ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN CaCl2 DALAM PROSES SMELTING PASIR MONASIT MENGGUNAKAN ELECTRIC ARC FURNACE TERHADAP KOMPOSISI SENYAWA DAN GRADE ThO2

Fahny Ardian, Infantri Putra, Hamdan Kafi M, Fakhreza Abdul, Sungging Pintowantoro

Abstract


Pemerintah melalui Peraturan Pemerintah No. 79 Tahun 2014 yang ditetapkan dalam Kebijakan Energi Nasional (KEN) memiliki target prioritas untuk memaksimalkan penggunaan energi terbarukan, sehingga porsi EBT paling sedikit 23% pada tahun 2025 dan paling sedikit 31% pada tahun 2050. Sumber energi baru adalah sumber energi yang dapat dihasilkan oleh teknologi baru, baik yang berasal dari sumber energi terbarukan maupun sumber energi tidak terbarukan, antara lain nuklir, hydrogen, gas metana batubara, batubara tercairkan dan batubara tergaskan. Sumber energi nuklir memiliki masa depan yang sangat menjanjikan karena energi nuklir mampu menghasilkan energi yang besar dan memiliki emisi karbon yang rendah. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) terus mengalami pengembangan dikarenakan meningkatnya kebutuhan energi listrik. Saat ini torium mulai digunakan untuk menggantikan uranium dalam PLTN, karena memiliki sifat yang lebih baik serta lebih ramah lingkungan. Di alam unsur torium terdapat dalam mineral pasir monasit dalam bentuk oksida dan cadangan torium di Indonesia 70 ribu ton atau 4 kali lebih banyak dibandingkan cadangan uranium. Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh penambahan CaCl2 sebagai fluks dalam proses smelting pasir monasit menggunakan Electric Arc Furnace terhadap senyawa yang terbentuk, komposisi senyawa utama, grade ThO2, dan recovery senyawa utama pada produk hasil smelting. Proses smelting dilakukan pada temperatur 1850o C selama 5 menit dengan menggunakan pasir monasit dari Bangka Belitung sebagai input mineral, CaCO3 sebagai aditif, serbuk karbon sebagai reduktor, dan CaCl2 sebagai fluks dengan variasi penambahan 0%, 15%, 25%, dan 35% dari berat total, selanjutnya produk dilakukan karakterisasi XRD dan XRF. Pada semua variasi didapatkan senyawa baru berupa perovskite (CaTiO3), ferrous-pseudobrookite (FeTi2O5), dan ilmenite (FeTiO3). Kadar (9,51%) dan recovery (34,27%) Fe2O3 terendah didapat pada penambahan 25% CaCl2. Kadar (33,3%) dan recovery (36,79%) TiO2 terendah didapat pada penambahan 35% CaCl2. Sementara itu, kadar (0,40%) dan recovery (90,73%) ThO2 tertinggi didapat pada penambahan 15% CaCl2.


Keywords


CaCl2, flux, monasit, smelting, ThO2.

Full Text:

PDF

References


Avery, H. E. Theory of Reaction Rates. Basic React. Kinet. Mech. 59–70 (1974) doi:10.1007/978-1- 349-15520-0_5.

Bhattacharya, M. Reaction Mechanism and Thermodynamics of Segregation Roasting of Iron Oxide. 1, 64–69 (2017).

Ghosh, P. S. et al. Melting behavior of (Th,U)O2 and (Th,Pu)O2 mixed oxides. J. Nucl. Mater. 479, 112–122 (2016).

Gralik, G. et al. Formation and Quantification of Calcium Titanate With the Perovskite Structure From Alternative Sources of Titanium. 21o CBECIMAT - Congr. Bras. Eng. e Ciência dos Mater. 09 a 13 Novembro 2014, Cuiabá, MT, Bras. 503–510 (2014).

Humphrey, U. E. & Khandaker, M. U. Viability of thorium-based nuclear fuel cycle for the next generation nuclear reactor: Issues and prospects. Renew. Sustain. Energy Rev. 97, 259–275 (2018).

Jacob, K. T. & Gupta, S. Phase diagram of the system CaTiO at 1200 K. Bull. Mater. Sci. 32, 611–616 (2009).

Jia, J. et al. Behavior of intermediate CaTiO3 in reduction process of TiO 2 by calcium vapor. Key Eng.

Mater. 551, 25–31 (2013).

Jonan, I. and Suhendar, R. Jonan, I. and Suhendar, R. (2013) POTENSI LOGAM TANAH JARANG DI INDONESIA. 1st editio. Bandung: Pusat Sumber Daya Mineral, Batubara dan Panas Bumi. 2013 (2013).

Karunadasa, K. S. P., Manoratne, C. H., Pitawala, H. M. T. G. A. & Rajapakse, R. M. G. Thermal decomposition of calcium carbonate (calcite polymorph) as examined by in-situ high-temperature X-ray powder diffraction. J. Phys. Chem. Solids 134, 21–28 (2019).

