EFEKTIVITAS PENAMBAHAN KARBON TERHADAP PROSES REDUKSI LANGSUNG BESI OKSIDA SKRIPSI

EFEKTIVITAS PENAMBAHAN KARBON TERHADAP PROSES REDUKSI LANGSUNG BESI

OKSIDA

SKRIPSI

Oleh

VITA ASTINI 04 04 04 7059

DEPARTEMEN TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

GANJIL 2007/2008

EFEKTIVITAS PENAMBAHAN KARBON TERHADAP PROSES REDUKSI LANGSUNG BESI

OKSIDA

SKRIPSI

Oleh

VITA ASTINI 04 04 04 7059

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

GANJIL 2007/2008

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi saya dengan judul:

EFEKTIVITAS PENAMBAHAN KARBON TERHADAP PROSES REDUKSI LANGSUNG BESI OKSIDA

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Metalurgi dan Material, Departemen Teknik Metalurgi dan Material Universitas Indonesia, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Indonesia maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali di bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Depok, 19 Desember 2007

Vita Astini NPM 0404047059

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul :

EVEKTIVITAS PENAMBAHAN KARBON TERHADAP PROSES REDUKSI LANGSUNG BESI OKSIDA

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Departemen Teknik Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada tanggal 4 Januari 2008 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Depok, 4 Januari 2008 Pembimbing Skripsi

Prof.Dr.Ir.Johny Wahyuadi S.,DEA NIP. 131 627 863

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur kepada Allah SWT, sebab hanya atas rahmat dan bimbingan- Nya skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Skripsi ini disusun dalam rangka melengkapi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana di Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Universitas Indonesia.

Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada:

° Orang tua tercinta dan keluarga yang selalu mendoakan penulis.

° Bapak Johny Wahyuadi, selaku pembimbing skripsi yang telah banyak membimbing dan membantu kelancaran proses penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini memiliki keterbatasan, namun demikian penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat untuk menambah wacana.

Depok, 19 Desember 2007

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii

PENGESAHAN iii

UCAPAN TERIMA KASIH iv

ABSTRAK v ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 TUJUAN PENELITIAN 4

1.3 BATASAN MASALAH 4

BAB II DASAR TEORI 5

2.1 PRINSIPDASARPROSESREDUKSIBESIOKSIDA 6

2.1.1 Termokimia 6

2.1.2 Energi Bebas 7

2.1.3 Termodinamika Reaksi Reduksi Besi Oksida 10

2.1.4 Reaksi Boudouard 12

2.2 MEKANISME REDUKSI LANGSUNG 13

2.2.1 Pembentukan Gas Reduktor 14

2.2.2 Adsorbsi Gas Pada Besi Oksida 18

2.2.3 Proses Difusi Dalam Besi Oksida 20

2.2.3.1 Dasar Difusi 20

2.2.3.2 Mekanisme Reaksi 21 2.3 METODE KARAKTERISASI PRODUK DAN REAKTAN 23

2.3.1 X-Ray Fluorecence (XRF) 23

2.3.2 X-ray diffraction (XRD) 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 29

3.1 DIAGRAM ALIR PENELITIAN 29

3.2 PROSEDUR PENELITIAN 30

3.2.1. Bahan Baku 30

3.2.2. Crushing 3.2.3. Sizing

30 30

3.2.4. Pengadukan (Mixing) 31

3.2.5. Kompaksi 31

3.2.6. Reduksi Langsung 32

3.2.7. Karakterisasi 33

BAB IV HASIL PENELITIAN 34

4.1 DATA PERSIAPAN BAHAN BAKU 34

4.1.1 Data Hasil Sizing 34

4.1.2 Data Analisa Awal Briket Batubara 36

4.2 DATA HASIL REDUKSI LANGSUNG 37

4.2.1 Hasil Penelitian Pada Temperatur 700⁰C 37 4.2.2 Hasil Penelitian Pada Temperatur 900⁰C 37 4.2.3 Hasil Penelitian Pada Temperatur 1000⁰C 38

BAB V PEMBAHASAN 39

KESIMPULAN 51

DAFTAR ACUAN 52

LAMPIRAN 54

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1 Persebaran deposit nikel laterit di Indonesia 1

