Daerah Pacitan
Disusun oleh :
1. Jaka Eka Prasetya 0431010078
2. Widi Septianto 0531210057
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
JAWA TIMUR
INTISARI
Proses pelogaman adalah pengambilan/isolasi logam murni dari batuan atau bijihnya yang diperoleh dari alam. Secara umum teknologi pengambilan logam yang terdapat sebagai senyawa terdiri beberapa proses meliputi proses basa (oksidasi-reduksi), proses kering (pembakaran langsung), proses biologi, dan proses elektrokimia.
Penelitian ini bertujuan untuk mengambil / mengisolasi logam Pb dengan cara proses oksidasi – reduksi guna memperoleh logam Pb murni serta mendapatkan kondisi terbaik dalam proses tersebut melalui variabel berupa suhu dan komposisi.
Cara kerja pelogaman dilakukan seperti dijelaskan seperti berikut. Batuan galena yang telah dihaluskan hingga lolos 200 mesh sitimbang seberat 100 gram. Sementara itu juga ditimbang arang dengan berat tertentu. Setelah batuan dibakar (oksidasi), dilakukan pencucian untuk menghilangkan abu yang ada, dana keringkan. Timbang padata yang diperoleh dalam cawan porselin, campurkan ke dalamnya karbon yang sudah ditimbang dengan berat tertentu, kemudian tempatkan dalam reaktor/furnance. Panaskan pada suhu tertentu. Setelah beberapa saat/waktu tertentu, matikan furnace. Setelah dingin ambil cawu dari cawu dari dalam furnace. Pisahkan logam dari kotoran yang dan timbang.
BAB 1
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Indonesia memiliki berbagai bahan mentah yang berpotensi untuk diolah menjadi produk yang bermanfaat untuk kehidupan manusia dan bernilai ekonomis yang tinggi. Potensi ekonomi bahan-bahan mentah Indonesia itu cukup tinggi. Pada umumnya alam yang mengandung batuan logam ditengarai merupakan daerah yang tandus. Hal itu tidak disadari bahwa di daerah tersebut memiliki potensi yang besar di bidang pertimbangan. Sering kali berdampak pada kebijakan pemerintah yang cenderung mengesampingkan pengembangan pembangunan daerah tersebut dan kurang menyentuh pada penyuluhan wawasan teknologi pertimbangan kepada masyarakat. Saat ini, industri pengolahan bahan-bahan mentah terutama pertimbangan kepada masyarakat. Saat ini, industri pengolahan bahan-bahan mentah terutama pertimbangan relatif belum banyak dilakukan. Pengembangan industri pemanfaatan mineral logam Indonesia berpotensi besar untuk bisa meningkatkan kesejahteraan rakyat Indonesia. Salah satu batuan yang mengandung timah hitam adalah galena yang terdapat di sepanjang daerah Jawa Timur sampai Jawa Barat. Sementara ini, jenis batuan ini belum diolah disebabkan belum adanya teknologi yang menyentuhnya sebagai teknologi yang efisien dan efektif. Jenis batuan ini yang sudah diolah berada di Bangka yang berupa pasir timah hitam. Oleh karena itu, bila penelitian ini berhasil akan dapat disosialisasikan kepada masyarakat tentang cara pengolahan mineral logam terutama isolasi logam timah hitam (Pb).
Dalam penelitian ini digunakan batuan jenis galena yang diperoleh dari daerah Pacitan. Batuan dihaluskan kemudian dilakukan proses oksidasi – reduksi secara kimia. Setelah proses tersebut selesai dalam waktu tertentu, hasilnya dipanaskan / dileburkan untuk memisahkan logam dengan kotoran.
