Proposal Tugas Akhir

(1)

Proposal Tugas Akhir

PENGARUH DEBIT UDARA BEBAS PADA PROSES CONVERTING TEMBAGA MATTE MENJADI BLISTER

ANGGARDA MUKTI NRP 2710100048

Dosen Pembimbing:

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

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

(2)

Outline

PENDAHULUAN

METODOLOGI PENELITIAN TINJAUAN PUSTAKA

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

KESIMPULAN

(3)

BAB I PENDAHULUAN

(4)

Latar Belakang

Produksi tembaga Indonesia 542.700 metrik ton (United States Geological Survey, 2011)

.

Peraturan Menteri ESDM Nomor 07 Tahun 2012 dan UU MINERBA No 4. Tahun 2009

Indonesia termasuk negara yang sedikit

menghasilkan produk smelting dan converting tembaga.

Indonesia membutuhkan alternatif alat

pengolahan mineral

tembaga terutama dalam proses smelting dan

proses optimasinya yaitu

converting.

(5)

Setelah proses smelting dibutuhkan proses converting untuk menaikkan kemurnian dari tembaga cair (recovery) dan menghilangkan pengotor dari matte hasil smelting.

Melakukan pengaturan debit udara bebas untuk mengetahui jumlah yang optimal pada proses converting

Karena udara bebas mengandung 21% O2 dan 79% N banyak terkandung di alam dan bisa mengefisiensi biaya produksi pada proses converting

Mengapa udara bebas?

(6)

Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh debit udara bebas terhadap komposisi cu pada proses converting tembaga matte menjadi tembaga blister

Tujuan Penelitian

Mengetahui debit udara bebas yang menghasilkan kadar cu paling tinggi pada proses converting

.

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah mengoptimalisasi debit udara pada proses converting tembaga matte menggunakan muffle furnace sehingga

mampu meningkatkan kemurnian dari tembaga matte

(7)

Batasan Masalah

Temperatur dan tekanan oksigen dianggap konstan.

Waktu proses converting konstan.

Kerja muffle dianggap sempurna

Unsur yang di teliti adalah Cu,Fe dan S

(8)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(9)

Tembaga:

- Simbol: Cu

- Konduktifitas termal tinggi (10 kali baja) - Konduktifitas listrik tinggi.

- Mineralnya berupa oxide (cuprite), sulfide(chalcopyrite, bronite, chalconite, dan covellite), carbonat (malachite dan auzurite), atau dalam bentuk silika (chrysocolla)

- Titik lebur 1083⁰C - Densitas 8,96 gr/cm^-3

(10)

Batuan Tembaga yang Diolah

Kalkopirit

Tenorit

(11)

Converting

◊ Oksidasi Cu-Fe-S matte → tembaga blister cair.

◊ Material utama : matte (dari smelting)

◊ Menghasilkan Tembaga Blister dan Slag

◊ Tembaga Blister dengan komposisi 99%Cu,

0.02%S, 0.6%O, Slag Besi-Silikat (4 - 8%Cu), Gas SO ₂

◊ T = 1200 ^o C – 1300 ^o C

(12)

Terdapat dua daerah proses pada proses converting

◊Coppermaking

Cu₂S + O₂  2Cu⁰ + 2SO₂ + panas

◊Slag Forming

2FeS + 3O₂ + SiO₂  2FeO.SiO₂ + 2SO₂ + panas

Skema alat muffle furnace

(13)

Debit oksigen yang dihembuskan pada lelehan dengan jarak 10cm (a) 40 Lt/min, (b) 45 Lt/min, (c) 50 Lt/ min.( M.

K. Mondal, 2013)

Kecepatan Hembusan Udara Bebas Pada Proses

Converting

(14)

Termodinamika dalam proses converting:

Tahap-tahap terjadinya reaksi dalam proses converting dapat ditinjau dengan menggunakan hukum termodinamika, yaitu menggunakan Diagram Ellingham untuk menentukan nilai energi bebas Gibbs. Semakin bernilai negatif energi bebas Gibbs semakin spontan reaksi tersebut dapat terjadi.

