Post on 14-Nov-2015
description
1
BAB I.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Metode peleburan timbal tradisional dari konsentrat bijih galena yang menggunakan
mesin sinter dan tanur tiup pada saat ini telah banyak digantikan oleh proses
peleburan secara langsung yang memiliki keunggulan ditinjau dari aspek biaya modal
dan biaya operasi, penggunaan energi dan efek terhadap lingkungan. Di samping itu
didorong juga oleh adanya peraturan lingkungan yang makin ketat mengenai emisi dan
nilai ambang batas timbal di udara telah mendorong pengembangan proses peleburan
timbal untuk menggantikan kombinasi pabrik sinter dan tanur tiup. Proses baru ini
dikenal sebagai proses peleburan langsung (direct smelting) dan merupakan teknologi
peleburan timbal modern. Teknologi peleburan langsung timbal telah dikembangkan
oleh berbagai perusahaan besar peleburan timbal di dunia seperti QSL, Kivset,
AUSMELT, dan TBRC [1,2].
Teknologi QSL peleburan langsung timbal dari konsentrat dikembangkan oleh
perusahaan peleburan timbal terbesar di Jerman, Berzelius Stolberg Gmbh, yang
pertama kali dikomersialkan pada tahun 1990. Teknologi QSL secara komersial di
dunia saat ini telah digunakan di beberapa negara selain Jerman, yaitu Republik
Rakyat Cina, Kanada (Trial-Cominco Ltd) dan Korea Selatan (Onsan) [3, 4]. Teknologi
ini telah diaplikasikan untuk berbagai proses seperti pengolahan terak, operasi
peleburan dan converting. Teknologi ini didasarkan pada pengumpanan dari atas (top-
entry), submerged lance system, pemakaian gas alam, proses udara dan oksigen di
bawah permukaan cairan terak. Proses ini mempunyai beberapa kelebihan di
antaranya adalah:
Memperbaiki kondisi Lingkungan
Laju reaksi tinggi dan efisiensi perpindahan massa dan panas sangat baik
Umpan sangat fleksibel
Operasi dan pengendaliannya sederhana
2
1.2 Ruang Lingkup Kegiatan
Kegiatan ini merupakan lanjutan dari kegiatan penelitian tahun sebelumnya (tahun
2008). Kegiatan pada tahun 2009 ini meliputi :
Penyiapan umpan proses QSL.
Uji coba alat peleburan bijih galena.
1.3 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah karakterisasi sifat fisik dan kimia umpan pelet dan
peleburan serta uji coba operasi alat rancang bangun peleburan bijih galena.
1.4 Sasaran Kegiatan
Sasaran kegiatan adalah mendapatkan umpan yang sesuai, yaitu berkadar 60% Pb
untuk peleburan dan parameter proses peleburannya serta uji/pengecekan
(commissioning) operasi alat rancang bangun hingga 12000C.
1.5 Lokasi Penelitian
Lokasi kegiatan rancang bangun peleburan bijih galena di Laboratorium Puslitbang
tekMIRA dan Sentra Percontohan Pengolahan Mineral di Cipatat, Bandung,
sedangkan pengambilan percontoh bijih galena dilakukan di Jawa Barat.
.
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Reaksi Kimia Proses
Proses peleburan langsung timbal dengan tanur QSL mempunyai siklus proses yang
terdiri dari dua tahap, yaitu tahap peleburan (peleburan oksida dan sulfida) diikuti oleh
tahap reduksi terak oleh material reduktor seperti material karbon. Reaksi-reaksi yang
berlangsung pada tahap pertama dapat dituliskan sebagai berikut:
PbS + 1,5 O2 PbO + SO2 (2.1.1)
ZnS + 1,5 O2 ZnO + SO2 (2.1.2)
FeS + 1,5 O2 FeO + SO2 (2.1.3)
PbS + 2 O2 PbSO4 (2.1.4)
PbS + O2 Pb + SO2 (2.1.5)
PbS + 2 PbO 3 Pb + SO2 (2.1.5)
PbSO4 PbO + SO2 + 0,5 O2 (2.1.6)
Tahap kedua adalah reduksi terak. Reaksi-reaksi yang terjadi selama proses reduksi
adalah sebagai berikut:
Fe2O3 + C 2 FeO + CO (2.1.7)
PbO + C Pb + CO (2.1.8)
CO2 + C 2 CO (2.1.9)
Terak yang terbentuk juga mengandung seng. Ketika timbal dalam terak kurang dari
6%, proses reduksi seng oksida menjadi signifikan dan terjadi volatilisasi logam seng.
