C-355
SELEKTIFITAS PELINDIAN REDUKTIF BIJIH MANGAN NUSA TENGGARA TIMUR DENGAN MENGGUNAKAN MOLASES SEBAGAI REDUKTOR DALAM SUASANA ASAM
Slamet Sumardi1, Mohammad Zaki Mubarok2, Nuryadi Saleh3 1UPT. Balai Pengolahan Mineral Lampung-LIPI 2Jurusan Metalurgi ITB,
3Teknologi Mineral dan batubara,
Email: slumuth@yahoo.com
INTISARI
Manganese is a metal that is commonly used fourth in their daily lives besides iron, copper and nickel. Manganese is used as a compound in the steel making process with the needs of the total manganese in the world is 90% used for steel industry. While the use of other metals used as a chemical manganese as manganese sulfate for additional fodder, potassium permanganate as an oxidant disinfectant and chemical reactions as well as manganese dioxide as a dry battery components that can prevent the occurrence of polarization. In this research has been done taking the metal manganese from manganese ore area East Nusa Tenggara Kupang with reductive leaching method in an atmosphere of sulfuric acid. Reducing agents were used beruba sugar cane mill waste called molasses. The purpose of this study was to compare the effectiveness of the reagent pelindi in melindi manganese to iron solubility. The study begins with the preparation of manganese ore that is by reducing the size to 140 mesh and then make an analysis of the composition of the metal content of ore samples using XRF. A number of manganese ore samples introduced into the leaching reactor which already contain sulfuric acid and molasses. Variation experiments used in this study is the concentration of sulfuric acid reagent pelindi ie, leaching temperature and percent solid used. Which is reductive leaching is carried out for 6 hours with stirring speed of 200 rpm was made remain. Leaching resulting solution is then filtered to separate the filtrate with the residue obtained. The filtrate was then analyzed using AAS to determine levels of manganese and iron. While the residue dried and weighed. Percent extraction of manganese were obtained and the number of elements in the dissolved iron leaching participating in the percent used to calculate the leaching of manganese to iron slektifitas. Selectivity pelindiang manganese will be effective when the results of the calculation approach. Based on the calculation of the leaching of manganese to iron selectivity in reductive leaching manganese ore using sulfuric acid as a reagent pelindi can be concluded that sulfuric acid is used as a reagent pelindi quite effective because it has a high selectivity is 0.78 with the operating conditions used in the form of sulfuric acid 6%, temperature leaching 800C and 10% percent solid. In these conditions manganese can be extracted to reach 92.31%.
Keywords: reductive leaching, molases, leaching selective, reagent PENDAHULUAN
Mangan merupakan logam yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari selain besi, tembaga dan nikel. Hampir 90% mangan yang ada di dunia ini dipergunakan untuk industri besi dan baja. Mangan digunakan dalam produksi Mild steel, High carbon ferromanganese dan silicomanganese1,2. Selain itu penggunaannya untuk produksi low carbon steels, medium carbon
ferromangan atau electrolitic manganese dioxide. Fungsi logam mangan ini jika dipadukan dengan baja maka baja akan memiliki keuletan sehingga tidak mudah patah. Selain untuk kepentingan metalurgi logam mangan juga di gunakan untuk produksi senyawa kimia seperti KMnO4 yang
digunakan untuk desinfektan, MnSO4 untuk pakan ternak dan manganese dioxide yang digunakan
sebagai komponen baterei kering yang berfungsi untuk depolarisator.3
Menurut data International Manganese Institute produksi mangan alloy mencapai 11.7 juta metric ton pada tahun 2009, dan hampir 67%- nya atau sekitar 6.6 juta metric ton di produksi oleh negara China. Negara-negara yang memproduksi bijih mangan adalah china yang merupakan negara terbesar penghasil mangan sekitar 2.7 juta metric ton atau sekitar 24 % diikuti oleh Afrika selatan dan Australia sekitar 17% (1.9 juta metric ton), Brazil sekitar 9 % sebesar 1.9 juta metric ton, Gabon (956 ribu mt), India (845 ribu mt), Kazakhstan (377 ribu mt) dan negara lain termasuk Indonesia sekitar 13% atau 1.4 juta metric ton.2 Sedangkan untuk di Indonesia bijih mangan dalam bentuk pirolusit ini
terdapat di daerah Nusa Tenggara Timur, Jawa dan tersebar di daerah Sumatra.
