STUDI RANCANG BANGUN MICROWAVE BATCH FURNACE … · pengolahan sumber daya alam lokal. Himbauan. Menteri ESDM. UU No.4 Tahun 2009 Tentang Pertambangan Mineral dan Batubara. Metode

STUDI RANCANG BANGUN MICROWAVE BATCH FURNACE UNTUK PROSES REDUKSI

PASIR BESIDENGAN OPTIMASI LAMA RADIASI

Oleh :Yuhandika Yusuf

(2709100083)

Dosen Pembimbing :Dr. Sungging Pintowantoro S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

QuickTime™ and aGIF decompressor

are needed to see this picture.

Indonesia memilikiSDA yang melimpah

Potensi pasir besi yang terdapat di pesisir jawa,sumatra,sulawesi, dan nusa tenggara , (Franklin,2006)

Latar Belakang

Pasir Besi

Sumber Daya Alamyang memadahi

Memenuhi Kebutuhan besi bajayang semakin meningkat

pengolahan sumber daya alamlokal

HimbauanMenteri ESDM

UU No.4 Tahun 2009 Tentang Pertambangan Mineral dan Batubara

MetodePengolahanPasir basi

Pyrometalurgi

• Blast furnace• kupola• Mufle (electric)

furnace• Arc furnace• Rotary kiln

Teknologi AlternatifGelombang Mikro (microwave)

Perumusan Masalah

Bagaimana merancang bangun microwave batch furnace untuk proses

reduksi pasir besi dengan optimasi lama radiasi

Batasan Masalah

1. Penelitian dilakukan denganmenggunakan pasir besi dan grafit.

2. Konsentrat pasir besi dan pereduksidianggap 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

• Besi termasuk unsur yang melimpahdi permukaan bumi. Sebagai logamyang paling murah danpenggunaanya yang sangat luas,sehingga besi merupakan logamyang diproduksi paling besardiseluruh dunia.

• Kandungan dalam pasir besi adalahmagnetite (Fe3O4), hematite (Fe2O3),taconite, limonite, siderit.

Grafit

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

magnetronAntena helix

Plat alumunium

Cawan

Interaksi Gelombang mikro pada material

(Kazi E haque)

Konsep pembangkitan panas pada microwave

PANAS

Terjadi gesekan/friksi antar molekul

Molekul berpindah dengan cepat

Menciptakan dipol listrik

Mempolarisasi atom atau molekul

Gelombang mikro

Faktor-faktor yang mempengaruhi interaksi

• permitivitas yang 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) + O2 (g) CO2 (g)

• C(s) + CO2 (g) 2CO (g)

• 3Fe2O3(s) + CO (g) 2Fe3O4 + CO2 (g)

• Fe3O4(s) + CO (g) 3FeO + CO2 (g)

• FeO(s) + CO (g) Fe + CO2 (g)

Penelitian sebelumnyaPenulis 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 BesiOksida dengan VariasiReduktor (Arang, Batubara, Grafit) dan Lama PenyinaranMenggunakan GelombangMikro

Penelitian ini dilakukan dengan melakukanredusi pasir besi dengan daya 3000 watt dan variasi berat total campuran 20, 40 dan60 gram dengan waktu radiasi 40, 60 dan80 menit.Hasil yang paling optimal diperoleh pada hasil reduksi dengan berattotal 40 gram dan pada waktu radiasi 80 menit yaitu dengan kadar Fe sebesar98.09%

Penulis Judul HasilPUTU GITARANI CAHAYA PUTRI WIJAYA

ANALISA SIFAT DIELKTRIK PADA PROSES REDUKSI MINERAL PASIR BESI AKIBAT GELOMBANG MIKRO DENGAN REDUKTOR ARANG

Pada penelitian ini dilakukanpenyinaran gelombang mikro padapasir besi dengan menggunakanreduktor arang dan daya 4000 Watt. Kemudian dilakukan pencampurankomposisi pasir besi dan arangdengan berat total 150 gram denganukuran partikel 100 mesh. Kemudiandiradiasi gelombang mikro denganwaktu radiasi 40 menit, 50 menit, 60 menit, 70 menit, dan 80 menit.Dari hasil pengujian diperoleh hasilbahwa proses reduksi yang paling optimal dari campuran pasir besi danarang seberat 150 gram adalah padawaktu peradiasian 80 menit yaitudengan nilai koefisien penyerapansebesar 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

Waktu

(menit)

Compound (%wt)

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