BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di dalam dunia pertambangan, terdapat tiga bagian besar bahan galian atau bahan tambang, antara lain : bahan galian logam, bahan galian energi, dan bahan galian industri.
Bahan galian yang termasuk ke dalam bahan galian logam antara lain emas, perak, besi, alumunium, dan lain lain. Bahan galian yang termasuk ke dalam bahan galian energi antara lain batubara, minyak bumi, gas alam, panas bumi, dan lain – lain, dan yang terakhir bahan galian yang termasuk ke dalam bahan galian industri antara lain pasir, batu – batu mulia, dan lain - lain.
Industri pengolahan bahan galian tambang saat ini diprediksi akan mengalami peningkatan. Hal itu dikarenakan adanya Undang – Undang baru tentang pertambangan dimana intinya menyatakan bahwa bahan tambang yang telah ditambang wajib diolah dahulu di dalam negeri sebelum diekspor. Salah satu metode pengolahan bahan tambang adalah metalurgi.
Metalurgi sesuai dengan namanya merupakan suatu proses pengolahan bahan galian dimana hanya difokuskan untuk logam atau bijih saja. Secara umum metalurgi dibagi menjadi 2 bagian, yaitu : pirometalurgi dan hidrometalurgi. Makalah ini akan lebih difokuskan membahas mengenai pirometalurgi beserta alat – alat yang digunakan dalam proses tersebut.
1.2 Maksud dan Tujuan
1.2.1MaksudMaksud dari pembuatan makalah ini adalah selain untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah metalurgi umum juga menambah pengetahuan khusus mengenai proses pirometalurgi.
1.2.2Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk lebih mengetahui mengenai proses pirometalurgi dan peralatannya.
BAB II
ISI
2.1
Metalurgi
2.1.1
DefinisiMetalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Yang termasuk ke dalam metalurgi antara lain :
Pengolahan Mineral (Mineral Dressing) Ekstraksi Logam/Metalurgi Ekstraksi
Proses Produksi Logam (Metalurgi Mekanik) Perekayasaan Sifat Fisik Logam (Metalurgi Fisik) 2.1.2Sejarah
Sejarah ilmu metalurgi diawali dari teknologi pengolahan hasil pertambangan. Logam yang pertama kali diolah secara metalurgi adalah emas, karena dapat di temukan secara bebas (tidak terikat dengan senyawa lain) walaupun dalam jumlah yang kecil. Sejumlah kecil emas ditemukan telah digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM.
Selain emas, logam – logam yang juga sering diolah (dalam jumlah terbatas) antara lain : perak, tembaga, timah dan besi meteor. Senjata Mesir yang dibuat dari besi meteor pada sekitar 3000 SM dikenal sangat kuat sehingga disebut sebagai "belati dari langit".
Dengan pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga dan timah untuk mendapatkan logam paduan yang dinamakan sebagai perunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada masa Zaman Perunggu.
Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses ini tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar 1200 SM, pada awal Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam keberhasilan orang-orang Filistin.
2.2
Pirometalurgi
Pirometalurgi adalah suatu proses ekstraksi metal dengan penggunaan energi panas/kalor. Suhu yang digunakan mulai dari 500C – 2500C (proses Mond untuk pemurnian nikel), hingga mencapai 2.0000 C (proses pembuatan campuran baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 5000C - 1.6000C. Pada suhu tersebut
kebanyakan logam ataupun campurannya sudah dalam fase cair bahkan kadang-kadang dalam fase gas.
Umpan yang baik adalah konsentrat dengan kadar metal yang tinggi agar dapat mengurangi pemakaian energi panas. Penghematan energi panas dapat juga dilakukan dengan memilih dan memanfaatkan reaksi kimia eksotermik (exothermic).
Sumber energi panas dapat berasal dari :
Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik). Bahan bakar (hydrocarbon fuels) : kokas, gas dan minyak bumi. Energi listrik
Energi terselubung/tersembunyi, panas buangan dipakai untuk pemanasan awal (preheating process).
Peralatan yang umumnya dipakai adalah : Tanur tiup (blast furnace).
Reverberatory furnace.
Sedangkan untuk pemurniannya dipakai : Pierce-Smith converter.
Bessemer converter. Kaldo cenverter.
Linz-Donawitz (L-D) converter. Open hearth furnace.
Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu : 2.2.1Pengeringan (Drying)
Adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material. Pengeringan biasanya terjadi dari kontak padatan lembap dengan pembakaran gas yang panas oleh pembakaran bahan bakar fosil. Pada beberapa kasus, panas pada pengeringan bisa disediakan oleh udara panas gas yang secara tidak langsung memanaskan.
Biasanya suhu pengeringan di atur pada nilai diatas titik didih air sekitar 1200C. Pada kasus tertentu, seperti pengeringan air garam yang dapat larut, sushu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.
2.2.2Kalsinasi (Calcining)
Kalsinasi adalah suatu proses dekomposisi panas material. Contohnya dekomposisi hidrat seperti besi (III) hidroksida menjadi besi (III) oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi besi oksida. Proses ini terjadi dalam
variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan fluidized bed
reactor.
2.2.3Pemanggangan (Roasting)
Pemanggangan adalah suatu proses pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara dihembuskan pada bijih yang dipanaskan disertai penambahan reagen kimia. Proses ini tidak mencapai titik didih dari logam tersebut.
Jenis-jenis roasting, antara lain : Oxydating Roasting
Biasanya dilakukan terhadap mineral-mineral sulfida pada temperatur tinggi (direduksi langsung). Pada temperatur rendah :
- sulfida logam dapat direduksi dengan karbon membentuk CS dan CS2. MS + C M M + CS
M2S + C 2M + CS2
- Tidak dapat direduksi langsung karena sulfida logam-logam lebih stabil dari CS dan CS2.
MS + 3/2 O2 MO + SO2 Reducting Roasting
Adalah suatu proses pemanggangan dimana suatu oksida mengalami proses reduksi oleh suatu reduktor gas yang dimaksudkan untuk menurunkan derajat oksidasi suatu logam. Peristiwa reduksi ini tidak dapat tercapai untuk suatu oksida yang sangat stabil..
Chlor Roasting
Dalam proses ini, bijih/konsentrat dipanggang bersama senyawa klorida (CaCl2,NaCl) atau dengan gas Cl2.
Tujuan chlor roasting adalah untuk menghasilkan senyawa klorida logam dalam air (di ekstraksi), serta menghasilkan senyawa klorida logam-logam yang mudah menguap agar dapat dipisahkan dari mineral-mineral pengganggu (Metalurgi Halida).
Fluor Roasting
Pemanggangan ini menggunakan reagent F2. Yodium Roasting
Pemanggangan ini menggunakan reagent I2. Kegunaan proses ini antara lain :
Mengeluarkan sulfur, Arsen, Antimon dari persenyawaannya Merubah mineral sulfida menjadi oksida dan sulfur
Membentuk material menjadi porous Menguapkan impurity yang volatile.
Jenis – Jenis oven yang digunakan antara lain : Hazard Vloer Oven Suspension Roasting Oven, Fluiized bed roasting.
2.2.4Peleburan (Smelting)
Adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga logam ,eleleh dan mecair setelah mencapai titik didihnya.
Oven yang digunakan antara lain : Schacht Oven, Scraal Oven (revergeratory FurnaceElectric Oven (Electric Furnace)
Smelting terbagi beberapa jenis, yaitu : Reduksi smelting Oksidasi smelting Netral smelting Sementasi smelting Sulfida smelting Presipitasi smelting
Flash smelting (peleburan semprot) Ekstraksi timbal dan seng secara simultan 2.2.5Refining (Pemurnian)
Adalah suatu proses pemindahan kotoran dari material dengan proses panas.
2.3
Peralatan Pirometalurgi2.3.1Tanur Tiup (Blast Furnace)
Tanur tiup (Blast Furnace) adalah suatu jenis tungku metalurgi yang digunakan untuk peleburan logam industri, umumnya besi. Pada tungku ini, bahan bakar dan bijih dan fluks (kapur) yang terus menerus diberikan melalui bagian atas tungku, sementara udara (kadang - kadang dengan pengayaan oksigen) ditiupkan ke bagian bawah ruang, sehingga reaksi kimia berlangsung sepanjang tungku sebagai bahan bergerak ke bawah. Produk akhir yang biasanya logam cair dan terak fase disadap dari bawah, dan gas buang keluar dari bagian atas tungku.
