Oleh :

Ika Ismail 2708100014

Dosen Pembimbing : Sungging Pintowantoro S.T., M.T., Ph. D

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

Indonesia merupakan negara yang kaya akan hasil tambang seperti timah perak, nikel, batubara dan juga bijih besi

• LATAR BELAKANG Konsumsi baja merupakan salah satu tolok ukur

kemajuan ekonomi Indonesia

Tabel: Konsumsi Baja Negara Asean (2010)

No. NEGARA KONSUMSI KG/KAPITA 1 SINGAPURA 665 2 CHINA 508 3 THAILAND 290 4 MALAYSIA 199 5 VIETNAM 115 6 INDONESIA 32

Sumber: diolah dari berbagai sumber

Tahun Konsumsi Produksi Impor 2007 6,9 juta ton 4,48 2,42 2008 7,79 5,29 2,5 2009 5,65 3,71 1,94 2010 7,48 5,23 2,25 2011 8,67 6,01 2,59

Sumber : kementerian perindustrian, IISIA

Tabel : Kebutuhan Baja di Indonesia

INDONESIA MEMPUNYAI CADANGAN PASIR BESI YANG BANYAK

Proses Ekstraksi . Metalurgi ekstraksi merupakan proses pemurnian

logam yang banyak melibatkan proses-proses kimia, baik yang temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada temperatur tinggi dengan cara proses peleburan untuk menghasilkan logam dengan kemurnian tertentu, yang dinamakan juga metalurgi kimia.

Blast Furnace Konsumsi energi sangat

besar Produksi mahal Safety Factor tinggi Ada bagian proses dari

furnace yang tidak ramah lingkungan

Microwave

Gelombang mikro dapat di manfaatkan sebagai proses ekstraksi metalurgi secara langsung dan menunjukkan bahwa gelombang mikro sangat efektif untuk menunjang proses ekstraksi material, karena - Ramah Lingkungan

- Proses Reduksi berlangsung cepat

- Mengindari dampak lingkungan yang buruk

- Aman

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh variasi Daya dan Lama Penyinaran Gelombang mikro terhadap proses reduksi Pasir Besi dengan reduktor arang

Batasan Masalah

1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan pasir besi dan arang serta CaO.

2. Konsentrat pasir besi dan pereduksi dianggap homogen.

3. Mineral yang terkandung dalam pasir besi yang digunakan dianggap magnetit (Fe3O4)

4. Pengaruh pancaran gelombang mikro dianggap sempurna.

5. Batu tahan api dianggap terisolator.

Tujuan

Mengetahui pengaruh variasi daya dan lama penyinaran terhadap proses reduksi pasir besi menggunakan gelombang mikro dengan reduktor arang .

Pasir Besi Komposisi Kimia Pasir Besi Fe : 69,07 % Si : 5,91 % Al : 5,73 % Ca : 2,18 % Ti : 6,26 % Mn : 0,57 % V : 0,61 % Cr : 0,01 % K : 0,37 % P : 0,21 % Bi : 12 %

REDUKTOR ARANG

Presentasi karbon arang

C S

% Berat

89 0.19

Microwave

Konsep Microwave

INTERAKSI MATERIAL DENGAN GELOMBANG MIKRO

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPANGARUHI INTERAKSI MATERIAL TERHADAP GELOMBANG MIKRO

BESAR MASSA KOMPOSISI JENIS MATERIAL UKURAN PARTIKEL BESAR DAYA WAKTU PENYINARAN

Proses pembangkitan panas oleh Gelombang Mikro

Gelombang mikro

Molekul bergetar

Friksi/Gesekan

PANAS

Menciptakan dipol listrik

Mempolarisasi atom atau molekul

Reaksi Termodinamika C + O2 CO2

C + CO2 2CO

3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 ∆H = -12636 cal

Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 ∆H = 8664 cal

FeO + CO Fe + CO2 ∆H = - 4236 cal

Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 ∆H = 8664 cal X 2

FeO + CO Fe + CO2 ∆H = - 4236 cal X6 2 Fe3O4 + 2 CO 6 FeO + 2 CO2 ∆H = 17328 cal

6 FeO + 6 CO 6 Fe + 6 CO2 ∆H = -25416 cal 2 Fe3O4 + 8 CO 6 Fe + 8 CO2 ∆H = -8088 cal Fe3O4 + 4 CO 3 Fe + 4 CO2 ∆H = -4044 cal

Penelitian sebelumnya

Penelitian R. M. Kelly dan N. A. Rowson

Mereka melakukan penelitian pada 500 gram konsentrat ilmenit dan di panaskan langsung pada temperatur 1000oC pada tekanan atmosfer selama 3 jam. Setelah proses pemanasan dan sampel didinginkan, 125 gram sample konsentrat ilmenit kemudian dicampur dengan perbandngan 4:1 dengan carbon powder.Variable yang mereka gunakan yaitu reduksi pada furnace konvensional pada inert nitrogen atmosfer pada temperature 700o-1000oC selama 4, 8 dan 16 jam. Dan pada microwave dengan input power 600, 750 dan 1000 W selama 5-10 menit.

Hedi Herdianto Pasir besi besi direduksi menggunakan furnace konvensional sehingga sangat sulit untuk mencapai proses pencairan pada konsentrat pasir besi.Dalam penelitiannya didapatkan rasio tertinggi yang menghasilkan hasil reduksi tertinggi yaitu pada rasio pasir besi batubara 0,54. Serta pada temperatur 1100oC dengan lama reduksi 150 menit. Derajat metalisasi yang dihasilkan yaitu 51,75 %.

