LOGO

www.themegallery.com

Studi Proses Reduksi Mineral

Mangan Menggunakan Gelombang

Mikro Dengan Variasi Daya dan

Waktu Radiasi

Fathan Bahfie

2708 100 066

Dosen Pembimbing:

Dr. Sungging Pintowantoro,ST., MT.

Latar Belakang

Mangan adalah logam

yang penting dalam penggunaan

campuran logam-logam di industri baja.

Dalam baja, mangan bersifat meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan, kekerasan,dan kemampuan pengerasan

Hammer mill Bucket excavator

Latar Belakang

Potensi cadangan bijih mangan di Indonesia

cukup besar ,terutama di provinsi NTT dan

NTB (R. Sukhyar,2010)

Produksi mangan di seluruh Indonesia

tidak mencapai 10% (Redaksi

Flores.Net.com. 2010) Undang-undang

No. 4 tahun 2009

tentang

Pertambangan

Mineral dan Batu

Bara

(KEMENTRIAN

ESDM)

(KEMENTRIAN ESDM)

Tabel World Manganese Reserves and

Reserves Base

Tabel World Production of Manganese

Ore

Metode

Ekstraksi

Mangan

Pirometallurgi

Kekurangan :

-Bahan bakar yang

diperlukan banyak

-Polusi gas -Biaya operasional

tinggi

Hidrometallurgi

Kekurangan :

-Waktu lama

Pyrometallurgi

Furnace Reverberatory

Calcining

Deep Reduction Fluidized Bed Reactor

Hydrometallurgi

Leaching

Microwave

Kelebihan :

-Proses lebih cepat

-Ramah lingkungan

-Mudah pengoperasiannya

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh variasi

daya dan waktu proses

radiasi menggunakan gelombang mikro terhadap

reduksi mineral mangan

Batasan Masalah

Mineral Mangan dan pereduksi dianggap homogen pada tiap perlakuan dan pengaruh lingkungan diabaikan

Panas terisolasi sempurna

yang keluar dari microwave

selama penyinaran

Tekanan udara

dianggap konstan

Pengaruh pancaran

gelombang mikro

dianggap sempurna

Batu tahan api

dianggap isolator

sempurna

Tujuan Penelitian

Dapat mengetahui mekanisme proses

reduksi mineral mangan menggunakan energi

gelombang mikro serta mengetahui daya dan

waktu radiasi yang optimal

Manfaat Penelitian

Penggunaan radiasi gelombang mikro sebagai

alternatif dalam reduksi mineral mangan

dengan waktu yang relatif singkat dan tidak

banyak menimbulkan polusi dan ramah

lingkungan

Sebagai bahan masukan bagi pemerintah dan

masyarakat agar mengembangkan

pemanfaatan gelombang mikro dalam proses

reduksi mineral mangan

Microwave

Radiasi eletromagnetik dengan frekuensi dalam kisaran 0,3-300 GHz dengan panjang

gelombang pada ruang hampa dari 1m sampai 1 mm (Kazi E Haque,1998)

Microwave

Proses Pembangkitan Panas

Microwave

Gelombang mikro

Mempolarisasi

atom

atau molekul

Menciptakan

dipol listrik

Molekul bergetar

Friksi/Gesekan

PANAS

Interaksi Material Dengan Gelombang

Mikro

Tinjauan Termodinamika

Proses reduksi mangan: 2MnO2 (s) + C(s) → Mn2O3(s) + CO(g) ΔHo = – 523,236 KJ/g mol MnO2 3Mn2O3(s) + C(s) → 2Mn3O4(s) + CO(g) ΔHo = – 963,9 KJ /g mol Mn2O3 Mn3O4(s) + C(s) → 3MnO(s) + CO(g) ΔHo = – 1392,93 KJ/g mol Mn3O4 MnO(s)+C(s)→Mn(s)+CO(g) ΔHo = – 386,568 KJ/g mol MnO MnO2(s)+2C(s)→Mn(s)+2CO(g) ΔHo = – 3266,634 KJ/g mol Mn

Penelitian Sebelumnya

Tahun Penulis Judul Metode Hasil

2008 Chen

Jin,dkk

Microstructure of

Solid Phase

Reduction on

Manganese Oxide

Ore Fines

Containing Coal by Microwave Heating

Memanaskan mineral mangan dengan mikrowave 2450 MHz ditahan pada selama 20 menit.

Penurunan voluminal dari

MOOFCC dengan microwave

pemanasan dengan kondisi

perbandingan molar atom

dari ru: rc sebagai 1: 1,06 dan

tidak dilindungi atmosfer. MO2 fase

dalam barang itu sepenuhnya

berubah menjadi fase MnO dan

fase terak terutama

terdiri dari wollastonite dan olivin

mangan. Struktur berpori dan

seperti cacing adalah struktur

mikro yang terbentuk.