Pendahuluan I - 2
Penelit ian
I.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan :
1. Memperoleh logam timah hitam murni
2. Memperoleh prosedur kerja pelogaman yang efektif 3. Memperoleh kondisi-kondisi proses terbaik
I.3. Manfaat Penelitian
1. Menambah pengetahuan dan pengalaman dalam penelitian terapan, serta menambah wawasan dalam berpikir ilmiah
2. Batuan mineral yang merupakan bahan mentah dapat dimanfaatkan menjadi bahan yang mempunyai nilai ekonomi
3. Hasil penelitian dapat sebagai masukan untuk memecahkan kesulitan baik proses, produk dan perancangan peralatan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Secara Umum
Indonesia memiliki berbagai bahan mentah yang berpotensi untuk diolah menjadi produk yang bermanfaat untuk kehidupan manusia dan bernilai ekonomis yang tinggi, antara lain berupa hasil hutan, hasil pertanian, hasil laut, bahan tambang, dan lainnya. Sejarah menunjukkan bahwa sekitar abad 15 dan 16, bangsa-bangsa Eropa berupaya keras mencari jalan ke Indonesia untuk mendapatkan bahan-bahan mentah yang pada waktu itu terutama rempah-rempah. Namun saat ini, kesejahteraan masyarakat Indonesia, ditinjau dari aspek ekonomi, masih relatif rendah. Indonesia memiliki berbagai bahan mentah berpotensi ekonomi, namun perekonomiannya belum maju.
Potensi ekonomi bahan-bahan mentah Indonesia yang cukup tinggi. Hal itu dapat diambil contoh dalam perhitungan kasar sebagai berikut. Bunga kenanga berharga sekitar Rp 1.500 per kg (sekitar $ 0,18/kg), dan mengandung minyak kenanga kira-kira 0,8%. Harga minyak kenanga yang berharga Rp 1.500, dapat menghasilkan minyak kenanga 8 g bernilai $6 atau Rp 51.000, dapat dikatakan meningkat 34 kali lebih tinggi. Hal ini merupakan keuntungan teoritis. Keuntungan sebenarnya akan lebih kecil karena kehilangan bahan, biaya produksi, transportasi, dan lain-lain. Namun secara kasar dapat dikatakan, bahwa untuk industri kimia, jika produk teoritis bernilai 3 kali atau lebih dibanding nilai bahan baku, maka industri tersebut umumnya menarik secara ekonomis.
TI NJAUAN PUSTAKA II - 2
PENELI TI AN
banyak lagi contoh yang lain. Bangsa ini bak tuna wisma yang tidur bersandar pada bangunan sebuah bank, yang sebenarnya di dalamnya berlimpah kekayaan yang seharusnya dapat mengentaskannya. Dengan mengenang kebangkitan nasional yang ke seratus tahun ini, marilah bersama-sama membangun dan memberdayakan potensi alam indonesia menjadi milik sendiri.
Pada umumnya alam yang mengandung batuan logam ditengarai merupakan daerah yang tandus. Hal itu tidak disadari bahwa di daerah tersebut memiliki potensi yang besar di bidang pertambangan. Sering kali berdampak pada kebijakan pemerintah yang cenderung mengesampingkan pengembangan pembangunan daerah tersebut dan kurang menyentuh pada penyuluhan wawasan teknologi pertambangan kepada masyarakat. Oleh karena itu, daerah itu belum banyak tersentuh kebijakan untuk pengelolaannya. Beberapa daerah yang berpotensi memiliki batuan mineral / logam di Indonesia meliputi : Sumatra, Kalimantan, Maluku, Iran Jaya, Flores, Sulawesi, Jawa. Di Jawa Timur daerah yang berpotensi memiliki batuan yang mengandung logam diantaranya, Banyuwangi, Lumajang, Jember, Bondowoso, Probolinggo, Malang, Tulungagung, Trenggalek, Pacitan, dan Ponorogo.
