STUDI RANCANG BANGUN MICROWAVE BATCH FURNACE UNTUK PROSES REDUKSI PASIR BESI DENGAN OPTIMASI LAMA RADIASI Oleh : Yuhandika Yusuf (2709100083) Dosen Pembimbing : Dr. Sungging Pintowantoro S.T., M.T. JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
Latar Belakang Indonesia memiliki SDA yang melimpah Pasir Besi Potensi pasir besi yang terdapat di pesisir jawa,sumatra,sulawesi, dan nusa tenggara, (Franklin,2006) QuickTime and a GIF decompressor are needed to see this picture.
Sumber Daya Alam yang memadahi Himbauan Menteri ESDM UU No.4 Tahun 2009 Tentang Pertambangan Mineral dan Batubara pengolahan sumber daya alam lokal Memenuhi Kebutuhan besi baja yang semakin meningkat
Metode Pengolahan Pasir basi Pyrometalurgi Blast furnace kupola Mufle (electric) furnace Arc furnace Rotary kiln
Teknologi Alternatif Gelombang Mikro (microwave)
Perumusan Masalah Bagaimana merancang bangun microwave batch furnace untuk proses reduksi pasir besi dengan optimasi lama radiasi
Batasan Masalah 1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan pasir besi dan grafit. 2. Konsentrat pasir besi dan pereduksi dianggap homogen. 3. Mineral yang terkandung dalam pasir besi yang digunakan dianggap magnetit (Fe3O4) 4. Batu tahan api yang digunakan sebagai dinding dari microwave dianggap terisolator.
Tujuan Penelitian 1. Mengetahui mekanisme proses interaksi gelombang mikro dengan pasir besi pada desain microwave batch furnace 2. Mengetahu korelasi antara lama waktu peradiasian dengan hasil reduksi pasir besi pada desain microwave batch furnace
Mamfaat Penelitian 1. Untuk meningkatkan perkembangan teknologi metalurgi ekstraksi yang mandiri di Indonesia khususnya di usaha kecil dan menengah. 2. Radiasi gelombang mikro dapat digunakan sebagai teknologi alternatif yang ramah lingkungan dan waktu proses yang singkat 3. Sebagai bahan masukan bagi pemerintah dan masyarakat untuk mengembangkan dan memamfaatkan gelombang mikro dalam proses ekstraksi khususnya reduksi pasir besi
Tinjauan Pustaka Pasir Besi Grafit Besi termasuk unsur yang melimpah di permukaan bumi. Sebagai logam yang paling murah dan penggunaanya yang sangat luas, sehingga besi merupakan logam yang diproduksi paling besar diseluruh dunia. Kandungan dalam pasir besi adalah magnetite (Fe3O4), hematite (Fe2O3), taconite, limonite, siderit. Grafit merupakan sumber daya alam yang dapat dijadikan sebagai sumber bahan baku material karbon dalam proses reduksi.
Gelombang Mikro Gelombang mikro (microwave) memiliki frekuensi antara 300 MHz-300 GHz dan memiliki panjang gelombang dari 1-300 mm, dan frekuensi yang paling banyak digunakan adalah 2.45 GHz
Desain Microwave Batch Furnace
Plat alumunium magnetron Antena helix Cawan
Interaksi Gelombang mikro pada material (Kazi E haque)
Konsep pembangkitan panas pada microwave Gelombang mikro Mempolarisasi atom atau molekul Menciptakan dipol listrik Molekul berpindah dengan cepat Terjadi gesekan/friksi antar molekul PANAS
Faktor-faktor yang mempengaruhi interaksi permitivitasyang nyata dan imajiner (yang bergantung frekuensi), konduktivitas termal kapasitas panas temperatur geometri dari kedua sampel dan rongga microwave densitas bulk tingkat daya ukuran partikel massa sampel atau jumlah sampel kehadiran susceptors atau coupling agent terjadinya reaksi kimia atau perubahan fasa.
