TUGAS TERSTUKTUR

MATA KULIAH KIMIA UNSUR

“PENGOLAHAN  BATUAN FOSFAT MENJADI PUPUK FOSFAT ATAU ASAM FOSFAT”

Disusun Oleh:

Ayu Dana K.                          0710920045

Lies Wuryanita Adriyani       0710920047

Annisa L. Syarifah                 0710920049

Tya Ayu R.                                      0710920051

Imam Prastyono                     0710920053

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2010

PERMASALAHAN :

  1. Bagaimana pembentukan endapan fosfat di alam serta bagaimana suatu fosfor digunakan sebagai pupuk fosfat?
  2. Jelaskan macam pupuk yang dapat dibuat dari batuan fosfat!
  3. Jelaskan macam-macam teknik/metode yang dapat digunakan untuk mengolah batuan fosfat menjadi pupuk monokalsium fosfat (normal super fosfat)?
  4. Bagaimana cara menguji kadar air pada pupuk fosfat?
  5. Bagaimana cara pengolahan batuan fosfat manjadi pupuk fosfat?

JAWABAN PERMASALAHAN :

  1. 1. Bagaimana pembentukan endapan fosfat di alam serta bagaimana suatu fosfor digunakan sebagai pupuk fosfat?

Sumber fosfat umumnya diperoleh dari batuan fosfat. Batuan fosfat tidak dapat digunakan langsung sebagai pupuk disebabkan oleh sifat daya larutnya yang terlalu kecil dalam air. Oleh karena itu, harus diubah sebelumnya menjadi senyawa fosfat yang mudah larut dalam air, sehingga mudah diserap oleh akar tumbuh tumbuhan.

Fosfat merupakan satu-satunya bahan galian (diluar air) yang mempunyai siklus, yaitu unsur fosfor di alam diserap oleh mahluk hidup, kemudian senyawa fosfat pada jaringan mahluk hidup yang telah mati terurai, dan selanjutnya terakumulasi dan terendapkan di lautan.  Terdapat 3 proses terbentuknya endapan fosfat, antara lain :

  1. Fosfat primer terbentuk dari pembekuan magma alkali yang bersusunan nefelin, syenit dan takhit, mengandung mineral fosfat apatit ( terutama fluor apatit, Ca5(PO4)3F ), dalam keadaan murni mengandung 42% P2O5 dan 3,8 % F2.
  2. Fosfat sedimenter (marin), merupakan endapan fosfat sedimen yang terendapkan di laut dalam, pada lingkungan alkali dan suasana tenang, mineral fosfat yang terbentuk terutama frankolit.
  3. Fosfat guano, merupakan hasil akumulasi sekresi burung pemakan ikan dan kelelawar yang terlarut dan bereaksi dengan batu gamping karena pengaruh air hujan dan air tanah. Berdasarkan tempatnya endapan fosfat guano terdiri dari endapan permukaan, bawah permukaan dan gua.
  1. 2. Jelaskan macam pupuk yang dapat dibuat dari batuan fosfat!

Beberapa macam pupuk fosfat dari batuan fosfat, antara lain :

  1. a. Enkel superfosfat [ES = Ca(H2PO4)2 + CaSO4]

ES sering disebut single superphosphate. Pupuk ini dibuat dengan menggunakan bahan baku batuan fosfat (apatit) dan diasamkan dengan asam sulfat untuk mengubah P yang tidak tersedia menjadi tersedia untuk tanaman. Reaksi singkat pembuatan ES:

Ca3(PO4)2 CaF + 7H2SO4 à 3Ca(H2PO4) + 7CaSO4 + 2HF

Disamping mengandung dihodrofosfat juga mengandung gipsum (CaSO4). Kadar P2O5 = 18-24%, kapur (CaO) = 24-28% . Bentuk pupuk ini berupa tepung berwarna putih kelabu. Sedikit larut dalam air reaksi, fisiologis netral atau agak masam. Syarat yang harus dipenuhi kadar (F2O3 + Al2O3) kurang dari 3%. Apabila terlalu banyak mengandung kedua oksida tersebut  yang bersifat meracuni tanaman, kedua oksida juga dapat bereaksi dengan fosfat menjadi tidak tersedia bagi tanaman (terjadi fiksasi P oleh Fe dan Al). Dalam penyimpanan sering mengalami kerusakan fisik tetapi tidak mengalami perubahan kimianya. Dalam pemakaiannya dianjurkan sebagai pupuk dasar yaitu pemupukan sebelum ada tanaman agar pada saat tanaman mulai tumbuh P sudah dapat diserap oleh akar tanaman.