M. Ansar Nasir Penelitian dilakukan dengan penyinaran gelombang mikro terhadap campuran antara pasir besi dan batubara dengan variasi daya 400, 600 800 watt pada frekuensi 2.45 GHz. Variabel yang digunakan adalah lama penyinaran,

Herman Sandy Pada penelitian ini ekstraksi pasir besi dilakukan dengan penyinaran gelombang mikro menggunakan reduktor batu bara dengan daya 800 watt pada frekuensi 2.45 GHz. Variabel yang digunakan adalah ukuran partikel campuran pasir besi dan batu bara dan lama penyinaran gelombang.

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Continue..

CONTINUE..

Bahan Penelitian A

PASIR BESI ARANG

Alat penunjang

Pengujian yang dilakukan XRF Alat XRF merupakan alat uji tak merusak yang mampu menentukan kandungan unsur dalam suatu bahan padat maupun serbuk secara kualitaif dan kuantitatif dalam waktu yang relatif singkat.

XRD Untuk mengetahui

senyawa yang terbentuk secara kualitatif dilakukan pengujian XRD dari sampel hasil reduksi

SEM-EDAX Untuk mengetahui struktur

morfologi dan penyebaran unsur dalam sampel hasil reduksi

XRD pasir besi

Uji XRD pada variasi daya 2000 Watt

Uji XRD pada daya 3000 Watt

Analisa komposisi unsur pasir besi

Al Si P K Ca Ti V Cr Mn Fe Bi

2.2 7.03 0.17 0.38 2.38 6.35 0.60 0.01 0.58 69.07 10

Hasil Pengujian XRF daya 2000 Watt

Mn P S Si Fe C

40 menit

0,550 0,750 0,011 12,962 72,62 4,17

50 menit

0,310 0,650 0,017 14.713 77,291 3,53

60 menit

0,350 1,50 0,009 9.13 76,580 3,99

Hasil Pengujian XRF pada daya 3000 Watt

Mn P S Si Fe C

40 menit

0,440 0,710 0,008 14.70 77,120 4,583

50 menit

0,310 0,622 0,011 12.94 80,681 3,980

60 menit

0,900 0,650 0,056 6.180 81,670 3,592

Pada daya 2000 Watt Lama radiasi 50 menit

Element Wt% At%

CK 03.37 09.20

OK 23.24 47.68

FeK 73.39 43.13

Matrix Correction ZAF

Pada daya 2000 Watt lama radiasi 60 menit

Element Wt% At% CK 04.95 14.93 OK 13.76 31.13 SiK 01.92 02.47 FeK 79.37 51.46 Matrix Correction ZAF

Pada daya 3000 Watt dan 50 menit

Element

Wt%

At%

CK 05.29 16.84 OK 10.20 24.38 SiK 01.39 01.89 FeK 83.11 56.89 Matrix Correction ZAF

Pada daya 3000 Watt 60 menit

Element Wt% At% OK 05.53 16.58 MgK 01.52 03.00 SiK 01.21 02.07 KK 00.38 00.47 CaK 03.25 03.89 BaL 03.37 01.18 FeK 84.75 72.83 Matrix Correction ZAF

Pengaruh variasi daya dan lama penyinaran PADA HASIL UJI XRF TERJADI KENAIKAN KADAR FE PADA

DAYA 2000 DAN 3000 WATT

KENAIKAN TERTINGGI FE TERJADI PADA DAYA 3000 WATT DAN 60 MENIT YAITU 81,67%

PADA SELANG WAKTU 40-50 MENIT TERJADI KENAIKAN KADAR FE YANG TINGGI NAMUN PADA SELANG 50-60 MENIT TERJADI KENAIKAN KADAR FE NAMUN KURANG SIGNIFIKAN

Kendala proses reduksi

MATERIAL PADA CASTABLE DAN CRUSIBLE DIPERKIRAKAN MELTING PADA DAYA DAN

TEMPERATUR DI ATAS 1200 C SEHINGGA

BEREAKSI DENGAN SAMPEL PROSES REDUKSI

KOMPOSISI KARBON (C) YANG KURANG MENYEBABKAN PROSES REDUKSI BERJALAN KURANG MAKSIMAL

KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data yang telah

dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Reduksi pasir besi dapat dipercepat dengan menggunakan

energi gelombang mikro. 2. Kandungan konsentrat Fe paling besar terdapat pada proses

reduksi dengan daya 3000 Watt dan lama penyinaran 60 menit yaitu 81,67%

3. Proses reduksi yang terjadi dengan penggunaan daya 3000 watt banyak sekali terdapat Unsur Fe, dan sedikit FeO, serta Magnetite.

SARAN 1. Proses reduksi selanjutnya sebaiknya dilakukan dengan variasi

waktu yang lebih lama dan besar massa komposisi yang lebih besar.

2. Reduktor yang digunakan pada proses reduksi pasir besi lebih baik dengan kadar C yang tinggi dan kadar O yang rendah seperti grafit atau kokas ( batubara ), penggunaan arang dikatakan kurang baik karena mempunyai kadar O dan H yang cukup tinggi.

3. Pengujian DSC/TGA untuk mengetahui stabilitas termal terhadap sampel hasil reduksi.

4. Penambahan pyrometer pada mikrowave untuk mengetahui kenaikan temperatur tiap detik.