Studi Eksperimen dan Kinetika Produksi Asam Fosfat dari Batuan Fosfat dan Asam Sulfat dengan Metode Wet Process

AHMAD FATWA ZUFAR, Ir. Maulana Gilar Nugraha, S.T., M.Eng., Ph.D. ; Dr. Ing. Ir. Teguh Ariyanto, S.T., M.Eng., IPM.

2026 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Fosfat merupakan komponen esensial dalam produksi pupuk yang berperan penting dalam mendukung produktivitas pertanian dan ketahanan pangan global. Optimalisasi produksi asam fosfat melalui wet process memerlukan pemahaman kinetika pelarutan batuan fosfat yang melibatkan reaksi heterogen antara batuan fosfat dan asam sulfat. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi kinetika pelarutan batuan fosfat asal Mesir, Senegal, dan Aljazair pada suhu 50°C dan 90°C dengan variasi konsentrasi H?SO? sebesar 15%, 25%, dan 50%. Eksperimen dilakukan dalam reaktor batch berpengaduk, dan konsentrasi fosfat terlarut dianalisis menggunakan spektrofotometri UV-Vis untuk menentukan perkembangan konversi terhadap waktu. Analisis kinetika dilakukan menggunakan Shrinking Core Model (SCM) untuk mengidentifikasi mekanisme pengendali reaksi, serta model Avrami termodifikasi dengan parameter plateau untuk memperoleh representasi kinetika yang lebih komprehensif melalui pendekatan global fitting berbasis persamaan Arrhenius. Hasil menunjukkan bahwa kondisi terbaik dicapai pada 50% H?SO? dan 90°C dengan konversi maksimum masing-masing 68,17% (Mesir), 59,62% (Senegal), dan 57,95% (Aljazair). Evaluasi menggunakan SCM menunjukkan mekanisme dominan berupa difusi melalui lapisan produk dengan nilai ARE 21–23%. Model Avrami memberikan kecocokan yang lebih baik dengan nilai ARE 5–9?n energi aktivasi sebesar 8000 J/mol. Nilai eksponen n < 1>

Phosphate is an essential component in fertilizer production and plays a critical role in supporting agricultural productivity and global food security. Optimization of phosphoric acid production via the wet process requires a comprehensive understanding of the dissolution kinetics of phosphate rock, which involves a heterogeneous reaction between solid phosphate rock and sulfuric acid. This study aims to evaluate the dissolution kinetics of phosphate rocks originating from Egypt, Senegal, and Algeria at temperatures of 50°C and 90°C with sulfuric acid concentrations of 15%, 25%, and 50%. Experiments were conducted in a stirred batch reactor, and dissolved phosphate concentration was analyzed using UV–Vis spectrophotometry to determine conversion as a function of time. Kinetic analysis was performed using the Shrinking Core Model (SCM) to identify the rate-controlling mechanism, and a modified Avrami model with a plateau parameter was applied through global fitting based on the Arrhenius equation to obtain a more comprehensive kinetic representation. The results indicate that the best condition was achieved at 50% H?SO? and 90°C, yielding maximum conversions of 68.17% (Egypt), 59.62% (Senegal), and 57.95% (Algeria). SCM evaluation suggests that diffusion through the product layer is the dominant mechanism, with ARE values of 21–23%. The modified Avrami model provides better agreement with experimental data, showing ARE values of 5–9% and an activation energy of 8000 J/mol. The Avrami exponent (n < 1>

Kata Kunci : Batuan Fosfat, Asam Sulfat, Kinetika Reaksi, Shrinking Core Model, Model Avrami.