Pupuk ES masih mengandung gips (CaSO4) cukup tinggi dan untuk berbagai jenis tanah sering menyebabkan struktur tanah menjadi menggumpal seperti padas dan kedap terhadap air. Hal ini yang sering dianggap sifat merugikan dari pupuk ES.

  1. b. Doubelsuperfosfat (DS)

Berbeda dengan ES, pupuk ini dianggap tidak mengandung gipsum, dalam pembuatannya digunakan asam fosfat yang berfungsi sebagai pengasam dan untuk meningkatkan kadar P. Garis besar reaksi pembuatannya sebagai berikut:

(Ca3PO4)2CaF + 4H3PO4+ 3H2O à3Ca(H2PO4)2 + HF

Kadar P2O5 + 38%. Pupuk ini telah lama digunakan di Indone­sia baik oleh petani maupun di perkebunan besar. Sifatnya berupa tepung kasar berwarna putih kotor. Asam H3PO4 diperoleh dari:

Ca3 (PO4)3CaF + 3H2SO4 à 2H3PO4 + CaSO4 + HF.

Asam fosfat dipisahkan dari larutannya.

Pupuk ini berwarna abu-abu coklat muda; sebagian P larut air; reaksi fisiologis: sedikit asam. Bahaya meracun sulfat relatif kecil dan sulfidanya yang berasal dari reduksi sulfat juga rendah. Oleh karena lambat bekerjanya pupuk ini diberikan sebagai pupuk dasar.

  1. c. Tripel superfosfat (TSP)

Rumus kimianya Ca(H2PO4). Sifat umum pupuk Tripel superfosfat (TSP) sama dengan dengan pupuk DS. Kadar P2O5 pupuk ini sekitar 44-46% walaupun secara teoritis dapat mencapai 56 %. Pembuatan pupuk TSP dengan menggunakan sistem wet process. Dalam proses ini batuan alam (rockphosphate) fluor apatit diasamkam dengan asam fosfat hasil proses sebelumnya (seperti pembuatan pupuk DS). Reaksi dasarnya sebagai berikut:

Ca3(PO4)2CaF  +  H3PO4 à Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 + HF

  1. 3. Bagaimana cara pengolahan batuan fosfat manjadi pupuk fosfat?

Batuan fosfat dapat dimanfaatkan sebagai superfosfat (monokalsium fosfat) yaitu campuran antara monocalsium, monohidrat, dan gipsum yang dibuat dengan mereaksikan asam sulfat dengan batuan apatit, dimana batuan apatit disebut juga batuan fosfat yang merupakan bahan dasar bagi senyawa fosfat. Yang menjadi bahan baku superfostat adalah batuan fosfat (Ca3(PO4)CaF2)

Pada proses pembuatan superfosfat dengan menggunakan asam sulfat menghasilkan produk superfosfat yang biasa/normal, sering disebut ordinar/ Normal Superfosfat.

Langkah langkah pembuatan :

  1. 1. Persiapan bahan fostat

Sumber fosfat umumnya diperoleh dari batuan fosfat. Batuan fosfat ini tidak dapat digunakan langsung sebagai pupuk disebabkan oleh sifat daya larutnya yang terlalu kecil dalam air sehingga diusahakan untuk merubahnya menjadi senyawa fosfat yang mudah larut dalam air, sehingga mudah diserap oleh akar tumbuh tumbuhan.

Batuan fosfat ini dimasukkan ke reaktor dan harus dalam ukuran yang sangat kecil (berbentuk butiran-butiran halus), tidak berupa abu, untuk menghindari terhembus atau terbawa oleh gas lain.

  1. 2. Pencampuran dengan asam sulfat.

Asam sulfat yang digunakan pada proses ini dapat diperoleh dan proses kontak ataupun proses kamar timbal, namun yang sering digunakan adalah asam sulfat yang berasal dan proses kontak, karena asam sulfat yang dihasilkan lebih pekat sehingga memudahkan pencampuran dengan batuan fosfat.

  1. 3. Pembentukan superfosfat.

Secara lengkap proses pembentukan superfostat dapat dijelaskan sebagai berikut :

Mula-mula batuan fosfat dari tangki penyimpanan di bawa ke hopper, dimana dalam alat ini batuan fosfat dihancurkan (dihaluskan) sampai ukuran partikelnya kurang dari 100 mesh. Lalu partikel-partikel batuan fosfat yang telah dihaluskan tersebut lalu dibawa ke weight feeder dengan menggunakan mastering screw.

