733-1605-1-sm

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |179

KARAKTERISTIK FISIK PELLET DAN SPONGE IRON

PADA BAHANBAKU LIMBAH KARAT DENGAN PASIR

BESI SEBAGAI PEMBANDING

Muhammad Amin*, Suharto*, Reni**, Dini**

*UPT.Balai Pengolahan Mineral Lampung,** FMIPA Universitas Lampung

e-mail: [email protected].

Abstrak. Indonesia kaya akan bahan baku tambang, salah satunya adalah pasir besi dan bijih

besi yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan besi dan baja. Dalam proses pembuatan

besi dan baja banyak cara dan proses yang dilakukan yaitu dengan dilebur langsung pada

tanur tiup (blast furnace) dalam bentuk ore dengan hasil pig iron atau diolah terlebih dahulu

menjadi sponge iron selanjutnya dilebur ditungku kupola atau tungku induksi (induction

furnace). Pada proses pembuatan besi baja dengan jalur proses sponge iron terlebih dahulu

bahan baku dibuat dalam bentuk pellet dengan diameter 80 mm – 120 mm. Dalam penelitian

ini dilakukan pembuatan sponge iron dengan menggunakan bahan baku pasir besi dan

limbah karat besi sebagai pembanding. Dalam pembuatan pellet dengan alat pelletizing

bahan baku utama pasir besi dan karat besi 77 % di tambahkan bentonit sebanyak 3 % yang

berfungsi sebagai perekat dan batubara 20 % yang berfungsi sebagai reduktor. Setelah pellet

terbentuk maka pellet dikeringkan dalam oven suhu 110oC dan diuji masa jenisnya,

selanjutnya pellet direduksi atau dibakar pada suhu 1200oC selama 2 jam setelah dibakar

dilakukan proses pendinginan dan akan didapat produk sponge iron dari bahan baku pasir

besi dan limbah karat besi. Selanjutnya produk sponge iron dilakukan karakteristik fisik

berupa masa jenis, porositas dan absorbsi. Dari hasil pengujian karakter maka didapatkan

hasil masa jenis sponge dari pasir besi lebih baik sebesar 5,42 gr/ml lebih baik dibandingkan

dengan bahan baku karat sebesar 4,00 gr/ml sedangkan karakter daya serap atau absorbsi

pada bahan baku pasir besi lebih besar yaitu 23 % sedangkan pada karat besi sebesar 7,16 %

hal ini dikarenakan porositas dari bahan baku pasir besi sudah tinggi sebesar 658,67

sehingga semakin bertambahnya porositas maka akan semakin luas permukaan dan tingkat

absorbsinya pun semakin besar. Bahan baku pasir besi lebih baik dibandingkan besi karat

dikarenakan pasir besi merupakan senyawa oksida besi (Fe2O3) sehingga pada proses reduksi

maka berjalan lebih sempurna dalam melepaskan oksigen bila dibandingkan karat besi yang

berbentuk senyawa logam besi (FeO).

Kata kunci: Pellet, Sponge iron, Pasir besi, Karat Besi, besi baja

PENDAHULUAN

Gambar 1. Potensi Cadangan Pasir Besi

Secara umum pasir besi terdiri dari

mineral optic yang bercampur dengan

butiran-butiran dari mineral non logam

seperti kuarsa, ampibol, piroksen, kalsit,

feldspart dll, mineral tersebut terdiri dari

magnetic, ilmenit, limonit dan hematite.

MineraL bijih besi terutama berasal dari

batuan basaltic dan andesit vulkanik.[1]

Bijih besi dalam bentuk lump ore di

pellet dengan komposisi tertentu lalu di

reduksi, saat proses pellet bijih besi

ukurannnya diperkecil, sedangkan suhu

reduksi adalah berkisar antara 800 – 1050oC

Muhammad Amin, dkk: KARAKTERISTIK FISIK PELLET DAN SPONGE IRON PADA BAHANBAKU LIMBAH KARAT DENGAN PASIR BESI SEBAGAI PEMBANDING

180| Semirata 2013 FMIPA Unila

Produk dari pada sponge iron ini adalah

sebagai bahan baku untuk pembuatan baja

dengan jenis produk type of iron-bassed

atau ferro alloys.[2]

