ekstraksi metalurgi

29
BAB II PEMBAHASAN II.1. Perubahan Fase Bentuk-bentuk berbeda yang diambil oleh berbagai fase materi berlainan yaitu wujud zat. Secara historis, pembedaan ini dibuat berdasarkan perbedaan kualitatif dalam sifat bulk Dalam keadaan padatan zat mempertahankan bentuk dan volume; dalam keadaan cairan zat mempertahankan volume tetapi menyesuaikan dengan bentuk wadah tersebut; dan sedangkan gas mengembang untuk menempati volume apa pun yang tersedia. GAMBAR 1 PERUBAHAN FASE

description

ekstraksi metalurgi

Transcript of ekstraksi metalurgi

BAB IIPEMBAHASAN

II.1. Perubahan FaseBentuk-bentuk berbeda yang diambil oleh berbagai fase materi berlainan yaitu wujud zat. Secara historis, pembedaan ini dibuat berdasarkan perbedaan kualitatif dalam sifat bulk Dalam keadaan padatan zat mempertahankan bentuk dan volume; dalam keadaan cairan zat mempertahankan volume tetapi menyesuaikan dengan bentuk wadah tersebut; dan sedangkan gas mengembang untuk menempati volume apa pun yang tersedia.

GAMBAR 1PERUBAHAN FASE

Dan Berikut ini macam-macam perubahan zat yang kita ketahui:1. Membeku merupakan proses perubahan wujud dari cair menjadi padat2. Mencair merupakan proses perubahan wujud dari padat menjadi cair3. Menguap merupakan proses perubahan wujud dari cair menjadi gas4. Mengembun merupakan proses perubahan wujud dari gas menjadi cair5. Menyublim merupakan proses perubahan wujud dari padat menjadi gas6. Menghablur merupakan proses perubahan wujud dari gas menjadi padatWujud zat juga dapat didefinisikan menggunakan konsep transisi fase. Sebuah transisi fase menandakan perubahan struktur dan dapat dikenali dari perubahan drastis dari sifat-sifatnya. Menggunakan definisi ini, wujud zat yang berbeda adalah tiap keadaan termodinamika yang dibedakan dari keadaan lain dengan sebuah transisi fasa. Air dapat dikatakan memiliki beberapa wujud padat yang berbeda. Munculnya sifat superkonduktivitas dihubungkan dengan suatu transisi fase, sehingga ada keadaan superkonduktif. Begitu pula, keadaan kristal cair dan feromagnetik ditandai oleh transisi fase dan memiliki sifat-sifat berlainan.II.2 Muai (expensi)Perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Pemuaian tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut.Perubahan panjang akibat panas ini, sebagai contoh, akan mengikuti:

Keterangan : : panjang pada suhu t, : panjang pada suhu awal, : koefisien muai panjang, dan : besarnya perubahan suhu.Suatu benda akan mengalami muai panjang apabila benda itu hanya memiliki (dominan dengan) ukuran panjangnya saja. Muai luas terjadi pada benda apabila benda itu memiliki ukuran panjang dan lebar, sedangkan muai volum terjadi apabila benda itu memiliki ukuran panjang, lebar, dan tinggi.

Keterangan : : luas (Area) pada suhu t, : luas pada suhu awal, : koefisien muai luas, dan : besarnya perubahan suhu.Dan untuk perubahan volume :

Keterangan : : V(olum) pada suhu t, : volum pada suhu awal, : koefisien muai volum, dan : besarnya perubahan suhu.

II.3 Teori KineticTeori Kinetik berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menytakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh denyut-denyut statis di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas.Dapat dituliskan rumus sebagai berikut:P . V = n . R . TAdapun faktor yang ada pada teori kinetic antara lain :1. TekananTekanan dijelaskan oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Misalkan suatu gas denagn N molekul, masing-masing bermassa m, terisolasi di dalam wadah yang mirip kubus bervolume V. Ketika sebuah molekul gas menumbuk dinding wadah yang tegak lurus terhadap sumbu koordinat x dan memantul dengan arah berlawanan pada laju yang sama (suatu tumbukan lenting), maka momentum yang dilepaskan oleh partikel dan diraih oleh dinding adalah:

gaya yang dimunculkan partikel ini adalah:

Keseluruhan gaya yang menumbuk dinding adalah:

Jadi, gaya dapat dituliskan sebagai:

