUN 20041
PUSAT PENGEI\o1BANGAN BAHAN <3ALIA~-'~~~~_:~'2~~':~'t;~~~~1
dipanaskan pada suhu 100°C sampal berat tetap. Residu dianalisis kadar U, Th dan RE203. Hubungan antara waktu pelarutan dengan rekoveri pelarutan U, Th dan RE203 dievaluasi untuk menentukan suhu pelarutan optimal. 3. Penentuan waktu pelarutan
Ditimbang 100 gram umpan (residu hasil dekomposisi), dimasukkan ke dalam gel as beker ditambah air sebanyak 30 ml, sambil diaduk kemudian ditambah HCI pekat sebanyak 120 ml (hasil optimal pada percobaan 11.2),kemudian dipanaskan pad a suhu yang divariasi 80 °C (hasil optimal percobaan 11.2). Setelah suhu tercapai campuran diaduk selama waktu yang divariasi (1, 2, 3 dan 4) jam, kemudian campuran disaring dengan penyaring vakum dalam keadaan panas, residu dicuci dengan air panas sebanyak 4 kali berat umpan (4x100 ml). Residu yang dihasilkan dipanaskan pad a suhu 100°C sampai berat tetap. Residu dianalisis kadar U, Th dan REz03. Hubungan antara waktu pelarutan dan rekoveri pelarutan U, Th dan, REz03. dievaluasi untuk menentukan waktu pelarutan optimal. 4. Uji coba kondisi optimal pelarutan
. Ditimbang sebanyak 500 gram umpan (residu hasil dekomposisi), dimasukkan ke dalam gelas beker ditambah air
sebanyak 150 ml, sambil diaduk kemudian ditambah HCI pekat sebanyak 600 ml ,kemudian dipanaskan pad a suhu 80°C selama 2 jam. Setelah waktu pelarutan tercapai, larutan disaring dengan penyaring. vakum dalam keadaan panas, residu dicuci dengan air panas sebanyak 4 kali berat umpan (4x 500 ml)
Residu yang dihasilkan dipanaskan pada suhu 100 ° C sampai berat tetap residu dianalisa kadar U,Th dan RE203. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Penentuan konsumsi HCI
Tabel1. Hasil penentuan pengaruh kosumsi HCI terhadao oelarutan U. Th dan RE?O
Konsumsi HCI Rekoveri %) NO (ml/100 grU Th RE203 umpan) 1. 10091,58 83,8388,57 2. 11094,35 88,8290,49 3. 12095,97 91,1591,15 4. 13096,00 91,1591,06 5. 14094,05 90,8191,12 6. 15096,50 90,8491,66
Parameter tetap berat umpan =100 gr, waktu =2 jam. suhu =80 cc, kons. HCI=37 %
Dari hasil penelitian pengaruh konsumsi HCI terhadap rekoveri pelarutan U, Th dan RE203 menunjukkan bahwa konsumsi HCI semakin tinggi, kelarutan U, Th dan RE203 semakin tinggi pula, tetapi pada konsumsi HCI 120 mll100 gr umpan, kelarutan unsur-unsur tersebut mulai konstan. Pada
PROSI DI NG
SEMINARPUSAT PEN<3EMBANGANGEOLOGI NUKUR DAN SUMBEROAYA TAMBANGBAHAN GAl..tAN DAN <3EC>LCX;1NUKLIR-BATA~IJClkCW1"OI•. 22 s.e.pt~b~TAHUN 2004200Alpenelitian ini kondisi konsumsi HCI optimal adalah 120 ml/100 gr umpan.
2. Penentuan suhu pelarutan
Tabel 2. Hasil penentuan pengaruh suhu pelarutan terhadap rekoveri pelarutan U, Th dan RE203 NO Suhu Rekoveri (%) (DC) U Th RE203 1. 2989,9092,5690,31 2. 5093,9689,9288,74 3. 6090,9295,5988,87 4. 8091,2396,2389,44 5. 9096,1691,0389,43
Parameter tetap berat umpan =100 gr, waktu =2 jam, konsumsi HCI=120 ml, kons. HCI =37 %
Pada penelitian pengaruh suhu terhadap rekoveri pelarutan U, Th dan RE203 menunjukkan bahwa suhu semakin tinggi kelarutan U, Th dan RE203 semakin tinggi, tetapi pada suhu pelarutan 80 DC, kelarutan unsur-unsur tersebut mulai konstan. Pada penelitian ini kondisi suhu optimal adalah 80°C.