Setelah oksidasi, seng pada daerah di atas terak sebagai uap oksida (oxide fume).
Sistem pengendalian proses secara online bisa mengatur komposisi material umpan,
sistem keseimbangan panas dan target kondisi operasi. Permodelan secara metalurgi
telah dikembangkan untuk membantu menentukan kondisi proses yang optimum dan
mendapatkan kestabilan proses.
2.2. Komposisi Terak
Pengendalian komposisi terak dilakukan supaya:
Mencegah terlapisinya bata tahan api oleh terak
4
Mengurangi terselimutinya lubang umpan akibat penutupan terak
Memastikan fluiditas terak sehingga memungkinkan transfer massa yang baik di
dalam tungku dan mencegah masalah penyumbatan pada slag tapping
Mencegah fenomena pembusaan terak (slag foaming)
Kombinasi penelitian secara percobaan dan model termodinamika telah digunakan
untuk menguji komposisi terak yang sesuai. Sistem computer MTData dan NPL
termodinamik database digunakan untuk menghitung diagram fasa dan tahap-tahap
kristalisasi dalam sistem terak industri, meliputi PbO, CaO, FeO, Fe2O3 dan ZnO.
Contoh diagram fasa disajikan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1.
Sistem PbO-SiO2+CaO-FeO+Fe2O3 dengan CaO/SiO2 = 1% berat dan FeO/Fe2O3 =
0.5 % berat.
5
Komposisi terak yang terjadi selama tahap peleburan disajikan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Komposisi terak selama peleburan
Unsur/senyawa Kisaran (persen berat)
Pb
Zn
SiO2
CaO
FeO + Fe2O3
40-60
5-15
10-20
5-10
10-30
2.3 Tanur QSL Peleburan Langsung Timbal
Skema umum proses QSL peleburan timbal ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2. 2. Skema umum proses QSL peleburan timbal
Konsentrat galena, bahan imbuh, bahan bakar batu bara tambahan, daur ulang debu
bahan imbuh, dan komponen umpan lain dicampur (b) dalam kondisi basah
membentuk gumpalan (pelet) sebagai umpan tunggal ke reaktor QSL. Reaktor QSL
adalah tabung silinder mendatar dan terlapis bata tahan api di bagian dalam yang
6
terbagi oleh dinding pemisah antara bagian reaksi oksidasi (c) dan reaksi reduksi terak
(d). Dimensi tanur skala pabrik untuk 10 ton konsentrat per jam (30.000 ton timbal per
tahun) adalah 2.5 m diameter dan panjang 22 m yang terbagi sepanjang 7 m untuk
zona oksidasi dan 15 m zona reduksi.
Produk oksidasi proses QSL adalah terak kadar tinggi timbal, gas sulfur dioksida
(SO2), flue dust, dan bulion timbal. Besaran timbal yang dihasilkan dalam zona
oksidasi dipengaruhi oleh kadar timbal dalam konsentrat dan pembaharuan umpan.
Terak dari zona oksidasi mengalir melalui underflow port dalam reaktor dengan dinding
pemisah ke dalam zona reduksi terak (d). Bullion timbal dikeluarkan melalui syphon
timbal pada sisi reaktor.
Gambar 2.3. Skema zona oksidasi dan zona reduksi
2.4 Bijih dan Preparasinya
Untuk mendapatkan bijih galena yang diinginkan untuk proses peleburan pertama-
tama harus ditingkatkan kadarnya ke dalam bentuk konsentrat dengan kandungan
timbal tinggi (50-70% PbS) tetapi dengan kehilangan timbal yang minimum.
Secara umum metode konsentrasi bijih galena adalah dengan memanfaatkan
perbedaan berat jenis material (jigging dan shaking table) dan perbedaan sifat
permukaan material (flotasi). Metode flotasi dapat mencapai efesiensi perolehan lebih
tinggi yang dapat memisahkan timbal dan seng serta mineral pengotor lainnya.
Tahapan prosesnya meliputi peremukan (crushing), penggerusan (grinding), flotasi
(flotation) dan pengeringan konsentrat. Flotasi bijih galena selalu diterapkan sebagai
tahap pertama dalam proses pemisahan terhadap bijih galena-seng dan galena-seng-
7
tembaga. Perolehan metode flotasi untuk bijih galena dapat dicapai sebesar 90-95%
dengan kadar galena dalam konsentrat sebesar 95-98%_PbS.
