Perpustakaan Digital ITB

Mangan merupakan salah satu komponen terpenting dalam produksi baja. Mangan umumnya digunakan sebagai unsur paduan yang ditambahkan dalam bentuk ferroalloy guna meningkatkan sifat mekanik baja. Secara umum, feromangan dihasilkan melalui proses reduksi bijih mangan menggunakan karbon sebagai reduktor pada temperatur tinggi melalui teknologi submerged arc furnace (SAF). Namun, proses ini menghasilkan emisi karbon yang signifikan yakni sebesar 1,04- 6,0 ton CO? per ton FeMn, yang berasal dari penggunaan reduktan berbasis fosil. Tingginya emisi CO? yang dihasilkan mendorong pengembangan alternatif teknologi dalam proses produksi feromangan untuk mengurangi dampak lingkungan. Penggunaan hydrogen plasma smelting reduction (HPSR) merupakan salah satu pendekatan teknologi yang menjanjikan dalam memproduksi feromangan dengan menggunakan gas hidrogen sebagai reduktor bebas karbon dengan produk samping berupa uap air sehingga menjadikannya lebih ramah lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi potensi produksi feromangan yang lebih ramah lingkungan melalui proses reduksi langsung bijih mangan menggunakan teknologi hydrogen plasma smelting reduction (HPSR). Terdapat dua metode yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu perhitungan termodinamika menggunakan perangkat lunak FactSage 8.3 serta percobaan laboratorium menggunakan hydrogen plasma smelting reduction (HPSR). Perhitungan termodinamika dilakukan menggunakan basis data FactPS, FToxid dan FTmisc melalui modul equilib yang tersedia pada FactSage 8.3. Tujuan dari perhitungan termodinamika ialah untuk mengidentifikasi kestabilan fasa bijih mengan saat direduksi menggunakan gas hidrogen serta membandingkan hasil perhitungan dengan percobaan. Percobaan di laboratorium dilakukan dengan memvariasikan waktu durasi serta penambahan bijih besi sebanyak 10% berat untuk mengevaluasi pengaruhnya terhadap komposisi kimia logam dan terak yang dihasilkan. Variasi durasi reduksi dilakukan pada 60, 120, 180, 240, dan 360 detik dengan menggunakan campuran gas Ar-80%H2 pada laju alir total 5 liter/menit serta bijih mangan sebanyak 1 gram. Selain itu, dilakukan juga penambahan CaO sebanyak 25% berat pada salah satu variasi percobaan untuk mengamati pengaruhnya terhadap hasil reduksi. Produk hasil reduksi dianalisis menggunakan scanning ii electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) untuk menentukan distribusi unsur dan komposisi kimia pada logam dan terak yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan bijih besi sebanyak 10% berat dalam briket dapat menurunkan kandungan Mn, meningkatkan kandungan Fe pada logam serta menghasilkan terak dengan kandungan MnO yang lebih tinggi. Peningkatan durasi reduksi cenderung meningkatkan kandungan Mn dan menurunkan kandungan Fe dalam logam, serta menurunkan kandungan MnO dalam terak. Pada durasi reduksi 240 detik pada briket tanpa penambahan bijih besi, kandungan Mn dan Fe dalam logam masing-masing mencapai 22,63% dan 70,15%. Selain itu, penambahan CaO sebanyak 25% berat pada salah satu variasi percobaan diketahui menurunkan kandungan Mn dalam logam dibandingkan dengan briket tanpa penambahan CaO. Penelitian ini menghasilkan logam dengan kandungan Mn yang lebih tinggi dibandingkan penelitian sebelumnya yang menggunakan plasma termal. Hasil ini menunjukkan bahwa pendekatan menggunakan hydrogen plasma smelting reduction (HPSR) berpotensi menjadi teknologi alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk produksi feromangan dari bijih mangan.