2010 Guocai

Zhu,dkk

Thermal analysis

and kinetic

modeling of

manganese oxide

ore reduction using

biomass straw as reductant

Pemanggangan dari bijih

oksida mangan dengan

sedotan biomassa dilakukan

dalam electric furnace. Setelah

proses reduksi itu selesai,

produk langsung ditransfer ke

dalam leaching vessel

mengandung jumlah asam

sulfat yang dibutuhkan untuk

mencegah penurunan bijih

dari yang reoksidasi oleh

oksigen dari udara.

Pengurangan pemanggangan bijih

oksida mangan dapat dilakukan

menggunakan biomassa jerami

pemanggangan pada suhu di

bawah 600 ° C. Pada

30% dari biomassa ditambahkan,

bijih mangan yang tereduksi

menjadi sebagian besar MnO,

menunjukkan sedotan biomasa

sebagai reduktan yang baik.

Penelitian Sebelumnya

Tahun Penulis Judul Metode Hasil

2010 Norman Chow,

dkk

Study in

reduction-roast

leaching

manganese from

low-grade

manganese

dioxide

ores using

cornstalk as

reductant

Mangan dioksida

(MnO2)

diproduksi dalam

sel

elektrowinning.

MnCO3 dilarutkan

dengan elektrolit

daur ulang yang

berisi larutan

MnSO4 dan

H2SO4

menggunakan

cara leaching.

Studi leaching

dilakukan pada

sumber mangan

menghasilkan ukuran

partikel besar

(Lebih besar dari 9,5

mm) dengan encer

SO2 dalam tangki

berpengaduk

menunjukkan bahwa

bahan tersebut

mudah leachable,

dengan Mn ekstraksi

besar dari 90%

tercapai dalam waktu

yang lama.

Metodologi Penelitian

Diagram Alir

Penelitian

A

start

Mineral mangan

diroasting pada

temperatur 800oC

Uji XRF

Pengayakan mineral

mangan (100 mesh)

Penggerusan arang +

pengayakan 100 mesh Uji XRF

Persiapan bahan

Penggerusan

mineral mangan

B

Metodologi Penelitian

Diagram Alir

Penelitian

Penyinaran MW (40 menit, 50 menit, dan 60

menit)

Uji XRF

A

Analisa data

Kesimpulan

end

Memasukkan sampel ke microwave

(1000 dan 2000 watt)

B

Uji XRD Uji SEM-EDX

C

C

Ditimbang sesuai komposisi, pencampuran

dan pengadukan

Bahan Penelitian

Pirolusit Arang

XRF

Sebelum Perlakuan

Setelah Roasting

Compound Al Ca Cr Fe K Mg Mn

Kadar

Unsur

(%wt)

2,1 7,86 0,05 17,47 3,26 0,06 48,52

Compound Na P Si Ti S Ba

Kadar

Unsur

(%wt)

0,45 0,67 3,32 0,06 0,01 2.9

Compound P K Ca Mn

Kadar Unsur

(%wt) 0,48 0,78 15,8 60,63

Compound Fe Cu Zn Sr Ba Si

Kadar

Unsur

(%wt)

5,67 0,38 0,19 0,49 2,9 3,32

XRF

Setelah diekstraksi dengan daya 1000 watt

Setelah diekstraksi dengan daya 2000 watt

Waktu

(Menit)

Kadar Unsur (%wt)

Ca Mn Fe Cu Zn Sr Ba P Si

40 13 76,9 5 0,21 0,18 0,64 3 0,5 0,5

50 12 79,6 4 0,16 0,13 0,67 3 0,4 0,92

60 16 75,4 4 0,11 - 0,91 3,1 0,3 1,6

Waktu

(Menit)

Kadar Unsur (%wt)

