Ajeng Rahmasari NIM 12/330087/TK/

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Indonesia merupakan negara berkembang dengan jumlah penduduk 254,9 juta orang dan akan terus meningkat setiap saatnya. Seiring dengan pertumbuhan penduduk, kebutuhan akan hunian dan kesehatan juga akan meningkat. Salah satu bahan yang digunakan dalam sektor kontruksi dan bangunan adalah gypsum. Gypsum dihidrate (CaSO 4.2H 2 O) merupakan bentuk gypsum yang paling banyak penggunaannya. Hal ini dikarenakan proses pemanasan pada gypsum dihydrate dapat menghasilkan gypsum hemihydrate yang merupakan fase yang relatif stabil dan memiliki nilai komersial lebih 90% penjualan gypsum di US. Gypsum hemihydrate (plaster of paris, stucco) memiliki kemampuan menyerap air, mengeras dan membentuk gypsum dihidrate merupakan keunggulan utamanya dibanding dengan jenis gypsum lain (anhidrat, dihidrat) (Kirk -Othmer, 2004). Selain itu, gypsum hemihydrate di bidang kesehatan dapat digunakan sebagai pembalut patah tulang, cetakan gigi dan penambal gigi. Gigi tiruan dapat dibuat dari gypsum hemihydrate berdasar kemampuannya menyerap air, kemudian dapat dibentuk yang nantinya mengeras membentuk mold gigi tiruan. Bahan baku gypsum hemihydrate dapat berjenis natural gypsum yaitu gypsum yang diambil dari alam dan gypsum sintetis yang berasal dari limbah pabrik orthoposporic acid atau disebut dengan fosfogypsum dikarenakan kandungan fosfor sebagai impurities-nya. Fosfogypsum memiliki keunggulan dalam hal statusnya sebagai limbah industri dan kandungannya yang tidak terlalu beragam sehingga penanganannya yang lebih mudah. Karena fosfogypsum masih mengandung pengotor serta memiliki kadar radioaktif yang tinggi, diperlukan suatu usaha pemurnian dan Ajeng Rahmasari NIM 12/330087/TK/

2 konversi agar didapatkan kadar gypsum dihydrate yang lebih tinggi sehingga didapatkan produk gypsum hemihydrate yang lebih banyak. Terdapat beberapa cara pemurnian dan konversi bahan baku menjadi produk, yaitu pemurnian dengan penambahan campuran air dan Na 2 (SO 4 ) : NaCl, atau penambahan ammonium sulfat. Prarancangan ini memilih proses acid washing dikarenakan gypsum hemihydrate yang dihasilkan akan lebih murni, menghasilkan produk samping berupa hydrofluoride acid yang bernilai ekonomis, serta prosesnya yang cukup banyak digunakan. B. Tinjauan Pustaka Pembuatan gypsum hemihydrate dari fosfogypsum : 1. Menurut Paten US A (1919) By product gypsum (fosfogypsum) dihaluskan dan dihilangkan kandungan airnya menggunakan open fire. Gypsum kemudian didehidrasi menggunakan steam bertekanan 150 lbs/ft 2 selama 4 jam. Selanjutnya cara ini dikembangkan dengan menghaluskan gypsum menjadi berukuran 7 mm menggunakan ball mill dan dipanggang pada suhu 130 o C dengan gas panas selama 2 jam (Hiranaka dkk., 2013). Reaksi dalam reaktor dehidrasi : 2CaSO 4.2H 2 O kal/gmol <=> (CaSO 4 ).1/2H 2 O + 3H 2 O Proses ini memiliki kelebihan berupa prosesnya yang relatif mudah dan sederhana dan alat yang dipergunakan tidak terlalu banyak. Kekurangan dari proses ini adalah adanya impurities dengan jumlah cukup besar yang akan terbawa hingga ke produk dan menurunkan kualitas produk. 2. Menurut Paten US A (1967) By product gypsum dihaluskan dengan ball mill untuk selanjutnya di-screen pada 100 mesh untuk menghilangkan Ajeng Rahmasari NIM 12/330087/TK/

3 kotoran. Bagian yang lolos kemudian dicuci dengan air dan dihaluskan lalu di-screen kembali pada 270 mesh. Screen lebih baik berupa screen basah (wet screen). Gypsum kemudian difiltrasi dan ditambahkan ammonium sulfat 10-15% pada dewatered gypsum. Campuran tersebut kemudian dipanaskan pada suhu o C selama 1 menit. Fluoride dan ammonia dapat dipungut dan dimanfaatkan kembali. Proses ini dapat menghilangkan kandungan fluoride pada limbah gypsum (Carothers dkk, 1967). Keuntungan dari proses ini adalah berkurangnya kadar impurities fluoride pada produk gypsum dibandingkan dengan bahan baku. Selain itu, fluoride dan ammonia dapat dipungut dan dimanfaatkan sebagai hasil samping. Kekurangan dari proses ini adalah adanya impurities lain dengan jumlah besar yaitu fosfor yang tidak dapat dihilangkan sehingga kualitas produk belum cukup baik. 3. Menurut Paten US (Wet Method) (1971) By product gypsum dilarutkan dalam campuran air dan Na 2 (SO 4 ) : NaCl dengan perbandingan 78 g/l : 50 g/l. Pencampuran dilakukan pada suhu 98 o C, ph 1,94 dan pencampuran dilakukan selama 110 menit. Suspensi tersebut kemudian di-filter dengan menggunakan vacuum filter. Cake tersebut sudah merupakan gypsum hemihydrate yang kemudian perlu dicuci terlebih dahulu dengan air bersuhu 18 o C dan dikeringkan dengan suhu 80 o C hingga kelembaban berkurang menjadi hanya sekitar 6,18%. Gypsum hemihydrate yang terbentuk kemudian dihaluskan sesuai standar. Metode ini mengklaim dapat menurunkan kandungan P 2 O 5 dari 0,85% menjadi 0,25% dan memberikan hasil gypsum hemihydrate yang lebih stabil. Gypsum hemihydrate proses ini tidak akan berubah kembali menjadi gypsum dihidrate dalam waktu 3,5 jam. Ajeng Rahmasari NIM 12/330087/TK/

