Muharrom, Ahmad Hadi and Halimatussa'diyah, Halimatussa'diyah (2019) Pra-Desain Pabrik Magnesium Oksida dari Slag Ferronickle. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02211540000130 dan 02211540000074-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Download (8MB) | Preview |
Abstract
Indonesia merupakan salah satu negara yang 70% bidang industrinya masih sangat bergantung pada sumber daya alam non-hayati. Magnesium merupakan salah satu bahan mineral yang banyak digunakan dalam sektor industri. Sejak tahun 2001, kebutuhan MgO di Indonesia dipenuhi dengan cara impor. Hal ini disebabkan oleh minimnya pabrik yang memproduksi magnesium oksida padahal kebutuhan akan magnesium oksida di Indonesia menunjukkan peningkatan setiap tahunnya.
Kebutuhan MgO dalam industri yang dipenuhi melalui impor sebenarnya sangat disanyangkan karena banyaknya cadangan mineral di Indonesia. Salah satu bahan alam yang dapat digunakan untuk membuat magnesium oksida (MgO) adalah slag ferronickel. Ferronickel merupakan olahan dari bijih nikel yang banyak terdapat di wilayah Indonesia Timur, yaitu di Kecamatan Polamaa, Kabupaten Kolaka, Sulawesi Tenggara. Slag ferronickel tersebut memiliki kandungan MgO sebesar 30.66% dan dihasilkan dari limbah buangan PT ANTAM.
Pabrik Magnesium Oksida ini didirikan dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan MgO dalam negeri sebagai bahan baku berbagai macam jenis industri kimia diantaranya industri pulp & paper. Ditinjau dari data konsumsi dan impor MgO tahun 2013-2017 menunjukkan bahwa semakin lama kebutuhan MgO dalam negeri semakin meningkat. Ditinjau dari segi pemasaran, pabrik MgO ini diperkirakan akan terus berkembang seiring dengan berkembangnya industri pulp & paper di Indonesia. Oleh karena itu, direncanakan untuk membangun pabrik MgO dari slag Ferronickel.
Pabrik yang akan didirikan ini direncanakan beroperasi secara kontinu selama 24 jam/hari selama 300 hari/tahun dengan pasitas produksi sebesar 45.000 ton/tahun dengan ketersediaan bahan baku sebesar 270.000 ton slag Fe-Ni/tahun. Umur pabrik didesain 10 tahun dengan masa konstruksi selama 2 tahun.
Lokasi pabrik MgO ini direncanakan berada di Kawasan Industri Pertambangan Nasional, Sulawesi Tenggara dengan pertimbangan bahwa lokasi tersebut cukup strategis karena merupakan kawasan industri terpadu sehingga memudahkan dalam pendirian pabrik dan memudahkan saat operasional pabrik berlangsung. Selain itu, lokasi ini dipilih karena dekat dengan lokasi ketersediaan bahan baku yaitu slag ferronickel yang merupakan limbah dari hasil pengolahan bijih nikel PT ANTAM Pomalaa. Selain itu, jalur transportasi di lokasi ini cukup memadai karena dekat dengan pelabuhan sehingga memudahkan dalam memasarkan hasil produksi baik ke dalam maupun ke luar negeri.
Terdapat 2 metode yang dapat digunakan untuk membuat MgO dari slag ferronickel yaitu proses leaching dan proses digesti. Setelah meninjau dari aspek teknis, aspek ekonomi dan aspek terhadap lingkungan maka diketahui bahwa proses leaching lebih menguntungkan dari proses digesti.
