Studi Proses Reduksi Mineral Mangan Menggunakan Gelombang Mikro Dengan Variasi Daya dan Waktu Radiasi

Transkripsi

1 Studi Proses Reduksi Mineral Mangan Menggunakan Gelombang Mikro Dengan Variasi Daya dan Waktu Radiasi LOGO Fathan Bahfie Dosen Pembimbing: Dr. Sungging Pintowantoro,ST., MT.

2 Latar Belakang Mangan adalah logam yang penting dalam penggunaan campuran logamlogam di industri baja. Dalam baja, mangan bersifat meningkatkan kualitas tempaan baik dari segi kekuatan, kekerasan,dan kemampuan pengerasan Hammer mill Bucket excavator

3 Potensi cadangan bijih mangan di Indonesia cukup besar,terutama di provinsi NTT dan NTB (R. Sukhyar,2010) Latar Belakang 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)

4 Tabel World Manganese Reserves and Reserves Base

5 Tabel World Production of Manganese Ore

6 Metode Ekstraksi Mangan Pirometallurgi Kekurangan : -Bahan bakar yang diperlukan banyak -Polusi gas -Biaya operasional tinggi Hidrometallurgi Kekurangan : -Waktu lama

7 Pyrometallurgi Calcining Furnace Reverberatory Fluidized Bed Reactor Deep Reduction

8 Hydrometallurgi Leaching

9 Microwave Kelebihan : -Proses lebih cepat -Ramah lingkungan -Mudah pengoperasiannya

10 Perumusan Masalah Bagaimana pengaruh variasi daya dan waktu proses radiasi menggunakan gelombang mikro terhadap reduksi mineral mangan

11 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

12 Tujuan Penelitian Dapat mengetahui mekanisme proses reduksi mineral mangan menggunakan energi gelombang mikro serta mengetahui daya dan waktu radiasi yang optimal

13 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

14 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)

15 Microwave

16 Proses Pembangkitan Panas Microwave Gelombang mikro Mempolarisasi atom atau molekul Menciptakan dipol listrik Molekul bergetar Friksi/Gesekan PANAS

17 Interaksi Material Dengan Gelombang Mikro

18 Tinjauan Termodinamika Proses reduksi mangan: 2MnO 2 (s) + C (s) Mn 2 O 3(s) + CO (g) ΔH o = 523,236 KJ/g mol MnO 2 3Mn 2 O 3(s) + C (s) 2Mn 3 O 4(s) + CO (g) ΔH o = 963,9 KJ /g mol Mn 2 O 3 Mn 3 O 4(s) + C (s) 3MnO (s) + CO (g) ΔH o = 1392,93 KJ/g mol Mn 3 O 4 MnO (s) +C (s) Mn (s) +CO (g) ΔH o = 386,568 KJ/g mol MnO MnO 2(s) +2C (s) Mn (s) +2CO (g) ΔH o = 3266,634 KJ/g mol Mn

19 Penelitian Sebelumnya Tahun Penulis Judul Metode Hasil Chen Jin,dkk Guocai Zhu,dkk Microstructure of Solid Phase Reduction on Manganese Oxide Ore Fines Containing Coal by Microwave Heating Thermal analysis and kinetic modeling of manganese oxide ore reduction using biomass straw as reductant Memanaskan mineral mangan dengan mikrowave 2450 MHz ditahan pada selama 20 menit. 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. Penurunan voluminal dari MOOFCC dengan microwave pemanasan dengan kondisi perbandingan molar atom dari ru: rc sebagai 1: 1,06 dan tidak dilindungi atmosfer. MO 2 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. 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.

20 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 (MnO 2 ) diproduksi dalam sel elektrowinning. MnCO 3 dilarutkan dengan elektrolit daur ulang yang berisi larutan MnSO 4 dan H 2 SO 4 menggunakan cara leaching. Studi leaching dilakukan pada sumber mangan menghasilkan ukuran partikel besar (Lebih besar dari 9,5 mm) dengan encer SO 2 dalam tangki berpengaduk menunjukkan bahwa bahan tersebut mudah leachable, dengan Mn ekstraksi besar dari 90% tercapai dalam waktu yang lama.

