PELEBURAN BIJIH TIMAH

I. PRA OLAHAN

1) Aglomerasi

Suatu proses penggumpalan dari partikel yang

kecil menjadi partikel yang lebih besar. Biasa

dilakuakn pada bijih, konsentrat dan partikel

partikel yang mengalami roasting. Aglomerasi

diperlukana bila diumpankan butiran yang terlalu

halus dapat terjadi penyumbatan aliran aliran gas

terganggu.

Jenis Aglomerasi :

1. Pembriketan (Briqueting)

2. Peletisasi (Pelletizing)

3. Sintering

4. Modulasi

Pembriketan

Pembriketan dilakukan dengan percetakan tekan,

menggunakan bahan perekat (kapur, semen, lempung dan

minyak residu). Hasil dari roasting yang mempunyai

partikel yang sangat halus dengan ditambahkan

reduktor carbon dibentuk suatu briket.

Pelletisasi

Kondisi Dingin

Kondisi panas

Dilakukan terhadap bijih yang berbutir sangat halus

sehingga sulit disinter, produknya berupa bola-bola

kecil. Tahapan proses pelletisasi pembentukna

berukuran 1-3cm dengan penambahan perekat dan air

yang dilakukan pada temperatur (!0% berat air dari 1%

flux) dan juga pembakran pada temperatur 1200-1300oC.

jenis fluks yang dipakai adalah bentonite, zat zat

organis dan garam garam logam.

Sintering

Sinterisasi merupakan aglomerasi yang paling luas

penerapannya khususnya pada proses penyiapan bijih

besi untuk peleburan didalam tanur tiup. Feeding

terdiri atas : konsentrat yang halus, 15% kokas

sebagai bahan bakar dan 10% air supaya bersifat

porous. Dalam proses ini bijih besi dicampur dengan

kokas dan air lalu dilakukan pemanasan dalam suatu

mesin. Aglomerasi terjadi karena pelelehan sebagian

senyawa silikat yang terdapat dalam bijih atau karena

terjadinya pertumbuhan kristal dan rekristalisasi.

Untuk bijih sulfide sinterisasi biasanya dilakukan

dengan proses pemanggangan

Modulasi

Proses ini dikerjakan seperti pada pembuatan klinker

semen dengan cara pemanasan didalam tanur putar,

sehingga gumpalan-gumpalan material yang terikat

kuat.

2) Kalsinasi

Temperatur kaslinasi harus lebih tinggi dari

drying dan membutuhkan panas untuk menguraikan air

hidrat

Tujuan kalsinasi :

1. Penguraian karbonat

2. Penguraian hydrant (air kristal)

MOH2O MO + H2O

Proses yang terjadi dalam kalsinasi :

1. Reaksi endoterm

2. Suhu didalam reaksi > suhu diluar

3. Tekanan didalam > tekanan luar

3) Roasting

Pemanggangan secara oksidasi terjadi

peleburan

Pemanggangan sulfide tidak sampai

terjadi peleburan

4) Drying

Tuuan dari drying :

1. Mengeluarkan H2O

2. Merubah dari fase padat ke fase cair tetapi tidak

terjadi peleburan

II. PERSIAPAN PELEBURAN

Peleburan adalah pekerjaan metalurgi yang terjadi

pada fase suhu tinggi dan terbentuk fase padatdan cair

yang terdiri atas :

A. Pirometalurgi

B. Hidrometalurgi

C. Elektrometalurgi

Fenomena utama yang terjadi pada proses peleburan adalah

:

a. Berlangsungnya reaksi kimia yang menghasilkan logam

dari senyawa senyawannya

b. Terbentuknya dua atau lebih fase yangmenungkinkan

terpisahnya senyawa logam yang dihasilkan dari

senyawa senyaw yang tidak dikehendaki.

Pembentukan fasa fasa yang diperlukan untuk

berlangsungnya pemisahan fisik antara logam logam dengan

unsur pengotornya dapat terjadi dengan sendirinya atau

dengan bantuan penambahan bahan bahan atau reagen reagen

lain.

Syarat Kualitas Bijih Timah

Bahan baku untuk memproduksi logam timah terdiri

dari bijih timah, antrasit dan batu kapur. Sedangkan

bahan sirkulasi dalam proses peleburan terdiri dari

debu,, dross dan hard head. Bahan baku semuanya

didapatkan dari material produksi

Bijih timah yang berasal dari unit penambangan

darat dan penambangan laut kadar timah dan pengotornya

beda. Namun demikian konsentrat timah yangkan dilebur

harus memenuhi syarat yang ditetapkan untuk peleburan

dengan kandungan Sn tinggi. Sebelum dilebur bijih timah

diambil sample untuk mengetahui kandungan unsurnya

dimaterial produksi.