Proses yang digunakan dalam produksi MgO ini adalah leaching dengan menggunakan larutan HCl (Pelarutan dengan larutan HCl). Bahan baku slag Fe-Ni dari gudang penyimpanan dialirkan ke unit pengecilan ukuran yaitu berupa hammer mill dengan menggunakan belt conveyor. Bahan baku kemudian dibawa ke unit vibrating screen untuk menyeragamakan ukuran partikel yaitu sebesar 100 mesh. Bahan baku yang undersize akan diumpankan kembali sebagai feed hammer mill. Slag Fe-Ni yang lolos akan dialirkan ke unit pengecil ukuran kedua yaitu ball mill hingga ukurannya menjadi 150 mesh. Slag Fe-Ni yang undersize akan diumpankan kembali sebagai feed ball mill. Sedangkan yang lolos akan diumpankan ke reaktor 1 yaitu reaktor leaching.
Di reaktor 1, slag Fe-Ni direaksikan dengan larutan HCl dengan konsentrasi 20% yang diumpankan dari tangki pengecer HCl. Reaktor 1 dikondisikan pada temperatur 80oC dan tekanan 1 atm gauge. Reaktor 1 merupakan reaktor continuous berpengaduk. Hasil reaksi dari reaktor 1 diumpankan ke filter press untuk memisahkan komponen padat dan liquid. Komponen yang terlarut antara lain NiCl2, CaCl2, MgCl2, CrCl3, AlCl3 dan larutan HCl yang tersisa. Sedangkan komponen padatnya seperti Fe(OH)3 dan SiO2 akan terpisah berupa cake. Tujuan dari pemisahan komponen Fe dalam larutan adalah agar padatan yang terbentuk tidak berwarna kecoklatan dan juga agar kemurnian MgO yan didapatkan tinggi.
Komponen yang terlarut yang lolos dari filter press 1 dipompakan ke reaktor 2 yaitu rekator netralisasi. Pada reaktor ini ditambahkan MgO (MgO produk direcycle) dengan tujuan untuk menetralkan derajat keasaman (pH) larutan sehingga tidak merusak sistem perpipaan karena terjadi korosi. MgO ditambahkan dari gudang penyimpanan hingga larutan memiliki pH=7 (pH netral). Tujuan filtrat dinetralkan hingga pH 7 adalah agar tidak korosif karena filtrat keluaran dari reaktor 1 dalam kondisi pH yang sangat rendah. Reaksi berlangsung pada temperatur 95oC dan tekanan 1 atm gauge.
Hasil reaksi dari reaktor 2 diumpankan ke filter press untuk memisahkan komponen padat dan liquid agar memperoleh larutan MgCl2 yang lebih mumi. Komponen yang terlarut yang lolos dari filter press dipompakan ke evaporator untuk memekatkan larutan dengan mengurangi kandungan H2O sehingga terbentuk larutan yang lebih pekat. Evaporasi ini dilakukan sampai sebelum larutan menjadi jenuh atau sampai konsentrasi larutan MgCl2 = 34%. Kondisi operasi evaporator dijaga pada temperatur 110oC dan 1 atm gauge. Liquid yang telah mengalami evaporasi akan mengalami atomisasi di spray dryer pada suhu 110oC. Tujuan proses spray drying ini adalah untuk membuat larutan menjadi berbentuk Kristal hidrat (MgCl2.6H2O).
Setelah itu, padatan MgCl2.6H2O yang terbentuk pada spray dryer masuk ke kiln yang beroperasi pada temperatur 600oC untuk menghasilkan MgO dengan spesifikasi Caustic Calcined Magnesia jenis Light Burned Magnesia. Setelah itu, produk MgO yang telah terbentuk akan mengalami pengecilan ukuran menggunakan ball mill sampai ukurannya 200 mesh.
Gas HCl yang terbentuk dari reaksi pembakaran ini kemudian dipisahkan dari padatan yang terikut dengan menggunakan dust collector dan selanjutnya gas HCl tersebut masuk kedalam absorber untuk diabsorbsi dengan air membentuk larutan HCl yang bisa digunakan lagi untuk proses leaching pada reaktor 1.