Dari hasil berbagai bacaan, kandungan logam di berbagai daerah itu beragam. Namun secara teoritis sangat menguntungkan bila bahan-bahan tersebut diolah secara profesional, mengingat logam-logam yang terdapat di dalam batuan tersebut merupakan logam yang sangat dibutuhkan dalam berbagai industri. Adapun jenis logam yang terdapat dalam kandungan batuan umumnya adalah logam-logam argentum (perak), cupri (tembaga), plumbun (timah hitam), nikel, platinum (platina), zeng, mangan, tin (timah putih) bahkan aurum (emas).
Salah satu batuan yang mengandung timah hitam atau timbal adalah galena yang terdapat di sepanjang daerah Jawa Timur sampai Jawa Barat. Sementara ini, jenis batuan ini belum diolah disebabkan belum adanya teknologi yang menyentuhnya sebagai teknologi yang efisien dan efektif. Jenis batuan ini yang sudah diolah berada di Bangka yang berupa pasir timah hitam.
Salah satu bahan logam berat yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan adalah Timbal (Pb) karena logam berat menimbulkan efek-efek khusus
pada makhluk hidup yaitu keracunan. Perlu ditegaskan bahwa pencemaran oleh logam Pb ini berasal dari senyawa Pb, yaitu senyawa tetramil-Pb dan tetraetil-Pb dapat diserap oleh kulit. Senyawa ini digunakan dalam campuran bahan bakar minyak / bensin sebagai antiknock. Hal ini disebabkan kedua senyawa tersebut dapat larut dalam minyak dan lemak. Dalam udara tetraetil-Pb terurai dengan cepat karena adanya sinar matahari. Tetraeti-Pb akan terurai membentuk trietil-Pb, dietil-Pb dan monoetil-Pb. Semua senyawa uraian dari tetraetil-Pb tersebut memiliki bau yang sangat spesifik seperti bau bawang putih. Sulit larut dalam minyak, semua senyawa turunan ini dapat larut dnegan baik dalam air. Senyawa Pb dalam keadaan kering dapat terdispersi di dalam udara sehingga kemudian terhirup pada saat bernapas dan sebagian akan menumpuk di kulit dan atau terserap oleh daun tumbuhan (Suharto, 2005). Oleh karena itu, saat ini banyak industri aki menggunakan logam timbal ”reuse” untuk memenuhi kebutuhannya, di samping nilai ekonomisnya lebih murah ( http://www.menlh.go.id/usaha-kecil/file/artikel-39.pdf,2008)
Timah hitam atau timbal menempati urutan ke lima dalam penggunaan dalam industri dunia modern setelah besi, tembaga, aluminium dan seng (Kirk & Othmers, 1972). Kebutuhan dunia akan timah hitam sekitar 4,4 106 metrik ton. Indonesia belum dapat memenuhi kebutuhannya sendiri, padahal dari hasil bahan mentah yang ada dalam sumber daya alamnya sangat menunjang. Dengan penelitian ini, diharapkan dapat menyumbangkan hasil pengolahan bahan mentah galena menjadi logam hitam dengan teknologi yang terjangkau di masyarakat. Indonesia sampai dengan saat ini masih mengimport bahan ini untuk keperluan industri aki (Naibaho dan Arif, 2001).
II.2. Batuan Logam
TI NJAUAN PUSTAKA II - 4
PENELI TI AN
Batuan adalah sekumpulan mineral-mineral yang menjadi satu. Bisa terdiri dari satu atau lebih mineral. Lapisan lithosphere di bumi terdiri dari batuan, sedangkan mineral adalah substansi yang terbentuk karena kristalisasi dari proses geologi, yang memiliki komposisi fisik dan kimia. Batuan diklasifikasikan berdasarkan mineral dan komposisi kimia, dengan tekstur partikelnya dan dengan proses terbentuknya, maka batuan diklasifikasikan menjadi Igneous, sedimentary dan metamorphic. Ketiga jenis batuan ini pada proses pembentuknya saling melengkapi dan berupa siklus. (http://en.wikipedia.org/wiki/mineral,2008)
Unsur timah hitam / timbal yang dalam ilmu kimia dengan nama unsur plumbum (Pb) terdapat di alam dalam bentuk senyawa PbS atau PbO bersama unsur lain dalam batuan mineral yang disebut galena. Batuan ini terbentuk dari sedimen vulkanik yang berumur Tersier hingga Kuarter serta beberapa batuan terobosan beku yang menyebabkan terjadinya ubahan hidrotermal dan termineralisasi (Widodo dan Simanjutak, www.dlm.esdm.go.id).