Pengambilan sample konsentrat timah dilakukan

dengan menggunakan knight sample dari suatu partai

konsentrat, dengan sample timah sebanyak 9,6 kg. Setelah

dilakukan mixing dan splitting hingga didapat sample

sebanyak dua bagian dengan berat masing masing 0,15 kg.

Satu disimpan sebagai arsip sedangkan sisanya dikirim ke

laboratorium. Bijih timah yang diterima berdasarkan

unsur pengotornya di bagi atas :

1. Clean Consentrate (konsentrate bersih) yaitu bijih

timah yang langsung dapat dilebur untuk menghasilkan

logam yang telah ditentukan, tanpa adanya proses

tambahan dalam pemurnian kecuali pemurnian besi.

2. Blendable Consentrate (konsentrat menengah) yaitu

bijih timah yang sebelum dilebur harus dicampur

(blending) terlebih dahulu dengan clean konsentrat

yang mempunyai kadar pengotor tidak sama.

3. High Impurities Consentrate (konsentrat yang kadar

pengotornya tinggi) yaitu bijih timah di luar

kategori satu dan dua diatas. Biasanya bijih jenis

ini digunakan untuk melebur dross dan hardhead dengan

kandungan Pb tinggi dalam bijih timah.

Secara umum bijih timah yang akan dilebur

mengandung unsure-unsur sebagai berikut :

TABEL I.1

Kandungan Unsur dalam Sample

Unsur dalam bijih timah Kadar rata-rata (%)Sn 72,0Fe 1,5Pb 0,02As 0,012Cu 0,005S 0,55

Antrasit yang diperlukan sebagai reduktor harus

memenuhi syarat yang telah ditentukan sebagai berikut :

TABEL I.2

Kandungan Unsur dalam Antrasit

Unsur Kadar rata-rataFixed Carbon 78 % (min)Ash 8 % (max)Total Moisture 7 % (min)Volatile Matter 5 % (max)Sulfur 1 % (max)

Batu kapur dalam proses peleburan timah berfungsi

sebagai flux atau bahan pengikat kotoran harus

mengandung CaO yang tinggi dengan kandungan unsur

lainnya rendah. Kandungan unsur dalam batu kapur :

TABEL I.3

Kandungan Unsur dalam Batu Kapur

Unsur Kadar rata-rataCaO 53 % (min)CO2 41,6 % (min)MgO 0,8 % (max)SiO2 0,8 % (max)Fe2O3 0,2 % (max)S 0,5 % (max)H2O 0,5 % (max)P 0,5 % (max)

Penimbangan Komposisi

Material peleburan yang ada di gudang produksi

ditempatkan dalam bunker penimbangan selanjutnya akan

dimasukkan dalam tanur peleburan. Penimbangan material

dapat dibagi menjadi dua yaitu :

a. Penimbangan komposisi untuk peleburan bijih timah

bahan baku utama untuk peleburan tahap I adalah

bijih timah ditambah dengan bahan sirkulasi.

Material peleburan ditimbang berdasarkan komposisi

yang ditentukan sehingga proses berjalan baik. Bahan

sirkulasi peleburan dross, hardhead, debu mengandung

unsur yang berbeda dengan bijih timah maka komposisi

peleburan disesuaikan dengan jumlah material

lainnya.

b. Penimbangan komposisi untuk peleburan slag I

bahan baku dalam peleburan slag I terdiri dari slag

I, antrasit sebagai reduktor dan batu kapur sebagai

flux.

c. Cara penimbangan

penimbangan komposisi dilakukan dengan timbangan

Electrycally Drive Batch Scale yang bergerak di rel dengan

kapasitas 10 ton. Alat ini dilengkapi dengan dua

buah container untuk menampung curahan material dari

bunker, bahan baku yang telah ditimbang kemudian

dimasukkan dalam hopper tanur pantul tetap dengan

crane.

Proses penimbangan dilakukan dari bunker material

masing-masing yang beratnya dapat dipantau dari ruang

control. Material dicampur dalam kubel dan diangkat

dengan crane untuk dicurahkan dalam hopper tanur.

III. PRINSIP,MEKANISME DAN TEKNOLOGI PELEBURAN BIJIH TIMAH

PELEBURAN BIJIH TIMAH PRIMER

Peleburan bijh timah dilakukan dalam dua tahapyaitu

peleburan bijih timah dan peleburan slag I. Pada

peleburan bijih tiah dihasilkan logam timah kasar (crude

tin) sedangkan pada peleburan slag I dihasilkan slag II

dan hardhead.

Tujuan dilakukan peleburan dua tahap adalah :

1. Pada peleburan bijih diharapkan besi dalam logam yang

terbentuk tidak terlalu besar sehingga temperatur

operasi relatif rendah dan penggunaan bahan redukstor

dipakai relatif sedikit.

