Extraction of Titanium

Presented by :

Dewi Lestari Natalia

Esaputra M.R.

Itodo Taripar

Muh. Dimas Luqman

Yoza Kurniawan

PendahuluanTitanium (Ti),

merupakan logam transisi dan

mempunyai nomor atom 22 dan berat

atom 47,90.

Titanium adalah logam yang paling

melimpah keempat di bumi.

Konfigurasi elektron:1s2 2s2p6 3s2p6d2 4s2

Titanium jarang ditemukan dalam

bentuk logam murni.

Sejarah• Titanium (Latin: titans, anak pertama bumi dalam mitologi

romawi) ditemukan oleh Gregor di tahun 1791.

• Dinamakan oleh Klaproth di tahun 1795.

• Titanium yang tidak murni dipersiapkan oleh Nilson dan Pettersson di tahun 1887, tetapi unsur yang murni tidak dibuat. Sampai pada tahun 1910 oleh Hunter dengan cara memanaskan TiCl4 dengan natrium dalam bom baja.

Sifat Fisik

Sifat

Fisik

Ductile

Titanium murni berwarna putih

bercahaya

Suhu Lebur: 1668 - 3500 oC

Jari – jari atom:

0,145 nm

Density (25 oC)High Purity: 4,5

g/cm3

Commercial purity: 4,51 g/cm3

Modulus Bulk (25 oC):

122,6 GPa

Modulus elastisitas (25 oC):

100 – 110 GPa

Sumber di Alam• Titanium tersebar cukup besar dan

berlimpah.

• Dengan perkiraan rata-rata 0,6% di kulit bumi.

• Umumnya terdapat pada batuan igneous.

Mineral Titanium di Kerak Bumi

Rutile (TiO2)• Mineral yang paling berguna untuk ekstraksi titanium

adalah rutile (TiO2).

• Rutile berwarna coklat kehitaman, dan mengandung 90 – 97% TiO2

• Dengan pengotor mencapai 10 %, silica, iron oxides, vanadium, niobium, and tantalum.

• Terdapat di:Kragero in south east Norway Arkansas (US)Virginia (US) East coasts of AustraliaBrazil Florida (US)Cameroon Northern Transvaal

Rutile (TiO2)

Ilmenite (FeTiO3)• Sumber mineral berikutnya yang

dapat digunakan sebagai komersial adalah ilmenite, dimana kandungan TiO2 tidak pasti.

• Terdapat di:• South African (10 – 48 %)• Australian sands (54 %)• Kerala (India) (up to 80 %)• The east coast of Sri Lanka (up to 80 %)

Ilmenite (FeTiO3)

• Titanium cukup banyak dihasilkan di Indonesia, terutama di daerah Pulau Sulawesi, Nusa Tenggara, pesisir selatan Pulau Jawa, Martapura (Pulau Kalimantan).

Daerah Penghasil Titanium di Indonesia

Kelebihan TitaniumTitanium sama kuatnya dengan baja, tetapi beratnya hanya 60% dari berat baja.

Kekuatan fatik (fatigue strength) lebih tinggi daripada paduan aluminium.

Tahan pada suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150 0C maka dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya seacara nyata.

Tahan korosi. Mampu bertahan terhadap serangan asam, gas klorin, dan beberapa larutan garam.

Rasio berat-kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium.

• Agen reduksi tidak bisa karbon.

• Konversi oksida ke klorida sehingga pemakaian energi lebih banyak.

• Proses reduksi harus bebas O2 dan N2 sehingga butuh suasana Inert Argon.

• Temperatur proses tinggi.

Why is Titanium so Expensive?

Proses Esktraksi

Titanium diproduksi menggunakan proses Kroll. Langkah-langkahnya meliputi:

Penciptaan paduan

Produksi spons

Pemurnian

Konversi TiO2TiCl4

Ore Preparation

Gambar 1 : Pemrosesan bijih logam berat: a) dredger, b) sieve, c) bunker, d) Reichert cones, e) spirals, f) magnetic sparator, g) dryer, h) electrostatic sparator, i) shaking table, j) dry magnetic sparator, k) vertical belt conveyor, l) electrostatic sparator

Konversi TiO2 ke TiCl4

Umpan berupa konsentrat titanium, rutile alami, ilmenit

yang diproses untuk menghilangkan besi hingga mengandung minimum 85%

titanium dioksida.

Bahan-bahan ini dimasukkan dalam reaktor fluidized-bed reactor bersama dengan gas

klor dan karbon pada 1000°C.