Gambar 1
Mekanisme Blast Furnace Keterangan :
1. Uap panas dari Tungku CowperHot blast from Cowper stoves 2.Zona Peleburan (bosh)
3. Zona Reduksi oksida besi (II) (barrel) 4. Zona Reduksi oksida besi (III) (stack) 5. Zona Pra-pemanasan (throat)
6. Jalur masuk bijih, gamping, atau kokas 7. Pipa asap pembuangan
8. Kolom kokas/gamping/bijih 9. Pembersihan slag
10. Penyadapan larutan pig iron 11. Kumpulan gas buang
Gambar 2 Alat Blast Furnace
Foto 1 Alat Blast Furnace
Spesifikasi Suhu : hingga 11500 C Tekanan : (HV, < 10-3, >10-8 torr) Dimensi Tinggi : 2896 mm Panjang : 1067 mm Lebar : 1880 mm Kapasitas : 76.46 liter Konfigurasi : Bell
Atmosfir : Inert ; Vacuum oven /furnace
Pengontrol : PLC
Voltase : 480 VAC ±5%, 3 phase, 60 Hz Sumber Panas : Listrik / Resisten
Gambar 3 Alat Kiln Spesifikasi
Suhu : hingga 22000F
Kapasitas : 40 kaki kubik
External : Continous dan Shuttle
Aplikasi : Pembakaran Skala Industri (Kalsinasi) Sumber panas : Listrik
Fitur : Pendinginan (opsional); Timer, Display Panel Depan Pengontrol : Poin Set Tunggal ; dapat diprogram
Foto 2 Kiln Cement 2.3.3Oven
Oven Spesifikasi
Suhu : hingga 14000F
Kapasitas : 8 kaki kubik
External : Continous dan Shuttle
Aplikasi : Penguatan
Sumber panas : Pembakaran (opsional); Listrik; Gas Alam Pengontrol : Dapat diprogram
2.3.4 Tanur Metalisasi Gambar 5 Tanur Metalisasi Spesifikasi Suhu : 400 – 10000C Tekanan : 120 psi Dimensi Tinggi : 2007 mm Lebar : 1600 mm Panjang : 12827 mm Kapasitas : 76.46 liter Konfigurasi : Bell Atmosfir : Udara Voltase : 3 fase 208 – 480 50/60 Hz Sumber Panas : Listrik / Resisten
Kapasitas : 8 kaki kubik
External : Continous dan Shuttle Aplikasi : Pengeringan; Pembakaran Sumber panas : Listrik
2.4 Contoh Teknik Pengolahan Tembaga
Tembaga atau Cupper berlambang unsur Cu berasal dari bahasa yunani Kypros atau Siprus berarti merah. Tembaga adalah salah satu dari dua logam dibumi selain emas yang berwarna merah atau kekuningan, mempunyai nomor Atom 29 dengan kepadatan 8, 92g/ cm3 . Tembaga murni mencair pada suhu 1083° C dan akan menjadi uap atau mendidih pada suhu 2567° C pada tekanan normal.
Dalam Sistim Periodik Unsur masuk di golongan IB, satu golongan dengan perak dan emas yang berarti bahwa tembaga adalah salah satu dari logam mulia, itu karena tingkat kereaktifannya yang rendah.
• Sifat-sifat tembaga antara lain: 1. Kuat dan Ulet
2. Dapat ditempa 3. Tahan Korosi
4. Penghantar listrik dan panas yang baik 5. Logam yang kurang aktif
Bijih tembaga yang terpenting adalah berupa sulfida seperti kalkosit dan kalkopirit. Penambangan tembaga di Indonesia terdapat di Papua ( irja) , Sulut, Jabar dan beberapa daerah lain di Indonesia.
• Penggunaan Tembaga 1. Untuk kawat listrik
2. Untuk membuat logam paduan Seperti:
• Kupronikel, terdiri dari 75% Cu dan Ni 25% , untuk membuat koin. • Duralium, terdiri dari Al 96% dan Cu 4% , untuk komponen pesawat.
• Kuningan, terdiri dari Cu 70% dan Zn 30% , untuk alat musik dan berbagai aksesoris.
• Perunggu, terdiri dari Cu 95% dan Sn 5% , untuk membuat patung dan ornament
Tembaga ( II) sulfat, CuSO4.5H2O yang dikenal dengan nama terusi atau blue vitriol digunakan sebagai fungisida, misalnya pada kolam renang. Kegunaan lain adalah pada pemurnian tembaga dan penyepuhan dengan tembaga.