2. Pada pelebran slag I yang mengandung Sn 20-35%

diharapkan mampu menghasilkan hardhead dan slag II

dengan kadar Sndibawah 1%

3. Untuk mendapatkan recovary peleburan yang setinggi

tingginya karena peleburan timah ini memerlukan

biaya yang besar,sehingga setiap langkah kerja harus

efektif.

Bijih timah dan bahan sirkulasi seperti debu,dross,

hardhead serta antrasit, batu kapur dalam bunker

komposisi ditimbang dengan Electrically Drive Batch

Scale yang bergerak diatas rel, alat ini dilengkapi

dengan buah kontainer untuk menampung material dari

bunker.

Selesai penimbangan material dimasukkan ke dalam

hopper, dilakukan mixing agar material yang akan dilebur

menjadi homogen. Material yang telah homogen tersebut

ditempatkan dalam hopper-hopper tanur dengan melalui

bukaan valve material dicharge kedalam tanur. Setiap

charge kurang dari 35 dan 20 komposisi. Dalam peleburan

bijih timah diperlukan udara kurang dari 6.000 m3/jam

dan temperatur peleburan lebih kurang 1100-1350oC.

Udara pembakaran diambil dari atmosfer menggunakan

axial fan refrigerator yang berkapasitas maksimum 10.000

m3/jam. Minyak yang dipakai untuk pembakaran dalam tanur

adalah minyak jenis FO(Fuel Oil)

Pada temperatur diatas 700oC gas CO akan lebih

stabil daripada gas CO2 sehingga pada temperatur operasi

akan diperoleh gas CO. Selain faktor, faktor isapan yang

berperan dalam pembentukan CO. Dengan isapan tekanan

dalam tanur menjadi kecildan jumlah oksigen didalam

tanur sangat terbatas,sehingga gas CO2 akan bereaksi

dengan antrasit membentuk CO yang akan mereduksi oksida

oksida dalam tanur.

Gas gas yang dihasilkan selama proses peleburan

berlangsung dihisap keluar dari tanur menuju gerbong.

Setiap tanur mempunyai dua buah refrigerator yang

bekerja secara bergantian sesua dengan pergantian

sparay nozzle. Flue gas hasil pembakaran dimanfaatkan

untuk pemanasan refrigerator lainnya sampai temperatur

mencapai 400-600oC dan tekanan operasi dalam tanur

berkisar -0,01 in H2O sampai dengan -0,02 in H2O.

Empat jam setelah charge dilakukan tapping yaitu

pengeluaran material hasil peleburan untuk mengeluarkan

timah cair. Temperatur pada saat tapping dipertaankan

sekitar 1200oC, setelah itu tiap jam dilakukan rabbling

yaitu pengadukan material dalam tanur merata. Setelah

material mencair semua dilakukan tapping C atau tapping

akhir terakhir untuk mengeluarkan timah cair dan slagnya

yang ditampung dalam fore heart. Fore Heart iniini

dibagi dua bagian yang dipisahkan oleh weir sekat

pemisah, dimana pada bagian bwahnya ada saluran yang

menghubungkan satu bagian dengan bagian lainnya.

Pemisahan di foreheart didasarkan pada perbedaan berat

jenis antara timah cair dengan slag seperti pada gambar.

GAMBAR 1

PEMISAHAN TIMAH CAIR DAN SLAG

Pengeluaran hasil peleburan atau tapping dilakukan

apabila reaksi dalam tanur relatif tidak terjadi lagi

dngan cara membuka tapping menggunakan pipa yang

disemprotkan udara bertekanan tinggi. Tapping dilakukan

dalam tiga tahap yaitu Tapping A dan B untuk pengeluaran

logam timah dengan slagnya.

SLAG

WEIR

TIMAH CAIR

TIMAH CAIR

GAMBAR 2

PROSES PELEBURAN

Kurasan foreheart, float dan ketel rafinasi

mengandung sn yang sangat tinggi mencapai 90% dinamakan

sebagai wet dross, untuk itu dilakukan peleburan di flame

oven yang prinsipnya sama dengan ditanur tetap hanya

temperatur dan bahan bakar yang digunakan berbeda. Hasil

peleburan ini dituang ke ketel rafinasi kembali sedangkan

dry dross dilebur bersama sama dengan bijih timah. Pada

peleburan bijih timah dengan dross material sirkulasi

ternyata membutuhkan waktu yang sangat panjang

dibandingan dengan peleburan bijih timah biasa atau pun

peleburan slag.

PELEBURAN SLAG

Bahan baku yang dilebur pada peleburan tahap kedua

adalah slag I, batu kapur dan antrasit. sama halnya

dengan peleburan pertama antrasit yang digunakan untuk

peleburan sebagai bahan konduktor dan batu kapur sebagai

flux untuk mengikat oksida pengotor.