Dengan adanya Peraturan Pemerintah Nomor 7 tahun 2012 mengenai aturan pelarangan menjual bahan tambang secara mentah ke luar negeri mengisyaratkan kita untuk melakukan proses pengolahan menjadi barang setengah jadi atau produk akhir sehingga bahan tambang tersebut memiliki nilai tambah. Bijih logam berharga yang dilarang penjualannya keluar negeri ada 14 jenis
C-356
barang tambang termasuk didalamnya adalah bijih mangan4. Dengan hadirnya aturan tersebut
diharapkan munculnya beberapa smelter-smelter baru atau pabrik pengolahan bahan galian menjadi konsentrat siap diolah menjadi logam murni yang siap di pasarkan. Peraturan yang bersifat multiplayer effect ini nantinya akan menguntungkan bangsa kita sendiri mulai penyerapan tenaga kerja lokal dan meningkatkan kesejahteraan bangsa.
Pengolahan bijih mangan sendiri terbagi menjadi dua bagian yaitu secara pirometalurgi dan hidrometalurgi. Bijih mangan dengan kadar diatas 40% atau biasa disebut dengan metallurgical grade diolah secara pirometalurgi menjadi logam ferromangan5. Sedangkan bijih mangan dengan kadar
dibawah 40% digunakan untuk produksi senyawa kimia seperti kalium permanganat, MnO2 dan
lain-lain. Bijih mangan jenis mineral pirolusit ini dapat dilakukan pelarutan selektif dalam suasana asam. Pelindian mangan ini bersifat reduktif, dalam pelaksanaannya dibutuhkan senyawa tertentu untuk menurunkan bilangan oksidasi logam Mn dari Mn(IV) menjadi Mn(II) sehingga dapat dilarutkan dengan menggunakan senyawa asam.6
Studi yang dilakukan oleh Das dan kawan-kawan[7] menunjukkan terjadinya reaksi antara
MnO2 di dalam bijih mangan kadar rendah dengan ferro sulfat. Mangan yang dapat diambil dari
bijihnya ini lebih dari 90% dengan kondisi operasi meliputi temperatur diatur pada suhu 900C dan
dengan sejumlah ferro sulfat sesuai hitungan stoikiometri dan perbandingan solid: liquid 1:10. Dalam kondisi ini slury yang dihasilkan menjadi susah disaring karena berbentuk gelatin. Pelindian reduktif dari bijih mangan dari dasar laut dan bijih mangan kadar rendah dengan aqueous SO2 atau garam
sulfit sudah mulai banyak dipublikasikan. Bahan reduktor yang sering digunakan sebagai pengawet makanan ini cukup efektif untuk bijih mangan kadar tinggi. Aqueous SO2 sudah dilaporkan dalam
perkolasi maupun agitasi leaching. Dalam proses ini SO2 dioksidasi menjadi SO42- dengan S2O6
2-sebagai produk samping tergantung kondisi seperti pH larutan, temperatur dan potensial redoknya. Rata-rata ekstraksi mangan yang hasilkan pada penelitian itu di atas 90%.[8]
Selain itu Glokosa juga digunakan sebagai agen pereduksi dalam melindi bijih mangan kadar rendah[9].
Dalam penelitian ini adakan dipelajari selektifitas pelindian bijih mangan menggunakan molases yang masih memiliki kandungan glukosa yang cukup tinggi. Reaksi yang terjadi antara glukosa dengan MnO2 dapat dituliskan melalui persamaan berikut:
C6H12O6 + 12MnO2 + 24H+ == 6 CO2 + 12Mn2+ 18H2O (4.5)
Beberapa alasan penggunaan molases dalam percobaan ini adalah molases merupakan limbah pabrik gula yang keberadaannya cukup melimpah dan harganya murah. Sedangkan kadar glukosa dalam penelitian ini sekitar 24%.
