Oleh : Miftakhur Rohmah 2711100061

Dosen PembimbingDr. Sungging Pintowantoro S.T, M.TDian Mughni Felicia S.T , M.Sc

Jurusan Teknik Material dan MetalurgiFTI - ITSStudi Variasi Komposisi Grafit terhadap Proses Ekstraksi TiO2 (Rutil) dari Pasir Besi Ilmenite dengan Memanfaatkan Pemanasan Gelombang Mikro dan Leaching Asam Klorida

Bab I Pendahuluan

Latar BelakangEkstraksi TiO2Kebutuhan TiO2Ketersediaan Bahan BakuJumlah ImporTeknologi EkstraksiTotal produksi dunia mencapai 7 juta m3 ton untuk ilmenit ( 710.000 ton rutile)

Ketersediaan Bahan Baku di IndonesiaSumber : Pusat Sumber Daya Geologi, 2013

PulauTipe DepositResource TiO2(tons)Reserve TiO2 (ton)KetSumateraPlacer11.072.620(5.47 25.15 %)-vLaterite107.800.859(0.5 15 %)-JawaPlacer27.469.600(9.12 23.17 %)21.922.229(8.92 9.629 %)vKalimantanLaterite596.497.700(0.5 - 15 %)-FloresPlacer175.000(7.15 %)-SulawesiPlacer32.597.590( 0.9 9.85 %)-vLaterite37.000.000(0.15 %)-Total812.613.169(0.15 25.15% )21.922.229(8.92 9.629 %)

Titanium dan TiO2 Review

MineralKomposisiKandungan TiO2 (%)RutileTiO2 (Tetragonal) 95 %AnataseTiO2 (Tetragonal, near octahedral) 95 %BrookiteTiO2 (Orthorhombic) 95 %IlmeniteFeTiO340 65 %LeucoxeneFe2O3. nTiO2> 65%ArizoniteFe2O3. nTiO2. mH2O-PerovskiteCaTiO3-GeikieliteMgTiO3-Titanite or spheneCaTiSiO5-Titaniferous magnetite(Fe.Ti)2O32-20 %

Bagaimana pengaruh variasi komposisi grafit terhadap perolehan TiO2 pada produk hasil ekstraksi ilmenit? Pasir besi berasal dari daerah LumajangOksidasi ilmenite dilakukan di muffle furnace dengan parameter tertentuReaktor reduksi yang digunakan microwave batch furnace.Diasumsikan tidak ada heat loss dalam microwave batch furnace selama proses penyinaran gelombang mikroLeaching HCl dilakukan setalah pemanasan gelombang mikro dengan parameter tertentuRumusan MasalahBatasan MasalahRumusan Masalah dan Batasan Masalah

Mengetahui mekanisme proses reduksi TiO2 dari pasir besi ilmenit dengan pemanasan gelombang mikroDari penelitian ini diharapkan dapat memberikan teknologi alternatif ramah lingkungan untuk perkembangan teknologi metalurgi ekstraksi di Indonesia serta mengoptimalkan pemanfaatan pemanasan gelombang mikro untuk ekstraksi TiO2TujuanPenelitianManfaat Penelitian2. Menganalisa pengaruh variasi komposisi grafit dan menentukan komposisi yang optimal terhadap fasa yang terbentuk, kadar TiO2, dan tingkat perolehan TiO2 pada produk hasil reduksi ilmenit.Tujuan dan Manfaat Penelitian

Bab II Tinjauan Pustaka

Pasir Besi IlmenitDua ikatan oktahedral yang saling mengikat oksigen ini menyebabkan sulit untuk dipisahkan.perubahan ilmenite terjadi hanya pada layer besi dan merubah karakteristik magnetik (Aguiet al, 2001).

Karakteristik Struktur kristal = heksagonal36.8% Fe, 31.6% Ti, dan 31.6% oksigenWarna = Hitam atau merah kecoklatan

Titanium Dioksida

RutileAnataseIndex Bias2.712.55Tint strength1750 18501250Oil Absorption16-3616.26AplikasiPigment untuk segala jenis kebutuhanPigment untuk katalis dan tinta, sel suryaProses kloridaProses sulfat

Karbon akan mengkonduksi energi sehingga elektron pada material non elektrik akan bergerak dengan mudah. Pergerakan inilah yang menyebabkan panas pada material (Pickles, 2009)Grafit(a) Grafit 50%- titania 50%(d) grafit 100% (e) titania 100%.

Ilmenite diberi perlakuan preoksidasi untuk mendapatkan penguatan dan peningkatan pada kinetika reduksi. Ilmenite dioksidasi sekitar 1000 C untuk mengubah fase ilmenite menjadi kombinasi rutile dan pseudobrookite sebagai berikut :2 FeTiO3(s) + 0.5 O2(g) Fe2TiO5(s) + TiO2(s)Proses Oksidasi Ilmenit

Reaksi solid state : FeTiO3(s) + C = Fe(s)+ CO(g) + TiO2(s)Namun, reaksi solid state ini tidak terjadi bahkan setelah 20 jam pada 1000 oC, karena tidak adanya kontak partikel (Kodjo, 1988) sehingga reaksi yang terjadi berupa solid-gas. Reaksi tersebut mengikuti reaksi berikut ini :