Pabrik beroperasi selama 300 hari dengan menggunakan metode kontinu sehingga diperlukan 2 peralatan yang dipasang paralel untuk masing-masing reaktor. Hal ini memungkinkan adanya TA (Turn Around) selama sebulan dalam satu tahun operasi dan pengecekan berkala tiap bulannya. Dengan sistem kerja seperti ini, pihak operator dapat menikmati libur cuti dan sakit tiap tahunnya. Pabrik beroperasi sehari dengan 3 shift, satu shift selama 8 jam kerja bagi operator. Magnesium Oksida yang diperoleh pada pabrik ini memiliki kemurnian 99%.
Dari hasil analisa ekonomi, pabrik magnesium oksida dari slag ferronickel ini layak untuk didirikan. Untuk pembiayaan, investasi total berjumlah Rp 2.731.793.963.093 dimana modal tetap sebesar Rp 2.242.095.020.201. Gambaran analisa pabrik MgO ini memiliki IRR (Internal Rate of Return) sebesar 27,99% dengan POT (Pay Out Time) adalah 4,33 tahun dan BEP (Break Even Point) sebesar 16,81%.
Dari hasil analisa ekonomi yang telah dilakukan, didapatkan bahwa harga IRR yang didapat yaitu 27,99% lebih besar dari bunga pinjaman bank sebesar 12,5% pertahun dan nilai POT menunjukkan kurang dari 5 tahun, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik MgO dari slag ferronickel ini layak untuk didirikan.
============================================================
Indonesia is one of the countries where 70% of its industrial sector is still very dependent on non-living natural resources. Magnesium is a mineral material that is widely used in the industrial sector. Since 2001, the needs of MgO in Indonesia have been met by imports. This is due to the lack of factories that produce magnesium oxide even though the need for magnesium oxide in Indonesia shows an increase every year.
The need for MgO in the industry that is met through imports is actually very popular because of the large amount of mineral reserves in Indonesia. One of the natural ingredients that can be used to make magnesium oxide (MgO) is ferronickel slag. Ferronickel is a process made from nickel ore which is widely found in Eastern Indonesia, namely in Polamaa District, Kolaka Regency, Southeast Sulawesi. The ferronickel slag has an MgO content of 30.66% and is produced from PT ANTAM's waste.
The Magnesium Oxide plant was established with the aim of meeting the needs of domestic MgO as a raw material for various types of chemical industries including the pulp & paper industry. In terms of data on consumption and imports of MgO in 2013-2017, it shows that the longer the domestic demand for MgO is increasing. In terms of marketing, the MgO plant is expected to continue to grow along with the development of the pulp & paper industry in Indonesia. Therefore, it is planned to build the MgO factory from Ferronickel slag.
The factory to be established is planned to operate continuously for 24 hours / day for 300 days / year with a production capacity of 45,000 tons / year with the availability of raw materials of 270,000 tons of Fe-Ni slag / year. The factory age is designed for 10 years with a construction period of 2 years.
The location of the MgO factory is planned to be located in the National Mining Industry Area, Southeast Sulawesi with the consideration that the location is quite strategic because it is an integrated industrial area making it easier to establish factories and facilitate the operation of the plant. In addition, this location was chosen because it is close to the location of the availability of raw materials, namely ferronickel slag which is a waste from the processing of PT ANTAM Pomalaa's nickel ore processing. In addition, the transportation routes at this location are quite adequate because they are close to the port, making it easier to market their products both domestically and abroad.
There are 2 methods that can be used to make MgO from ferronickel slag, namely the leaching process and the digestion process. After reviewing the technical aspects, economic aspects and aspects of the environment, it is known that the leaching process is more beneficial than the digestion process.
The process used in the production of MgO is leaching using HCl solution (dissolving with HCl solution). The raw material for Fe-Ni slag from the storage warehouse is channeled to a size reduction unit, in the form of a hammer mill using a conveyor belt. The raw material is then taken to the vibrating screen unit to uniform the particle size of 100 mesh. The undersize raw material will be fed back as a feed hammer mill. The Fe-Ni slag which passes will be channeled to the second size reducing unit, the ball mill, to a size of 150 mesh. The Fe-Ni slag which is undersized will be fed back as a feed ball mill. While the escapes will be fed to reactor 1, the leaching reactor.