Tekanan, yakni gaya per satuan luas, dari gas dapat dituliskan sebagai:

2. Suhu dan energi kinetik

II-5Dari hukum gas ideal maka didapat rumus sebagai berikut :PV = NkBTdimana B adalah konstanta Boltzmann dan T adalah suhu absolut. Dan dari rumus diatas, dihasilkan Derivat:

(2)3. Banyaknya tumbukan dengan dindingJumlah tumbukan atom dengan dinding wadah tiap satuan luar tiap satuan waktu dapat diketahui. Asumsikan pada gas ideal, derivasi dari menghasilkan persamaan untuk jumlah seluruh tumbukan tiap satuan waktu tiap satuan luas:

4. Laju RMS molekulDari persamaan energi kinetik dapat ditunjukkan bahwa:

Dengan v pada m/s, T pada kelvin, dan R adalah konstanta gas. Massa molar diberikan sebagai kg/mol. Kelajuan paling mungkin adalah 81.6% dari kelajuan RMS, dan rerata kelajuannya 92.1% (distribusi kelajuan Maxwell-Boltzmann).5. Banyaknya tumbukan dengan dinding

6. Laju RMS molekulDari energy kinetic di atas maka dapat ditulis rumus sebagai berikut:

II.4 Teori TermodinamikaTermodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic = 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal.Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak-setimbang.Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:a. Hukum Awal (Zeroth Law) TermodinamikaHukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnyab. Hukum Pertama TermodinamikaHukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap systemc. Hukum kedua TermodinamikaHukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnyad. Hukum ketiga TermodinamikaHukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol

GAMBAR 2TERMODINAMIKAII.5 Suhu dan Kalora. Suhu Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.Sebuah peta global jangka panjang suhu udara permukaan rata-rata bulanan dalam proyeksi Mollweide.Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reumur, Fahrenheit dan Kelvin. Karena dari Kelvin ke derajat Celsius, Kelvin dimulai dari 273 derajat, bukan dari -273 derajat. Dan derajat Celsius dimulai dari 0 derajat. Suhu Kelvin sama perbandingan nya dengan derajat Celsius yaitu 5:5, maka dari itu, untuk mengubah suhu tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya ke derajat Celsius terlebih dahulu, karena jika kita menggunakan Kelvin akan lebih rumit untuk mengubahnya ke suhu yang lain. Contoh:dan .

b. KalorPanas, bahang, atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI untuk panas adalah joule. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom atau molekul penyusunnya.Energi dalam ini berbanding lurus terhadap suhu benda. Ketika dua benda dengan suhu berbeda bergandengan, mereka akan bertukar energi internal sampai suhu kedua benda tersebut seimbang. Jumlah energi yang disalurkan adalah jumlah energi yang tertukar. Kesalahan umum untuk menyamakan panas dan energi internal. Perbedaanya adalah panas dihubungkan dengan pertukaran energi internal dan kerja yang dilakukan oleh sistem. Mengerti perbedaan ini dibutuhkan untuk mengerti hukum pertama termodinamika.Ketika suatu benda melepas panas ke sekitarnya, Q < 0. Ketika benda menyerap panas dari sekitarnya, Q > 0.Jumlah panas, kecepatan penyaluran panas, dan flux panas semua dinotasikan dengan perbedaan permutasi huruf Q. Mereka biasanya diganti dalam konteks yang berbeda.Jumlah panas dinotasikan sebagai Q, dan diukur dalam joule dalam satuan SI.

Keterangan: : banyaknya kalor (jumlah panas) dalam joule : massa benda dalam kg : kalor jenis dalam joule/kg C, dan : besarnya perubahan suhu dalam C.Kecepatan penyaluran panas, atau penyaluran panas per unit, ditandai

II.6 Suhu CampuranPada dasarna, dua benda dikatakan berada dalam keseimbangan termal, jika setelah bersentuhan, kedua benda tersebut mencapai suhu ang sama. Misalna terdapat 2 benda, sebut saja benda A dan benda . Pada mulana benda A memiliki suhu tinggi (benda A panas) sedangkan benda memiliki suhu rendah (enda dingin). Setelah bersentuhan cukup lama, kedua benda tersebut mencapai suhu ang sama. Dalam hal ini, benda A dan benda dikatakan berada dalam keseimbangan termal. t = Dimana: : massa benda dalam kgt : temperatur : kalor jenis dalam joule/kg C,

Adapaun bunyi hukum suhu campuran adalah sebagai berikut:Jika dua benda berada dalam keseimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada dalam keseimbangan termal satu sama lain.