Proses flotasi bijih galena, proses pertama adalah mensuspensi ukuran partikel bijih
yang halus hasil proses penggerusan (grinding) baik dengan ball mill ataupun rod mill,
ukuran partikel yang baik lebih kecil dari 0.25 mm, dalam air. Pengenceran pulp
suspension ini dapat bervariasi dari 5 hingga 40%-padatan (berat). Udara kemudian
ditiupkan melalui pulp ini dalam sel atau tangki flotasi, yang sebelumnya ditambahkan
berbagai bahan kimia dan diaduk dengan baik, partikel mineral yang diinginkan
menempel pada gelembung udara (bubble) dan terbawa ke permukaan membentuk
lapisan gelembung mineralisasi yang stabil yang kemudian diambil. Partikel yang tidak
diinginkan (gangue) tidak terpengaruh (terendapkan) dan tersisa dalam pulp.
Konsentrat galena yang diperoleh dari proses flotasi mengandung sekurang-
kurangnya 50%-PbS. Selanjutnya dijadikan sebagai umpan proses peleburan
(smelting process). Diharapkan recovery dalam konsentrat 90-95 % Pb dengan kadar
antara 95-98 % Pb.
Pada kasus bijih galena-seng, mineral logam umumnya dipisahkan dalam dua tahap
proses. Pertama seng sulfida ditenggelamkan jika timbal sulfdida akan diapungkan.
Tahap pemisahan selanjutnya penambahan reagen untuk mengaktifkan seng sulfida
yang kemudian diapungkan. Sejumlah reagen kimia yang digunakan dalam proses ini
meliputi seng sulfat, natrium sianida atau natrium sulfida untuk menekan seng dan
tembaga sulfat untuk mengaktifkannya.
2.5 Deskripsi Proses Peleburan Timbal QSL
Peleburan konsentrat galena di tanur QSL dilakukan dalam dua tahap: peleburan
oksidasi dan peleburan reduksi. Konsentrat bijih galena, batu kapur (limes stone) dan
senyawa silikat (sodium silicate) dicampur dan dibentuk menjadi pelet dan kemudian
diumpankan ke dalam tanur melalui sistem pengumpan. Pengumpan konsentrat
melalui lance bersama dengan oksigen/udara, peleburan dapat dilakukan dengan
kontrol secara autogenous. Reaksi oksidasi (zona oksidasi) yang berlangsung dapat
dituliskan sebagai berikut:
PbS + O2 Pb + SO2 (2.1.10)
PbS + 11/2O2 PbO + SO2 (2.1.11)
Peleburan berlanjut, terak yang dihasilkan dari reaksi oksidasi dialirkan ke zona
reduksi. Tahap reduksi dimulai dengan penambahan serbuk batubara untuk mereduksi
timbal dalam terak ke tingkat yang dihasilkan. Terak akhir dapat dikeluarkan.
Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut:
PbO + CO Pb + CO2 (2.1.12)
8
C + CO2 2CO (2.1.13)
Reaksi ini bersifat endotermis, karenanya panas harus diberikan melalui burner oil
/oksigen.Terak akhir yang dihasilkan akan mempunyai kandungan Pb antara 2-5%,
besaran ini sangat dipengaruhi oleh seng (Zn) yang terkandung. Reaksi reaksi yang
mungkin dapat berlangsung dan harga energi bebas pembentukannya dapat dilihat di
Lampiran 3.
Bagan alir proses peleburan langsung bijih galena dan neraca masa serta proses
lanjut yaitu pemurnian (refining) secara skematik disajikan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Bagan alir proses peleburan timbal(Dutrizak dkk,2000)
9
BAB III
PROGRAM KEGIATAN
Program kegiatan rancang bangun peleburan bijih galena ramah lingkungan meliputi :
Penyiapan umpan sebagai bahan baku peleburan :
- Penyiapan umpan yang memenuhi syarat sebagai bahan baku peleburan
- Penyiapan pelet/briket sebagai umpan kajian proses peleburan.
- Karakterisasi sifat fisik pelet/briket umpan.
Uji coba peleburan pelet dan alat rancang bangun :
1. Karakterisasi peleburan pelet skala laboratorium, yaitu
a. Uji parameter proses peleburan
b. Uji komposisi pelet umpan
2. Uji coba tungku peleburan galena.
a. Penyetelan peralatan hasil rancang bangun
b. Pengujian parameter proses.
10
BAB IV
METODOLOGI
Kegiatan peleburan bijih galena meliputi :
1. Uji karakterisasi peleburan bijih galena yang dilakukan di laboratorium
2. Uji pengoperasian tanur hasil rancang bangun dengan beban kosong untuk
menguji pencapaian suhu (yang diinginkan sampai 12000C).