Tembaga di alam terdapat sebagai:
• Sulfida, seperti chalcopite, bronit, chalcocite, covelite. • Oksida, seperti cuprite, ferronite
Untuk pengolahan mineral tembaga menjadi tembaga batang dikenal 2 macan cara, yaitu:
1. Phyrometalurgi
Adalah suatu proses pengolahan mineral dengan dasar panas. Inti dari proses ini adalah pengolahan tembaga dengan melalui suatu proses yang bertujuan untuk mengubah pengotor senyawa Sulfida menjadi Oksida atau disebut dengan proses Roasting
CuFeS2+ 9O2 menjadi 2Cu2S+ 2Fe2O3+ 6SO2
Pada persamaan kimia diatas menunjukan bahwa proses Roasting bertujuan untuk mengubah Besi Sulfida menjadi Besi Oksida sedangkan Tembaga tetap Sulfida. Diubahnya besi sulfida menjadi besi oksida adalah agar pada proses selanjutnya yaitu smelting atau peleburan, tembaga sulfida akan mencair meninggalkan besi oksida yang bertitik cair lebih tinggi dan akan ditinggalkan sebagai terak pengotor, sedangkan tembaga yang telah mencair akan turun kebawah karena berat jenis tembaga yang lebih tinggi dari besi oksida. Adapun urutan prosesnya sebagai berikut:
1. Bijih tembaga dihaluskan dengan alat peremuk batuan 2. Bijih dicampur air sehingga terbentuk slurry
3. Slurry dimasukkan ke tangki sel flotasi dengan tujuan pemisahan dari mineral pengotor
4. Diperoleh konsentrat Cu dalam bentuk Cu dengan kadar tinggi
5. Diproses lanjut dalam pabrik pengawa-airan ( dewatering plant) untuk menghilangkan air dengan:
• Penyaring putar
• Pengeringan sampai di dapat konsentrat Cu yang kering
6. Roasting atau pemanggangan bertujuan untuk proses reduksi pengotor 7. Ekstraksi tembaga murni dari konsentrat tembaga dengan dengan:
• Prometalurgi
Gambar 6
Diagram Pengolahan Tembaga
Namun seiring dengan kemajuan teknologi, proses Phyrometalurgi sudah tidak diterapkan untuk pengolahan tembaga, karena kemudian diketahui ada suatu proses yang lebih ekonomis untuk pengolahan tembaga yaitu hidrometalurgi. Phyrometalurgi tetap digunakan tetapi dipakai pada pengolahan-pengolahan mineral lain seperti nikel, manganese, chrom dll.
BAB III
KESIMPULAN
Metalurgi ekstraksi terdiri dari pirometalurgi dan hidrometalurgi. Proses
pyrometallurgy adalah proses ini menggunakan temperatur tinggi yang diperoleh
dari pembakaran bahan bakar. Dimana bahan bakar berupa api tersebut digunakan untuk mengeringkan dan meleburkan logam.
Contoh Pengolahan menggunakan pyrometallurgy adalah bijih tembaga yang telah dipisahkan dari kotoran-kotoran (tailing) dipanggang untuk menghilangkan asam belerang dan selanjutnya bijih ini dilebur.Berikut ini diberikan gambar dapur peleburan tembaga tersebut.
Alat – alat yang digunakan pada metalurgi secara umum terdiri dari oven dan tanur. Sumber energi yang digunakan alat tersebut didapat dari listrik, pembakaran, ataupun dari gas alam. Energi yang diperlukan pada proses ini sangat besar. Akan tetapi, bahan kimia yang digunakan relatif sedikit.
DAFTAR PUSTAKA
• Anonim. “Pirometalurgi” http://belajarmetalurgi.blogspot.com/2011/02/tugas-pirometalurgi.html .2013 Diakses 21 Oktober 2013
• Wikipedia. http://www.senyawa.com/2010/02/pirometalurgi.html.2013 Diakses 21 Oktober 2013
• Anonim. “Reverberatory furnace” 14
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/500397/reverberatory-furnace 2013 Diakses 21 Oktober 2013
• Wikipedia “ Converting metallurgy”
http://en.wikipedia.org/wiki/Converting_(metallurgy) 2013 Diakses 21 Oktober 2013