Reaksi reduksi pada pasir besi C (s) + O 2 (g) CO 2 (g) C (s) + CO 2 (g) 2CO (g) 3Fe 2 O 3(s) + CO (g) 2Fe 3 O 4 + CO 2 (g) Fe 3 O 4(s) + CO (g) 3FeO + CO 2 (g) FeO (s) + CO (g) Fe + CO 2 (g)
Penelitian sebelumnya Penulis Judul Hasil Kyousuke Hara Pig iron making by focused microwave beams with 20 kw at 2,45 GHz Penelitian ini proses reduksi campuran magnetit dan grafit sebanyak 1 kg menggunakan total daya 20kW berhasil mendapatkan 100% pig iron dengan waktu radiasi selama 30 menit. Pemancaran gelombang mikro dibantu oleh antenna helix untuk sampai ke sampel yang akan direduksi. Widya Emilia Primaningtyas Analisa Proses Reduksi Besi Oksida dengan Variasi Reduktor (Arang, Batubara, Grafit) dan Lama Penyinaran Menggunakan Gelombang Mikro Penelitian ini dilakukan dengan melakukan redusi pasir besi dengan daya 3000 watt dan variasi berat total campuran 20, 40 dan 60 gram dengan waktu radiasi 40, 60 dan 80 menit.hasil yang paling optimal diperoleh pada hasil reduksi dengan berat total 40 gram dan pada waktu radiasi 80 menit yaitu dengan kadar Fe sebesar 98.09%
Penulis Judul Hasil PUTU GITARANI CAHAYA PUTRI WIJAYA ANALISA SIFAT DIELKTRIK PADA PROSES REDUKSI MINERAL PASIR BESI AKIBAT GELOMBANG MIKRO DENGAN REDUKTOR ARANG Pada penelitian ini dilakukan penyinaran gelombang mikro pada pasir besi dengan menggunakan reduktor arang dan daya 4000 Watt. Kemudian dilakukan pencampuran komposisi pasir besi dan arang dengan berat total 150 gram dengan ukuran partikel 100 mesh. Kemudian diradiasi gelombang mikro dengan waktu radiasi 40 menit, 50 menit, 60 menit, 70 menit, dan 80 menit. Dari hasil pengujian diperoleh hasil bahwa proses reduksi yang paling optimal dari campuran pasir besi dan arang seberat 150 gram adalah pada waktu peradiasian 80 menit yaitu dengan nilai koefisien penyerapan sebesar 46.45% dan kadar Fe 88.08%.
Metode Penelitian
Analisa Data dan Pembahasan Hasil XRD pasir besi 200 g dengan waktu radiasi 80,90,100,dan 110 menit
Hasil XRF pasir besi 200 g dengan waktu radiasi 80,90,100,dan 110 menit Compound (%wt) Waktu (menit) Al Si Ca Ti Fe Cu Mn 80 4 4.6 1.5 6.7 79.75 0.12 0.31 90 2 2.9 3.4 1.46 81.08 0.8 0.94 100 3.9 4.2 1.8 8.4 81.45 0.15 0.34 110 2 3 0.8 5.8 84.78 0.1 0.33
Hubungan temperatur terhadap waktu radiasi pada pasir besi 200 g dan daya 4000 watt
Hubungan Waktu Radiasi dengan Peningkatan % kadar Fe pada pasir besi 200 g dan daya 4000 watt
Kesimpulan Desain Microwave Batch Furnace sudah dapat mereduksi pasir besi walaupun masih belum maksimal. Penggunaan antenna helix bisa mengarahkan gelombang mikro pada daerah tertentu. Penambahan waktu peradiasian proses reduksi pada sampel dengan jumlah massa tetap akan menaikkan temperatur kerja pada sampel. Kandungan konsentrat Fe paling besar terdapat pada proses reduksi dengan waktu radiasi 110 menit yaitu 84,78%
Saran Antenna Helix yang digunakan harus dibuat dengan lebih presisi lagi Uji pola radiasi dari antenna helix untuk mengetahui daerah yang terkena radiasi. Penambahan waktu reduksi dengan range lebih besar dan menggunakan massa total yang lebih besar. Reduktor yang digunakan harus mempunyai % fix karbon yang tinggi dan % kadar O yang rendah. Penggunaan sampel dalam bentuk pellet agar gas CO bisa terdistribusi secara maksimal
Sekian dan terima kasih