4.1. Uji Karakterisasi Peleburan Bijih Galena
4.1.1 Preparasi Percontoh
Percontoh bijih galena yang diperoleh sebagai bahan baku, mempunyai kisaran
ukuran antara 2 hingga 10 cm. Untuk mendapatkan mineral galena yang terliberasi
sempurna bijih galena tersebut dilakukan pengerjaan preparasi hingga mencapai
ukuran butiran bijih galena tertentu. Tahap pengerjaan preparasi meliputi sebagai
berikut:
a) Unit pemecah : jaw crusher, roll mill, dan ball mill
b) Unit pengayakan
c) Unit pemercontohan
4.1.2 Alat Percobaan
Percobaan oksidasi dalam skala laboratorium telah dilakukan menggunakan tube
furnace dengan ukuran diameter luar 8 cm, diameter dalam 7 cm, dan panjang tube
keramik 70 cm; 35 40 gram bentuk pelet dimasukkan ke dalam cawan keramik
diameter 6 cm, pelet tersebut sudah dicampur karbon aktif dan kapur CaO dengan
perbandingan 1 :1 :1 ( 2000 gram bijih galena kadar 20,014 % PbS : 1 % karbon aktip
dan 4,7% CaO ) dan perbandingan 1 : 2 : 1 seperti di atas. Pelet dimasukkan krus
keramik dan dimasukan ke dalam tube furnace dan dipanaskan hingga suhu 900 oC
dan 1000 oC. Selama proses pemanasan dihembuskan oksigen dengan debit 3
liter/menit yang dimasukkan ke dalam tube furnace untuk membantu proses oksidasi.
Selama pemanggangan atau peleburan dihembuskan oksigen dengan waktu yang
berbeda yaitu : 20, 40, 50 dan 60 menit . Kemudian setelah selesai secara bertahap
cawan keramik dan isinya dikeluarkan dan disimpan sampai dingin kemudian digerus
untuk dianalisis kandungan S (sulfur ) total dalam produk pemanggangan PbO, serta
karakterisasi lainnya.
11
Hasil pembakaran pada temperature 900oC, selama waktu 20 menit sudah mulai
menyinter dan pada waktu 40 menit seluruh percontoh pelet yang ada sudah
menyinter semuanya dan kemungkinan sudah terbentuk PbO atau Pb. Untuk hal
tersebut perlu menunggu hasil analisis XRD dan mineralogi serta hasil analisis kimia.
Susunan alat percobaan pemanggangan timbal sulfida ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4. 1. Unit tube furnace yang digunakan untuk pemanggangan oksidasi
12
4.1.3 Parameter-Parameter Proses
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses peleburan berdasarkan tinjauan teori secara
termodinamika dan kinetika serta dari data literatur mengenai peleburan galena, maka
parameter proses peleburan yang akan ditinjau meliputi waktu, suhu proses dan
komposisi pelet. Komposisi pelet yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Parameter proses peleburan tersebut diharapkan dapat memberikan bahasan
terhadap kecenderungan pengaruhnya terhadap proses teroksidasinya bijih galena
(PbS) menjadi PbO (kalsin).
Tabel 4.1. Komposisi pelet
Jenis pelet
Komposisi pelet, perbandingan berat
PbS CaO Carbon (C)
Pelet 1 1 1 1
Pelet 2 1 2 1
4.2. Uji Pengoperasian Tanur Hasil Rancang Bangun
Pengujian pengoperasian tanur hasil rancang bangun dilakukan untuk mengetahui
apakah kinerja semua peralatan yang terpasang dapat mencapai kondisi yang
diharapkan. Peralatan yang akan diuji dan diamati kinerjanya terdiri atas:
1. Tanur peleburan rancang bangun.
Tanur peleburan mempergunakan bata tahan api SK 34 jenis alumina, kondisi netral
dan tahan pada temperatur 1.400 oC. Rancang bangun tungku terdiri atas dua bagian,
yaitu tanur ruang proses oksidasi dan tanur ruang proses reduksi dengan spesifikasi
sebagai berikut:
a. Tanur ruang proses oksidasi:
Panjang 91 92 cm
Diameter dalam 86 87 cm
Diamater luar 110 120 cm
Volume 6075,8324 kg
13
b. Tanur ruang proses reduksi
Panjang 148,8 cm
Diameter dalam 74,4 cm
Diamater luar 965,56 cm
Volume 7435,6047 kg
2. Burner (alat sumber panas)
Burner yang terpasang OM 2, mempunyai spesifikasi sebagai berikut:
Konsumsi bahan bakar 8 -17 kg/jam
Laju panas (kalori/jam) 63240 163.800 kal/jam
Motor 250 watt
On - Off
3. Alat pengukur suhu
Alat pengukur suhu yang dilengkapi alat control panel yang mempunyai
spesifikasi sebagai berikut: termokopel jenis Pt-Rh ,Pt .
