PEMODELAN TERMODINAMIKA DARI SISTEM SN-PB-AS UNTUK APLIKASI PROSES PEMURNIAN TIMAH

• Main Author: Bimantara Sukma, Dafa
• Format: Final Project
• Language: Indonesia
• Online Access: https://digilib.itb.ac.id/gdl/view/66580
• Institution: Institut Teknologi Bandung

Timah (Sn) merupakan salah satu logam nonferrous yang banyak diaplikasikan dalam kehidupan masyarakat. Arsenik (As) dan timbal (Pb) adalah pengotor umum dalam produksi bijih timah. Pengotor tersebut termasuk logam beracun bagi lingkungan, sehingga diperlukan penanganan yang tepat. Metode distilasi vakum telah dianggap sebagai teknologi mutakhir untuk menghilangkan pengotor yang mudah menguap. Akan tetapi, tidak terdapat cukup informasi mengenai perilaku pengotor dalam sistem yang mengandung timah. Oleh karena itu, diperlukan model termodinamika terbaru dari sistem Sn-Pb-As yang dapat digunakan untuk memahami dan mensimulasikan penghilangan pengotor berbahaya dari logam timah. Pemodelan sistem Sn-Pb-As dilakukan secara berurutan dari sistem unsur hingga sistem terner untuk memastikan setiap data dan parameter termodinamika dioptimisasi dengan data yang terbaru dan sesuai. Seluruh proses pemodelan dilakukan menggunakan MS.Excel dan FactSage 8.0. Langkah-langkah pemodelan terdiri dari studi literatur, optimasi parameter, perhitungan diagram fasa, perbandingan dan validitas model, dan pengaplikasian model. Studi literatur terdiri dari pengumpulan data termodinamika berupa kapasitas panas, titik diagram fasa, aktivitas, dan entalpi pencampuran dari masing-masing elemen yang ada pada sistem. Setelah itu, data yang terkumpul ditinjau untuk menentukan apakah data tersebut harus dioptimasi. Parameter yang telah dioptimisasi kemudian dibandingkan dengan database untuk membuktikan validitas model. Model yang telah terbentuk digunakan untuk menentukan nilai optimum dari tekanan dan temperatur pada operasi distilasi vakum. Energi Gibbs dari larutan padat dan liquid dihitung menggunakan regular solution model berdasarkan model one lattice Redlich-Kister (R-K) dengan bantuan metode CALPHAD. Model ini digunakan untuk mendeskripsikan sistem biner dan terner dari Sn-Pb-As. Model sistem biner Pb-Sn dan Sn-As yang sudah dioptimasi dapat menggambarkan data eksperimen dengan cukup baik. Model sistem biner Pb-As yang sudah dioptimasi juga berhasil mendeskripsikan garis likuidus yang lebih baik dibandingkan model sebelumnya. Pada studi ini, diagram terner Sn-Pb-As belum dioptimasi dikarenakan belum adanya data eksperimen maupun parameter interaksi untuk sistem ini yang tersedia di literatur. Model kemudian digunakan untuk mensimulasikan operasi pemurnian timah dengan metode distilasi vakum. Nilai tekanan yang digunakan dalam perhitungan simulasi sekitar 1-10 Pa. Kondisi optimum yang dihitung dari penelitian ini adalah P=1 Pa dan T=1430 K dengan %Pb, %As, dan %Sn yang diuapkan menjadi fasa gas masing-masing sebesar 99,29%, 31,93%, dan 3,31%.