EKSTRAKSI TITANIUM DIOKSIDA (TiO2) DARI PASIR BESI DENGAN METODE HIDROMETALURGI

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |465

EKSTRAKSI TITANIUM DIOKSIDA (TiO

2

) DARI PASIR BESI DENGAN METODE HIDROMETALURGI

Luthfiana Dysi Setiawati

¹

, Tito Prastyo Rahman

²

, Dwi Wahyu Nugroho

²

, Nofrizal

³

, Radyum Ikono

^4,5

, Suryandaru

⁶

, Yuswono

³

, Siswanto

¹

, Nurul

Taufiqu Rochman

³

1Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

2 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia

3Pusat Penelitian Metalurgi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

4Fakultas Teknik, Universitas Teknologi Sumbawa

5 Nano Center Indonesia, Komplek Puspiptek, Serpong

6Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

Abstrak. Pasir besi merupakan mineral yang banyak mengandung senyawa besi oksida, misalnya magnetit (Fe3O4), ilmenit (FeTiO3), dan hematit (Fe2O3). Adanya kandungan TiO2

pada ilmenit pada pasir besi memberikan nilai tambah pasir besi. Pada penelitian ini, pasir besi diseparasi menggunakan magnetik separator dan direaksikan dengan NaHCO3 kemudian dibakar pada suhu 600 ^oC, 700 ^oC, 800 ^oC, 900 ^oC, dan 1000 ^oC. Selanjutnya di-leaching menggunakan asam sulfat 8M. Hasil karakterisasi XRD pasir besi yang telah diseparasi magnetik, memiliki fasa dominan ilmenit (FeTiO3, Fe3O4 dan Fe2O3). Hasil roasting pada variasi temperatur hingga suhu 1000^oC menunjukkan peningkatan kadar titania secara fisik terlihat dari warna sampel hasil leaching yang semakin putih. Sebagai kesimpulan sementara, peningkatan suhu pembakaran dan kombinasi dengan proses leaching dapat meningkatkan kadar titania dalam sampel. Penelitian akan dilanjutkan dengan analisa karakterisasi dengan XRD dan XRF.

Kata kunci: Pasir besi, ilmenit, NaHCO3, titanium dioksida, hidrometalurgi PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara dengan potensi sumber daya alam yang sangat besar. Salah satu sumber daya alam yang dimiliki adalah pasir besi yang tersebar di sepanjang pantai selatan Jawa, Sumatra, Nusa Tenggara Barat, dan lain sebagainya.

Pasir besi merupakan mineral yang banyak mengandung senyawa besi oksida, misalnya magnetit (Fe₃O₄), ilmenit (FeTiO₃), hematit (Fe2O3) dan mineral lain seperti alumina, silika dalam jumlah sedikit, dengan variasi kandungan di lokasi yang berbeda. [1].

Adanya kandungan TiO2 dalam ilmenit dapat memberikan nilai tambah yang signifikan pada pasir besi.

Beberapa metode telah digunakan dalam ekstraksi titania dari pasir besi, diantaranya pirometalurgi pirometalurgi dan

hidrometalurgi [2]. Metode pirometalurgi merupakan metode pembakaran pasir besi dengan bantuan karbon sebagai reduktor pada suhu tinggi sehingga besi pada ilmenit dapat tereduksi dan menghasilkan slag yang kaya akan TiO2. Namun, metode ini memiliki kelemahan bahwa tidak semua besi dapat terpisah dengan TiO2 sehingga dibutuhkan kondisi pemanasan yang mampu melelehkan besi. Sedangkan pada proses hidrometalurgi adalah proses pelarutan pasir besi menggunakan larutan asam klorida maupun asam sulfat, Namun adanya besi yang ikut terlarut dalam asam tersebut membutuhkan proses lebih lanjut.

