STUDI PENGARUH PROSES DELEADING TERHADAP DISTRIBUSI ARSENIK DI DALAM TANUR ANODA PT. SMELTING, GRESIK TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 STUDI PENGARUH PROSES DELEADING TERHADAP DISTRIBUSI ARSENIK DI DALAM TANUR ANODA PT. SMELTING, GRESIK TUGAS AKHIR Dibuat untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Metalurgi Di Institut Teknologi Bandung Oleh : TITUS DEUS PRIZFELIX PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN TEKNIK PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2 LEMBAR PENGESAHAN STUDI PENGARUH PROSES DELEADING TERHADAP DISTRIBUSI ARSENIK DI DALAM TANUR ANODA PT. SMELTING, GRESIK TUGAS AKHIR Bandung, Juni 2008 Disetujui untuk Program Studi Teknik Metalurgi Oleh : Dr. Ir. Rozik Boedioro Soetjipto Pembimbing ii

3 Bergembiralah akan hal itu, sekalipun sekarang ini kamu seketika harus berdukacita oleh berbagai-bagai pencobaan.maksud semuanya itu ialah untuk membuktikan kemurnian imanmu -- yang jauh lebih tinggi nilainya dari pada emas yang fana, yang diuji kemurniannya dengan api -- sehingga kamu memperoleh puji-pujian dan kemuliaan dan kehormatan pada hari Yesus Kristus menyatakan diri-nya. (Petrus1:6-7) Kupersembahkan untuk ayah, ibu dan kakakku. Semoga berkat Allah selalu bersama mereka iii

4 STUDI PENGARUH PROSES DELEADING TERHADAP DISTRIBUSI ARSENIK PADA TANUR ANODA PT. SMELTING GRESIK RINGKASAN Pada peleburan tembaga dengan proses Mitsubishi, pemurniann oksidasi yang bertujuan mengoksidasi pengotor agar masuk ke dalam terak dilakukan di tanur anoda. Deleading adalah suatu proses penghilangan timbal yang terjadi pada tanur anoda yang disertai dengan penambahan bahan imbuh berupa campuran silika dan Cl-slag dengan komposisi tertentu. Tidak semua unsur minor dalam blister diharapkan masuk ke dalam terak. Salah satu unsur yang diharapkan tetap tinggal di dalam tembaga hasil pemurnian blister adalah arsen. Keberadaan arsen akan membantu dalam prosess elektrorefining untuk mencegah terjadinya pasivasi. Untuk mengetahui pengaruh proses deleading terhadap kandungan arsen maka didefinisikan koefisien distribusi. Koefisien distribusi menunjukkan nisbah antara konsentrasi arsen di dalam terak dan di dalam tembagaa Hasil penelitian menunjukkann bahwa variabel yang memberikan pengaruh signifikann terhadap koefisien distribusi, dalam selang beberapa parameter operasi yang diteliti, kebasaan terak, tingkat oksidasi dan tekanan parsial oksigen. Sedangkann temperatur tidak memberikan pengaruh berarti. Nilai koefisien terkecil yaitu 0,36 diperoleh pada kondisi indeks kebasaan 0,119; oksigen terlarut 5257ppm; grade tembaga 99,3% %; temperatur C. iv

5 A STUDY ON DELEADING INFLUENCE TO ARSENIC DISTRIBUTION IN ANODE FURNACE OF PT. SMELTING GRESIK ABSTRACT Fire refining in the Mitsubishi process takes place in the anode furnace in order to remove impurities into slag. De-leading is a process to removee lead by adding flux, consisting of mixtures of silica and Cl-slag by certain composition, to the anode furnace. Some minor element should be retained in the copper metal at certain concentration because of its benefit in further process. Arsenic for example serves to prevent passivation in the electro-refining process. Distribution coefficient is used as a parameter to determine the influence of deratio leading process on the final arsenic content. Distribution coefficient shows between arsenic content in slag and copper respectively y. This study shows that arsenic content was influenced by basicity of slag, oxidation level and oxygen partial pressure. The smallest distribution coefficient value was obtained at basicity index of 0.36, 5257 ppm of dissolved oxygen, and 99.3% of copper grade at C. v

6 KATA PENGANTAR Puji syukur pada Allah yang telah melimpahkan rahmat, kasih sayang, serta ilmu- Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian tugas akhir yang berjudul Studi Pengaruh Proses Deleading Terhadap Distribusi Arsenik Pada Tanur Anoda PT. Smelting Gresik Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1. Bapak Ir. Budi Priyo Handogo yang telah memberikan izin penelitian tugas akhir di PT. Smelting, Gresik; 2. Bapak Ir. Antonius Prayoga yang telah memberikan izin penelitian di tanur anoda PT. Smelting, Gresik; 3. Bapak Dadan Ibrahim, S.T. dan Bapak Soegijarno, S.T. atas bimbingannya selama pelaksanaan tugas akhir di PT. Smelting, Gresik; 4. Bapak Dr. Ir. Rozik Boedioro Soetjipto, dosen pembimbing tugas akhir; 5. Bapak dan Ibu staf pengajar Program Studi Teknik Metalurgi dan Teknik Pertambangan ITB yang telah membagi segala ilmu dan pengetahuannya; 6. Bapak dan Ibu staf tata usaha dan seluruh pegawai Program Studi Teknik Metalurgi dan Teknik Pertambangan ITB atas semua bantuan yang diberikan; 7. kawan-kawan mahasiswa Teknik Metalurgi dan Teknik Pertambangan ITB; 8. serta seluruh pihak yang telah membantu pelaksanaan tugas akhir ini. Bandung, Mei 2008 Penulis vi