Parameter pengujian dilakukan terhadap peralatan yang terpasang untuk mengamati
akurasi alat-alat tersebut untuk mencapai kondisi yang diharapkan. Parameter yang
diuji terdiri atas suhu yang dicapai pada ruang proses oksidasi dan ruang proses
reduksi sebagai fungsi dari waktu. Selain itu diamati kualitas bata tahan api sebelum
dan sesudah pengujian. Parameter suhu yang akan diamati terdiri atas suhu 9000C,
10000C, 11000C, 12000C.
14
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Percobaan
5.1.1 Pengamatan Bahan Baku Pelet
Analisis kimia bahan baku yang digunakan sebagai umpan untuk pengkajian yang
akan dilakukan, telah dilakukan tahap pengerjaan preparasi hingga mempunyai ukuran
butiran -100 mesh. Unsur-unsur yang dianalisis kimia dari percontoh bijih galena
hanya terhadap unsur logam dasar yang sangat berpengaruh terhadap kemurnian
logam timbal, yaitu unsur tembaga, seng dan besi serta kandungan total sulfur.
Pembuatan pellet dilakukan pada alat peletizer. Alat dijalankan sambil berputar sedikit
demi sedikit bijih galena yang sudah dicampur karbon aktif dan kapur ditaburkan
sedikit demi-sedikit sambil disemprotkan air dan berulang-ulang sehingga terjadi
butiran pelet yang diinginkan. Setelah selesai lalu dikeringkan di dalam open hingga
kering.
Bijih timbal tersebut mempunyai komposisi kimia seperti disajikan pada Tabel 5.1.
Tabel 5.1 Komposisi kimia bijih galena
Komposisi kimia %
Pb Cu Zn S-total Ca Fe
17,34 0,0810 13,08 17,69 0,182 9,61
5.1.2 Hasil Analisis Mineralogi
Dengan alat mikroskop optik terlihat bahwa percontoh bijih sulfida yang mengandung
galena adalah mineral paling dominan. Selain itu teridentifikasi pula adanya mineral-
mineral sulfida lainnya seperti sfalerite dan pirit yang merupakan mineral ikutan.
Hasil mineralogi belum terindikasi adanya logam Pb dan PbO, diperkirakan belum
sempurnanya reaksi oksidasi sehingga masih adanya senyawa sulfida. Data hasil
mineralogi dapat dilihat pada Gambar 5.1 dan 5.2.
15
16
Gambar 5.1.
Fotomikrograf sayatan poles bijih galena bahan asal
Keterangan : G=Galena, P=Pirit, S=Sfalerit
Tabel 5.2. Hasil analisis produk leburan dengan XRD dan fotomikrograf
Suhu
( oC)
Waktu
(menit)
Komposisi leburan
Logam Pb PbO PbS
900 60 Tidak ada Tidak ada Ada
1000 60 Tidak ada Tidak ada Ada
5.1.3 Karakteristik Hasil Peleburan
Tabel 5.3. Hasil analisis mineragrafi
No No.LAB. &
Kode Conto
Komposisi mineral (%)
Galena Pirit Sfalerit Kalkopirit Mangan Mineral
pengotor
1 6244/09/111-
900/60#
47 12 9 - 15 17
2 6245/09/111-
900/60#
42 9 14 - 12 23
Berdasarkan hasil uji SEM peleburan galena pada temperatur 9000C selama 1 jam
dengan komposisi 1:1:1 menunjukkan galena yang sudah teroksidasi, dan telah
terbentuk Pb = 11,68 % dan PbO 12,58 %.
17
Hasil X-ray mapping mendeteksi adanya unsur Pb, Cu, Fe, Zn, Al dan Si. Empat unsur
pertama kemungkinan berasal dari mineral sulfida galena, kalkopirit dan pirit serta
spalerit.
Fe terlihat lebih dominan dibandingkan dengan Pb dan Fe. Al dan Si kemungkinan
berasal dari mineral lempung, Komposisi masing-masing unsur pada partikel uji
terlampir.
5.2. Kegiatan Pengujian Tanur Hasil Rancang Bangun
5.2.1 Persiapan
Tahap persiapan terdiri dari pemasangan tanur yang terdiri dari dua bagian
yaitu tungku reduksi dan oksidasi menjadi satu bagian. Susunan gambar
skematik pembagian tungku reduksi dan oksidasi seperti disajikan pada
Gambar 5.2.
