Bagus Maulana Ikhsan 202025007
Teknik Kimia
Dasar-Dasar Metalurgi Proses
RESUME PYROMETALURGI
Pyrometalurgi adalah proses pemisahan logam dari bijihnya dengan cara pemanasan pada temperatur tinggi (memakai energi panas). Suhu yang dicapai ada yang hanya 50º–250º C (proses Mond untuk pemurnian nikel), tetapi ada yang mencapai 2.000º C (proses pembuatan paduan baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 500º–1.600ºC pada suhu tersebut kebanyakan metal atau paduan metal sudah dalam fase cair bahkan kadang-kadang dalam fase gas. Suplai panas dari pembakaran bahan bakar berguna untuk melepaskan tegangan dan tekanan sehingga ikatan antara logam dan pengotor dalam bijih logam akan pecah. Akibatnya logam akan lepas dari bijihnya. Unsur-unsur yang lazim menggunakan proses ini diantaranya adalah Fe, Cu, Zn, Pb, Sn, Ni, Cr, Hg. Selain itu unsur-unsur dari mineral oksida, karbonat, sulfida juga menggunakan proses ini dalam proses ekstraksinya. Proses pyrometalurgi menggunakan blast furnace sebagai tempatnya dan akan menghasilkan dua jenis golongan yaitu logam cair dan residu. Dimana ada yang berupa metal (slag) dan ada yang berupa non- logam (gangue).
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). Reaksi yg berlangsung:
reduksi, oksidasi, netral (tanpa redoks)
Sumber energi panas dapat berasal dari:
1. Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik).
2. Bahan bakar (hydrocarbon fuels): kokas, gas dan minyak bumi.
3. Energi listrik.
4. Energi terselubung/tersembunyi, panas buangan dipakai untuk pemanasan awal (preheating process).
Peralatan yang umumnya dipakai ialah:
1. Tanur tiup (blast furnace).
2. Reverberatory furnace.
Sedangkan untuk pemurniannya dipakai:
1. Pierce-Smith converter.
2. Bessemer converter.
3. Kaldo cenverter.
4. Linz-Donawitz (L-D) converter.
5. Open hearth furnace.
Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu:
1. Drying (Pengeringan)
Pengeringan adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material.
Pengeringan biasanya sering terjadi oleh kontak padatan lembap denganpembakaran 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 120ºC. Pada kasus tertentu, seperti pengeringan air garam yang dapat larut, suhu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.
2. Calcining (Kalsinasi)
Kalsinasi adalah dekomposisi panas material. Contohnya dekomposisi hydrate seperti ferric Hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi besi oksida.
Proses kalsinasi membawa dalam variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan fluidized bed reactor.
3. Roasting (Pemanggangan)
Roasting atau biasa disebut juga dengan pemanggangan adalah proses pemanasan sebuah bijih atau campuran dengan mineral atau senyawa lain dibawah titik leburnya (fusion temperature). Proses roasting ini dapat memberikan efek berupa penghilangan unsur lain melalui proses penguapan. Roasting dilakukan sebagai perlakuan antara, sebelum proses selanjutnya seperti proses peleburan dan lain-lainnya. Oleh karena itu, proses roasting ini sangat dibutuhkan apalagi untuk bijih-bijih yang tidak bisa direduksi secara langsung.
Roasting memiliki beberapa jenis tipe jika dilihat dari bijih yang digunakan, adapun tipe- nya adalah:
a. Oxidising roasting adalah jenis roasting yang paling banyak dilakukan dalam proses metalurgi yang bertujuan menghilangkan sulfur dan arsenik. Melalui proses ini oksidaoksisa seperti SO2 dan AS2O3 akan menguap sedangkan logam yang berharga akan berikatan membentuk oksida. Tipikal roasting jenis ini diaplikasikan
dalam mengekstraksi logam seperti Pb, Zn, Ni dan Cu. Contoh reaksi yang terjadi pada proses roasting tipe ini adalah sebagai berikut:
2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
2CuS+ 3O2 → 2Cu2O + 2SO2
b. Sulphating Roasting atau partial oxidising adalah roasting yang dilakukan dengan tujuan mengoksidasi mineral sulfida menjadi sulfat dan sebagian mineral lainya menjadi metal oksida. contoh aplikasinya adalah pada pengolahan timbal.
2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
PbS + 2O2 → PbSO4
c. Chlorinating Roasting adalah roasting yang dilakukan pada logam yang menghasilkan hasil akhir berupa metal-chlorida. Salah satu contohnya adalah pada pengolahan perak dimana proses nya adalah diawali dengan pencampuran dengan senyawa garam kemudian dipanaskan. Adapun reaksi yang terjadi adalah
Ag2S + 2 NaCl → 2AgCl + Na2S d. Fluor Roasting
Pemanggangan ini menggunakan reagent F2. e. Yodium Roasting
Pemanggangan ini menggunakan reagent I2. Kegunaan proses ini antara lain:
• Membentuk material menjadi porous
• Menguapkan impurity yang volatile.
• Mengeluarkan sulfur, Arsen, Antimon dari persenyawaannya
• Merubah mineral sulfida menjadi oksida dan sulfur Kegunaan Roasting adalah:
1) Mengeluarkan sulfur, Arsen, Antimon dari persenyawaannya 2) Merubah mineral sulfida menjadi oksida dan sulfur
3) Membentuk material menjadi porous 4) Menguapkan impurity yang foltair.
4. Smelting (Peleburan)
Peleburan adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga logam, leleh dan mencair setelah mencapai titik didihnya.
Oven yang digunakan, yaitu:
• Schacht Oven
• Scraal Oven (revergeratory Furnace)
• Electric Oven (Electric Furnace)
Dalam pemakaian oven yang perlu diperhatikan, yaitu:
• Ketahanan mekanis dari feeding
• Kemurnian dari bahan bakar
Smelting dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu:
a. Reduksi smelting b. Oksidasi smelting c. Netral smelting d. Sementasi smelting e. Sulfida smelting f. Presipitasi smelting
g. Flash smelting (peleburan semprot) h. Ekstraksi timbal dan seng secara simultan 5. Refining (Pemurnian)
Pemunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan proses panas. Proses pemurnian pada dasarnya terbagi menjadi dua metode, yakni tradisional dan modern.
Metode tradisional umumnya diterapkan oleh para penambang tradisional perorangan maupun perusahaan kecil. Pemurnian secara tradisional memungkinkan penambang memisahkan emas dari mineral campuran tanpa menggunakan banyak peralatan dan mesin modern. Selain itu, biaya yang diperlukan juga lebih minim. Adapun proses pemisahan dengan metode tradisional dapat menggunakan dua cara, yakni pendulangan dan memanfaatkan merkuri.