II.7 Diagram EllinghamMeskipun faktanya reaksi redoks tidak selalu mencapai kesetimbangan, parameter termodinamik paling tidak dapat digunakan untuk mengidentifikasi yang manakah reaksi yang mungkin. Reaksi redoks, pada kondisi temperatur dan tekanan konstan, energy bebas Gibss reaksi (DG) adalah negatip. Harga DG biasanya dianggap sebagai harga energy bebas Gibbs standar DGqkarena dihubungkan dengan konstata kesetimbangan melalui persamaan :DGq= -RTln KDengan demikian nilai negatip dari DGqberkorelasi untuk K >1 dan menunjukkan bahwa reaksi dapat terjadi. Laju reaksi juga relevan tetapi pada temperatur yang tinggi reaksi sering berlangsung cepat dan kita umumnya mengasumsikan bahwa proses dapat terjadi melalui perkiraan termodinamika.Energi bebas dari reduksi oksida logam tergantung pada temperatur hal ini terlihat berbeda-beda dari logam untuk mencapai temperatur yang lebih tinggi. Hubungan antara energy bebas Gibbs dan temperatur ditunjukkan pada diagram Ellingham, yang menggambarkan hubungan antara energy bebas Gibbs dari berbagai bentuk oksida versus temperatur (Gambar 3).Sebuah diagram Ellingham adalah grafik yang menunjukkan ketergantungan suhu stabilitas senyawa. Analisis ini biasanya digunakan untuk mengevaluasi kemudahan pengurangan oksida logam dan sulfida . Diagram ini pertama kali dibangun oleh Harold Ellingham tahun 1944. Dalam metalurgi, diagram Ellingham digunakan untuk memprediksi suhu kesetimbangan antara logam, oksida, serta oksigen - dan dengan perpanjangan, reaksi logam dengan sulfur, nitrogen, dan non - logam lainnya. Diagram ini berguna dalam memprediksi kondisi dimana bijih akan dikurangi menjadi logam. Analisis ini termodinamika di alam, dan mengabaikan kinetika reaksi . Dengan demikian, proses yang diperkirakan akan menguntungkan dengan diagram Ellingham masih bisa lambat.

GAMBAR 3DIAGRAM ELLINGHAM

KATA PENGANTAR

Segala puji kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas karunia-Nyalah Penulis dapat menyelesaikan Tugas Teknik Lingkungan ini yang berjudul Dasar Dasar Fisika dan Kimia dengan baik.Adapun tujuan dari penyusunan tugas ini adalah sebagai syarat untuk mengikuti mata kuliah Ekstraksi Metalurgi pada Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.Pada kesempatan ini, Penulis tak lupa mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :1. Rr. Harminuke Eko H., ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Sriwijaya1. Ir. A. Taufik Arief, MS selaku Dosen Pembimbing mata kuliah Teknik Lingkungan1. Rekan-rekan seperjuangan yang telah banyak membantu dalam penulisan tugas ini.Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan baik isi maupun metode yang digunakan dalam penulisan tugas ini.Untuk itu Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan tugas ini. Akhirnya Penulis berharap semoga penulisan tugas ini dapat bermanfaat bagi kita semua, amin.

Indralaya, Februari 2014

Penulis

DASAR-DASAR FISIKA DAN KIMIA

TUGAS EKSTRAKSI METALURGIDibuat Sebagai Syarat Untuk Mengikuti Mata Kuliah Ekstraksi Metalurgi Pada Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Sriwijaya

Disusun Oleh :Cindy Dwilarasati03111002008Ela Rahayu03111002034Zella Navtalia03111002088

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA2014

DAFTAR ISI

HalamanKATA PENGANTAR iiiDAFTAR ISI ivDAFTAR GAMBAR vBABI. PENDAHULUAN I-1I.1 Latar belakang I-1I.2 Tujuan penulisan I-1

II. PEMBAHASANII-1II.1 Perubahan FaseII-1II.2 Muai ( Expansi ) II-2II.3 Teori KinetikII-3II.4 Teori Termodinamika II-6II.5 Suhu dan Kalor II-8 II.6 Suhu Campuran II-10

III. KESIMPULAN DAN SARANIII-1III.1 KesimpulanIII-1III.2 SaranIII-1

DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN

DASAR DASAR FISIKA DAN KIMIA

TUGAS EKSTRAKSI METALURGI

Disetujui untuk Jurusan Teknik Pertambanganoleh Pembimbing :

Ir. A. Taufik Arief.MS.