4 Metode ini juga mengklaim bahwa produk dengan wet method ini akan memberikan konsistensi dan wet tensile strength yang lebih baik dari proses kalsinasi (Masashi dkk, 1971). Namun kelemahan dari metode ini adalah adanya pengotor fluoride yang ikut terbawa hingga ke akhir proses. 4. Proses Menurut Singh dkk (1996) Secara garis besar, proses pengolahan fosfogypsum menjadi gypsum hemihydrate adalah purifikasi dan dehidrasi atau kalsinasi. a. Purifikasi Pada proses ini, beberapa impurities akan dihilangkan dari fosfogypsum. Fosfogypsum ditambahkan larutan H 2 SO 4 5%. Menurut Singh (2001), kandungan fosfat dalam fosfogypsum dapat berupa Ca(H 2 PO 4 ). 2 H 2 O, Ca(H 2 PO 4 ). 2 3H 2 O, Ca(H 2 PO 4 ) 2, sehingga reaksi yang terjadi antara asam sulfat dan impurities komponen fosfat adalah : H 2 SO 4 + Ca(H 2 PO 4 ). 2 H 2 O CaSO 4 + 2H 3 PO 4 + H 2 O H 2 SO 4 + Ca(H 2 PO 4 ). 2 3H 2 O CaSO 4 + 2H 3 PO 4 + 3H 2 O H 2 SO 4 + Ca(H 2 PO 4 ) 2 CaSO 4 + 2H 3 PO 4 Sedangkan reaksi asam sulfat dan impurities komponen fluoride adalah : H 2 SO 4 + CaF 2 CaSO 4 + 2HF Reaksi asam sulfat dengan komponen kalsium adalah : H 2 SO 4 + CaO CaSO 4 + H 2 O Gas HF yang terbentuk kemudian diolah dengan scrubber. Hasil reaksi kemudian dipisahkan dengan vibrating filter untuk memisahkan fase cair berupa larutan H 3 PO 4 dan fase padat berupa gypsum dihidrate. Gypsum dihidrate kemudian dicuci kembali untuk menghilangkan sisa pengotor berupa asam dan kandungan impurities. Keluaran dari tangki pencuci kemudian dipisahkan fasa-cair padatnya dan fasa padat akan dikeringkan dengan rotary drier. Ajeng Rahmasari NIM 12/330087/TK/

5 b. Dehidrasi atau kalsinasi Pada horizontal shaft kiln terjadi proses kalsinasi fosfogypsum menjadi gypsum hemihydrate pada suhu 160 o C dengan bantuan udara panas yang dibakar oleh fuel oil. Reaksi yang terjadi yaitu dehidrasi fosfogypsum menjadi gypsum hemihydrate : CaSO 4 2H 2 O CaSO 4 0,5H 2 O + 1,5H 2 O Produk gypsum hemihydrate kemudian dimasukkan pada cooling conveyor untuk didinginkan hingga mencapai suhu 35 o C kemudian menuju ball mill untuk dihaluskan dan disimpan ke bin melalui system pneumatic. Metode ini memiliki keuntungan dalam hal kemurnian fosfogypsum sebagai bahan baku yang relatif tinggi dari hasil reaksi pemurnian. Kemurnian bahan baku yang tinggi akan menghasilkan proses yang lebih efisien dan zero waste serta dihasilkannya produk gypsum hemihydrate yang lebih banyak. Selain itu, hasil samping proses pemurnian dengan menggunakan asam sulfat akan menghasilkan gas HF yang memliki nilai jual. Namun kekurangan dari proses ini adalah gypsum hemihydrate produknya mudah berubah menjadi gypsum dihidrate kembali, tidak seprti wet method. Hal ini cukup lumrah terjadi di industri gypsum hemihydrate dan dapat diatasi dengan proses yang minim kontak dengan air dan kelembaban. Dapat disimpulkan bahwa proses ini lebih baik dibanding proses-proses lainnya dari segi kualitas produk dan keberlanjutan proses ini dengan industri lainnya melalui hasil samping sehingga atas dasar pertimbangan-pertimbangan tersebut, penyusun memilih proses ini. Ajeng Rahmasari NIM 12/330087/TK/