PIROMETALURGI(PERBEDAAN FERROUS DAN NON FERROUS,

DAN EKSTRAKSI Pb)

A. Perbedaan Pengolahan Ferrous dan Non Ferrous

1. Pengolahan Ferrous (Contohnya Nikel)

Gambar 1Bagan Alir Proses Pengolahan Laterit Nikel

Pembuatan ferro-nickel dilakukan melalui dua rangkaian proses utama

yaitu reduksi dalam tungku putar (rotary kiln, RK) dan peleburan dalam tungku

listrik (electric furnace, EF) dan lazim dikenal dengan Rotary kiln Electric

Smelting Furnace Process atau ELKEM Process. Bijih yang telah dipisahkan,

baik ukuran maupun campuran untuk mendapatkan komposisi kimia yang

diinginkan, diumpankan ke dalam pengering putar (rotary dryer) bersama-sama

dengan reductant dan flux. Selanjutnya dilakukan pengeringan sebagian (partical

drying) atau pengurangan kadar air (moisture content), dan kemudian

dipanggang pada tanur putar (rotary kiln) dengan suhu sekitar 700 -1000°C

tergantung dari sifat bijih yang diolah.

Maksud utama pemanggangan (calcination) adalah untuk mengurangi

kadar air, baik yang berupa air lembab(moisture content) maupun yang berupa

air kristal (crystalized water), serta mengurangi zat hilang bakar (loss of

ignition) dari bahan-bahan baku lain-nya. Selain itu, pemanggangan

dimaksudkan juga untuk memanaskan(preheating) dan sekaligus mencampur

bahan-bahan baku tersebut. Dalam tanur putar juga dilakukan reduksi

pendahuluan (prereduction) secara selektif untuk mengatur kualitas produk dan

meningkatkan efisiensi/produktivitas tanur listrik, sesuai dengan pasaran dan

kadar bijih yang diolah. Sekitar 20% dari kandungan nikel bjiih tereduksi, reduksi

terutama dilakukan untuk merubah Fe3+ menjadi Fe2+, sehingga energi yang

dibutuhkan dalam tanur listrik menjadi lebih rendah. Bijih terpanggang dan

tereduksi sebagian dari tanur putar ini dimasukkan ke dalam tanur listrik secara

kontinu dalam keadaan panas (di atas 500°C), agar dapat dilakukan pereduksian

dan peleburan. Dari hasil peleburan diperoleh feronikel (crude ferronickel) yang

selanjutnya dimurnikan pada proses pemurnian. Crude ferronickel memiliki

kandungan 15-25% Ni dan terkandungan pengotor yang tinggi seperti karbon,

silikon dan krom. Pemurnian dilakukan dengan oxygen blowing untuk

menghilangkan karbon, krom dan silikon juga ditambahkan flux berupa kapur,

dolomit, flouspar, aluminium, magnesium, ferosilikon dsb., untuk

menghasilkan slag yang memungkinkan sulfur dapat terabsorb pada saat

pengadukan dengan injeksi nitrogen. Hasil proses pemurnian dituang menjadi

balok feronikel(ferronickel ingot) atau digranulasi menjadi butir-butir

feronikel (ferronickel shots), dengan kadar nikel di atas 30%. Diagram alir

pembuatan ferronickel disajikan pada Gambar 1. Sedangkan diagram alir

pemurnian disajikan pada Gambar 2.

Gambar 2Tipikal Pembuatan Ferronickel

Gambar 3Tipikal Pemurnian Ferronickel

Pabrik pembuatan ferronickel di Indonesia dilakukan oleh PT Aneka

Tambang, Tabel 3, memperlihatkan parameter plant dari FENI-1 dan FENI-2 di

Pomalaa.