Dalam peleburan bijih maupun dalam peleburan slag, SnO

yang terbentuk tidak seluruhnya tereduksi menjadi logam

timah. Tetapi sebagian akan masuk ke dalam slag cair dan

sebagian lagi dalam bentuk debu timah bersama dengan gas

lain dari tanur. Temperatur tanur mula mula 1100oCdan

terus dinaikkan hingga mencapai temperatur operasi

antara 1400-1500oC kenaikkan temperatur kurang dari

45oC/jam. Udara yang dipakai untuk embakaran slag I

kurang 6000m3/jam atau sesuai dengan temepratur yang

diperlukan. Tekanan bahan bakar 7 kg/m2dan tekanan dalam

tanur berkisar -0,01 in H2O sampai dengan -0,02 in H2O.

PEMURNIAN LOGAM TIMAH

Tujuan dari proses pemurnian adalah memurnikan cairan

timah yang dihasilkan dari proses pelebran, sehingga

didapat logam timah cair sebagaian besar adalah senyawa

kimia dalam bentuk intermetallic compound yang mempunyai

titik lebur di atas temperatur operasi peleburan. Proses

pemurnian dititikberatkan untuk menurunkan kadar Fe, as,

Pb dan Cu yang terkandung dalam timah cair.

A. PENGATURAN LETAK KETEL

Ketel berbentuk setengah boladengan fungsi utama

sebagai tempat pemurnian timah kasar dari unsur-unsur

pengotor terutama Fe, As dan Cu. Penambahan bahan-

bahan pengikat dilakukan setelah diketahui komposisi

timah serta unsur-unsur pengotornya. Temperatur ketel

diatur pada suhu 280-400oC. Hal ini dimaksudkan untuk

mengurangi kelarutan Fe karena memilki titik lebur

1536oC dan Sn 232oC maka Fe mengendap didinding dinding

ketel.

Untuk memudahkan uraian tentang proses rafinasi atau

pemurnian bijih timah, maka ditentukan nomor dari

ketel ketel yang ada. cara pembagian nomor ketel

tersebut hanyalah untuk mencapai kapasitas maksimum.

Ditentukan dua jalur utama dari lirtanm timah yang

kana dimurnikan dengan cara ini, timah kasar yang

hanya memerlukan rafinasi sedikit maupun timh kasar

yang banyak impurituiesnya dapat diproses pada

instalasi pemurnian yang sama tanpa menimbulkan

kesulitan yang berarti. Pengaturan letak ketel

pemurnian seperti pada gambar.

B. PROSES STIRING

Proses stiring adalah proses pemurnian timah kasar

dengan cara pengadukan dengan menggunakan stirre

karena ada putara stirrer, maka permukaan timah cair

akan membentuk lekukan (vortex) dan ditambahakan

serbuk gergaji. Pada suhu 400oC serbuk gergaji akan

menghasilkan gas Co2 dan uap H2O yang akan naik ke

permukaan timah cair dalam bentuk gelembung gelembung.

Unsur pengotor yang ada dalam timah cair akan kontak

dengan gelembung gelembung gas CO2 dan H2O dengan

adanya pengadukan akan mempercepat terjadinya kontak

gelembung gelembung gas dengan pengotor yang ikut

terbawa ke permukan timah cair kotoran yang mengapung

selanjutnya di skimming, material ini disebut sebagai

dross.

C. PEMURNIAN Fe

Cara untuk menghilangkan besi didasarkan pada sifat

besi yang membentuk persenyawaan dengan timah pada

temperaut tinggi. Bila bijih yang dilebur mengandung

besi, maka timah kasar yang dihasilkan akan mengandung

besi pula karena timah dan besi mempunyai sifat kimia

yang hampir sama. Persenyawaan yang terbentuk ada dua

macam yaitu : FeSn dengan 32% Fe dan FeSn2 dengan 19%

Fe.

Selanjutnya dariketel stirring timah cair

dipindahkan ke ketel pindah agar pemurnian lebih

sempurna.timah cair yang sudah mmenuhi persyaratan

terhadap unsur unsur pengotornya, dipindahkan ke ketel

cetak yang langsung dicetak menjadi logam timah. Pada

temperatur 800oC akan terjadi pengendapan FeSn dan bila

pendinginan dilanjutkan maka pengendapan FeSn yang

halussemakin banyak, sementara timah akan bertambah

murni. Pada suhu 400oC akan terbentuk persenyawaan

baru, kristal FeSn akan bereaksi dengan cairan timah

disekelilingnya membentuk FeSn2.

D. PEMURNIAN Cu

Untuk mengurangi kadar Cu dalam timah cair

ditambahakan sulfur (S) selain dengan Cu sulfur juga

bereaksi dengan Fe.

Partikel Cu2Sdan FeS akan terngkat ke permukaan cairan

logam karena berat jenisnya rendah dan dipisahkan dari

cairan logam timah. Penambahan sulfur tergatung dari

banyaknya pengotor dalam timah cair.

