📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen

PRODUKSI FEROSILIKON DARI CAMPURAN PASIR SILIKA DAN BIJIH BESI LIMONIT DENGAN KOMBINASI PLASMA HIDROGEN DAN REDUKTOR KARBON

Ferosilikon berperan strategis dalam industri metalurgi sebagai agen deoksidasi, unsur paduan, dan inokulan pada baja dan besi cor. Indonesia memiliki cadangan bijih limonit sebesar 2,33 miliar ton dan pasir silika sebesar 7,81 miliar ton, namun neraca perdagangan ferosilikon masih defisit hingga tahun 2025. Proses produksi konvensional melalui reduksi karbotermik dalam submerged arc furnace melepaskan sekitar 2,5–4,8 ton CO? per ton ferosilikon, mendorong pengembangan teknologi yang lebih bersih seperti Hydrogen Plasma Smelting Reduction (HPSR). Namun, pemanfaatan plasma hidrogen cenderung menghasilkan senyawa seperti SiO, SiC, dan Si?N? dan tidak mampu menghasilkan Si logam dan paduannya secara efektif. Oleh karena itu, penelitian ini mengkaji produksi ferosilikon dari campuran pasir silika dan bijih besi limonit melalui kombinasi plasma hidrogen dan reduktor karbon, dengan memvariasikan stoikiometri karbon, durasi reduksi, komposisi umpan, dan jenis karbon terhadap morfologi serta komposisi kimia produk. Pasir silika dikarakterisasi menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan X-Ray Fluorescence (XRF), sedangkan biokarbon dikarakterisasi melalui analisis proksimat. Simulasi termodinamika dilakukan menggunakan FactSage 8.3 untuk memprediksi kondisi kesetimbangan dan merancang matriks percobaan. Briket seberat 1 gram dari campuran bijih besi limonit, pasir silika, reduktor karbon berupa grafit atau biokarbon, dan pati direduksi dalam reaktor HPSR. Variabel yang dikaji meliputi stoikiometri karbon antara 0-1,5, durasi reduksi 1-4 menit, komposisi umpan Si:Fe sebesar 85:15 dan 95:5, serta jenis karbon berupa grafit dan biokarbon. Produk dikarakterisasi menggunakan SEM-EDS dan EPMA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa stoikiometri karbon berpengaruh signifikan terhadap morfologi dan komposisi produk, di mana stoikiometri karbon 1 memberikan hasil terbaik dengan seluruh produk terkonversi menjadi fasa logam dan kadar Si mencapai 65,76% berat, sementara stoikiometri 0 dan 0,5 menghasilkan produk yang masih didominasi fasa oksida dan stoikiometri 1,5 dengan karbon berlebih mendorong pembentukan SiC secara dominan. Pada stoikiometri optimum tersebut, peningkatan durasi reduksi hingga 4 menit meningkatkan kadar Si hingga 79,52% berat. Peningkatan komposisi umpan dari Si:Fe 85:15 menjadi 95:5 meningkatkan kadar Si hingga 84,46% berat, sedangkan penggunaan biokarbon menghasilkan kadar Si tertinggi sebesar 86,95% berat dengan fraksi inklusi SiC yang lebih rendah. Temuan ini memberikan bukti awal bahwa kombinasi plasma hidrogen dan biokarbon merupakan pendekatan yang berpotensi bagi pengembangan proses lebih berkelanjutan.