In reactor 1, the Fe-Ni slag was reacted with HCl solution with a concentration of 20% fed from the HCl retailer tank. Reactor 1 is conditioned at a temperature of 80oC and a pressure of 1 atm gauge. Reactor 1 is a continuous stirred reactor. The reaction results from reactor 1 are fed to the filter press to separate the solid and liquid components. The dissolved components include NiCl2, CaCl2, MgCl2, CrCl3, AlCl3 and the remaining HCl solution. While solid components such as Fe(OH)3 and SiO2 will be separated in the form of cake. The purpose of the separation of Fe components in solution is so that the solids formed are not brownish in color and also so that the purity of the MgO obtained is high.
The dissolved component that passes from filter press 1 is pumped to reactor 2, namely neutralization glue. In this reactor, MgO (MgO product is recycled) is added with the aim of neutralizing the acidity (pH) of the solution so as not to damage the piping system due to corrosion. MgO is added from the storage warehouse until the solution has a pH = 7 (neutral pH). The purpose of the filtrate is neutralized to pH 7 so that it is not corrosive because the filtrate output from reactor 1 is in very low pH conditions. The reaction takes place at a temperature of 95oC and a pressure of 1 atm gauge.
The reaction from reactor 2 is fed to the filter press to separate the solid and liquid components to obtain a more mummified MgCl2 solution. The dissolved component that passes from the filter press is pumped to the evaporator to concentrate the solution by reducing the H2O content so that a thicker solution is formed. This evaporation is carried out before the solution becomes saturated or until the concentration of MgCl2 solution = 34%. The operating conditions of the evaporator are maintained at temperatures of 110oC and 1 atm gauge. Liquid that has undergone evaporation will undergo atomization in a spray dryer at 110oC. The purpose of this spray drying process is to make the solution become crystalline hydrate (MgCl2.6H2O).
After that, the solid MgCl2.6H2O formed on the spray dryer goes into the kiln which operates at a temperature of 600oC to produce MgO with the specifications of Caustic Calcined Magnesia type Light Burned Magnesia. After that, the MgO product that has been formed will experience a reduction in size using a ball mill to a size of 200 mesh.
HCl gas formed from the combustion reaction is then separated from the solids followed by using a dust collector and then the HCl gas enters the absorber to be absorbed with water to form HCl solution which can be used again for the leaching process in reactor 1.
The plant operates for 300 days using a continuous method so that two parallel equipment are needed for each reactor. This allows the existence of TA (Turn Around) for a month in one year of operation and periodic checks every month. With a work system like this, the operator can enjoy vacation leave and sickness each year. The factory operates a day with 3 shifts, one shift for 8 working hours for operators. Magnesium Oxide obtained in this factory has a purity of 99%.
From the results of economic analysis, this magnesium oxide plant from ferronickel slag is worthy of being established. For financing, the total investment amounted to Rp. 2,731,793,963,093 where fixed capital was Rp. 2,242,095,020,201. The analysis of the MgO factory has an IRR (Internal Rate of Return) of 27.99% with POT (Pay Out Time) of 4,33 years and BEP (Break Even Point) of 16,81%.
From the results of the economic analysis that has been done, it is found that the IRR price obtained is 27,99% greater than the bank loan interest of 12,5% per year and the POT value shows less than 5 years, it can be concluded that the MgO plant from ferronickel slag is worthy of being established.
| Item Type: | Thesis (Other) |
|---|---|
| Additional Information: | RSK 669.1 Muh p-1 2019 |
| Uncontrolled Keywords: | Magnesium Oksida, Seleksi proses, Leaching, Digesti |
| Subjects: | T Technology > TP Chemical technology > TP255 Electrochemistry, Industrial. |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis |
| Depositing User: | Halimatussa'diyah . |
| Date Deposited: | 31 Jan 2025 01:22 |
| Last Modified: | 31 Jan 2025 01:22 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/65871 |
Actions (login required)
 |
View Item |