BAB ILATAR BELAKANG

I.1Latar BelakangKimia sering disebut sebagai "ilmu pusat" karena menghubungkan berbagai ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi, biologi, farmasi, kedokteran, bioinformatika, dan geologi. Koneksi ini timbul melalui berbagai subdisiplin yang memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai disiplin ilmu. Sebagai contoh, kimia fisik melibatkan penerapan prinsip-prinsip fisika terhadap materi pada tingkat atom dan molekul.Kimia berhubungan dengan interaksi materi yang dapat melibatkan dua zat atau antara materi dan energi, terutama dalam hubungannya dengan hukum pertama termodinamika. Kimia tradisional melibatkan interaksi antara zat kimia dalam reaksi kimia, yang mengubah satu atau lebih zat menjadi satu atau lebih zat lain.Ada dasar dasar fisika kdan kimia yaitu perubahan fase, pemuaian, teorik kinetic, teori termodinamika, suhu dan kalor, dan suhu campuran. Dasar dasar ini sangat memiliki peran penting dari setiap unsur yang terdapat pada mineral mineral untuk dikelolah dan dipisahkan.Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan (ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa tertentu.Berdasarkan tahapan rangkaian kegiatannya, metalurgi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu metalurgi ekstraksi dan metalurgi fisika. Metalurgi ekstraksi yang banyak melibatkan proses-proses kimia, baik yang temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada temperatur tinggi dengan cara proses peleburan utuk menghasilkan logam dengan kemurnian tertentu, dinamakan juga metalurgi kimia. Meskipun sesungguhnya metalurgi kimia itu sendiri mempunyai pengertian yang luas, antara lain mencakup juga pemaduan logam denagn logam lain atau logam dengan bahan bukan logam. Beberapa aspek perusakan logam (korosi) dan cara-cara penanggulangannya, pelapisan logam secara elektrolit,dll. Adapun proses-proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain adalahpyrometalurgy(proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur tinggi),hydrometalurgy(proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan cara pelindian dengan media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang melibatkan penerapan prinsip elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada temperatur tinggi).

I.2Tujuan PenulisanTujuan dari tugas ini adalah untuk mengetahui dasar dasar fisika dan kimia dimana agar kita dapat menerapkan pada kegiatan pertambangan.

I.3Manfaat PenulisanManfaat dari penulisan tugas ini adalah agar dengan mengetahui dasar dasar fisika dan kimia dalam ekstraksi metalurgi kita dapat mengaplikasikannya dalam pengolahan bahan galian di dunia pertambangan.

BAB IIIKESIMPULAN DAN SARAN

III.1. KesimpulanAdapun hal-hal yang dapat disimpulkan dari tugas ini meliputi :1. Ada dasar dasar fisika kdan kimia yaitu perubahan fase, pemuaian, teorik kinetic, teori termodinamika, suhu dan kalor, dan suhu campuran.2. Bentuk-bentuk berbeda yang diambil oleh berbagai fase materi berlainan yaitu wujud zat.3. Perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor).4. Teori Kinetik berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya.5. Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses reaksi berlangsung).

III.2. SaranAdapun saran yang disampaikan oleh penulis yaitu semoga apa yang telah kita pelajari pada pelajaran Ekstraksi Metalurgi ini dapat kita terapkan dengan kemampuan kita masing-masing.

DAFTAR PUSTAKA

Bates, R.L., 1960. Geology of The Industrial Rocks And Minerals, Harper And Raw Publisher, New York.

Kuzvart, M., 1984. Industrial Minerals And Rocks, Development in Economic Geology 18, Elsevier, Amsterdam.

Smart and Moore Solid State Chemistry: An Introduction (Chapman and Hall) ISBN 0-412-40040-5Einstein, A. (1905), "ber die von der molekularkinetischen Theorie der Wrme geforderte Bewegung von in ruhenden Flssigkeiten suspendierten Teilchen", Annalen der Physik 17: 549560.