Lei, X., Xu, B., Yang, B., Xu, B. & Guo, X. A novel method of synthesis and microstructural investigation of calcium titanate powders. J. Alloys Compd. 690, 916–922 (2017).

Li, X., Kou, J., Sun, T., Wu, S. & Zhao, Y. The formation of calcium titanate in the carbothermic reduction of vanadium titanomagnetite concentrate by adding CaCO3. Int. J. Miner. Metall. Mater. 1–23 (2020).

Lv, W. et al. A novel process to prepare high-titanium slag by carbothermic reduction of pre-oxidized ilmenite concentrate with the addition of Na2SO4. Int. J. Miner. Process. 167, 68–78 (2017).

Ma, J., Li, W., Fu, G. & Zhu, M. Influence of Basicity on the Viscosity and Crystallization Characteristics of Chromium-containing High-titanium Slag. ISIJ Int. 60, 2408–2415 (2020).

Merk, R. & Pickles, C. A. Reduction of ilmenite by carbon monoxide. Can. Metall. Q. 27, 1–7 (1988).

Nurjaman, F., Handoko, A. S., Bahfie, F., Astuti, W. & Suharno, B. Effect of modified basicity in selective reduction process of limonitic nickel ore. J. Mater. Res. Technol. 15, 6476–6490 (2021). Okabe, T. H., Suzuki, R. O., Oishi, T. & Ono, K. Thermodynamic Properties of Dilute Titanium-Oxygen

Solid Solution in Beta Phase. Mater. Trans. 32, 485–488 (1991).

Pintowantoro, S., Muhammad Pasha, R. A. & Abdul, F. Gypsum utilization on selective reduction of limonitic laterite nickel. Results Eng. 12, 100296 (2021).

Pintowantoro, S., Widyartha, A. B., Setiyorini, Y. & Abdul, F. Sodium Thiosulfate and Natural Sulfur: Novel Potential Additives for Selective Reduction of Limonitic Laterite Ore. J. Sustain. Metall. 7, 481–494 (2021).

René, M. Nature, Sources, Resources, and Production of Thorium. Descr. Inorg. Chem. Res. Met.

Compd. (2017) doi:10.5772/intechopen.68304.

Rustad, D. S. & Gregory, N. W. Vapor Pressure of Iron(III) Chloride. J. Chem. Eng. Data 28, 151–155 (1983).

Son, S. H. & Tsukihashi, F. Vapor pressure measurements for the FeCl2-ZnCl2 system by the transpiration method. Yazawa Int. Symp. Metall. Mater. Process. Princ. Techologies; Mater. Process. Fundam. New Technol. 1, 85–93 (2003).

Suzuki, R. O. & Fukui, S. Reduction of TiO2 in Molten CaCl2 by Ca Deposited during CaO Electrolysis.

, 4 (2004).

Syarip, S. & Widodo, S. Dari Pasir Monasit ke Torium : Bahan Baku Bahan Bakar Nuklir dan

Radioisotop Medik. (2019).

Teixeira, L. A. V., Silva, R. G., Avelar, A., Majuste, D. & Ciminelli, V. S. T. Selective Extraction of Rare Earth Elements from Monazite Ores with High Iron Content. Mining, Metall. Explor. 36, 235–244 (2019).

Wan, H. et al. Preparation of titanium powders by calciothermic reduction of titanium dioxide. J. Cent.

South Univ. 19, 2434–2439 (2012).

Wang, Z. et al. Preparing ferro-nickel alloy from low-grade laterite nickel ore based on metallized reduction–magnetic separation. Metals (Basel). 7, (2017).

Wijaya, L. Analisis Pengaruh Variasi Arus Electric Arc Furnace pada Proses Peleburan Direct Reduction Iron terhadap Kandungan Fe Total dan Recovery Fe dalam Proses …. (2018)

Wills, B. A. & Finch, J. A. Wills’ mineral processing technology: An introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery. Wills’ Mineral Processing Technology: An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery (2015).

Xiao, J. et al. Extraction of Nickel from Garnierite Laterite Ore Using Roasting and Magnetic Separation with Calcium Chloride and Iron Concentrate. Minerals 10, 1–13 (2020).

Yu, J., Han, Y., Li, Y., Gao, P. & Li, W. Mechanism and kinetics of the reduction of hematite to magnetite with CO–CO2 in a micro-fluidized bed. Minerals 7, (2017).

Zhao, Y., Sun, T., Zhao, H., Xu, C. & Wu, S. Effect of MgO and CaCO3 as additives on the reduction roasting and magnetic separation of beach titanomagnetite concentrate. ISIJ Int. 59, 981–987 (2019).

Zhang, W., Zhu, Z. & Cheng, C. Y. A literature review of titanium metallurgical processes.

Hydrometallurgy 108, 177–188 (2011).


Article Metrics

Abstract view : 9 times
PDF - 8 times

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.