Dilihat dari diagram Ellingham disamping maka reaksi yang mempunyai energi bebas Gibbs terendah adalah reaksi pembentukan FeO dan SO2

FeS + 1.5O₂  FeO +SO₂ ΔG^o _1300C= -342.17 kJ/mol K_1300C= 2.304x10¹¹

Setelah terjadi pembentukan slag selanjutnya adalah pembentukan Cu murni dengan memisahkan Cu dan S Cu₂S + O₂  2Cu +SO₂

ΔG^o _1300C= -169 kJ/mol K_1300C= 4.11x10⁵

Ellingham Diagram

(15)

No Penelitian Oleh (Tahun)

1

Refining Tembaga Walter O. Snelling (1932)

3

Permodelan Injeksi Gas pada Pierce Smith Converter Jussi Vaarno (1997)

5

Pemodelan Computational Dinamics (CFD) Efek penghembusan

udara pada jet penetrasi pada BOF converter Breno Totti Maia(2013)

6

Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Parameter Proses Pencampuran pada Pierce Smith Converter

dengan Perbandingan Permodelan Fisika Deside K. Chibwe dkk (2011)

8

Permodelan Computational Fluid Dinamics (CFD) pada Aliran Fluida pada Pierce Smith Converter Dengan Menggunakan Lebih

Dari Satu Poin Injeksi Aaron Almaraz (2013)

Penelitian Sebelumnya

(16)

BAB III METODOLOGI

(17)

Start

Logam Tembaga &

Matte

Uji XRF & XRD

Preparasi Logam Tembaga

& Matte (1,3 :1) (56,52% : 43,347%).

Melelehkan Logam & Matte

A

METODOLOGI

•Diagram Alir

penghembusan Oksigen

Mengambil Slag

Tapping logam Tembaga Blister Slag

Uji XRF & XRD Analisa Data

Kesimpulan End

5ltr/menit 10 ltr/menit 15ltr/menit 20 ltr/menit 25ltr/menit A

(18)

Peralatan Penelitian:

1. Muffle Furnace 2. Mesin XRD 3. Blower

4. Batang Baja 5. Kunci Pas

6. Cetakan Tembaga 7. Termometer Infrared 8. Jaw Crusher

9. Timbangan Digital 10. Flow meter

11. Mesin edx

(19)

Bahan Penelitian:

1. Logam Tembaga 2. Tembaga matte 3. Gas LPG

4. kompressor

(20)

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Jenis Cu (%) Fe(%) S(%)

Matte 41,01 10,93 9,89 Jenis Cu(%) Fe(%) S(%) Logam 73.65 12.37 5.16 Hasil Pengujian XRF Awal Logam Tembaga

Hasil Pengujian XRF Awal Matte Tembaga

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

10 30 50 70 90

Intensitas

2theta

Logam Tembaga

Cu Fe

PDF Card Ketidaktepatan [°2Th.

Faktor Skala Rumus Kimia

03-065-9743 -0.362 0.923 Cu

01-087-0722 -0.293 0.030 Fe

PDF Card Ketidaktepatan [°2Th.]

Faktor Skala Rumus Kimia

01-075-4063 -0.458 0.750 Cu²Fe S²

01-076-6653 -0.053 0.744 CuS

01-074-7399 -0.379 0.236 FeS

Pengujian XRD Awal Matte Tembaga

Pengujian XRD Awal Logam Tembaga

KARAKTERISASI AWAL LOGAM TEMBAGA

DAN MATTE Hasil uji XRD logam tembaga

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

10 30 50 70 90

intensitas

2theta

matte FeS Cu2FeS2 CuS

Hasil uji XRD tembaga matte

(21)

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas

Terhadap Tembaga Blister Hasil Converting

+

5Lt/menit 10Lt/menit 15Lt/menit 20Lt/menit 25Lt/menit

Cu= 79 % Fe= 8.03%

S= 8,,81%

Cu= 81,51%

Fe= 5,79%

S= 4,17 %

Cu= 95,82%

Fe= 0,046%

S= 1,97%

Cu= 97,68%

Fe= 0,018%

S= 1,76%

Cu=98,16%

Fe= 0,016%

S= 0,15%

(22)

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Tembaga Blister Hasil Converting

0 20 40 60 80 100

5L/menit 10L/menit 15L/menit 20L/menit 25L/menit

%Cu

no Debit ^{PDF Card} Ketidaktepat an [°2Th.]

