DASAR – DASAR SMELTER TIMAH (PENGOLAHAN TIMAH)

Pendahuluan

Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Sn (stannum) dengan nomor ataom 50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak paduan , dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama daricassiterite (SnO₂) yang terbentuk sebagai oksida yang kemudian dilebur untuk membentuk Sn murni.

Proses peleburan

Untuk memisahkan timah dari pengotor – pengotornya maka bijih timah harus dilebur dan ditambahkan senyawa – senyawa lain seperti antrasite, dan limestone. Peleburan dilakukan didalam burning chamber (tanur) hingga suhu 1350 ⁰C selama 8-12 jam sehingga dapat memisahkan timah dengan pengotor – pengotornya seperti :

• Pb
• As
• Sb
• Cu
• Fe
• Ni

Proses peleburan timah menggunakan reduktor gas CO, gas ini diperoleh dari hasil pembakaran C (fixed carbon) dalam antrasit dengan reaksi sebagai berikut:

                     C_(s) + O_2(g)  ® CO_2(g)                                                                    (1)

                     CO_2(g) +  C_(s)  ®    2 CO_(g)                                            (2)             

  

                     2C_(s)  + O_2(g)                 2 CO_(g)                                         (3)

Pada temperatur operasi 1400°C gas CO lebih stabil daripada gas CO₂ sehingga reaksi berjalan ke kanan dan diperoleh gas CO.

Reaksi reduksi bijih timah menjadi timah bebas adalah sebagai berikut:

SnO_2(s)  +  CO_(g)  ®  SnO_(s)  + CO_2(g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(4)

SnO_(s)  +   CO _(g) ®  Sn_(l) + CO_2(g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(5)

Dari reaksi tersebut, masih terdapat SnO₂ yang tidak tereduksi oleh C_(s)  yang lalu akan bereaksi dengan Sn_(l) dan silika (SiO₂) untuk menghasilkan  terak (slag) stannous silicate.

Reaksi yang terjadi adalah:

SnO_2(s) +  Sn_(l) +  2 SiO_2(l)  ®  2 SnOSiO_2(sl) . . . . . . . . . . . . . . (6)

Untuk menghasilkan Sn_(l), terak ini dapat direduksi oleh C_(s), reaksinya adalah sebagai berikut:

2SnOSiO_2(sl) +  2 C_(s)  ® 2 Sn_(l)  +  2 SiO_2(sl)  +  2 CO_2(g) . . . . (7)

Pada temperatur 1150^oC – 1250^oC oksida - oksida pengotor yang terdapat di dalam bijih timah sebagian tereduksi menjadi FeO. Reaksi sebagai berikut:

3FeO_(s) +  CO_2(g)  ®  Fe₃O_4(s) +  CO_(g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(8)

Fe₃O_4(s) +  CO_(g)  ®  3FeO_(s) +  CO_2(g) . . . . . . . . . . . . . . . . . .(9)

Lalu adanya penambahan fluks akan mendesak FeO dan SnO dari dalam slag karena fluks/batu kapur akan terdekomposisi menjadi CaO dan CO₂, dengan reaksi:

CaCO₃  « CaO  + CO₂ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (10)

Yang dimulai pada temperatur 600°C dan akan sempurna pada temperatur 900-1000°C. Kemudian, akan bereaksi mendesak FeO dan SnO dari slag 1 dengan reaksi sebagai berikut :

SnO.SiO_2 (slag)   +  CaO _(s) ® SnO  _(slag)  +  CaO.SiO_{2 (slag)} . . . . . . . (11)

SnO _(slag)  +  CO  _(g)  ® Sn _(l)  +  CO_2 (g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(12)

2FeO.SiO_2 (slag)  +  CaO  _(s)  ®  FeO  _(slag)   +  CaO.SiO_2 (slag) . . . . .(13)

FeO  _(slag)   +   CO  _(g)  ®  Fe  _(l)   +   CO_2 (g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . (14)

Tapping

Tapping adalah proses mengeluarkan timah cair dan slag dalam tanur, setelah dilakukan tapping maka akan dipisahkan antara slag dan logam timah cair, sehingga logam timah cair yang dipisahkan dapat dicetak.

Pencetakan

            Proses pencetakan dilakukan setelah mengeluarkan logam timah cair dari dalam tanur, pencetakan dilakukan dengan menggunakan cetakan yang sudah ada. Produk akhir disebut ingot.

Refining (pemurnian)

            Pyrorefining

            Pyrorefining adalah metode pemurnian dengan menggunakan temperature tertentu guna mendapatkan produk yang memiliki impurities/pengotor seminimal mungkin. Pada industri pemurnian timah, produk yang didapat dari pyrorefining berkisar antara 99,85 – 99,95 %. Proses ini dilakukan dengan menambahkan zat aditif yang akan berfungsi sebagai pengikat impurities di dalam timah cair.Tahapan proses ini meliputi:

a.                    Pengurangan kadar As, dilakukan dengan cara menambahkan alumunium sehingga akan terbentuk senyawa AsAl yang mengapung di permukaan timah cair, karena ditiupkan udara ke dalam timah cair (proses polling).

b.                 Pengurangan kadar Cu dan Ni, dilakukan dengan menambahkan sulfur ke dalam timah cair sehingga akan terbentuk endapan CuS dan NiS. Analisa akhir juga tetap dilakukan untuk pengecekan, jika ternyata terdapat kandungan impurities yang melebihi atau di ambang batas standar yang ditetapkan maka dilakukan refiningulang sesuai dengan kandungan impurities yang ingin dikurangi.

c.                Pengurangan kadar Fe, dilakukan dengan cara mengubah temperatur ketel menjadi 300 - 400°C sehingga akan terbentuk endapan FeSn di dasar ketel. Selain itu ditambahkan serbuk gergaji yang akan berfungsi sebagai buffer interface untuk memisahkan endapan FeSn dengan Sn cair.  

Aplikasi Timah

            Timah mudah berikatan dengan Fe, dan banyak digunakan sebagai pelapis untuk melindungi logam lain dari korosi, Fe yang sudah dilapisi oleh Sn banyak digunakan untuk melapisi makanan.

Kegunaan lain:

·                       Paduan logam ini dengan logam lain menghasilkan perunggu, die casting alloy,Phospor bronze, soft solder, etc

·                       Membentuk garam stannous chloride, yang berfungsi sebagai reduktor, dapat memberikan sifat konduktor apabila garam timah ini dilapisi pada kaca. Pelapisan ini digunakan pada panel lampu dalam produksi frost-free windshieslds

·                       Digunakan sebagai solder untuk penyambungan pipa/sirkuit elektrik, pembuatan kaca.

Diposkan oleh mdskribo di 15:49