Menghasilkan titanium tetraklorida kotor (TiCl4) dan

karbon monoksida. Berikut ini adalah persamaan reaksinya:

TiO2 + 2Cl2 + 2C TiCl4 + 2CO

PemurnianTiCl4 yang terbentuk masih bersama

pengotor lain (metal klorida dari logam lain) sehingga perlu dimurnikan.

Logam dimasukkan ke dalam tangki distilasi besar kemudian dipanaskan.

Tujuannya menghilangkan klorida logam lain( Fe, V, Zr, dan Mg)

Produksi Ti SponsReduksi oleh natrium• Banyak di gunakan di Inggris.• TiCl4 ditambahkan ke reaktor di mana Na sangat murni

telah dipanaskan sampai sekitar 550 ° C.• Berada pada suasana argon inert. • Setelah reaksi selesai, didinginkan. • Campuran dihancurkan dan dicuci dengan asam klorida

encer untuk menghilangkan natrium klorida.

• Proses kurang efisien.Reduksi oleh natrium

TiCl4 + 4 Na Ti + 4 NaCl

Produksi SponsReduksi oleh magnesium• Metode digunakan di seluruh dunia. • TiCl4 direduksi dengan Mg cair (15-20% berlebih)

pada 800-850°C dalam reaktor vessel SS untuk memastikan reduksi sempurna.

• Gas argon dipompa ke dalam wadah untuk mencegah kontaminasi oksigen atau nitrogen.

Reaksi:

2Mg(l) + TiCl4(g) → 2MgCl2(l) + Ti(s) [T = 800-8500C] °C]

• Mg bereaksi dengan klor menghasilkan MgCl2 cair.

• Terbentuk Titanium sponge.• Ti sponge dimurnikan dari MgCl2 dengan

destilasi vakum panas pada tekanan rendah dengan suhu tinggi.

• MgCl2 dapat didaur ulang melalui elektrolisis menjadi Mg dan Cl2 untuk digunakan kembali.

Reduksi oleh Mg (Cont’d)

• Proses Hunter : TiCl4 direaksikan dengan Na pada temperatur 232°C dengan tekanan yang dikendalikan oleh gas argon.

TiCl4 + 2Na TiCl2 + 2NaClTiCl2 + 2Na Ti + 2NaCl (1037°C)

• Proses van Arkel–de Boer: Ti yang tidak murni dipanaskan dalam evacuated vessel dengan halogen pada 50-250°C. – Dihasilkan TiI4 yang meleleh pada 150°C dan mendidih pada

377°C. – Gas logam tetraiodida ini diuraikan pada filament tungsten

putih panas (1400°C). – Masih dalam skala lab.

Proses Ekstraksi Lain

Penciptaan Paduan

• Spons titanium murni diubah menjadi paduan melalui consumable-electrode arc furnace.

• Spons dicampur dengan berbagai paduan dan logam tua (scrab metal).

• Campuran spons dan paduan dipressure hingga menyatu, lalu dilas membentuk elektroda spons.

• Elektroda spons ditempatkan di busur tanur vakum untuk dilebur.

Penciptaan Paduan (Cont’)

• Busur listrik digunakan untuk melebur elektroda spons untuk membentuk ingot. Udara dibuat vakum atau suasana penuh dengan argon untuk mencegah kontaminasi.

• Ingot dilebur kembali satu atau dua kali lagi untuk menghasilkan ingot komersial.

• Setelah ingot dibuat, ingot dipindahkan dari tungku dan menjalani pemeriksaan cacat.

Produk Limbah• MgCl2 banyak dihasilkan selama produksi

titanium murni

• Senyawa ini didaur ulang dalam sel daur ulang segera setelah diproduksi.

• Tujuan : memisahkan logam Mg dan mengumpulkan gas klor.

• Kedua komponen ini digunakan kembali dalam produksi titanium.

Aplikasi Titanium• alat perang (tank)• pesawat ruang angkasa

Militer (kekuatan)

• mesin pemanas • bejana bertekanan tinggi• pipa tahan korosi

Industri

• Penyambung tulang• struktur penahan katup jantung• pengganti tulang tengkorak

Kedokteran

• material pengganti untuk batang piston

• material pada jet engine Mesin

Aplikasi Titanium

Kesimpulan

• Proses ekstraksi yang umum digunakan adalah proses Kroll yang ditemukan oleh Wiliam Kroll.

• Langkah-langkah ekstraksinya meliputi:konversi oksidapemurnianproduksi sponspenciptaan paduan

Referensihttp://www.chemguide.co.uk/inorganic/extraction/titanium.htmlhttp://wongkisik.blogspot.com/2010/10/ekstraksi-titanium.htmlhttp://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/titanium/http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/titanium.htmlhttp://www.gcsescience.com/ex27.htm

THANK YOU