Pada percobaan ini, akan dikombinasikan metode pirometalurgi dan hidrometalurgi untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi titania dari pasir besi. Pada bagian metode pirometalurgi, akan digunakan NaHCO₃

Luthfiana Dysi Setiawati, dkk: EKSTRAKSI TITANIUM DIOKSIDA (TiO2) DARI PASIR BESI DENGAN METODE HIDROMETALURGI

untuk mempermudah ekstraksi TiO2 yang akan membentuk sodium titanat, yang selanjutnya akan dilakukan proses leaching.untuk recovery titania dari sodium titanat.

METODE PENELITIAN

Pada penelitian ini, pasir besi yang didapat dari daerah Sukabumi, Jawa Barat, dicuci dengan air untuk menghilangkan pengotor organik, silica, dan lain-lain kemudian dikeringkan menggunakan oven.

Selanjutnya pasir besi diseparasi magnetic untuk mendapatkan fasa dominan ilmenit kemudian dikarakterisasi XRD dan XRF.

Konsentrat ilmenit, dicampur dengan NaHCO₃ dengan rasio berat 8 : 9 dengan berat total 85 gram. Kemudian diroasting dengan variasi suhu pembakaran 600 ^oC, 700 ^oC, 800 ^oC, 900 ^oC, dan 1000 ^oC dengan waktu tahan selama 1 jam. Hasil roasting dileaching dengan air dan asam sulfat 8 M untuk menghilangkan pengotor- pengotor yang larut dalam asam. Endapan yang diperoleh dicuci dengan aquades dan dikeringkan kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD dan XRF.

Magnetic Separator (medan magnet kuat)

Tailling Kosentrat

Magnetic Separator (medan magnet lemah)

Tailling Kosentrat

Kosentrat ilmenit

Gambar 1. Preparasi Ilmenit berbahan dasar pasir besi

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil pembuatan kosentrat ilmenit berbahan dasar pasir besi menghasilkan fraksi terbanyak berupa fraksi Ilmenit, Hematit dan magnetit. Analissi XRD menunjukan peak dari golongan besi Fe mengalami peningkatan fraksi setelah melalui mekanisme separator magnetik.

Hasil ini juga didukung akan analisis XRF yang menunjukan fraksi terbanyak berupa Fe 77% dan Ti 21% serta beberapa unsur minoritas yaitu Zr, Ni, Cr dan Mn.

Gambar 2. Diagram ekstraksi TiO2 melalui jalur hidrometalurgi

Tabel 1. Analisis XRF kosentrat ilmenit Elemen Prosentase Unsur

(%)

Sb 0.144

Sn 0.073

Nb 0.034

Zr Zn Fe Mn

V Ti

0.101 0.076 76.93 0.911 0.363 21.02

Kosentrat Ilmenit

Ekstraksi TiO2

Karakterisasi

Roasting+NaHCO3 8:9 - 600⁰C - 700⁰C - 800⁰C - 900⁰C - 1000⁰C

- XRD - XRF

Leaching aquades

Leaching H2SO4 Filtering

Dikeringkan

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |467 Pola difraksi pada pasir besi yang telah

diseparasi magnetik ditunjukkan pada Gambar 3. Puncak difraksi yang terbentuk, menunjukkan senyawa yang terbentuk berasal dari FeTiO3, Fe2O3, Fe3O4. Hasil identifikasi puncak difraksi pada sampel menunjukkan senyawa yang terbentuk memperlihatkan kedua unsur dominan yaitu Fe dan Ti yang berasal dari senyawa FeTiO3, Fe2O3. Menurunnya puncak milik SiO2 dikarenakan sifat materialnya yang tergolong nonmagnetik sehingga tidak tertarik oleh medan magnet. Hasil separasi magnetik kedua dengan medan magnet lemah menghasilkan material taling yang mempunyai karakteristik sifat magnetik paramagnetik, sehingga hasil akhir berupa fraksi terbanyak yaitu ilmenit. Disisi tempat lain menghasilkan material yang kaya akan magnetit yang mempunyai karakter magnetik feromagnetik.

Gambar 4 menunjukkan hasil karakterisasi XRF pada hasil roasting.

