Rancang Bangun Peleburan Bijih Galena

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.

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


1.000 75 37 Stabil/tidak retak





20

Tabel 5.5. Uji coba pembakaran segmen tungku reduksi .

Temperatur

oC

Waktu (menit) Konsumsi bahan bakar

(solar, liter)

Keterangan








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)

25

Hasil difraksi sinar-X bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 1000oC


27

LAMPIRAN 2. HASIL ANALISIS SEM

Hasil SEM bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 900oC


30

Hasil SEM bijih galena hasil oksidasi pada temperatur 1000oC


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

Rancang Bangun Peleburan Bijih Galena

Documents

Transcript of Rancang Bangun Peleburan Bijih Galena