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... HALAMAN PERSEMBAHAN... RINGKASAN... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... halaman i ii iii iv v vi vii ix xi xii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG MASALAH RUMUSAN MASALAH MAKSUD DAN TUJUAN PENELITIAN RUANG LINGKUP PEMBAHASAN SISTEMATIKA PENULISAN... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA PERILAKU UNSUR MINOR DALAM PELEBURAN TEMBAGA Unsur-unsur minor dalam fasa leburan tembaga Termodinamika unsur minor dalam leburan tembaga Partisi dan distribusi pengotor (unsur minor) dalam leburan tembaga Perilaku unsur minor dalam proses pemurnian anoda PERILAKU UNSUR MINOR DALAM TERAK Bahan imbuh Kebasaan terak Teori aktivitas unsur-unsur di dalam terak Kapasitas arsen KINETIKA REAKSI OKSIDASI UNSUR-UNSUR MINOR vii

8 BAB III METODOLOGI PENELITIAN DIAGRAM ALIR PENELITIAN DESKRIPSI PROSES PEMURNIANN PADA TANUR ANODA PROSEDUR PERCOBAAN Metode Pengambilann Sampel Metode Preparasi Metode Analisis Kimia BAB IV PEMBAHASAN TERMODINAMIKA ARSEN DALAM LELEHAN TEMBAGA DAN TERAK Pengaruh komposisi terak pada koefisien distribusi arsen Pengaruh tekanan parsial oksigen pada koefisien distribusi arsen Pengaruh konsentrasi oksigen terlarut pada koefisien distribusi arsen Pengaruh kandungann tembaga pada koefisien distribusi arsen Pengaruh temperaturr operasi pada koefisien distribusi arsen Distribusi Arsen dalam gas ASPEK KINETIKA OKSIDASI ARSEN BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii viii

9 DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 1.1 Proses Mitsubishi... 1 Gambar 2.1 Diagram terner Cu-Fe-S... 7 Gambar 2.2 Pengaruh valensi pada ukuran ion... 7 Gambar 2.3 Struktur terak... 8 Gambar 2.4 Diagram Ellingham untuk reaksi oksidasi Gambar 2.5 Koefisien aktivitas beberapa logam dalam lelehan tembaga Gambar 2.6 Diagram terner untuk terak fayalit Gambar 2.7 Koefisien aktivitas oksida logam pada terak fayalit Gambar 2.8 Pengaruh kadar tembaga terhadap koefisien distribusi arsen Gambar 2.9 Diagram fasa biner Cu dan As Gambar 2.10 Pengaruh grade matte terhadap koefisien aktivitas unsur terlarut Gambar 2.11 Pengaruh oksigen terlarut pada koefisien distribusi arsen Gambar 2.12 Urutan tingkat kebasaan oksida unsur-unsur Gambar 2.13 Pengaruh indeks kebasaan terhadap koefisien distribusi arsen Gambar 2.14 Skema Tanur Anoda selama Proses Deleading Gambar 2.15 Antarmuka Antara Dua Fasa Gambar 3.1 Diagram alir proses penelitian Gambar 3.2 Penampang tanur anoda Gambar 3.3 Sampel ingot tembaga Gambar 3.4 Tampilan hasil analisa ICP Gambar 4.1 Grafik hubungan indeks kebasaan terak dan koefisien distribusi arsen Gambar 4.2 Grafik hubungan antara tekanan parsial oksigen dan koefisien distribusi ix

10 Gambar 4.3 Grafik hubungan logaritma tekanan parsial oksigen dan logaritma koefisien distribusi Gambar 4.4 Hubungan antara oksigen terlarut dan koefisien distribusi arsen Gambar 4.5 Hubungan kandungan Cu di matte dan aktivitas unsur minor Gambar 4.6 Grafik hubungan kandungan tembaga anoda dan koefisien distribusi arsen Gambar 4.7 Hubungan antara prosentase tembaga di terak dan koefisien distribusi arsen Gambar 4.8 Hubungan temperatur dan koefisien aktivitas arsen Gambar 4.9 Perubahan kandungan arsen dalam tembaga x

11 DAFTAR TABEL halaman Tabel 2.1 Koefisien Aktivitas Raoult pada 1523 K Tabel 3.1 Variasi Jumlah Terak Tanur Pembersih dan Pasir Silika Tabel 4.1 Parameter operasi dan hasil percobaan dalam tanur anoda Tabel 4.2 Hasil pengamatan pada anoda dan blister Tabel 4.3 Dampak perubahan indeks kebasaan terhadap koefisien distribusi arsen Tabel 4.4 Dampak perubahan tekanan parsial oksigen terhadap koefisien distribusi arsen Tabel 4.5 Dampak perubahan konsentrasi oksigen terlarut terhadap koefisien distribusi arsen Tabel 4.6 Dampak perubahan grade tembaga dalam anoda terhadap koefisien distribusi arsen Tabel 4.7 Dampak perubahan kandungan tembaga dalam terak terhadap koefisien distribusi arsen Tabel 4.8 Kapasitas arsen Tabel 4.9 Dampak perubahan temperatur operasi terhadap koefisien aktivitas As Tabel 4.10 Kehilangan As ke dalam fasa gas Tabel 4.11 Perubahan kadar As dalam fasa logam terhadap waktu. 62 xi

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Data-data Operasi Perusahaan Lampiran B Data-data Hasil Analisis Lampiran C Perhitungan Neraca Massa Unsur Cu dan As Lampiran D Penurunan Persamaan Koefisien Distribusi Lampiran E Prosedur analisis kimia kandungan terak dan tembaga xii