Dari weight feeder, sejumlah tertentu partikel partikel batuan fosfat dimasukkan kedalam cone mixer dan bersamaan dengan itu juga dimasukkan asam sulfat 93% dan sejumlah tertentu air. Lalu campuran itu tersebut dipanaskan sampai terjadi reaksi pembentukan superfosfat. Superfosfat yang terbentuk bersamaan dengan hasil-hasil samping dari reaksinya dialirkan melalui slat conveyor.

Biasanya membutuhkan waktu 1 jam agar larutan superfosfat yang dihasilkan menjadi padat selama berada di slat conveyor. Zat – zat yang tidak menjadi padatan  (biasanya berupa asam sultat, fluor dan gas-gas hasil reaksi lainnya) dialirkan ke scrubber (penyerap) untuk mendapatkan kembali asam sulfat dan fluor, sedangkan gas-gas yang tidak diiinginkan dibuang ke atmosfir.

Sedangkan superfosfat yang telah padat dihancurkan menjadi butiran-butiran halus dengan memakai desintegrator, lalu butiran-butiran (berupa superfosfat) tersebut dibawa ke tangki penyimpanan dengan memakai conveyor.

  1. 4. Jelaskan macam-macam teknik/metode yang dapat digunakan untuk mengolah batuan fosfat menjadi pupuk mono kalsium fosfat (normal super fosfat)?

Teknik/metode pembuatan monokalsium fosfat (normal superfosfat) terdiri alas 2 jenis, yaitu :

1. Proses Batch

2. Proses Kontinu

1. Proses Batch

Pada proses batch perhitungan perbandingan batuan fostat dan asam sulfat yang digunakan harus tepat. Batuan fosfat dan asam sulfat bersama-sama dimasukkan kedalam mixer yang berputar secara vertikal. Mixer ini mempunyai mata pisau – mata pisau yang berputar berlawanan arah dengan putaran mixer. Didalam mixer campuran batuan fosfat dan asam sulfat diaduk selama 2 atau 3 menit. Kemudian dikeluarkan dan dialirkan ke reaktor untuk penyempurnaan reaksi. Reaktor pada proses batch ini cukup besar dan cukup banyak. Tiap – tiap reactor dilengkapi dengan katup yang berfungsi untuk mengeluarkan gas – gas hasil reaksi.

Setelah Reaktor terisi maka dilakukan pengerukan atau pengambilan dan dimasukkan ke tempa penyimpanan. Pengerukan superfosfat dari reactor dimulai kira kira 15 menit setelah pengisian ke dalam reaktor dilakukan. Pengerukan terus dilakukan sampai isi reaktor menjadi kosong. Proses batch saat ini sudah jarang dilakukan karena penggunaan reactor yang cukup besar dan banyak sehingga memerlukan areal yang cukup luas.

2. Proses Kontinu

Pada proses pembuatan superfosfat secara kontinu perbandingan batuan dan asam yang digunakan tidaklah mesti tepat seperti halnya pada proses batch. Umpan batuan fosfat dan asam sulfat dialirkan secara kontinu ke mixer dan reaktor. Proses kontinu dapat dibagi menjadi 3 macam proses, yaitu :

2.1 Proses Broadfield

Aliran asam sulfat dan batuan fosfat diatur secara kontinu. Asam dan batuan diumpankan kedalam mixer selama 2 sampai 3 menit. Campuran dalam mixer tersebut diaduk supaya tidak mengeras. Waktu simpan yang lebih lama dalam mixer akan menghasilkan produk akhir yang agak padat dan lebih granular ( butiran ).

Dari mixer, slurry (bubur) dialirkan ke reaktor. Di bagian bawah reactor, slurry mulai mengeras dan membentuk blok (padatan). Dari reaktor, blok dibawa ke pemotong yang berputar (revolving cutter) dan selanjutnya dialirkan ke tempat penyimpanan (storage pile).

2.2 Proses Sackett

Pada proses Sackett batuan fosfat dijadikan dalam bentuk debu dengan menggunakan mill. Debu fosfat disemprot dengan asam sultat sehingga membentuk slurry. Slurry tersebut secara kontinu diijensikan dan dialirkan dalam mixer yang berbentuk silinder dengan sebuah tangki berpengaduk.

Sebagian campuran yang telah mengeras dikeluarkan dari ujung silinder dan dialirkan besar besar ke reaktor yang panjangnya 75 ft (kaki). Waktu yang dibutuhkan superfosfat dari reaktor ke unit pemotong (cutter) adalah 1 jam. Setelah pemotongan maka produk dialirkan ke storage pile.