FeTiO3(s) + CO(g) = Fe(s)+ TiO2 + CO(g)Proses Reduksi Ilmenit

Gelombang MikroGelombang mikro merupakan energi elektromagnetik dengan medan listrik dan magnetik yang saling terkait. Panjang gelombang dari 1 sampai 300 mm. Frekuensi yang sering digunakan pada microwave rumahan yaitu 2450 MHz.Keuntungan Pemanasan Microwave:

Transfer energi tidak bergantung pada transfer panas dari permukaan*Panas disebabkan oleh material itu sendiri sebagai akibat absorpsi gelombang mikro sehingga inti material memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan bagian permukaan.***Kemungkinan pemanasan yang lebih cepat, waktu singkatPemanasan volumetrik

Mekanisme Interaksi Gelombang MikroMagnetronMedan ElektromagnetikPolarisasi dipole dan atomik

Proses Leaching

AspekProses KloridaProses SulfatBahan BakuKandungan TiO2 dalam ilmenite tinggi (minimal 60 %) *Kandungan TiO2 dalam ilmenite berjenis rendah. (minimal 40 %) **Produk yang dihasilkanProduk setengah jadi (prekusor) dengan kandungan TiO2 tinggi **Produk dengan kadar TiO2 kurang dari proses klorida, karena dalam bentuk anatase (low grade). *Produk sampinganProses klorida diyakini lebih ramah karena produk samping berupa besi(III) klorida yang bernilai jual.* Limbah besi sulfat besi sulfat yang diyakini berbahaya pada lingkungan dan bernilai kurang ekonomis **AplikasiPigment untuk berbagai properti **Pigment untuk katalis dan tinta **

Termodinamika Reaksi- Tahapan Gasifikasi KarbonC(s) + O2 (g) CO2 (g)CO2 (g) + C (s) 2CO (g) (Reaksi Boudard)

Tahapan reduksi pasir besi Besi oksida3 Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 FeO + CO Fe + CO2

Besi oksida titanFe2O3.TiO2 + 3CO 2Fe + 2TiO2 + 3CO2FeTiO3 + 3CO Fe + TiO2 + CO2

Tinjauan Penelitian Sebelumnya

Hua Yixin (1996)laju pemanasan akan menurun dengan meningkatnya laju reaksi. Penambahan karbon pada pasir besi akan meningkatkan laju reaksi. Ketika fraksi karbon kurang dari 20 %. Peningkatan fraksi karbon akan mempercepat pembentukan CO sehingga meningkatkan reaksi pada permukaan karbon. Ketika lebih dari 20 %, reaksi akan dikontrol dengan reaksi boudard.Elda Rayhana dan Azwar Manaf (2012)Proses reduksi karbon menggunakan ball milling untuk mencampurkan bijih besi dengan karbon (rasio 1:1) selama 3 jam kemudian dilakukan pemanasan furnace pada temperature 1000 oC dengan waktu penahanan sebesar 0, 1, dan 3 jam. Hasil optimum didapatkan pada kondisi penahanan selama 1 jam dengan hasil kadar 52,28 % Fe; 19,88 % FeTiO3 ; 27,83 % TiO2.. Setelah leaching didapatkan didapatkan perolehan TiO2 sebesar 73.73 % 32.05 % FeTiO3 dan TiO2 67.95 %

Bab III Metodelogi Penelitian

Peralatan dan Bahan PenelitianPasir BesiGrafitAsam Klorida 20 % dan 3 %AquadesAmonia Hidroksia (NH4OH)CrucibleMuffle FurnaceMagnetTimbangan digitalAluAyakanThermometer InfraredHot Plate dan Magnetic StrirreCentrifugeX-Ray Fluorescence (XRF)X-Ray Diffraction (XRD)Proximate AnalysisVector Network Analyzer (VNA)

BAHANPERALATAN

Diagram Alir Penelitian

Pemisahan Magnetik

MineralMagnet Intensity (T)Magnetite< 0.1Hematite> 1.3 2.0Limonite1.6 2.0 Gothite1.5 1.8 Siderit< 1.0 1.8Ilmenite0.8 -1.6

Jenis MagnetKekuatan Grade N3511800 TGrade ferritic

Peletakkan Bahan Baku pada Crucible

KarakteristikGrafit(Magnetit)IlmeniteTitanomagnetiteDensitas1.30 1.88 g/cm3Kekuatan(2 10) x 103 psiResistifitas elektrik450 1000 ( in)Koefisien termal ekspansi (7 8.8) x 10-6 (in/in)/oCKonduktifitas panas65 95 Btu-ft.hr/ft3 oFKapasitas panas0.17 cal/(g oC)

MagnetronAntenna helixDesain Microwave Batch Furnace

Rancangan Penelitian

TERIMA KASIH

Sumber : Gambagi, 2010Sumber : Gambagi, 2010Karakteristik Pasir besi ilmenite (magnet, penyerapan gelombang mikro)Hasil XRF

Karakteristik TiO2Penjelasan secara umumSecara umum, trus tunjukkan alasan kenapa pakai gelombang mikroPenjelasan secara umumSecara umum, trus tunjukkan alasan kenapa pakai gelombang mikroSecara umum, trus tunjukkan alasan kenapa pakai gelombang mikroSecara umum, trus tunjukkan alasan kenapa pakai gelombang mikroGambar gambar ajaSecara umum, trus tunjukkan alasan kenapa pakai gelombang mikro