Kinetika Reaksi Pelindian Logam Tanah Jarang Dari Tailing Zirkon Menggunakan Asam Sulfat

HARRY SUPRIADI, Prof. Ir. Panut Mulyono, M.Eng., D.Eng.;Himawan Tri Bayu Murti Petrus, S.T., M.Eng., D.Eng.

2021 | Tesis | MAGISTER TEKNIK KIMIA

Tailing zirkon mengandung monasit dan senotim yang merupakan sumber logam tanah jarang (LTJ). Oleh sebab itu, tailing tersebut perlu diolah untuk mendapatkan nilai ekonomis yang lebih tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh rasio liquid/solid, ukuran butir dan suhu terhadap recovery LTJ. Selain itu, penelitian ini dilakukan untuk menentukan model kinetika yang sesuai dengan proses pelindian tailing zirkon menggunakan asam sulfat. Penelitian ini dilakukan dengan cara memvariasi rasio liquid/solid, ukuran butir tailing zirkon dan suhu pelindian. Pelindian dilakukan selama 2 jam untuk setiap variasi penelitian dan menggunakan autoclave yang dipanaskan dengan furnace. Penentuan kinetika proses pelindian dilakukan dengan cara memvariasi suhu pelindian dengan variasi suhu 200 derajat C, 250 derajat C dan 300 derajat C. Pada setiap suhu dilakukan pengambilan sampel pada menit ke 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 dan 120. Penentuan model kinetika yang sesuai dengan proses pelindian dilakukan dengan cara mengevaluasi data hasil percobaan dengan model-model kinetika yang sering digunakan pada proses pelindian LTJ. Dari hasil penelitian, recovery LTJ terbesar pada variasi rasio liquid/solid diperoleh pada rasio liquid/solid 1mL/1g yaitu sebesar 76,56%. Pada variasi ukuran butir, recovery LTJ terbesar diperoleh pada ukuran butir 119 mikro meter yaitu sebesar 78,30%. Pada variasi suhu, recovery LTJ terbesar diperoleh pada suhu 300 derajat C yaitu sebesar 76,56%. Model kinetika yang mendekati untuk kinetika pada proses pelindian ini adalah model Zhuravlev-Lesokhin-Templeman (Z-L-T) yang mengontrol. Hal ini didukung oleh evaluasi model menggunakan nilai koefisien determinasi (R kuadrat) pada hubungan antara masing-masing model dengan waktu. Plot Arhenius antara ln k dengan 1/T digunakan untuk mencari nilai energi aktivasi (Ea) dari proses pelindian. Dari hasil penelitian diperoleh nilai Ea pada proses pelindian LTJ sebesar 24,02 kJ/mol. Jika dilihat dari nilai Ea yang diperoleh, maka model yang sesuai dengan proses pelindian tailing zirkon menggunakan asam sulfat adalah model Z-L-T. Model tersebut mengasumsikan reaksi kimia dan difusi lapisan abu mengontrol laju reaksi.

Zircon tailings contain monazite and xenotime, which are source of rare earth elements (REE). Therefore, the tailings need to be processed further in order to obtain materials with higher economic value. This research aims to determine the effect of liquid/solid ratio, grain size and temperature on REE recovery. In addition, this research was conducted to determine the appropriate kinetic model for the leaching process of zircon tailings using sulfuric acid. This research was conducted by varying the liquid/solid ratio, grain size of the zircon tailings and the leaching temperature. Leaching was carried out for 2 hours for each research variation and using an autoclave heated by a furnace. The determination of the leaching process kinetics was carried out by varying the leaching temperature with temperature variations of 200 C, 250 C and 300 C. At each temperature, samples were taken at 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 and 120 minutes. The determination of the appropriate kinetic model for the leaching process was carried out by evaluating the experimental data using kinetic models that are often used in the REE leaching process. From the research, the largest REE recovery in the variation of the liquid/solid ratio was 76,56%, which was obtained at the liquid/solid ratio of 1mL/1g. In grain size variation, the largest REE recovery was 78,30%, which was obtained at 119 mikro meter grain size. The largest REE recovery in temperature variation was 76,56%, which was obtained at a temperature of 300 C. This research found that the kinetic model which close enough to kinetic of the leaching process is Zhuravlev-Lesokhin-Templeman (Z-L-T) model. This finding supported by the evaluation of model using coefficient of determination (R square) on the relationship between each model and time. The Arrhenius plot between ln k and 1/T was used to find the activation energy (Ea) of the leaching process. The Ea value in the leaching process of REE was 24,02 kJ/mol. Based on Ea value, it can be determine that the Z-L-T model was controlling the leaching process. Z-L-T model assumes that chemical reactions and diffusion of the ash layer control the reaction rate.

Kata Kunci : tailing zirkon, pelindian, logam tanah jarang, recovery, kinetika