METODE PENELITIAN
Bahan percobaan. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah bijih mangan yang diambil dari daerah Kupang, Nusa Tenggara Timur dengan komposisi kandungan logamnya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Analisa XRF Bijih Mangan
Senyawa (% berat) Jumlah Unsur (% berat) Jumlah
MnO2 71,90 Mn 45,44 SiO2 19,71 Si 9,21 Al2O3 0,73 Al 0,39 Fe2O3 1,04 Fe 0,73 TiO2 0,26 Ti 0,22 K2O 0,10 K 0,08 CaO 1,71 Ca 1,22 MgO 1,03 Mg 0,62 Na2O 0,20 Na 0,15 P2O5 0,14 P 0,06 SO3 0,35 S 0,140
Diagram alir percobaan. Percobaan pelindian reduktif dengan menggunakan molases sebagai agen pereduksi dalam asam sulfat ini diawali dengan melakukan preparasi terhadap sampel yang
C-357
akan digunakan. Preparasi ini dengan mereduksi ukuran hingga minus 200 mesh. Sampel digerus dengan menggunakan mini jaw crusher hingga ukuran plus 10 mesh, dilanjutkan dengan menuangkan sampel kedalam roll mill hingga ukuran lolos 10 mesh, sedangkan sampel yang tertampung dalam mesh 10 di kembalikan ke dalam roll mill. Sampel kemudian disampling dengan menggunakan metode quartening dan splitting sampai berat yang diinginkan, kemudian sampel tersebut di gerus halus hingga minus 200 mesh. Tabel 1 menunjukkan hasil analisis XRF untuk bijih mangan yang akan digunakan dalam penelitian ini. Diagram alir percobaan ini disajikan pada Gambar 1. Pelindian dilakukan selama 6 jam dengan beberapa variasi percobaan diantaranya konsentrasi H2SO4, temperatur
pelindian dan persen solid. Larutan pelindian yang kaya akan logam mangan kemudian di lakukan penyaringan. Filtrat yang diperoleh dianalisa kadar Mn dan Fe dengan menggunakan AAS sedangkan residu atau senyawa yang tidak larut dikeringkan dan ditumbang serta dilakukan analisa SEM.
Gambar 1. Diagram alir percobaan pelindian bijih mangan menggunakan
molases dalam suasana asam
PEMBAHASAN
Selektifitas pelindian reduktif mangan dengan menggunakan reduktor molases dalam suasana asam sulfat pada penelitian ini dapat dilakukan secara kuantitatif menurut persamaan sebagai berikut
]
[
]
[
]
[
Fe
Mn
Mn
S
Mn+
=
Dimana [Mn] adalah persen ekstraksi mangan yag diperoleh dan [Fe] adalah persentase kelarutan logam besi. Untuk menghitung selektifitas pelindian mangan maka diperlukan data persentase ekstraksi mangan dan persentase keterlarutan logam lain dalam hal ini besi dari beberapa percobaan.
Pengaruh Konsentrasi Asam Sulfat Terhadap Selektifitas Pelindian Reduktif Mangan. Persen ekstraksi mangan dan persentase keterlarutan logam besi dari proses pelindian reduktif mangan dengan molases dan perhitunngan selektifitas pelindian dengan kondisi percobaan dilakukan pada suhu 800C, persen solid 10% selama 6 jam disajikan dalam Tabel 2.
Pelindian reduktif, 6 Jam (Variasi Konsentrasi H2SO4, H2SO4 Molases Penyaringan Sampel Bijih Filtrat Analisa Mn dan Fe terlarut residu Ditimbang dan analisa residu
C-358
Tabel 2. Perhitungan selektifitas pelindian mangan dengan variasi konsentrasi asam sulfat No Kondisi pelindian (menit) Waktu Persen ekstraksi mangan (%)
Persen keterlarutan besi (%) Selektifitas pelindian 1. H2SO4 : 4% Suhu : 800C Persen solid : 10% Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 53,84 24,91 0,68 30 57,55 23,14 0,71 60 62,41 19,63 0,76 120 66,15 21,13 0,76 240 81,44 19,50 0,81 360 86,85 20,75 0,81 2. H2SO4 : 6% Suhu : 800C Persen solid : 10% Molases : 100 g/l Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 73,33 26,96 0,73 30 78,33 28,61 0,73 60 83,98 31,95 0,72 120 88,26 25,69 0,77 240 92,31 26,00 0,78 360 94,88 30,79 0,75 3. H2SO4 : 8% Suhu : 800C Persen solid : 10% Molases : 100 g/l Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 76,82 31,24 0,71 30 84,31 36,08 0,70 60 87,17 37,67 0,70 120 88,07 39,33 0,69 240 88,87 54,92 0,62 360 92,61 61,09 0,60 4. H2SO4 : 10% Suhu : 800C Persen solid : 10% Molases : 100 g/l Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 84,10 50,21 0,63 30 84,56 39,00 0,68 60 82,04 40,67 0,67 120 85,40 54,66 0,61 240 85,01 69,43 0,55 360 86,43 70,55 0,55
Berdasarkan perhitungan pada Tabel 2 tersebut terlihat bahwa rata-rata selektifitas pelindian mangan terhadap logam besi relatif tinggi yaitu hampir diatas lima puluh persennya. Ketika asam sulfat dinaikkan konsentrasinya maka keterlarutan besi menjadi semakin besar meskipun logam Mn yang larut relatif jauh lebih besar. Artinya asam sulfat merupakan reagen yang cukup selektif untuk digunakan sebagai reagen pelindian dengan menggunkan molases sebagai reduktornya.