E. PEMURNIAN As

Untuk mengurangi kadar As dalam timah kasar perlu

ditambahkan dengan aluminium sehingga terjadi reaksi

pembentukan AlAs dengan titik lebur 1700oC. Antimon

akan membentuk AlSb dengan titik lebur 1050-1080o.

Kedua kristal tersbut mudah sekali mengapung karena

brat jenisnya lebih kecil dibanding logam timah.Untuk

mempercepat reaksi dilakukan pengadukan dan menaikkan

temperatur hingga 400oC diketel rafinasi. komposisi

AlAsdalam dross dipermukaan logam cair sulit untuk

dipisahkan sehingga perlu dilakukan polling dengan

mnghembuskan udara ke dalam logam cair kurang lebih 5

jam. Dengan adanya polling maka Al yang masih

tertinggal teroksidasi menjadi Al2O3.

F. PEMURNIAN Pb

Untuk pemurnian Pb dengan memanfaatkan diagram dua

fasa PbSn. Pada temperatur eutetic, dengan

perbandingan PbSn lebih kurang 40-60%, maka PbSn pada

kondisi cair, sedangkan Sn dalam bentuk solid. Cara

kerja crystallizer berdasarkan titik lebur Pb 185oC dan

Sn 232oC. Paduan logam PbSn dipanaskan melalui blade

pada temperatur dianatara titik lebur kedua logam

tersebut.

ELECTROCITY REFINING

Selain pemurnian terhadap impuritis di pyro refining dan

eutectic refining, pemurnian juga dilakukan di electrolytic refining

yang bertujuan untuk menghasilkan logam timah berkadar

99,99 % Sn atau disebut Fournine. Pemurnian yang

menggunakan prinsip elektrolisis ini terjadi karena

adanya perbedaan tegangan listrik pada kedua elektroda

(katoda dan anoda) yang menimbulkan arus listrik dalam

larutan elektrolit barupa aliran ion-ion positif (kation)

bergerak ke arah elektroda negatif (katoda), terjadi

reaksi reduksi yang mengkonsumsi electron. Sedangkan ion

negatif (anion) bergerak ke arah elektroda positif

(anoda) terjadi reaksi oksidasi yang melepaskan electron.

Reaksi oksidasi yang terjadi adalah :

Anoda : Sn Sn2+ + 2e

(oksidasi)

Katoda : Sn2+ + 2e Sn

(reduksi)

Sn (anoda) Sn (katoda)

Logam timah dalam bentuk lempengan (katoda) direndam

dalam larutan elektrolit, hasilnya berupa lempengan anoda

dengan kadar Sn tinggi selanjutnya diletak di ketel

percetakan. Lempengan katoda sisa dari proses pemurnian

elektrolitik dibentuk dalam lempengan katoda kembali

untuk diproses ulang. Proses pemurnian ini berlangsung

lambat karena menggunakan tegangan dan arus rendah agar

unsur Sn yang didapat mencapai kadar yang diinginkan.

Bila tegangan dan arus yang digunakan tidak tepat maka

hasilnya berupa pengotor yang memiliki potensial

elektroda berdekatan dengan Sn seperti Pb dan Co. Prinsip

pemisahan unsur Sn dari impuritisnya sesuai dengan nilai

elektroda potensial standar unsur-unsur logam.

Unsur-unsur pengotor dalam logam timah akan terpisah

disebabkan adanya perbedaan potensial elektroda standar.

Ketentuan pemisahan unsur-unsur pengotor dalam logam

timah adalah :

1. unsur yang harga E0 nya lebih kecil dari E0 Sn, seperti

Al, Zn, Fe, Ni, In dan Co akan turut teroksidasi dan

akan larut ke dalam larutan elektrolit. Tetapi tidak

tereduksi karena harga E0 lebih kecil dari Sn.

2. unsur-unsur yang harga E0nya lebih besar daripada E0

Sn, seperti Bi, Sb, As, dan Cu tidak ikut teroksidasi

dan akhirnya berubah menjadi Lumpur.

3. unsur-unsur yang harga E0 nya hamper sama dengan E0 Sn,

seperti Pb akan teroksidasi dan tereduksi. Untuk

mencegah agar Pb tidak ikut mengendap pada katoda,

maka ditambahkan H2SO4.

Pb(s) + H2SO4(l) PbSO4(l) +

H2(g)

Larutan elektrolit yang digunakan dalam proses

elektrolisa ini adalah campuran antara Stannosulfat

(SnSO4), asam sulfat (H2SO4), asam fluorosilikat

(H2SiF6). Gelatin dan B-nafthol dengan temperature

operasi pada suhu kamar bagan alir electrolytic refining.

PERALATAN PELEBURAN TIMAH

A. TANUR PANTUL TETAP

Setiap tanur memiliki 12 buah hopper yang

diletakkan secara merata di atas tanur. Dua buah hopper

terdekat dengan lubang trapping biasanya tidak diisi

material, untuk memindahkan saat trapping.

