Piro Metalurg i

PIROMETALURGI

A.

Definisi Pi Pirometalurgi Menurut Kirk-Othmer metalurgi ekstraktif adalah ilmu yang mempelajari

cara-cara cara-cara pengambilan pengambilan (ekstraks (ekstraksi) i) logam logam dari bijih bijih ( ore = naturally naturally occuring  occuring  compounds) compounds ) dan proses pemurniannya, sehingga sesuai dengan syarat-syarat komersial. Metalurgi ekstraktif dibagi menjadi 3 (tiga) jalur dan salah satunya yait yaitu u iro iro meta metalu lurg rgii ( pyro  pyro metallurgy ) yang yang dala dalam m pros proses es ekst ekstra raks ksin inya ya menggunakan energi panas yang tinggi (bisa sampai !.""" o#). irometalurgi merupakan $uatu proses ekstraksi metal dengan memakai energi panas. $uhu yang dicapai ada yang hanya %" o !%"o # (proses Mond untuk pemurnian nikel), tetapi ada yang mencapai !.""" o # (proses pembuatan paduan baja). &ang umum dipakai hanya berkisar %"" o  '.""o #  pada suhu tersebut kebanyakan metal atau paduan metal sudah dalam fase cair bahkan kadangkadang dalam fase gas. *mpan yang baik adalah konsentrat dengan kadar metal yang tinggi agar  dapat mengurangi pemakaian energi panas. enghematan energi panas dapat  juga dilakukan dengan memilih dan memanfaatkan memanfaatkan reaksi kimia eksotermik (e+othermic). $umber energi panas dapat berasal dari  '.

nergi kimia (chemical energy     reaksi kimia eksotermik).

!.

/ahan bakar (hydrocarbon fuels) fuels )  kokas, gas dan minyak bumi.

3.

nergi lilistrik.

0.

nergi terselubung1tersembunyi (conse (conserve rved d energy energy = sensib sensible le heat  heat ), ), panas buangan dipakai untuk pemanasan a2al (preheating process).

B.

Pirometalurgi Ferrous ogam ferro adalah adalah logam besi(4e). /esi merupakan logam yang

penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dll. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama 5at arang1karbon (#). ogam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. /ahan dasarnya adalah unsur besi (4e) dan karbon ( #) , tetapi sebenarnya juga mengandung unsur unsur lain lain sepert sepertii  silisi silisium, um, mangan mangan,, fosfor fosfor,, belera belerang ng dan dan sebaga sebagainy inya a yang yang

kadarnya

relatif

rendah.

*nsur-unsur

dalam

campuran

itulah

yang

mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur 5at arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya $ejumlah besar proses metalurgi menggunakan suhu tinggi untuk mengubah bijih logam menjadi logam bebas dengan cara reduksi. enggunaan kalor untuk proses reduksi disebut pirometalurgi. irometalurgi diterapkan dalam pengolahan bijih besi. 6eduksi besi oksida dilakukan dalam tanur sembur (blast furnace), yang merupakan reaktor kimia dan beroperasi secara terus-menerus

7ambar '. roses irometalurgi /esi

#ampuran material (bijih besi, kokas, dan kapur) dimasukkan ke dalam tanur melalui puncak tanur. Kokas berperan sebagai bahan bakar dan sebagai reduktor. /atu kapur berfungsi sebagai sumber oksida untuk mengikat pengotor  yang bersifat asam. *dara panas yang mengandung oksigen disemburkan ke dalam tanur  dari bagian ba2ah untuk membakar kokas. 8i dalam tanur, oksigen bereaksi dengan kokas membentuk gas #O.

C.

Pirometalurgi Non Ferrous ogam non ferrous atau logam bukan besi adalah logam yang tidak

mengandung unsur besi (4e). ogam non ferrous kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferrous murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. 9etapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya. ogam bukan besi1non ferro ini ditambang dalam bentuk bijih-bijihan, akan tetapi tidak dalam keadaan murni melainkan bercampur dengan unsurunsur lain. pada umumnya bijih-bijih logam ini terdiri atas logam (",%-!":) dengan batu-batuan (kapur dan pasir) yang secara kimia2i terikat dengan oksigen, belerang serta karbon dioksida. /ijih-bijih logam yang yang diperoleh dari hasil penambangan terlebih dahulu dipecah

