📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen

PRODUKSI LOGAM TANAH JARANG NEODIMIUM DARI ND_2O_3 MENGGUNAKAN HYDROGEN PLASMA SMELTING REDUCTION (HPSR)

Kebutuhan global neodimium (Nd) sebagai bahan baku utama magnet permanen meningkat dari tahun ke tahun. Kebutuhan magnet permanen diproyeksikan meningkat sebesar 95% pada tahun 2050 seiring dengan meningkatnya produksi kendaraan listrik dan berlangsungnya transisi energi berkelanjutan. Satu megawatt turbin tenaga bayu membutuhkan sekitar 145 kg-160 kg Nd, sedangkan satu motor kendaraan listrik membutuhkan sekitar 0,58-1,6 kg Nd. Namun, proses yang digunakan saat ini di industri untuk produksi Nd dapat menghasilkan perfluorocarbon (PFC) yang setara dengan 700 kg CO2-eq/kg produksi Nd. Proses fluorinasi juga memerlukan gas HF yang bersifat toksik dan korosif sehingga menimbulkan risiko keselamatan serta permasalahan lingkungan. Oleh karena itu, hydrogen plasma smelting reduction (HPSR) berpotensi menjadi solusi ideal berkat sifat nol karbonnya. Produk samping hasil reduksi menggunakan HPSR berupa berupa uap air (H2O) sehingga tidak menghasilkan emisi terhadap lingkungan. Serangkaian proses percobaan diawali dengan karakterisasi awal serbuk Nd2O3 menggunakan X-ray diffraction (XRD) sebagai validasi fasa Nd2O3. Proses reduksi dilakukan di dalam reaktor HPSR dengan variasi waktu reduksi 2, 4 dan 6 menit serta jumlah gas H2 sebanyak 80% terhadap Ar (total laju alir 5 liter/menit). Sampel hasil reduksi langsung disimpan dalam botol kaca 20 ml yang sudah diisi minyak parafin supaya sampel tidak teroksidasi sebelum analisis dilakukan. Analisis dilakukan dengan menggunakan scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) dan electron probe micro-analyzer (EPMA) untuk data kuantitatif dan pemetaan unsur. Hasil percobaan menunjukkan peningkatan waktu reduksi menaikkan kehilangan berat sampel hingga 44,74% sekaligus meningkatkan derajat reduksi. Berdasarkan analisis SEM-EDS pada 2, 4 dan 6 menit, didapatkan kadar Nd dengan preparasi mounting secara berturut-turut sebesar 92,15%, 98,44% dan 99,16% dan tanpa preparasi mounting sebesar 93,31%, 97,49% dan 97,98%. Selain itu, persentase penghilangan oksigen pada 2, 4 dan 6 menit didapatkan secara berturut-turut sebesar 62,18%, 93,28% dan 96,76% serta jumlah Nd yang tervolatilisasi sebesar 26,17%, 29,39% dan 36,08%. Analisis EPMA dilakukan pada variasi waktu reduksi 2 menit dan 4 menit untuk memvalidasi hasil analisis SEM-EDS. Hasil analisis menunjukkan bahwa kadar Nd berturut-turut mencapai 90,72% dan 97,36%.