Bahan bakar dimasukkan ke dalam tanur melalui nozzle

pada burner dengan kapasitas tertentu sesuai

pengaturan. Udara bebas yang diisap oleh axial fan

dipanaskan terlebih dahulu oleh regenerator. Udara panas

dan bahan bakar bereaksi menghasilkan kalor, yang

selanjutnya kalor ini sebagian dimanfaatkan untuk

memanaskan regenerator sebelum udara panas sisa

pembakaran dibuang. Material peleburan yang telah

disiapkan baik dari komposisi maupun beratnya

dimasukkan ke dalam tanur melalui hopper. Rabbling atau

pengadukan dilakukan melalui pintu rabbling yang

berjumlah 7 buah tiap tanur tujuannya untuk meratakan

material dan panas selama proses peleburan

berlangsung.

B. FLAME OVEN

Wet dross dan kurasan Forehearth dimasukkan ke dalam

flame oven, setelah atap flame oven dibuka suhu operasi

dipertahankan dengan menggunakan burner yang

menyemprotkan bahan bakar dan udara sekaligus

sehingga terjadi pembakaran dan menghasilkan kalor.

Operasi flame oven hanya untuk memisahkan timah dengan

dross pada temperatur operasi dibuat sedemikian rupa

sehingga yang mencair hanya logam timahnya saja.

Setelah timah mencair, lubang tapping dibuka agar timah

cair keluar, sementara slagnya tetap tertinggal di

dalam oven.

C. COOLER

Cooler digunakan untuk menurunkan temperatur debu

yang akan masuk ke dalam filter. Gas-gas hasil reaksi

yang mengandung debu itu dilewatkan pada silinder-

silinder tegak yang berjumlah 160 buah. Di bagian

bawah dari cooler disediakan kantung-kantung penampung

(cyclone) guna mengurangi keasaman gas. Settling chamber

berfungsi untuk mengurangi debu dari main flue.

Aliran udara disebabkan oleh isapan axial fan. Adanya

gaya grafitasi dan dibantu oleh sekat-sekat paku pada

dinding pipa pendingin, maka debu yang relatif berat

akan mengendap. Penurunan temperatur terjadi karena

adanya radiasi panas dari flue gas ke udara bebas.

Panjangnya lintasan yang dilalui menyebabkan banyaknya

panas yang terbuang. Debu-debu yang tertampung secara

periodik dibuang dengan membuka katup.

D. FILTER

Filter digunakan untuk memisahkan debu dengan gas-

gas hasil reaksi dalam tanur. Debu ini memiliki kadar

Sn yang cukup tinggi, sehingga perlu dilebur kembali.

Pemakaian filter ini selain dapat mengurangi Sn yang

terbuang juga dapat mengurangi kadar polusi gas buang

terhadap lingkungan sekitar.

Pendistribusian gas-gas ke kamar-kamar diatur oleh

katup pengatur aliran. Kamar yang diisi gas buang akan

membuka katup pengatur aliran gas buang secara

otomatis, dan katup pengatur udara bebas ditutup. Gas

tersebut selanjutnya didistribusikan ke dalam 176

filter bag dalam tiap kamar filter. Pengaliran ini

dilakukan oleh fan penghisap melalui sebuah lubang

atau pintu pada tiap kamar. Pada waktu pengeluaran,

katup pengatur aliran gas buang dan lubang isapan

ditutup. Dengan suatu sentakan, debu akan terlepas

dari saringan wool dan dengan dibantu oleh udara

bebas, yang masuk melalui katup pengatur udara bebas,

maka debu akan jatuh ke bawah.

E. DUST COLLECTING SYSTEM

Flue gas hasil peleburan biasanya terdiri dari gas

Oksigen (O2), Nitrogen (N2), Karbon Monoksida (CO),

Karbon Dioksida (CO2), gas sulfur, uap timah dan debu

timah yang semuanya dialirkan melalui regenerator,

sehingga panas dari flue gas akan diserap oleh

regenerator hingga temperatur regenerator mencapai 6000

C. Panas yang dibawa oleh flue gas, kemudian

dilewatkan pada main flue dan dua buah setlling

chamber, selanjutnya flue gas melewati cooler system

yang berfungsi menurunkan temperatur flue gas tersebut

sebelum masuk filter system sehingga temperatur lebih

kurang 1100 C.

Fungsi filter system untuk mendapatkan debu

timah, di mana debu timah bersama dengan gas lain

meninggalkan tanur sebelum ke system filter,

didinginkan dulu lewat pendingin udara (cooler

system). Debu timah dan gas tersebut masuk ke kantung-

kantung filter. Sedangkan gas-gas lain yang ikut

sebagai flue gas keluar lewat pori-pori (dinding)

kantung filter melalui cerobong. Dengan ketukan

mekanis debu akan turun, lalu ditampung di screw

conveyor yang dilanjutkan ke belt conveyor kemudian

masuk ke bunker debu. Dari bunker debu ini dilakukan

palletizing dengan suatu alat yang disebut pelletizer,

untuk menghasilkan debu timah yang berbentuk pellet.

