Perpustakaan Digital ITB

Teknologi yang umum digunakan untuk memproduksi paduan nikel dari bijih laterit melalui jalur pirometalurgi adalah RKEF. Penggunaan RKEF secara luas di Indonesia menegaskan pentingnya teknologi ini, terutama karena tidak ada alternatif lain yang sebanding untuk mengolah bijih nikel laterit dalam skala besar. Salah satu tahap penting dalam teknologi RKEF adalah peleburan di tanur listrik pada temperatur sekitar 1450–1550ºC. Pada area sekitar elektroda karbon dari tanur listrik dapat terbentuk kesetimbangan antara fasa terak, droplet logam feronikel, dan kandungan padatan karbon. Logam dengan kandungan karbon dan silika tinggi dapat terbentuk pada area tersebut dan dapat menyebabkan fenomena Si reversion dan CO boil pada area lain dalam tanur listrik. Oleh karena itu, studi kesetimbangan fasa terak MgO–CaO–SiO2 dengan logam feronikel dan padatan karbon perlu dipelajari untuk mengetahui komposisi likuidus terak dan komposisi logam yang terbentuk pada kondisi peleburan yang paling reduktif tersebut. Informasi kesetimbangan fasa pada sistem terak MgO–CaO–SiO2 yang berkesetimbangan dengan logam feronikel dan padatan karbon diperoleh dengan melakukan serangkaian percobaan pada temperatur 1350, 1400, 1450, 1550, dan 1550°C. Campuran sintetik yang terdiri dari serbuk oksida, logam, dan grafit digunakan dan dilebur dalam krusibel karbon dengan menggunakan vertical tube furnace pada kondisi inert. Setelah kesetimbangan tercapai, sampel dengan cepat dijatuhkan ke dalam air sehingga analisis dapat dilakukan terhadap fasa-fasa yang terbentuk pada temperatur kesetimbangan dengan menggunakan SEM–EDS JEOL NeoScope JCM-7000. Kesetimbangan fasa pada sistem terak yang umumnya memerlukan waktu reaksi yang signifikan dapat dicapai dalam waktu yang lebih singkat dalam 2 jam dengan menggunakan komposisi campuran awal dari sisi oksidatif. Pendekatan dari sisi oksidatif dilakukan dengan menambahkan besi dan silikon dalam bentuk oksidanya. Besi oksida dan silika didapati lebih cepat tereduksi pada kondisi peleburan reduktif di percobaan ini sehingga meningkatkan kandungan Fe dan Si dalam paduan. Hasil analisis mikrostruktur dan komposisi sampel menunjukkan bahwa daerah primer yang banyak teramati pada percobaan ini adalah olivin dan tridimit. Daerah likuidus sistem terak MgO–CaO–SiO2 yang kesetimbangan dengan logam feronikel dan padatan karbon meluas seiring dengan peningkatan temperatur. Perbesaran daerah likuidus yang paling signifikan terjadi pada peningkatan temperatur dari 1350 ke 1400°C. Perluasan area likuidus di daerah piroksen dan olivin konsisten sebesar 3 %berat MgO seiring kenaikan temperatur tiap 50°C pada selang temperatur 1400 hingga 1550°C. Komposisi logam yang dihasilkan berada dalam area Fe tinggi dengan 0–46 %atom Si dan 2–58 %° Ni. Logam dengan kandungan Si di bawah 10 %atom umumnya ditemukan pada temperatur 1450°C. Komposisi kesetimbangan logam dalam penelitian ini memiliki kisaran temperatur likuidus sekitar 1100–1500°C. Komposisi silikon dalam logam yang diperoleh pada percobaan ini tidak menunjukkan relasi yang jelas terhadap ukuran logam dibandingkan temperatur, rasio CaO/SiO2 pada terak, dan rasio Fe/Ni pada logam. Perbandingan antara hasil eksperimen dan simulasi FactSage 8.0 pada sistem terak MgO–CaO–SiO2 yang berkesetimbangan dengan logam feronikel dan padatan karbon menunjukkan perbedaan relatif signifikan pada daerah fasa primer olivin. Pada studi ini, area lelehan terak telah teridentifikasi pada dua kondisi batas ekstrem, yaitu batas pembentukan padatan olivin dan batas pembentukan padatan tridimit/kristobalit. Identifikasi area lelehan ini penting untuk memastikan terak peleburan nikel dapat di-tapping dari tanur.