II.3. Proses Pelogaman
Secara umum teknologi pengambilan logam yang terdapat sebagai senyawa terdiri beberapa proses meliputi proses basa (oksidasi-reduksi), proses kering (pembakaran langsung), proses biologi, dan proses elektrokimia. Hal itu berbeda bila logam yang ada dalam batuan berupa logam murni yang relative lebih mudah cara pengambilannya. Logam yang berupa senyawa dalam batuan memerlukan penanganan proses yang spesifik sesuai dengan jenis logam yang terdapat dalam batuan itu. Secara umum digambarkan dalam diagram berikut. Diagram tersebut menunjukkan urut-urutan yang harus dilalui dalam pengolahan atau pelogaman batuan. Kemudian diberikan keperlua akan alat untuk proses pengolahan tersebut. Diharapkan, hal ini dapat memberikan gambaran atau penjelasan tentang proses yang harus dilalui dan alat yang diperlukan guna memperkirakan keperluan lahan dan biaya yang harus disediakan.
Timbal (Pb) di alam yang berupa senyawa PbS terdapat pada batuan galena dalam klasifikasi Igneous dan sedimentary. Batuan berwarna abu-abu terang sampai gelap dengan densitas rerata 7,4, bersifat nonmagetik, dengan kekerasan ± 2,5 skala Mohs (http://webmineral.com/data/galena,2008). Logam ini terdapat
dalam galena dengan kandungan 87%. Ada pula jenis batuan lain yang mengandung unsur timbal ini, PbSO4 terdapat dalam batuan jenis anglesite dengan
kadar Pb 68%, sedangkan dalam bentuk senyawa PbCO3 terdapat dalam batuan
cerussite dengan kadar Pb 77% (Kirk & Othmer, 1972).
Proses pelogaman timbal ada beberapa, diantaranya adalah pembakaran pada suhu ± 6000C. untuk jenis galena, reaksi-reaksi yang menyertainya sebagai berikut :
2 PbS + 3 O2 2 PbO + 2 SO2 ... (1)
PbS + PbO 3 Pb + SO2 ……….. (2)
2 PbS + PbSO4 2 Pb + SO2 ……….. (3)
PbS + Fe Pb + FeS ……… (4)
Jika timbal yang ada dibawa ke bentuk oksida berupa PbO, maka reaksi pelogamannya adalah : PbO + C 2 Pb + CO2 ………. (5)
PbO + CO Pb + CO2 ……… (6)
PbO + Fe Pb + FeO ……….. (7)
Umar dkk (1993) melakukan pelogaman dengan proses elektrolisis melalui jalur pelindian karbonat dan kemudian lindi dengan larutan asam fluoroslisik membentuk larutan elektrolit timbal fluoroslisik (PbSiF6). II.4. Landasan Teori Dari beberapa reaksi yang ada tersebut di atas dipilih reaksi yang sederhana, mudah untuk dilaksanakan di lapangan terutama dalam masyarakat pedesaan. Di samping itu, bahan yang dipilih sebagai perekasi adalah bahan yang ramah lingkungan. Dengan demikian, reaksi yang dipilih merupakan reaksi oksidasi-reduksi dengan pembakaran bertahap, yaitu : 2 PbS + 3 O2 2 PbO + 2 SO2 ………. (1)
TI NJAUAN PUSTAKA II - 6
PENELI TI AN
Reaksi (1) merupakan reaksi heterogen antara fase padat dan gas yang berupa reaksi pembakaran dengan oksigen. Dari reaksi-reaksi tersebut ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebagai variabel yang berpengaruh pada hasil yang diperoleh. Faktor-faktor tersebut adalah :
a. Perbandingan bahan harus sepadan untuk dapat bereaksi secara sempurna. Secara stoichiometri kebutuhan bahan dapat dihitung. Namun, dalam reaksi pembakaran (oksidasi) diperlukan oksigen berlebih (Himmelblau, 1996).