Komposisi pellet dengan reduktor

sebanyak 17 %, bijih besi 80 % dan

bentonit 3 % sudah cukup baik karena pada

saat selesai pelletisasi dan di keringkan

pellet cukup keras sehingga sewaktu di

masukkan ke dalam rotary kiln tidak hancur

sehingga kalau pada saat proses reduksi

dan rotary kiln di putar maka pellet tidak

hancur maka perekat bentonit 3% cukup

baik. Pada saat proses reduksi pellet bijih

besi di dalam rotary kiln sebaiknya

denmgan waktu tinggak selama 2 jam maka

rotary harus di putar dengan 1 kali putaran

setiap 15 menit sekali ini dimaksudkan agar

sponge iron yang di hasilkan matang

dengan rata,untuk mencegak agar tidak

terjadi melting pada satu permukaan saja

dan kalau ini terjadi maka sponge iron yang

di hasilkan akan menggumpal satu dengan

yang lainnya tidak memisah.[3]

Proses reduksi langsung didefinisikan

sebagai suatu proses menghasilkan besi-

metal dengan mereduksi bijih besi ataupun

bentuk senyawa oksida lainnya dibawah

temperatur lebur setiap material yang

terlibat di dalamnya [Feinman., 1999].

Hasil proses reduksi langsung disebut

dengan DRI (Direct Reduction Iron),

karena hasilnya masih dalam bentuk

padatan dan secara fisik pada

permukaannya terlihat rongga-rongga atau

porositas maka disebut juga dengan besi

spons.[4]

Gambar 2. Pellet Pasir Besi/ Karat Besi

Gambar 3. Sponge Hasil Reduksi

Pellet bijih besi di buat melelui proses

peletizing, dengan prinsip utama pembuatan

pellet bijih besi meliputi tiga tahapan yaitu:

1. Preparasi bahan baku, meliputi proses

pengayakan dan grinding

2. Pembentukan bola pellet (balling),

meliputi proses pencampuran,

pengadukan dan pembentukan bahan

baku menjadi bentuk bola silinder

3. Indurasi, yaitu proses peningkatan

kekuatan pellet

Sedangkan pellet biji besi adalah

gumpalan berbentuk bola yang di buat dari

partikel halus dengan bahan konsentrat bijih

besi.[5]

Upaya pemanfatan pasir besi lokal

sebagai bahan baku besi baja, pasir besi

yang digunakan sebagai bahan baku di

campur dengan batubara sebagai bahan

reduktor dan bentonit sebagai perekat lalu

dibuat pellet. Semua bahan digiling dengan

kehalusan mesh 100 dan di reduksi di

furnace dan di lebur pada suhu 1500 oC

selama beberapa jam.[6]

Bijih besi dalam bentuk lump ore di

pellet dengan komposisi tertentu lalu di

reduksi, saat proses pellet bijih besi

ukurannnya diperkecil, sedangkan suhu

reduksi adalah berkisar antara 800 – 1050oC

Produk dari pada sponge iron ini adalah

sebagai bahan baku untuk pembuatan baja

dengan jenis produk type of iron-bassed

atauferro alloys.[7]



Korosi adalah reaksi antara suatu logam

dengan berbagai zat dilingkungan yang

korosif sehingga menghasilkan senyawa-

senyawa yang tidak dikehendaki, contoh

korosi yang paling lazim adalah perkaratan

besi. Pada persitiwa korosi logam

mengalami oksidasi, karat logam umumnya

berupa oksida yang menghasilkan rumus

Fe2O3.xH2O suatu zat padat yang berwarna

coklat merah.[8]

Secara umum jenis ion yang

mempengaruhi laju korosi anatara lain

Oksigen:

4Fe + 6 H2O + 3O2 4Fe(OH)3 (1)

2Fe + O2 + 2H2O 2Fe(OH)2 (2)

4Fe(OH)2 + O2 4H2O + 2Fe2O3 (3)

Keberadaan pasir besi yang terdistribusi

secara luas serta jumlahnya melimpah di

Indonesia menjadi daya tarik secara

ekonomi. Besi yang diperoleh dari bijih

besi tidak dalam bentuk unsur murni Fe

tetapi dalam bentuk besi oksida. Dalam

pasir besi, oksida logam ini dijumpai dalam

dua fase, Fe2O3 dan Fe3O4. Keduanya

merupakan bahan magnetik yang

menunjukkan sifat kemagnetan ketika

berada dalam medan magnet. Fe2O3

memiliki interaksi yang lebih lemah di

dalam medan magnet dari pada Fe3O4 yang

memiliki inetraksi lebih kuat di dalam

medan magnet.Pasir besi ini dapat lebih

dimanfaatkan dalam bidang material

science dengan nilai ekonomi yang lebih

tinggi dan ramah lingkungan[9]

Gambar 5. Proses Reduksi Pellet pasir

Besi/Karat Menjadi Sponge Iron

Ditungku Rotary Kiln Suhu

1200oC

Untuk mengetahui karakteristik masing-

masing dari pada sponge hasil reduksi yang

berbahan pasir besi dan karat besi maka

perlu dilakukan uji fisik yaitu:

1. Uji Massa Jenis yaitu pengukuran massa

setiap satuan volume dari pada benda.