Tabel 1Parameter data FENI-1 dan FENI-2 PT Aneka Tambang tbk

Furnace Parameter FENI-1 FENI-2Number of furnace 1Furnace design Hatch HatchShape Circular CircularHearth dimension (inside, m) 13.8 ID 17.0 IDHearth area (inside m2) 150 227Sidewall cooling Plate and waffles Plate and wafflesNumber electrode 3 3Electrode diameter, mm 1500 1750Transformer, MVA 45 60Operating dataPower (MW) 32 42Hearth power density (kW/m2) 215 185Secondary voltage (phase) 570 620Secondary voltage (electrode) 330 360Secondary current, kA 34 39Resistance per electrode, mΩ 9 9Batch resistance per electrode, mΩ 9 9Arc power.batch power ratio 0 0Batch power density (kW/m2) 215 185

Arc voltage, V 0 0Arc length (@17V/cm) 0 0Electrode tip position Brush arc Brush arcCharge cover at tips Covered bash Covered bashPower cunsumption (kWh/ton) 510 510Calcine feed temperature 750 750Slag top temperature (oC) 1550 1550Slag SiO2/MgO ratio 1,5 1,5Slag %FeO 7 7Metal % Ni 19 19Metal % C 2,5 2,5

Bagan alir proses pengolahan mineral laterit nikel komersial di PT Antam dapat

dilihat pada Gambar 4 dengan produknya sebagai berikut.

Produk utama :

Logam paduan ferronickel

Komposisi kimia:

High carbon Fe-Ni: 23.4%-Ni; 1.75%-C.

Low carbon Fe-Ni: 24.4%-Ni; 0.01%-C.

Produk samping :

Terak; campuran logam oksida

Kondisi proses :

Mempunyai kadar nikel tinggi (>2.2%Ni)

Rasio Fe/Ni rendah (5-6)

Kadar MgO tinggi

Rasio SiO2/MgO >2.5

Gambar 4Bagan Alir Proses Ferronikel Di PT Aneka Tambang Tbk

2. Pengolahan Non Ferrous

Logam bukan besi/non ferro ini ditambang dalam bentuk bijih-bijihan,

akan tetapi tidak dalam keadaan murni melainkan bercampur dengan unsur-

unsur lain. pada umumnya bijih-bijih logam ini terdiri atas logam (0,5-20%)

dengan batu-batuan (kapur dan pasir) yang secara kimiawi terikat dengan

oksigen, belerang serta karbon dioksida.

Proses Bijih Logam

Bijih-bijih logam yang yang diperoleh dari hasil penambangan terlebih

dahulu dipecah menjadi bagian-bagian kecil. Pecahan-pecahan tersebut

kemudian digiling halus, untuk selanjutnya dicampur dengan minyak dan air

diaduk hingga antara tepung, minyak dan air tercampur dengan baik, kemudian

ditenangkan. Minyak akan mengikat logam dan belerang yang akan berada di

bagian atas adonan, sedangkan air akan mengikat lumpur dan kotoran lain yang

berada di bagian bawah adonan. Setelah dipisahkan antara yang ada di bagian

bawah dengan bagian atas, campuran lumpur dan air dibuang. Campuran antara

minyak, logam dan belerang tersebut kemudian dipanasi dengan udara panas

untuk menghilangkan belerang hingga diperoleh logam oksida.

Proses Kering (Pirometalurgi)

Bijih logam yang sudah diproses menjadi logam oksid dimasukkan ke

dalam dapur api untuk mereduksi oksigennya dalam suatu proses dioksidasi

dalam dapur tersebut. Logam oksid dipanasi hingga cair belerang yang tersisa

juga ikut terbakar pada saat yang sama. Kandungan-kandungan yang lain

misalnya silikon dan besi dioksidasikan menjadi terak yang mengapung di atas

cairan logam kemudian teraknya dipisahkan. Maka diperoleh cairan logam

dengan kadar kemurnian 99%.

Proses Basah (Hidrometalurgi)

Proses ini sering juga dikatakan senagai elektro metalurgi. Dalam proses

ini dengan oksid ditenangkan dalalm larutan sulfat/alkali melalui saringan. Bila

perliu digabung dengan reaksi kimia tertentu untuk membebaskannya dari

logam-logam yang tidak diinginkan. Kemudian di masukkan ke dalam lautan

tembaga sulfat (elektrolit untuk mengikutiproses elektrolisa) dengan bntuan dua

buah elektrode yang dialiri listrik arus searah. Larutan yang mengandung logam

dipisahkan. Logam-logam sebagai ion positif bergerak menuju katode negatif dan

di sana dibuang. Hasil dari proses elektrolisis ini adalah logam dengan

kemurnian (98-99%).