Pengaruh suhu terhadap selektifitas pelindian reduktif mangan. Persen ekstraksi mangan dan
keterlarutan logam besi serta perhitungan selektifitas pelindian mangan terhadap logam besi pada percobaan pelindian bijih mangan dengan reduktor molases untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap persen ekstraksi mangan disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Persen ekstraksi mangan, persen keterlarutan besi dan perhitungan selektifitas pada pelindian
bijih mangan dengan reduktor molases pada berbagai variasi suhu
No Kondisi pelindian Waktu (menit) Persen ekstraksi mangan (%)
Persen keterlaarutan besi (%) Selektifitas pelindian 1. H2SO4 : 6% Suhu : 500C Persen solid : 10% Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 14,00 25,00 0,36 30 19,43 24,09 0,45 60 29,86 24,39 0,55 120 50,16 25,18 0,67 240 74,26 27,19 0,73 360 84,82 28,01 0,75 2. H2SO4 : 6% Suhu : 600C Persen solid : 10% Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 20,73 29,12 0,42 30 32,25 34,62 0,48 60 50,97 32,08 0,61 120 74,48 38,59 0,66 240 88,74 42,61 0,68
C-359
No Kondisi pelindian Waktu (menit) Persen ekstraksi mangan (%)
Persen keterlaarutan besi (%) Selektifitas pelindian 360 93,88 59,30 0,61 3. H2SO4 : 6% Suhu : 700C Persen solid : 10% Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 38,43 37.72 0,50 30 65,07 36.03 0,64 60 79,10 35.29 0,69 120 88,13 36.80 0,71 240 94,84 54.03 0,64 4. H2SO4 : 6% Suhu : 800C Persen solid : 10% Kecepatan pengadukan : 200 rpm 360 95,33 41.68 0,70 15 73,33 26,96 0,73 30 78,33 28,61 0,73 60 83,98 31,95 0,72 120 88,26 25,69 0,77 240 92,31 26,00 0,78 360 94,88 30,79 0,75
Selektifitas pelindian merupakan salah satu parameter keefektifan suatu reagen yang dipakai dalam pelindian. Dalam pelindian bijih mangan dengan variasi suhu terlihat bahwa terlihat bahwa rata-rata keterlarutan besi menjadi lebih tinggi bila suhu di naikkan. Pada suhu 800C selektifitas
pelindian mangan terhadap besi memiliki angka yang tinggi yaitu 0,78. Idealnya selektifitas pelindian yang paling baik adalah mendekati satu yang artinya logam berharga yang diinginkan terambil semua sedangkan logam lain yang tidak diinginkan tetap berada dalam residu.