Massa Jenis rata-rata setiap benda

merupakan total massa dibagi dengan

total volumenya.

ρ = m m = massa sample kering

v v = volume

2. Uji Porositas dan Absorbsi yaitu

pengujian yang didfasarkan oleh

penyerapan air oleh benda yang diuji

dengan cara direndam dengan waktu

tertentu.

(W3 – W1)

Angka Porositas = x 100 %

(W2 – W3)

W1 = Berat Awal Kering

W2 = Berat Setelah Direndam

W3= Berat Setelah Dilap Kering

3. Uji Absorbsi:

(W3 – W1)

Angka Porositas = x 100 %

(W1)

W1 = Berat Awal Kering

W3 = Berat Setelah Dilap Kering.



METODE PENELITIAN

Metodologi yang digunakan dalam

penelitian ini adalah metode percobaan

langsung yaitu pemanasan langsung pada

batuan perlit di laboratorium UPT-BPML-

LIPI yang di dahului dengan studi literature

mengenai teori yang mendukung tentang

pembuatan sponge iron dari bahan baku

pasir besi dan karat besi, yang dilanjutkan

dengan metode percobaan langsung dengan

cara melakukan pembuatan langsung

sponge iron dari bahan baku pasir besi dan

karat besi. Mula-mula bahan baku pasir besi

dan karat besi dihaluskan dan diayak

dengan kehalusan mesh lolos 100 sebanyak

80 %, lalu di tambahkan batubara 17 % dan

bentonit sebagai perekat 3 % ketiga bahan

tersebut diaduk rata sambil ditambahkan air

secukupnya hingga menjadi seperti adonan

agar bisa dibentuk menjadi pellet pada

mesin peletizing. Setelah menjadi pellet

dikeringkan suhu lembab dan dimasukan

dioven suhu 110oC. Pellet kering siap

direduksi pada mesin rotary kiln dengan

suhu mencapai 1200oC, lalu didinginkan

dan siap dikarakteristik fisik.

Berikut adalah diagram alir pembuatan

sponge iron :

Gambar 6. Flow Chart Pembuatan Sponge

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan tabel 1 diatas dapat dilihat

bahwa massa jenis untuk pellet yang

berbahan baku dari karat besi lebih besar

yaitu 3,69 gr/ml hal ini dikarenakan pada

karat besi kandungan unsur Fe.Metal telah

tinggi namun besi mengalami korosi yang

mengakibatkan besi berubah menjadi besi

oksida (Fe2O3.xH2O), bila dibandingkan

dengan massa jenis pellet berbahan pasir

besi sebesar 1,53 gr/ml hal ini disebabkan

bahan baku pasir besi masih banyak oksida

pengotornya antara lain,SiO2, CaO, TiO2,

MgO dll yang semuanya mempengaruhi

daripada massa jenis secara keseluruhan di

pasir besi.

Akan tetapi dari hasil pengujian massa

jenis untuk sponge iron atau pellet yang

telah mengalami pemanasan (reduksi) pada

suhu 1200oC, sponge iron berbahan baku

pasir besi lebih tinggi yaitu sebesar 5,42

gr/ml hal ini disebabkan unsur oksida yang

ada didalam pasir besi sebagian telah hilang

pada saat pemanasan yang akhirnya

kandungan besi pun akan meningkat, ini

bila dibandingkan sponge iron pada bahan

baku karat besi yang kandungan besi oksida

yang terdapat pada karat mengalami

penurunan karena pemanasan yang cukup

tinggi sehingga massa jenis lebih rendah

yaitu sebesar 4,00 gr/ml.

Porositas yang ada pada sponge iron

berbahan baku pasir besi lebih tinggi

658,67 % bila dibandingkan dengan

porositas sponge iron berbahan baku karat

besi sebesar 468,09 % ini dikarenakan

oksida yang ada pada pasir besi mengalami

penguapan pada saat pemanasan suhu tinggi

juga lebih reaktif sehingga oksida-oksida

tadi akan meninggalkan pori-pori yang

berakibat sponge iron menjadi poros.