b. Suhu lebih mempengaruhi reaksi kimia dan pengaruhnya lebih peka daripada proses fisis. Suhu yang makin tinggi menyebabkan kecepatan reaksi makin besar. Menurut Johnstone and Thring (1957), rekasi kimia akan berperan bila pada kenaikan suhu 100 kecepatan reaksi meningkat dua kali lipat atau lebih. Hal itu ditegaskan lagi oleh Westerterp dan kawan-kawannya (1984) bahwa meningkatnya kecepatan reaksi 2-50 kali lipat pada kenaikan suhu 100 itu bila reaksi dilakukan pada suhu lingkungan dan meningkat 1,1 sampai 1,6 untuk reaksi pada suhu 6000 C.
c. Waktu reaksi menentukan banyaknya bahan yang dapat bereaksi selama jumlah pereaksi masih memungkinkan reaksi berlangsung atau pereaksi belum habis bereaksi. Waktu reaksi memberi kesempatan kepada kedua bahan untuk saling kontak dan bereaksi.
d. Ukuran butir memberikan luas permukaan persatuan volum. Untuk satu satuan volum yang sama, ukuran butir yang lebih kecil memberikan luas yang besar. Hal ini memberi ruang kontak yang besar memerlukan waktu yang lebih singkat untuk mencapai hasil yang sama dibandingkan dengan ukuran butir yang lebih besar . oleh karena itu, diharapkan ukuran butir sekecil mungkin dalam reaksi heterogen antara padat cair ini.
II.5. HIPOTESIS
Proses pelogaman batuan galena dapat menghasilkan logam timah hitam, Pb, dengan pembakaran bertahap oksidasi reduksi menggunakan oksigen dan karbon (cokes) yang dipengaruhi oleh perbandingan bahan dan suhu.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1. Bahan
Bahan berupa batuan galena diperoleh di daerah Pacitan. Batuan dianalisis kandungan logam yang ada di dalamnya. Batuan dihaluskan dan diayak lolos 200 mesh. Sebagai bahan pereduksi diguanakan karbon atau arang yang juga dihaluskan dengan lolos 200 mesh.
III.2. Alat
Peralatan yang digunakan terdiri atas reaktor untuk melakukan proses oksidasi-reduksi. Reaktor berupa dapur pemanas atau furnace dilengkapi dengan alat pemanas yang diatur dengan pengontrol suhu. Furnace itu juga sebagai proses pelogaman dengan bantuan cokes.
III.3. Variabel yang digunakan
1. Kondisi Operasi :
Suhu : 800oC, 900oC, 1000oC, 1100oC, 1200oC, 2. Komposisi antara bahan dengan Karbon 1 : 2
METODOLOGI PENELI TI AN
PENELI TI AN
III - 2
III.4. Cara Kerja
Cara kerja pelogaman dilakukan seperti dalam diagram gambar dan dijelaskan seperti berikut. Batuan galena yang telah dihaluskan hingga lolos 200 mesh sitimbang seberat 100 gram. Sementara itu juga ditimbang arang dengan berat tertentu. Setelah batuan dibakar (oksidasi), dilakukan pencucian untuk menghilangkan abu yang ada, dana keringkan. Timbang padata yang diperoleh dalam cawan porselin, campurkan ke dalamnya karbon yang sudah ditimbang dengan berat tertentu, kemudian tempatkan dalam reaktor/furnance. Panaskan pada suhu tertentu. Setelah beberapa saat/waktu tertentu, matikan furnace. Setelah dingin ambil cawan dari cawan dari dalam furnace. Pisahkan logam dari kotoran yang dan timbang.