Gambar 5.2. Skematik pembagian zona peleburan : zona reduksi dan zona oksidasi
18
Gambar 5.3. Penyambungan pada tungku QSL hasil rancang bangun
(tanur oksidasi dan reduksi)
Gambar 5.4. Tungku QSL hasil rancang bangun, dilengkapi burner
5.2.2 Pemanasan Awal Tungku QSL
5.2.2.1 Pemanasan Awal Tungku Oksidasi
Setelah pelapisan selesai, lapisan harus dikeringkan perlahanlahan, pengeringan
dilakukan dengan membakar kayu bakar di bagian segmen oksidasi dan segmen
reduksi. Pembakaran awal dilakukan selama kurang lebih 3 4 jam lalu dimatikan
dan nyala api sedang /tidak besar. Setelah 2 hari lalu dilakukan uji coba pembakaran
tungku bagian oksidasi dari mulai temperatur 900oC, dengan waktu kurang lebih 51
menit dengan menghabiskan solar 18 liter, dan diteruskan pada temperatur 950 oC,
waktu 63 menit kebutuhan solar 23 liter. Pembakaran dilanjutkan pada 1000 oC,
waktu 75 menit dan kebutuhan solar 37 liter, pembakaran berlanjut sampai 1050oC,
waktu 88 menit, konsumsi solar 45 liter dan pembakaran dilanjutkan hingga sampai
temperatur 1100 oC , waktu 105 menit solar yang terpakai 56 liter dan terus
dilanjutkan sampai 1150oC, ditempuh dalam waktu 125 menit dan menghabiskan solar
63 liter. Uji coba pembakaran dilanjutkan sampai 1200 oC kebutuhan solar 69 liter
dengan waktu 164 menit, lalu burner dimatikan .
Pada pemanasan atau pembakaran ini pengujian temperatur hanya berdasarkan
panas termocople yang ada di panel listrik yang tertera dan tidak dilakukan kontrol
pembanding karena belum mendapatkan alat kalibrasi pembanding.
19
Dari hasil uji coba pembakaran setelah dilihat dua hari berikutnya, tungku tidak
mengalami pecah atau retak sehingga tungku dianggap baik. Hasil monitor
pembakaran tungku oksidasi di atas ditabelkan (lihat tabel 5.4.).
Tabel 5.4. Uji coba pembakaran tungku oksidasi
5.2.2.2 Uji Coba Pembakaran Segmen Tungku Reduksi
Sehubungan burner yang tersedia baru satu buah maka untuk uji coba pembakaran
segmen tungku reduksi dilakukan setelah selesai uji coba bagian segmen oksidasi.
Karena pemanasan awal sudah dilakukan maka pemanasan langsung dilakukan dan
mulai dicatat pada temperatur 900 oC dengan waktu 62 menit dengan menghabiskan
solar 26 liter. Burner ini mempunyai cara kerja otomatis, begitu temperatur mencapai
yang diinginkan sesuai dengan penyetelan temperatur maka burner akan mati sendiri
dan juga solar akan mati, begitu temperatur turun sampai 10 oC atau di bawahnya
maka burner menyala lagi dan seterusnya.
Pada temperatur 950 oC, waktu 73 menit kebutuhan solar 35 liter, dilanjutkan pada
1000 oC, waktu 85 menit dan kebutuhan solar 49 liter. Pembakaran berlanjut sampai
1050 oC, waktu 101 menit, konsumsi solar 62 liter dan pembakaran dilanjutkan hingga
sampai temperatur 1100 oC , waktu 121 menit solar yang terpakai 76 liter dan terus
dilanjutkan sampai 1150 oC, ditempuh dalam waktu 148 menit dan habis solar 86 liter.
Uji coba pembakaran dilanjutkan sampai 1200 oC kebutuhan solar 97 liter dengan
waktu 181 menit, lalu burner dimatikan. Tabel 5.5 menunjukkan hasil uji coba
pembakaran segmen tungku reduksi
Pada pemanasan atau pembakaran ini pengujian temperatur hanya berdasarkan
panas termocople yang ada di panel kontrol temperatur dan tidak dilakukan kontrol
pembanding karena belum mendapatkan alat kalibrasi pembanding.
Temperatur
oC
Waktu (menit) Konsumsi bahan bakar
(Solar, liter)
Keterangan
900 51 18 Stabil/tidak retak
950 63 23 Stabil/tidak retak
1.000 75 37 Stabil/tidak retak
1.050 88 45 Stabil/tidak retak
1.100 105 56 Stabil/tidak retak
1.150 125 63 Stabil/tidak retak
1.200 164 69 Stabil/tidak retak
20
Tabel 5.5. Uji coba pembakaran segmen tungku reduksi .