Hasil Pengujian:

Tabel 1. Hasil Pengujian Pellet, Sponge Pasir Besi dan Karat Besi

No. JENIS

PENGUJIAN

PASIR BESI RATA-

RATA

KARAT BESI RATA-

RATA

1. Massa Jenis Pellet

(gr/ml)

1,01/1,75/1,82 1,53 3,84/3,70/3,53 3,69

2. Massa Jenis Sponge

(gr/ml)

5,85/5,23/5,20 5,42 3,93/4,04/4,04 4,00

3. Porositas (%) 243/833/900 658,67 170/614,28/620 468,09

4. Absorbsi (%) 9/10/50 23 2,83/10,23/8,44 7,16

Berdasarkan uji daya absorbs pada

sponge iron maka dapat dilihat hal yang

cukup berbeda sekali pada sponge iron

pasir besi daya absorb lebih banyak yaitu

23 % bila dibandingkan dengan sponge iron

karat besi sebesar 7,16 % ini semua

dipengaruhi oleh porositas dari kedua

sponge iron tersebut pada sponge pasir besi

porositas lebih tinggi dibandingkan dengan

porositas pada sponge iron karat besi,

seperti diketahui bahwa semakin tinggi

porositas maka daya serap atau absorb nya

pun akan semakin banyak karena pori-pori

yang kosong akan menyerap air.

SIMPULAN DAN SARAN

1. Berdasarkan data hasil pengujian dan

pembahasan dalam penelitian ini maka

dapat diambil simpulansebagai berikut:

2. Massa Jenis pada sponge iron akan naik

karena telah mengalami reduksi bila

dibandingkan dengan massa jenis pada

pellet yang tidak mengalami reduksi.

3. Massa jenis sponge iron berbahan baku

pasir besi lebih tinggi dibandingkan

massa jenis sponge iron berbahan baku

karat besi

4. Semakin tinggi porositas semakin tinggi

pula daya serap atau absorb daripada

sponge iron ini yang terjadi pada sponge

pasir besi lebih tinggi dibandingkan

sponge iron karat besi.

5. Suhu pemanasan atau reduksi

mempengaruhi pada sponge iron yang

dihasilkan.

Saran

Diharapkan aka ada penelitian lebih

lanjut mengenai sponge iron ini dengan

bermain pada suhu yang divariasikan

sehingga akan didapat suhu pemanasan atau

reduksi yang optimal.

DAFTAR PUSTAKA

1. http://Teknik Pengecoran Logam.com,

Eksplorasi Bijih Besi, diakses tgl 12

Juni 2011.

2. Tupash Ranjan.M, Modeling Of Rotary

Kiln For Sponge Iron Processing Using

(FI) Fackage, Departemen of Chemical

Enginering National Institute Of

Technology, Rourkella 769008, 2012,

India.

3. Muhammad amin, Performa Rotary

Kiln Dalam Proses Pembuatan Sponge

Iron Dengan Menggunakan Bahan

Bakar Batubara, Proseding Seminar

IPT, 2012, Bandung

4. http://basar

manalo.blogspot.com,07,2012, Reduksi

Bijih Besi, di akses tgl 31 Oktober

2012



5. Iskandar Muda, Trial Produksi

Pembuatan Besi Spons Dari Fines

Pellet Ukuran 3-5 mm Dengan

Menggunakan Rotary Kiln, Proseding

Seminar Nasional Besi dan Baja II,

ITB, 2011, Bandung

6. Dedy Supiandy, Komposit Pasir Besi

Sebagai Umpan Bahan Baku

Pembuatan Besi Baja, Proseding

Seminar Material Metalurgi, Puslit

Metalurgi -LIPI, 2009, Serpong

7. Tupash Ranjan.M, Modeling Of Rotary

Kiln For Sponge Iron Processing Using

(FI) Fackage, Departemen of Chemical

Enginering National Institute Of

Technology, Rourkella 769008, 2012,

India.

8. Michael, Kimia 3, Erlangga, Jakarta,

2006

9. Lee, D.G., Ponvel, K.M., Hwang, S.,

Ahn, I.S., Lee, C.H., ―Immobilization

of

10. Lipase on Hydrophobic Nano-Sized

Magnetite Particles”, Journal of

Molecular Catalysis

B:Enzymatic, 57, 62-66, 2009

733-1605-1-sm

Documents