Penghalusan Bahan
Pembakaran I Batuan
Pencucian dengan air
Kotoran
Campuran PbO dan arang Arang
Senyawa PbO
Pembakaran dalam Furnace
Pencucian dengan air
METODOLOGI PENELI TI AN IV - 1
Dalam percobaan ini untuk masing – masing variabel digunakan arang sebanyak 10 gram dan batuan Galena yang telah dibakar sebanyak 5 gram. Pembakaran tersebut bertujuan untuk membuang gas Sulfida (S). Dari hasil pembakaran, sebanyak 3 gram cuplikan diambil sebagai sampel untuk dianalisa. Dan hasilnya dapat dilihat pada tabel IV.1
Dari hasil percobaan yang dilakukan dibuat grafik untuk mengintepretasikan hasil percobaan yang dilakukan
yang diperoleh mengalami kenaikan yang sangat banyak
40 50 60 70 80 90 100
1 1.5 2 2.5 3
Waktu pembakaran (jam)
Ha
si
l (
%
)
800 C
900 C
1000 C
1100 C
1200 C
Gambar IV.2. Grafik percobaan berdasarkan suhu pembakaran
KESI MPULAN DAN SARAN V - 1
PENELI TI AN
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
1. Untuk mendapatkan logam Pb dengan Proses Oksidasi Reduksi, kondisi terbaik diperoleh pada suhu 1100oC dan waktu selama 3 jam dengan kadar 98,12 %
2. Tiap kilogram batuan Galena didapatkan 393,6 gram logam Pb
V.2. Saran
1. Sebaiknya ditemukan zat baru untuk mempermudah proses pelogamam agar hasil yang didapat lebih banyak
2. Sebaiknya pada penelitian selanjutnya ditemukan cara menurunkan suhu pada zona reaksi agar energy yang diperlukan tidak terlalu besar.
DAFTAR PUSTAKA
A, Naibaho dan Arif, A. 2001. “Peleburan Redusi dari Lumpur Aki Bekas”, Majalah Metalurgi vol 16. no 1, hal 25-30.
Himmelblau,D.M,1996,”Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering”,6thed.,pp.63-70, Prentice Hall International Limited, London.
http://webmineral.com/data/galena, 2008, “Galena Mineral Data”.
http://www.menlh.go.id/usaha-kecil/file/artikel-39.pdf, 2008, “Pengolahan Limbah Industri Timah dari Aki bekas”.
Johnstone, R.E., and Thring, M.W., 1957, Pilot Plant, Models and Scale-up Methods in Chemical Engineering,McGraw-Hill Book Company, NY
Kirk, R.E., and Othmer, D.F.,1968 Encyclopedia of Chemical Technology, vol 14, pp.98-130, The Interscience Encycolpedia, Inc., NY.
Suharto, 2005, “Dampak Pencemaran Logam Timbal (Pb) terhadap Kesehatan Masyarakat,http://www.pdpersi.co.id/?show=detailnews&kode=880&tbl= kesling.
Umar, F., Hidayat, A.T., dan Tjendana, T.,1993,”Ekstraksi Logam Timbal (Pb) lewat Jalur Pelindian Karbonat dan Elekrolisa Larutan Timbal Fluorosilisik”, Jurnal Pengembangan dan Penerapan Teknologi (P&PT), vol 1, no 1.
Vogel,1990,Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Edisi 5, Diterjemahkan oleh Setiono, L dan Pudjaatmaka, A.H., hal 300-307, PT Kalman Media Pustaka, Jakarta.
Westerterp, K.R., Van Swaaij, W.P., and Beenackers, A.A.C.M.,1984, Chemical Reactor Design and Operation, pp 6-19, 479-489, John Wiley and Sons,
Singapore.