Debu timah yang dihasilkan dipakai dalam peleburan

tingkat I sebagai bahan sirkulasi.

Selain dalam bentuk SnO, hasil reaksi di dalam

tanur dapat menghasilkan uap sulfide (SnS), yang

terbentuk karena adanya penurunan temperatur. Setelah

meninggalkan tanur maka uap SnS ini akan mengendap

sebagai debu bersama-sama dengan debu SnO.

Proses peleburan dan pemurnian bijih timah dilakukan

dengan berulang-ulang dengan tujuan mendapatkan logam

timah cair sebanyak-banyaknya dengan kadar setinggi

mungkin.

IV. TINGKAT PRODUKSI DAN LOKASI PELEBURAN

Bijih timah yang dihasilkan dari penambangan kapal

keruk dan produksi tambang terlebih dahulu dilakukan

pengolahan secara terpusat di Pusat Pencucian Bijih

Timah Mentok dan Pusat Metalurgi PT Tambang Timah

terletak di Mentok Provinsi Bangka Belitungdengan

kadar lebih dari 72%Sn.

Pencetakan balok timah dilakukan secara manual

dengan caram,emasukkan timah cair ke dalam cetakan

dengan bantuan pompa. Dilihat dari segi bentuknya,

logam timah produksi Pusat Metalurgi PT. Tambang Timah

terdiri dari :

a. Normal Ingot : dengan berat sekitar25 kg per balok

b. Small Ingot : dengan berat sekitar17 kg per balok

c. Tim Anoda : dengan anoda pesanan jepang, beratnya

sekitar40 kg

d. Tin Shot : bentuk butiran kecil timah yang dibuat

dengan pesanan khusus

e. Old Standard Ingot : dengan berat sekitar 36 kg

Sedangkan dari segi kandungan timahnya, logam timah

produksi Pusat Metalurgi PT. Tambang Timah dipasarkan

beberapa jenis :

a. Bangka Tin : kadar timah minimum 99,9%

b. Mentok Tin : kadar timah minimum 99,85%

c. Banka low Lead : kadar Pb rendah 20-200 ppm

d. Banka Four Nine : kadar timah minimum 99,99%

Tingkat Produksi per bulan timah oleh PT. Tambang

Timah berkisar 250.000 ton dengan variasi produknya

IV. FLOWCHART, TINGKAT PRODUKSI DAN LOKASI PELEBURAN TIMAH

GAMBAR 3

PROSES PELEBURAN TIMAH

BAHAN BAKU PELEBURAN

TANUR

KETEL PENAMPUNGAN

HOLDING POT CRYSTALLIZER

CRYSTALLIZER

KETEL PEMURNIAN

KETEL PERCETAKAN

BALOK TIMAH

PbSn

Kadar Pb & SnTemperatur MaterialTemperatur Setting

TAPPING

Ketel 2,4,6 (Kadar Pb rendah)Penurunan Suhu dan kadar Ar

Ketel 1,3,5Penurunan kadar besi (Fe) pada

suhu 280oC

Ketel Cetak (7&8)

SLAG I

Balok Timah Kapal Ekspor

Endapan Bijih Timah di Alam

Penambangan Laut dan Darat

kadar Sn = 10-20% Sn

PPBT (Dari kapal Keruk)Kadar Sn+ 70%Sn

Material ProduksiAnalisa Kadar

Bunker PabrikPenimbangan Komposisi

Pengisian Hopper I pada tanur (25 Ton)

Proses 6 jam pada suhu 1300-1400oC

Pengisian Hopper I pada tanur (25 Ton)

Proses 6 jam pada suhu 1300-1400oC

GAMBAR 4

PENGOLAHAN TIMAH Pb RENDAH

TAPPING

Ketel 2,4,6 (Kadar Pb Tinggi)Penurunan Suhu dan kadar Ar

Ketel 1,3,5Penurunan kadar besi (Fe) pada

suhu 280oC

Ketel Cetak (7&8)

SLAG I

Balok Timah Kapal Ekspor

Endapan Bijih Timah di Alam

Penambangan Laut dan Darat

kadar Sn = 10-20% Sn

PPBT (Dari kapal Keruk)Kadar Sn+ 70%Sn

Material ProduksiAnalisa Kadar

Bunker PabrikPenimbangan Komposisi

Pengisian Hopper I pada tanur (25 Ton)

Proses 6 jam pada suhu 1300-1400oC

Pengisian Hopper I pada tanur (25 Ton)

Proses 6 jam pada suhu 1300-1400oC

GAMBAR 5

PENGOLAHAN TIMAH Pb RENDAH

STUDI KASUS PELEBURAN

Dross dan hardhead selama ini tidak bisa dilebur

terpisah dari bijih timah, karena dalam peleburan timah

diperlukan senyawa silika sebagai stabilisator keasaman

dalam tanur. Hal ini menyebabkan bijih timah yang dilebur

bersama kedua material tersebut tidak dapat menjadi logam

timah berkadar tinggi, karena tingginya impurities di

dalam logam timah cair dardross dan heardehead.