Temperatur
oC
Waktu (menit) Konsumsi bahan bakar
(solar, liter)
Keterangan
900 62 26 Stabil/tidak retak
950 73 35 Stabil/tidak retak
1.000 85 49 Stabil/tidak retak
1.050 101 62 Stabil/tidak retak
1.100 121 76 Stabil/tidak retak
1.150 148 86 Stabil/tidak retak
1.200 181 97 Stabil/tidak retak
21
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1. Kesimpulan
Bijih timbah sulit diperoleh dengan kadar tinggi (60 % Pb), sehingga perlu adanya
peralatan kominusi (pengecilan ukuran butir) dan upgrading (konsentrasi secara
gravity).
Hasil analisis X-RD dan mineralogi terhadap hasil uji coba laboratorium
menunjukkan bahwa peleburan pelet pada suhu 900oC waktu 60 menit belum
terbentuk PbO dan Pb walaupun pelet sudah menyinter.
Hasil SEM sulfida (S) sudah habis/hilang dan mengindikasikan adanya fasa PbO =
12,58 % dan fasa logam Pb = 11,68 %
Tungku QSL dapat dioperasikan hingga temperatur 1200oC, dan waktu
pencapaiannya adalah 181 menit dengan konsumsi solar 97 liter.
6.2. Saran
Perlu diuji coba peralatan tungku QSL setelah perlengkapan lengkap.
22
DAFTAR PUSTAKA
1. M. Sibony, N. Basin and J. Lecadet, 2000. The lead bath smelting process in Nordenham, Germany
2. Lead and Zinc Smelting, 2007. Diunduh dari http://www.ifc.org/ifcext/enviro.nsf/Content/EnvironmentalGuldelines
3. Burton, D.J., 1981, An overview of occupational exposure control technologi in non
ferrous smelting, American Journal of Industrial Medicine, hal. 293-305.
4. Dutrizac, J.Ea., Ramachandr, V. dan Gonzales, J.A., 2000, Lead-Zinc 2000, TMS
5. http://www.britanica.com/ERchecked/topic/485833/QSL-process
6. Lee, Y. dan Choi, C., 1995, Behavior of lead and impurities in QSL lead smelting, An
International Symposium on the Extraction and Applications Zinc and Lead.
7. Kerle-Oshmer Encyclopedia 2005.
23
LAMPIRAN 1 HASIL ANALISIS XRD
Hasil difraksi sinar-X bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 900oC
(perbandingan 1:1:1)
24
25
Hasil difraksi sinar-X bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 1000oC
(perbandingan 1:2:1)
26
27
LAMPIRAN 2. HASIL ANALISIS SEM
Hasil SEM bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 900oC
(perbandingan 1:1:1)
28
29
30
Hasil SEM bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 1000oC
(perbandingan 1:2:1)
31
32
33
LAMPIRAN 3
Nilai Energi bebas standar pembentukan
No. Reaksi - Reaksi G0 (kal/mol)
1 Pb(l) + O(g) = PbO(l) -46824 + 18,648 T
2 Pb(l) + O2(g) = PbS(l) 12304,8 11,016 T
3 PbO(l) = PbO(g) 54768 30 ,72 T
4 Pb(l) = Pb(g) 47436 23.52 T
5 S2 + O2(g) = SO2(g) -86976 + 17.376 T
6 CO(g) + O2(g) = CO2(g) -66780.8 + 20.78 T
7 Sb(l) + O2(g) = SbO1,5(g) -80020 + 27.3 T
8 As(l) + O2(g) = AsO1,5(g) -79020 + 27.58 T
9 Bi(l) + O2(g) = BiO1,5(g) -53910 + 19.65 T
10 Cu(l) + O2(g) = CuO0,5(g) -14112 + 4.692 T
11 Sb(l) = Sb(g) 56820 24.56 T
12 Sb(l) = Sb2(g) 20750 + 11.2 T
13 Sb2(g) + S2(g) = SbS(g) -1460 1.88 T
14 Sb2(g) + O2(g) = SbO(g) -6430 2.39 T
15 As(l) = As(g) 66180 27.11 T
16 As(l) = As2(g) 16660 13.64 T
17 As2(g) + S2(g) = AsS(g) 4350 2.66 T
18 As2(g) + O2(g) = AsO (g) -6990 3.19 T
19 Bi(l) = Bi(g) 45860 23.86 T
20 Bi(l) = Bi2(g) 21670 11.17 T
21 Bi2(g) + S2(g) = BiS(g) -1090 1.75 T
22 Bi2(g) + O2(g) = BiO(g) 1830 1.85 T
23 PbO(l) + CO(g) = Pb(l) + CO2(g) -20957 + 2.15 T
24 ZnO(s) + CO(g) = Zn(l) + CO2(g) 42725 26.784 T
25 Fe2O3(s) + CO(g) = 2FeO(l) + CO2(g) -10474 + 9.15 T
26 Cu2O(l) + CO(g) = 2Cu(l) + CO2(g) -39557 + 11.412 T
34
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................................................... i
S A R I .............................................................................................................. ii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1. Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2. Ruang Lingkup Kegiatan ................................................................... 2
1.3. Tujuan ............................................................................................... 2
1.4. Sasaran Kegiatan ............................................................................. 2
1.5. Lokasi Penelitian ............................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 3
2.1. Reaksi Kimia Proses ......................................................................... 3