21 Metodologi Penelitian start Persiapan bahan Diagram Alir Penelitian Penggerusan mineral mangan Uji XRF Penggerusan arang + pengayakan 100 mesh Mineral mangan diroasting pada temperatur 800 o C Uji XRF Pengayakan mineral mangan (100 mesh) A B

22 C A Metodologi Penelitian B Ditimbang sesuai komposisi, pencampuran dan pengadukan C Diagram Alir Penelitian Memasukkan sampel ke microwave (1000 dan 2000 watt) Analisa data Kesimpulan Penyinaran MW (40 menit, 50 menit, dan 60 menit) end Uji SEM- EDX Uji XRF Uji XRD

23 Bahan Penelitian Pirolusit Arang

24 XRF Sebelum Perlakuan Compound Kadar Unsur (%wt) Al Ca Cr Fe K Mg Mn 2,1 7,86 0,05 17,47 3,26 0,06 48,52 Compound Na P Si Ti S Ba Kadar Unsur (%wt) Setelah Roasting 0,45 0,67 3,32 0,06 0, Compound P K Ca Mn Kadar Unsur (%wt) 0,48 0,78 15,8 60,63 Compound Kadar Unsur (%wt) Fe Cu Zn Sr Ba Si 5,67 0,38 0,19 0,49 2,9 3,32

25 XRF Setelah diekstraksi dengan daya 1000 watt Waktu (Menit) Kadar Unsur (%wt) Ca Mn Fe Cu Zn Sr Ba P Si ,9 5 0,21 0,18 0,64 3 0,5 0, ,6 4 0,16 0,13 0,67 3 0,4 0, ,4 4 0,11-0,91 3,1 0,3 1,6 Setelah diekstraksi dengan daya 2000 watt Waktu (Menit) Kadar Unsur (%wt) Ca Mn Fe Cu Zn Sr Ba P Si ,5 5 0,19 0,18 0,5 3 0,5 0, ,4 4 0,16 0,13 0,57 3 0,4 0, ,9 4 0,11-0,91 3,1 0,3 2,7

26 XRD Setelah diekstraksi dengan waktu 40 menit

27 XRD Setelah diekstraksi dengan waktu 50 menit

28 XRD Setelah diekstraksi dengan waktu 60 menit

29 1000 watt, 40 Menit Element Wt% At% C O Al Ca Mn SEM-EDX 1000 watt, 50 Menit Element Wt% At% C O Mn watt, 60 Menit Element Wt% At% C O Mn Al

30 2000 watt, 40 Menit Element Wt% At% C O Mn SEM-EDX 2000 watt, 50 Menit 2000 watt, 60 Menit Element Wt% At% C O Mn Element Wt% At% O Ca Mn

31 Pengaruh Variasi Daya dan Waktu Terhadap Kadar Mineral Mangan Tabel hasil uji XRF pada ekstraksi mineral mangan dengan daya dan waktu penyinaran yang berbeda Daya Kadar Mn (%) (wattt) 40 menit 50 menit 60 menit ,9 79,6 75, ,5 80,4 71,9 Peningkatan kadar Mn dengan pengaruh variasi daya, dan variasi waktu.

32 Temperatur Yang Dicapai Selama Penyinaran Gelombang Mikro Tabel temperatur mineral mangan hasil ekstraksi dan pada berbagai inputan daya Daya(watt) Temperatur ( C) 40 menit 50 menit 60 menit Perbandingan temperatur mineral mangan pada berbagai inputan daya

33 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 o C.

34 Perhitungan Rasio Komposisi Dengan persamaan reaksi pada saat roasting sebagai berikut : 2MnO 2(s) + C (s) Mn 2 O 3(s) + CO (g) 3Mn 2 O 3(s) + C (s) 2Mn 3 O 4(s) + CO (g) Mn 3 O 4 (s) + C (s) 3 MnO (s) + CO (g) Setelah diroasting,lalu dilakukan melting pada mineral mangan tersebut. Dengan persamaan reaksi pada saat ekstraksi sebagai berikut : MnO 2(s) + C (s) MnO (s) + CO (g) MnO (s) + C (s) Mn (s) + CO (g) MnO 2(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 MnO 2 = 100 gram Mr MnO 2 = 87 Ar C = 12 Maka mol MnO 2 yaitu, gr MnO 2 = mol MnO 2 X Mr MnO 2 mol = gr MnO2 : Mr MnO2 mol MnO 2 = 100 gram : 87 mol MnO 2 = 1,14 Maka mol C yaitu, mol C = 1 X mol MnO 2 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 MnO 2(s) + 2C (s) Mn (s) + CO (g) Mn yang digunakan yaitu sebesar 20 gram untuk dimeltingkan, maka untuk perhitungan arangnya sebagai berikut: gr MnO 2 = 20 gram Mr MnO 2 = 87 Ar C = 12 Maka mol MnO 2 yaitu, gr MnO 2 = mol MnO 2 X Mr MnO 2 mol = gr MnO2 : Mr MnO2 mol MnO 2 = 20 gram : 87 mol MnO 2 = 0,23 Maka mol C yaitu, mol C = 2 X mol MnO 2 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

35 LOGO MOHON KRITIK DAN SARAN