Persediaan dross dan hardhead di Pusat Metalurgi

Mentok berlimpah namun untuk meleburnya secaraterpisah

dari bijih timah perlu dilakukan penelitian. Untuk

melebur dross dan hardhead diperlukan perhitungan

komposisi sesuai dengan perbandingan peleburan bijih

timah dan perlu dicarikan solusi pengganti bijih timah

yang mengandung senyawa silika. Penambahan pasirsilika

dalam kasusini dimaksudkan untuk mengetahui peranannya

dalam peleburan dross dan hardhead, karena berfungsi

untuk menjaga keasaman dan menurunkan titik lebur

material.

PENYELESAIAN

Peleburan dross dan hardhead dapat dilakukan secara

terpisah dari bijih timah dengan penambahan pasir

silika pada temperatur 1300oC.

Pasir silika dalam percobaan peleburan dross dan

hardhead berfungsi untuk membuat kondisi asam dalam

tanur dan menurunkan temperatur titik lebur slag.

Slag dominan dengan persenyawaan oksida membentuk

sistem CaO-FeO-SiO2.

Kadar Sn dalam slag akan minimal pada keasaman 1,25 –

1,5 yang diperoleh dari perbandingan jumlah oksigen

pada SiO2 dengan oksigen pada FeO dan CaO.

Kadar Sn dalam timah kasar lebih besar dari 97% dan

kadar logam Fe dalam timah kasar 2,35%.

Slag yang dihasilkan dari percobaan peleburan dross

dan hardhead adalah 96,199% sedangkan Sn yang losses

dalam slag 1,76%.

Komposisi yang tepat untuk melebur 500 gram dross dan

500 hardhead adalah 200 gram antrasit, 25 gram silika,

15 batu kapur dengan temperatur 1300oC serta waktu

kampanye 10 jam.

Reaksi pada peleburan bijih timah merupakan reaksi

berkebalikan dan berulang untuk membentuk logam timah.

NERACA ENERGI PADA PROSES PELEBURAN

Neraca Energi: pembukuan masukan dan luaran energi dalam

suatu proses/reactor. neraca kalor : jenis neraca energi

yang hanya memperhitungkan masukan dan luaran energi

termal.

PERSAMAAN DASAR :

CS kalor ke dalam sistem = S kalor keluar dari sistem +

kalor terakumulasi di dalam system, Pada keadaan tunak,

tidak ada kalor terakumulasi

SKEMATIK PERUBAHAN KALOR REAKSI

AT1 + BT2 = CT3 + DT4

AT1 BT2 CT3

298 298 298

DT4

HT1 HT2 HT3

298

HT4

Tref : 298K

A298 + B298 = C298 + D298

DH298

Catatan: 1. Perubahan kalor = - Perubahan entalpi

2. Cara menentukan perubahan kalor

sensibel (karena

perubahan temperatur) dapat

menggunakan Appendix B buku Rosenqvist

Dalam neraca kalor dilakukan pengelompokan masukan di

satu sisi dan luaran di sisi yang lain

Masukan: kumpulan semua perubahan entalpi yang negatif

(perubahan kalor yang positif), terdiri dari:

1. perubahan entalpi dari semua reaktan yang

temperaturnya di

atas temperatur acuan;

2. entalpi pembentukan yang negatif semua produk

reaksi

3. entalpi pembentukan yang positif semua reaktan

Luaran: kumpulan semua perubahan entalpi yang positif

(perubahan kalor yang negatif), terdiri dari:

1. Perubahan entalpi dari semua produk yang

temperaturnya di atas temperatur acuan;

2. Entalpi pembentukan yang negatif semua reaktan

3. Entalpi pembentukan yang positif semua produk

Untuk reaksi-reaksi yang sederhana dapat langsung

dihitung kalor/entalpi reaksinya. Untuk reaksi

eksotermik dikelompokkan dalam masukan, sedangkan reaksi

endotermik masuk kelompok luaran

TUGAS KELOMPOK

EKSTRAKSI METALURGI

TAHAPAN PROSES PELEBURAN BIJIH TIMAH

Dosen Pengasuh :

Ir. Taufik Arif, MT

Oleh :

Hiras P Tindaon 03043120028Marthin Ch J Bintang 03043120071Fhadil M B H 03043120059

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

INDERALAYA

2008