Ca Mn Fe Cu Zn Sr Ba P Si

40 13 77,5 5 0,19 0,18 0,5 3 0,5 0,5

50 11 80,4 4 0,16 0,13 0,57 3 0,4 0,7

60 18 71,9 4 0,11 - 0,91 3,1 0,3 2,7

XRD

Setelah diekstraksi dengan waktu 40 menit

XRD

Setelah diekstraksi dengan waktu 50 menit

XRD

Setelah diekstraksi dengan waktu 60 menit

SEM-EDX Element Wt% At%

C 01.84 05.23

O 20.59 43.94

Al 00.88 01.12

Ca 08.87 07.56

Mn 67.82 42.15 Element Wt% At%

C 08.22 21.53

O 18.57 36.52

Mn 73.22 41.95

Element Wt% At%

C 04.46 11.62

O 23.17 45.31

Mn 69.24 39.43

Al 03.14 03.64

1000 watt , 40 Menit

1000 watt , 50 Menit 1000 watt , 60 Menit

SEM-EDX

Element Wt% At%

C 01.94 05.42

O 23.16 48.70

Mn 74.91 45.88 Element Wt% At%

C 08.79 22.11

O 20.72 39.12

Mn 70.49 38.77

Element Wt% At%

O 01.95 06.02

Ca 17.23 21.25

Mn 80.82 72.73

2000 watt , 40 Menit

2000 watt , 50 Menit 2000 watt , 60 Menit

Pengaruh Variasi Daya dan Waktu Terhadap

Kadar Mineral Mangan

Daya

(wattt)

Kadar Mn (%)

40 menit 50 menit 60 menit

1000 76,9 79,6 75,4

2000 77,5 80,4 71,9

Tabel hasil uji XRF pada ekstraksi mineral mangan dengan daya dan waktu penyinaran yang berbeda

Peningkatan kadar Mn dengan pengaruh variasi daya, dan variasi waktu.

Temperatur Yang Dicapai Selama Penyinaran

Gelombang Mikro

Perbandingan temperatur mineral mangan pada berbagai inputan daya

Tabel temperatur mineral mangan hasil ekstraksi dan pada berbagai inputan daya

Daya(watt) Temperatur (

C)

40 menit 50 menit 60 menit

1000 1465 1525 1680

2000 1490 1590 1725

Kesimpulan

dan Saran 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data yang telah dilakukan

maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: Semakin besar daya dan semakin lama penyinaran gelombang mikro yang

dilakukan maka persentase kandungan Mn meningkat. Semakin lamanya waktu dan naiknya temperatur akan menyebabkan bahan

crusible dan castable melting dan mempengaruhi kadar Mn. Kandungan Mn paling optimal/besar terdapat pada input daya 2000 watt

dengan lama penyinaran gelombang mikro selama 50 menit yaitu sebesar 80,4 %.

Ekstraksi mineral mangan dengan mikrowave meningkatkan konsentrasi/kadar Mn.

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya ada beberapa saran yang dapat diperhatikan: Proses ekstraksi selanjutnya sebaiknya menggunakan daya yang lebih besar. Pemilihan bahan crusible dan castable yang lebih tahan pada temperatur > 2500 oC.

Perhitungan Rasio Komposisi

Setelah diroasting ,lalu dilakukan melting pada mineral

mangan tersebut. Dengan persamaan reaksi pada saat

ekstraksi sebagai berikut :

MnO2(s) + C(s) → MnO(s) + CO(g)

MnO(s) + C(s) → Mn(s) + CO(g)

MnO2(s) + 2C(s) → Mn(s) + CO(g)

Mn yang digunakan yaitu sebesar 20 gram untuk

dimeltingkan, maka untuk perhitungan arangnya sebagai

berikut:

gr MnO2 = 20 gram

Mr MnO2 = 87

Ar C = 12

Maka mol MnO2 yaitu ,

gr MnO2 = mol MnO2 X Mr MnO2

mol = gr MnO2 : Mr MnO2

mol MnO2 = 20 gram : 87

mol MnO2 = 0,23

Maka mol C yaitu ,

mol C = 2 X mol MnO2

mol C = 2 X 0,46 = 0,92

Maka gr C yang dibutuhkan yaitu ,

gr C = mol C X Ar C

gr C = 0,92 X 12

gr C = 11,04 gram

Dengan persamaan reaksi pada saat roasting sebagai berikut :

2MnO2(s) + C(s) → Mn2O3(s) + CO(g)

3Mn2O3(s) + C(s) → 2Mn3O4(s) + CO(g)

Mn3O4 (s) + C (s) → 3 MnO(s) + CO (g)

MnO2(s) + C(s) → MnO(s) + CO(g)

Untuk Roasting :

Mn yang digunakan yaitu sebesar 100 gram untuk

diroasting,maka untuk perhitungan arangnya sebagai berikut:

gr MnO2 = 100 gram

Mr MnO2 = 87

Ar C = 12

Maka mol MnO2 yaitu ,

gr MnO2 = mol MnO2 X Mr MnO2

mol = gr MnO2 : Mr MnO2

mol MnO2 = 100 gram : 87

mol MnO2 = 1,14

Maka mol C yaitu ,

mol C = 1 X mol MnO2

mol C = 1 X 1,14 = 1,14

Maka gr C yang dibutuhkan yaitu ,

gr C = mol C X Ar C

gr C = 1,14 X 12 gr C = 13,68 gram

LOGO

www.themegallery.com

MOHON KRITIK DAN SARAN