Faktor skala

Rumus Kimia

1 ^5L/menit 00-003-1005 01-087-0722

0.047 0,290

0,893 0,453

Cu Fe

2 ^10L/menit 01-071-4610 01-087-0722

-0.209 0,290

0.874 0,453

Cu Fe

3 ^15L/menit 01-071-4610 -0.064 1.011 Cu

4 ^20L/menit 01-071-4611 0.471 0.928 Cu

5 ^25L/menit 00-003-1015 0.676 0.787 Cu

Tabel 4.6. Daftar fase tembaga blister hasil uji XRD

10 30 50 70 90

Cu Fe 2 3 1

4 5

diagram peningkatan kadar %Cu

Hasil Uji XRD Logam Tembaga Blister (1 = 5L/menit, 2 = 10L/menit, 3 = 15L/menit, 4 = 20L/menit, 5 = 25L/menit)

(23)

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Slag Hasil Converting.

5Lt/menit 10Lt/menit 15Lt/menit 20Lt/menit 25Lt/menit

no Debit ^{PDF Card} Ketidaktepata n [°2Th.]

Faktor skala

Rumus Kimia

^5L/menit 01-071-1399 0.144 0.561 Fe₂ Si O₄

^10L/menit 01-071-1399 0.134 0.645 Fe2 Si O4

^15L/menit 01-071-6766 01-071-1399

0,053 0.134

0.976 0.645

Fe₃O₄ Fe₂ Si O₄

^20L/menit 01-071-6766 01-071-1399

0,040 0.134

0.989 0.645

Fe₃O₄ Fe₂ Si O₄

^25L/menit 01-071-6766 01-071-1399

0,023 0.134

0.995 0.645

Fe₃O₄ Fe2 Si O4

fase yang terbentuk pada slag

Grafik hasil uji XRD slag (1 = 5L/menit, 2 = 10L/menit, 3 = 15L/menit, 4 = 20L/menit,5 = 25L/menit)

10 30 50 70 90

1 2 3 4 5 Fe₃O₄ Fe2SiO4

(24)

Pengaruh Penghembusan Udara Bebas Terhadap Slag Hasil Converting.

%Cu %Fe %S

Blister1: 5L/menit 7,47 20,24 0,78

Blister2:10L/menit 6,19 24,25 0,16

Blister3: 15L/menit 3,99 27,76 -

Blister4:20L/menit 3,24 30,55 -

Blister5:25L/menit 1,85 38,44 -

Hasil uji XRF slag

0 1 2 3 4 5 6 7 8

%Cu

diagram penurunan kadar %Cu pada Slag

0 5 10 15 20 25 30 35 40

%Fe

diagram peningkatan kadar Fe

(25)

Kesimpulan

1. Semakin besar debit udara bebas yang dihembuskan pada proses

converting, semakin tinggi kadar Cu yang didapat.Penghembusan yang terbaik adalah dengan debit 25Lt/menit menghasilkan kadar kemurnian Cu sebesar 98,16%

2. Setiap variabel debit yang dihembuskan memiliki jet penetrasi yang berbeda. Jet penetrasi yang paling dalam di dapatkan dengan debit 25Lt/menit

3. Jet penetrasi pada setiap debit sangat berpengaruh pada proses oksidasi FeS dan CuS

4. Penghembusan yang terbaik adalah dengan debit 25Lt/menit, tetapi

perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.

(26)

Proposal Tugas Akhir