Proses Keramik

Logam yang bertitik lebur tinggi seperti wolfram dan molibdenium tidak

dapat diproses dengan proses kering maupun basah melainkan dengan proses

keramik. Proses keramik/yang biasa juga disebut proses sinter, terdiri atas

penerjaan sebagai berikut:

Serbuk logam karbida diberi pengerjaan pendahuluan, yaitu digiling,

dicampur, ditamah dengan lilin dan dijadikan butiran-butiran.

Serbuk yang telah diberi pengerjaan pendahuluan ini dipadatkan.

Bentuk yang telah padat tersebut diberi pengerjaan sinter pendahuluan

pada suhu ± 700°C.

Bentuk padat yang telah diberi pengerjaan sinter pendahuluan tersebut

dipadatkan lagi dengan tekanan tinggi (60 N/cm2).

Kemudian bentuk padat tersebut di sinter lagi pada suhy 1400°C.

Selanjutnya hasil sinter yang kedua tersebut dicloning untuk

menghilangkan distorsi bentuk yang kecil dan menjaga komponen agar

dalam toleransi yang dikehendaki.

B. Ekstraksi Timbal

Pada proses ekstraksi, bijih galena dipekatkan dengan teknik flotasi buih

kemudian ditambahkan sejumlah kwarsa SiO2, dilanjutkan dengan proses

pemanggangan terhadap campuran ini.

Persamaan reaksi pada proses ini :

2PbS(s)+ 3O2(g)à 2PbO(s)+ 2SO2(s)

Proses reduksi dilaksanakan dengan batu bara (C) dan air kapur :

PbO(s)+ C(s)à Pb (l) + CO(g)

PbO(s)+ CO(g) à Pb(l) + CO2(g)

Proses pemanggangan dengan temperature tinggi akan mengubah galena

menjadi PbSO4, sehingga diperlukan penambahan kwarsa (SiO2) untuk

mengubah sulfat menjadi silikat.

PbO4(g) + SiO3(g) à PbSiO3(s)+ SO3(g)

Silikat dalam proses reduksi akan diubah oleh air kapur, CaO menjadi PbO

(tereduksi oleh batubara) dan kalsium silikat sebagai kerak atau ampas.

PbSiO3(s)+ CaO(s) à PbO + CaSiO3(s)

Alternatif lain pada proses reduksi yaitu pemakaian reduktor bijih bakar dari

galena segar sebagai penganti batubara :

PbS(s) + 2PbO(s) à Pb(s)+ SO2(g)

Pemurnian logam timbel

Tahap I

Melelehkan dibawah titik leleh tembaga sehingga tembaga pengotor

mengkristal dan dapat dipisahkan.

Tahap II

Meniupkan udara diatas permukaan lelehan timbel, pengotor

arsendan antimon akan berubah menjadi arsenat dan antimonat. Atau

oksidanya termasuk bismuth sebagai buih atas permukaan dapat diambil

keluar.

Tahap III

Menambahkan 1-2% seng agar perak atau emas pengotor akan lebih

mudah larut dalam lelehan seng. Campuran didinginkan secara perlahan

dengan suhu 4200C – 4800C. logam perak dan emas akan terbawa dalam

seng yang telah mengkristal sehinga dapat dipisahkan dari lelehan

timbal., kelebihan sen dapat pula dipisahkan dengan teknik penyulingan

vakum (tekanan rendah)

Tahap IV

Melakukan teknik elektrolisis metode Betts, menggunakan elektrolit

larutan timbal heksafluoro silikat (PbSiF6) dan asamnya (H2SiF6).

Lembaran-lembaran tebal timbal dipasang sebagai katoda dan plat-plat

timbel belum murni dipasangkan sebagai anoda. Anoda timbel akan

mengalami oksidasi menjadi larutan Pb2+ yang kemudian akan tereduksi

menjadi logam Pb yang No

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Hiskia dan Edi Kurniawan. 2001. Kimia Unsur dan Radiokimia.

Bandung : PT Citra Aditya Bakti.

Justiana, Sandri, dan Muchtaridi. 2009. Kimia 3. Bogor : Yudhistira.

Petrucci, Ralph H.1985.Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat.

Jakarta : PT Erlangga.