Dapat dilihat pada Gambar 4 bahwa terjadi peningkatan prosentase TiO2 pada hasil akhir proses leaching seiring dengan kenaikan suhu roasting. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan suhu pembakaran akan mempermudah reaksi antara pasir besi dengan NaHCO3 yang ditandai dengan meningkatnya kadar TiO2 seiring dengan kenaikan suhu roasting karena menurunnya energi bebas Gibbs yang dibutuhkan untuk reaksi menjadi lebih rendah. Di samping itu, peningkatan suhu juga mempengaruhi penurunan kadar Fe total pada sisa reaksi. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan suhu pembakaran mempengaruhi reaktifitas dari senyawa oksida besi dimana besi menjadi lebih mudah dihilangkan melalui proses leaching.

Pada suhu 1000^oC, NaHCO3 yang digunakan dimungkinkan merusak struktur Kristal ilmenit dari pasir besi sehingga senyawaan besi lebih mudah larut pada proses leaching.

Gambar 3. Analisis XRD pasir besi dan koosentrat ilmenit

Gambar 4. Kadar TiO2 hasil leaching seiring dengan peningkatan suhu roasting.

Analisis proses pembakaran antara pasir besi dengan NaHCO₃ terjadi reaksi pembentukan garam titanat, silikat, dan aluminat sebagai berikut:

 Reaksi pembentukan Titanat dan silikat TiO2 + FeO + NaHCO3→NaFeTiO4 + CO2

TiO2 + 2NaHCO3→Na2TiO3 + CO2 + H2O TiO₂ + SiO₂ + 2NaHCO₃→Na2TiSiO₅ + CO₂ + H₂O

 Reaksi senyawaan silika dan alumina Al2O3 + 2NaHCO3 → 2NaAlO2 + CO2 + H2O SiO2 + 2NaHCO3 → Na2SiO3 + CO2 + H2O

Sedangkan proses leaching yang terjadi antara pasir besi hasil roasting dengan air dan asam sulfat menghasilkan reaksi sebagai berikut:

 Reaksi pada saat penambahan air Na2TiO3 + H2O → H2TiO3 + 2NaOH

H2TiO3→TiO2 + H2O

 Reaksi pada saat penambahan asam (Na2TiO3 + FeO) + 6H2SO4 → TiOSO4 +

FeSO4 + 2H2O + 2Na2SO4 + 3H2O TiOSO4 + H2O → TiO2 + 2H2SO4

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

0 50 100

pasir besi

Kosentrat Ilmenit

S i O 2 F e T i O 3 F e 2 O 3 F e 3 O 4

20.00%

120.00%

500 700 900 1100

%

suhu roasting

%TiO

₂

vs suhu roasting

%…

Luthfiana Dysi Setiawati, dkk: EKSTRAKSI TITANIUM DIOKSIDA (TiO2) DARI PASIR BESI DENGAN METODE HIDROMETALURGI

KESIMPULAN

Dari hasil yang telah dipaparkan dapat ditarik kesimpulan bahwa pasir besi yang diteliti memiliki prosentase Ti sebesar 21.02% berasal dari senyawa utama berupa ilmenit (FeTiO3). Proses roasting NaHCO3 terhadap pasir besi dengan komposisi 8 : 9 pada temperatur 1000 ^oC dengan waktu tahan 1 jam dapat merusak struktur fasa ilmenit menjadi FeO dan TiO2. Sehingga semakin banyak Fe yang bereaksi maka semakin meningkat prosentase Ti diakhir reaksi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kementrian Riset dan Teknologi

atas program dana riset SINAS 2013 dan pada Pusat Penelitian Metalurgi-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia yang telah menyediakan fasilitas penelitian.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zulfalina, dkk. (2004). Identifikasi Senyawa Mineral dan Ekstraksi Titanium Dioksida dari Pasir Mineral.

Indonesian Journal of Material Science.

[2] Lakshmanan, V.I et al. (2005). Process for the Recovery of Titanium in Mixed Chloride Media, United State patent 2005/0142051 A1.

[3] T.A, Lasheen. (2008). Soda Ash Roasting of Titania Slag Product from Roseta Ilmenite, Hydrometallurgy.