2.2. Komposisi Terak ............................................................................... 3
2.3. Tanur QSL Peleburan Langsung Timbal ........................................... 5
2.4. Bijih dan Preparasinya ...................................................................... 6
2.5. Deskripsi Proses Peleburan Timbal QSL ......................................... 7
BAB III PROGRAM KEGIATAN ................................................................... 9
BAB IV METODOLOGI ................................................................................. 10
4.1. Uji Karakterisasi Peleburan Bijih Galena .......................................... 10
4.2. Uji Pengoperasian Tanur Hasil Rancang Bangun ............................ 12
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 14
5.1. Hasil Percobaan ................................................................................ 14
5.2. Kegiatan Pengujian Tanur Hasil Rancang Bangun ........................... 17
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 21
6.1. Kesimpulan ....................................................................................... 21
6.2. Saran ................................................................................................. 21
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 22
LAMPIRAN 1. HASIL ANALISIS XRD ............................................................. 23
LAMPIRAN 2. HASIL ANALISIS SEM ............................................................. 27
35
DAFTAR TABEL
Tabel
2.1. Komposisi terak selama peleburan ................................................... 5
4.1. Komposisi pelet ................................................................................. 12
5.1. Komposisi kimia bijih galena ............................................................. 14
5.2. Hasil analisis produk leburan dengan XRD dan fotomikrograf ......... 16
5.3. Hasil analisis mineragrafi .................................................................. 16
5.4. Uji coba pembakaran tungku oksidasi .............................................. 19
5.5. Uji coba pembakaran segmen tungku reduksi .................................. 20
DAFTAR GAMBAR
Gambar
2.1. Sistem PbO-SiO2+CaO-FeO+Fe2O3 dengan CaO/SiO2 = 1 % berat
dan FeO/Fe2O3 = 0,5 % berat ..........................................................
4
2.2. Skema umum proses QSL peleburan timbal .................................... 5
2.3. Skema zona oksidasi dan zona reduksi ........................................... 6
2.4. Bagan alir proses peleburan timbal .................................................. 8
4.1. Unit tube furnace yang digunakan untuk pemanggangan oksidasi .. 11
5.1. Hasil fotomikrograf ............................................................................ 15
5.2. Fotomikrograf sayatan poles bijih galena bahan asal ...................... 16
5.3. Penyambungan pada tungku QSL hasil rancang bangun ............... 17
5.4. Tungku QSL hasil rancang bangun, dilengkapi burner .................... 18
36
KATA PENGANTAR
Laporan ini merupakan hasil pelaksanaan kegiatan penelitian Tim Rancang Bangun
Peleburan Bijih Galena Ramah Lingkungan, lanjutan 2008. Laporan 2009 meliputi
kegiatan uji coba karakterisasi peleburan bijih galena atau uji coba reduksi pelet
dengan perbandingan dan suhu tertentu, dihembuskan oksigen pada tanur tube
Furnace dan uji coba pengoperasian tanur hasil rancang bangun dengan beban
kosong/tanpa umpan bijih galena.
Kegiatan ini seluruhnya dilakukan di Laboratorium Puslitbang tekMIRA dan Sentra
Percontohan Pengolahan Mineral di Cipatat, Bandung, sedangkan pengambilan
sampel bijih galena dilakukan di Jawa Barat.
Kegiatan penelitian ini dibiayai oleh DIPA Departemen Energi dan Sumberdaya
Mineral, tahun anggaran 2009.
Kepada semua pihak yang telah membantu dan bekerjasama dalam kegiatan
penelitian ini, kami ucapkan terima kasih.
Harapan kami, semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-
besarnya terutama bagi industri pertambangan bijih galena yang memperhatikan
aspek efisiensi dan lingkungan.
Bandung, Desember 2009
Kepala Puslitbang Teknologi Mineral dan Batubara,
DR. Bukin Daulay, M.Sc.
NIP. 100002751