menjadi bagian-bagian kecil. ecahan-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 ba2ah adonan. $etelah dipisahkan antara yang ada di bagian ba2ah dengan bagian atas, campuran lumpur dan air dibuang. #ampuran antara minyak, logam dan belerang tersebut kemudian dipanasi dengan udara panas untuk menghilangkan belerang hingga diperoleh logam oksid. /ijih logam yang sudah diproses menjadi logam oksid dimasukkan ke dalam dapur api untuk mereduksi oksigennya dalam suatu proses dioksidasi dalam dapur tersebut. ogam 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 ;;:. engolahan logam non ferrous ini pada dasarnya hampir sama dengan pengolahan logam ferrous (pengolahan dengan cara pirometalurgi). 9ahap pemekatan,

reduksi

dan

pemurnian.

al ini dimaksudkan untuk mendapatkan tembaga yang meiliki kadar  tinggi. >al ini juga berlaku pada logam non ferrous itam

D.

Pirometalurgi Taa! Matte "melting Pa#a Tem$aga ada tahap ini konsentrat tembaga dilebur menjadi lelehan matte. roses

peleburan dilakukan dalam suasana yang oksidatif. roses ini menghasilkan lelehan matte, lelehan slag dan gas buang. Matte merupakan lelehan sulfida yang kaya akan tembaga dengan mengandung sedikit besi sedangkan slag adalah lelehan yang terdiri dari campuran oksida besi dan oksida logam pengotor  serta fluks (silika). roses smelting ini menghasilkan matte dengan kandungan tembaga sekitar 0% @ A% persen. $uasana oksidatif dalam tanur peleburan diperoleh dengan menginjeksikan udara yang diperkaya oksigen atau o+ygenenriched air.

ada tahap kon=ersi matte, matte dikon=ersi menjadi tembaga blister  atau blister copper. ada tahap ini, matte dioksidasi menjadi tembaga blister, dan kandungan tembaga naik menjadi sekitar ;" persen. *mumnya proses con=erting dilakukan dalam eirce-$mith #on=erter. Ke dalam concerter  dihembuskan udara melalui sejumlah tuyeres yang terendam dalam lelehan (submerged tuyeres). ada roses con=erting ini ditambahkan juga oksigen murni, silika sebagai uks, re=ert dan scrap. $lag yang dihasilkan mengandung besi-silika. 8an tahap selajutnya adalah fire refining. 4ire refining pemurnian yang dilakukan terhadap tembaga blister. roses

adalah proses fire refining

dilakukan dalam rotary furnace, re=erberatory furnace atau hearth furnace. 9ahapan ini dilakukan dalam ! tahap. 9ahap satu adalah oksidasi selektif  terhadap sulfur dan elemen pengotor lainnya, dan tahap kedua adalah deoksidasi untuk penurunan kandungan oksigen dalam tembaga. roses fire refining

mampu menghasilkan

logam tembaga yang memiliki kandungan

tembaga sekitar ;;:.

7ambar %. 6e=erberatory 4urnace

eleburan matte adalah peleburan netral, tujuannya memisahkan besi oksida yang terbentuk pada pemanggangan oksidasi parsial dari sulfida tembaga (#u!$). Oleh karena itu sering dianggap sebagai proses pelelehan (BmeltingC), meskipun sesungguhnya terjadi reaksi kimia juga. •

6eaksi utama

  x 4eO D y $iO!   (4eO) x ($iO!)y  (terak)

•

6eaksi samping 

#u!O D 4e$  #u!$ D 4eO

ada proses peleburan matte terjadi pemerolehan kembali tembaga yang ikut teroksidasi pada proses pemanggangan, dan pemisahan dan pengikatan oksida besi ke dalam terak

E.

Pirometalurgi O%si#a *ntuk menghasilkan logam dari bijihnya, diperlukan suatu proses

ekstraksi metalurgi. Karena di alam bijih logam umumnya dalam bentuk oksida dan sulfida, maka untuk menghasilkan logam diperlukan reaksi reduksi dan oksidasi. $yarat utama agar logam dapat dihasilkan langsung dengan cara oksidasi senya2a sulfidanya adalah bah2a oksidanya relatif kurang stabil dibandingkan $O!. ogam-logam yang memiliki ciri tersebut adalah Eg, #u, >g, b dan kelompok logam-logam platinum. $ifat termodinamika ini dimanfaatkan dalam praktek, khususnya pada pirometalurgi tembaga. K$96EK$F 9FM/E 8