Gambar 1.2 Profil Laterit pada umumnya 2 Gambar 2.1 Diagram Ellingham 10 Gambar 2.2 Diagram Bauer Glassner dan Boudouard 12 Gambar 2.3 Gasifikasi Karbon 15 Gambar 2.4 Mekanisme reduksi langsung pada pellet

berporos

22

Gambar 2.5 Elektron tereksitasi keluar 23 Gambar 2.6 Pengisian kekosongan elektron 24 Gambar 2.7 Pelepasan energy 24 Gambar 2.8 Contoh hasil XRF 25 Gambar 2.9 Mekanisme X-Ray Diffraction 26 Gambar 2.10 Geometri pemantulan X-Ray 26 Gambar 2.11 Interaksi antara photon dengan atom 27 Gambar 2.12 Contoh hasil XRD 27 Gambar 3.1

Gambar 3.2

Prosedur Percobaan Pulau Sebuku

29 30 Gambar 3.3 (a) Briket silinder tampak samping

(b) Briket silinder tampaksamping (c) Briket silinder tampak atas

31

Gambar 3.4 Nabertherm furnace (a) Tampak luar (b) Tampak dalam

32

Gambar 4.1 Kadar karbon dalam briket 36

Gambar 5.1 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 900⁰C, waktu tahan 10 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

40

Gambar 5.2 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 900⁰C, waktu tahan 20 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

40

Gambar 5.3 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 1000⁰C, waktu tahan 10 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

41

Gambar 5.4 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 1000⁰C, waktu tahan 20 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

41

Gambar 5.5 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 1000⁰C, waktu tahan 30 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

41

Gambar 5.6 Proses gasifikasi 42 Gambar 5.7 Grafik hubungan peningkatan kadar karbon

terhadap intensitas Fe pada temperatur 900⁰C dan 1000⁰C

44

Gambar 5.8

Gambar 5.9

Gambar 5.10

Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 900⁰C, waktu tahan 30 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

Grafik hubungan peningkatan kadar karbon terhadap intensitas Fe3O4 pada temperatur 1000⁰C

Diagram Bauer Glassner dan Boudouard

45

47

48

Gambar 5.11 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 700⁰C, waktu tahan 10 menit

48

Gambar 5.12 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 700⁰C, waktu tahan 20 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

49

Gambar 5.13 Grafik hasil reduksi langsung pada temperatur 700⁰C, waktu tahan 30 menit, variable bebas perbandingan laterit dan karbon

49

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1 Tabel senyawa hasil XRF (a) Ukuran mesh 230 (b)

Ukuran mesh 140 (c) Ukuran mesh 120 (d) Ukuran mesh 100 (e) Ukuran mesh 70

34

Tabel 4.2 Tabel 4.3. Analisa coal assay sampel serbuk batubara dalam gram

36

Tabel 4.3 Hasil proses reduksi langsung bijih laterit pada temperatur 700⁰C

37

Tabel 4.4 Hasil proses reduksi langsung bijih laterit pada temperatur 900⁰C

37

Tabel 4.5 Hasil proses reduksi langsung bijih laterit pada temperatur 1000⁰C

38

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1 Hasil XRD temperatur 700⁰C waktu tahan 10 menit 55 Lampiran 2 Hasil XRD temperatur 700⁰C waktu tahan 20 menit 56 Lampiran 3 Hasil XRD temperatur 700⁰C waktu tahan 30 menit 57 Lampiran 4 Hasil XRD temperatur 900⁰C waktu tahan 10 menit 58 Lampiran 5 Hasil XRD temperatur 900⁰C waktu tahan 20 menit 59 Lampiran 6 Hasil XRD temperatur 900⁰C waktu tahan 30 menit 60 Lampiran 7 Hasil XRD temperatur 1000⁰C waktu tahan 10 menit 61 Lampiran 8 Hasil XRD temperatur 1000⁰C waktu tahan 20 menit 62 Lampiran 9 Hasil XRD temperatur 1000⁰C waktu tahan 30 menit 63 Lampiran 10 Hasil XRF sampel dengan mesh 230 64 Lampiran 11 Hasil XRF sampel dengan mesh 140 65 Lampiran 12 Hasil XRF sampel dengan mesh 120 66 Lampiran 13 Hasil XRF sampel dengan mesh 100 67 Lampiran 14 Hasil XRF sampel dengan mesh 70 68