Pengaruh Persen Solid Terhadap Selektifitas Pelindian reduktif Mangan. Persen ekstraksi mangan, keterlarutan logam besi serta hasil perthitungan selektifitas pelindian mangan terhadap besi pada percobaan pelindian bijih mangan dengan reduktor molases untuk mempelajari pengaruh persen solid pelindian terhadap persen ekstraksi mangan disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Persen ekstraksi mangan dan persen keterlarutan besi pada pelindian bijih mangan dengan
reduktor molases pada berbagai variasi persen solid
No Kondisi pelindian (menit) Waktu Persen ekstraksi mangan (%)
Persen keterlarutan besi (%) Selektifitas pelindian 1. H2SO4 : 6% Suhu : 800C Persen solid : 5% Molases : 100 g/l Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 20,84 52.78 0,28 30 29,92 50.22 0,37 60 39,71 54.34 0,42 120 42,01 45.30 0,48 240 41,06 47.85 0,46 360 44,52 51.63 0,46 2. H2SO4 : 6% Suhu : 800C Persen solid : 10% Molases : 100 g/l Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 73,33 37.72 0,66 30 78,33 36.03 0,68 60 83,98 35.29 0,70 120 88,26 36.80 0,71 240 92,31 54.03 0,63 360 94,88 41.68 0,69 3. H2SO4 : 6% Suhu : 800C Persen solid : 20% Molases : 100 g/l Kecepatan pengadukan : 200 rpm 15 56.91 47.42 0,55 30 75.21 59.22 0,56 60 79.95 67.55 0,54 120 82.30 54.64 0,60 240 87.12 53.48 0,62 360 84.55 59.19 0,59
Pada menit-menit awal besi yang terlarut meningkat hingga hampir 70% yaitu pada persen solid 20%, namun dengan semakin lama pelindian hingga menit ke 360 keterlarutan Fe cenderung menurun yaitu pada angka persen ekstraksi 59,19%. Hal ini disebabkan karena larutan asam menjadi
C-360
jenuh sehingga kemungkinan besi yang tadinya terlarut menjadi terlepas dan sebagian mengendap. Untuk persen solid 5 % selektifitas pelindian mangan tidak cukup baik karena besi yang terlarut lebih banyak bila dibandingkan dengan logam mangan yang terekstraksi. Namun ketika persen solid dinaikkan Mn yang terekstraksi mencapai 945 dengan keterlarutan besi sekitar 50%. Besi memang mudah larut dalam larutan asam sehingga pada tahap selanjutnya pregnant solution yang dihasilkan harus dilakukan pemurnian supaya logam yang dianggap pengotor seperti besi sudah tidak terdeteksi di dalam larutan yang kaya akan logam Mn.
KESIMPULAN
Berdasarkan perhitungan selektifitas pelindian mangan terhadap besi dalam pelindian reduktif bijih mangan dengan menggunakan asam sulfat sebagai reagen pelindi dapat disimpulkan bahwa asam sulfat cukup efektif dijadikan reagen pelindi karena memiliki selektifitas yang tinggi yaitu 0,78 dengan kondisi operasional berupa asam sulfat yang digunakan 6%, suhu pelindian 800C dan persen
solid 10%. Dalam kondisi ini mangan yang dapat diekstraksi mencapai 92,31%.
DAFTAR PUSTAKA
Svere,E, Olsen, Tangstad M, 2007, Production of Manganese Ferro Alloys, Tapir Academic Press Http://www.mangananese.org/production/php
Habasi, fathi, 1997, Handbook Of Extractive Metallurgy, Volume IV, Wiley-VCH, Canada.
Peraturan Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor 07 tahun 2012 tentang Peningkatan Nilai Tambah Mineral melalui kegiatan Pengolahan Dan Pemurnian Mineral
Yucel Onauraip and Emir Ari M, 2001, Carbothermic Smelting of Tavas Manganese Ore Turkey, Vol.20, No 5-6
Zhang W, Cheng,C,Y, 2007, Manganese metallurgy review. Part I: Leaching of Ores/Secondary materials and recovery of electrolytic/Chemical Dioxide, Hydrometallurgy 89, pp 137-159 Das,S,C., Sahoo P,K, 1982, Extraction of Manganese from Low Grade Ores by Ferrous Sulfat
Leaching, Hydrometallurgy 8(I), pp. 35-47
Petric,L,M, 1995, Molecular Interpretation for SO2 Dissolution Kinetics of Pyrolusite, Manganit and
Hematite, Applied geochemistry 10(3), pp 253-267
Pagnanelli, F, Furlani, G, valentini, P, Veglio F, Toro,L, 2004, Leaching of Low Grade Manganese Ores Using Nitric Acid and Glucose: Optimization of the Opretaing Conditions, Hydrometallurgy 75, pp 157-167