3.
Penentuan waktu pelarutanTabel 3. Hasil penentuan pengaruh waktu pelarutan terhadap rekoveri pelarutan U, Th dan RE203 Waktu Rekoveri % No. pelarutanU Th RE203 (jam) 1. 1 96,8387,9190,87 2. 2 96,9689,4992,27 3. 3 96,7189,1791,11 4. 4 96,4287,3091,17
Parameter tetap berat umpan = 100 gr, koonsumsi HCI= 120 ml, suhu = 80 DC, kons HCL =37 %
Pada penelitian pengaruh waktu pelarutan terhadap rekoveri pelarutan U, Th dan RE203 menunjukkan bahwa waktu semakin lama kelarutan U, Th dan RE203 semakin tinggi, tetapi pada waktu pelarutan 2 jam, kelarutan unsur-unsur tersebut mulai konstan. Pada penelitian ini waktu optimalnya adalah 2 jam.
Tabel4. Uji coba kondisi pelarutan Jumlah umpan (1) =500 gram.
Kondisi Rekoveri (%) Kons HCI iSuhu Waktu (ml/100gr
tC)
U Th RE203 umpan) Oam) 120 80 2 96,9287,9692,10 120 80 2 96,9088,5991.89 Rata-rata 96,91 88,27 91,99Hasil uji coba dari kondisi optimal tersebut yaitu dengan konsunmsi HCI 120 ml/100 gram umpan, suhu 80°C dan waktu 2 jam terhadap jumlah umpan 500 gram, diperoleh rekoveri U = 96,91 % ; Th =
88,27% dan RE = 91,99% ternyata hasil tersebut sesuai dengan hasil pada penentuan kondisi optimalnya.
Dari tiga parameter yang berpengaruh terhadap kelarutan U, Th dan RE203 menunjukkan karakteristik yang hampir sarna, baik untuk pengaruh konsumsi HCI, suhu dan waktu pelarutan. Hal ini dapat dilihat dari data bahwa dengan konsumsi HCI semakin tinggi, suhu semakin tinggi, waktu pelarutan semakin lama maka kelarutan U, Th, dan RE203 semakin tinggi
·
PROSIDI NG
SEMINARPUSAT PEN<3ENlBANGANGEOLOGI NUKUR DAN SUMBERDAYA TAMBANGBAHAN GA.t..IAN DAN GEOLOG'"'c.kCJrt'o •. 22 Se-pt~b~NUKLlR-8ATANITAHUN 200-a:2.004pula akan tetapi pada kondisi tertentu kelarutan unsur-unsur tersebut mulai konstan meskipun konsumsi HCI ditambah, suhu pelarutan dinaikkan dan waktu pelarutan diperlama. Hal ini disebabkan karena masih adanya U, RE dan Th yang belum terdekomposisi sempuna, yaitu masih dalam bentuk senyawa fosfat yang tidak dapat larut dengan asam (HCI).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsumsi HCI optimal adalah 120 ml/100 gr umpan dengan suhu optimal 80°C dan waktu optimal 2 jam dengan rekoveri pelarutan U = 96,91 %, Th = 88,27 %, dan RE203= 91,99 %.
KESIMPULAN
Penelitian pelarutan residu hasH dekomposisi bijih uranium Rirang diperoleh
kondisi antara lain : konsumsi HCI optimal 120 ml/100 gr umpan, suhu optimal 80°C dan waktu optimal 2 jam dengan rekoveri pelarutan U = 96,91 %, Th = 88,27 % dan RE203= 91,99 %.
DAFT AR PUST AKA
1. ERNI RA, RUDI PUDJIANTO, ZAHARDI, DAN SUSILANINGTYAS, "Pengolahan Bijih Uranium asal Rirang : Pemisahan Logam Tanah Jarang (LT J) dari Hasil Digesti Basa", Penelitian PTPBGN - P2BGGN (tahun 1998) 2. RIZA F, "Dekomposisi Basa dan
Dissolusi Bijih Uranium Rirang", Eksplorium PPBGN (tahun 1998)
3. CUTHBERT, FL, "Thorium Production Technology", Inc (tahun 1958)