2.3 Proses TVA ( Tennesse Valley Autority )

Proses TVA merupakan pengembangan dan prose Broadfield. Jenis mixer yang dipakai pada proses TVA ini adalah Deism Cone Mixer. Debu fosfat dan asam sulfat dimasukkan ke deism cone mixer. Monokalsium fosfat yang keluar dan cone mixer dialirkan ke reactor. Setelah 24 jam kemudian dialirkan ke storage pile. Semua peralatan bekerja pada tekanan 1 atmosfir. Gas-gas hasil reaksi dalam reaktor dialirkan ke scrubber untuk memisahkan gas HF dengan gas lainnya.

Proses yang sering digunakan adalah proses TVA, karena:

1. prosesnya sederhana

2. produk yang diperoleh lebih murni

3. diperoleh hasil samping HF yang mempunyai nilai tambah

4. peralatan yang digunakan lebih sederhana

2.3.1 Uraian Proses

Pabrik pembuatan monokalsium fosfat dengan prose TVA dapat dibagi menjadi 3 unit, yaitu :

1. unit batu fosfat

2. unit monokalsium fosfat

3. unit hasil samping asam fluorida ( HF )

Unit Batu Fosfat

Unit ini bertujuan untuk menghasilkan batu fosfat dengan ukuran 200 mesh sebelum diumpankan ke dalam reaktor. Batu fosfat tersebut dimasukkan kedalam  mill. Di dalam mill ini batu fosfat dengan ukuran besar dihancurkan menjadi 80% lolos 200 mesh.

Batu fosfat yang telah dihancurkan diangkut dan dipisahkan antara yang kasar dan yang halus. Debu yang kasar (20%) dikembalikan ke mill untuk dihaluskan kembali. Debu yang halus ( 80%) diangkut dan dimasukkan ke  cone mixer.

Unit Monokalsium fosfat

Debu fosfat dilewatkan ke cone mixer. Suhu cone mixer 85,6°C. Pada cone mixer ini juga dimasukkan asam sulfat 71% dan tangki asam sulfat. Monokalsium fosfat setelah jadi (Run Of Pile = ROP) yang keluar dari cone mixer dialirkan secara kontinu pada 109,4°C . Setelah 24 jam ROP dalam bentuk padatan (solid ROP) masih mengandung kadar air yang tinggi (14,92%). Untuk menurunkan kadar air itu menjadi 8% maka solid ROP dialirkan ke Rotary Dryer kemudian disimpan di storage pile.

Unit Hasil Samping Asam Fluorida

Gas-gas yang keluar sebagai hasil samping pada cone mixer dan reaktor dialirkan ke scrubber untuk memisahkan gas HF dengan gas-gas lainnya. Asam Fluorida (HF) yang terserap 95% dalam bentuk liquid dan dialirkan ke tangki penyimpanan HF liquid. Sisa-sisa gas yang tidak terserap akan dibuang.

  1. Bagaimana cara menguji kadar air pada pupuk fosfat?

Metode pengeringan pada 1050C

Untuk penetapan pupuk (NH4)2 SO4, pupuk NPK, fosfat alam, SP-36, DAP, MAP, dolomit/kaptan, kiserit, KCl, TSP+Zn dan UAP.

Dasar penetapan

Kadar air ditentukan dengan cara penguapan pada suhu 105 0C. Berat yang hilang

merupakan jumlah air yang dikandung contoh pupuk.

Peralatan

Alat yang digunakan yaitu botol timbang dari gelas lengkap dengan tutupnya, oven pengering dengan suhu otomatis, desikator, dan neraca analitik 4 desimal

Cara kerja

–          Dimasukkandalam botol yang telah diketahui beratnya

–          Dipanaskan dalam oven pada 105 0C selama 3 jam

–          Didinginkan dalam desikator

–          Ditimbang

Hasil

Diulangi pemanasan dan ditimbang sampai berat tetap

2.2.1 Perhitungan

Kadar air (% ) = (W – W1) x 100%

W

Dimana:

W = bobot contoh asal dalam g

W1 = bobot contoh setelah dikeringkan dalam g

100 = faktor konversi ke %

fka (faktor koreksi kadar air) =               100

(100 – % kadar air)

(dihitung dari kadar air contoh pupuk halus dan digunakan sebagai faktor koreksi dalam

perhitungan hasil analisis).

DAFTAR ACUAN

Horwitz, William. (Ed.). 2000. Official Methods of Analysis of AOAC International. 17

th edition, Volume I, Agricultural Chemicals, Contaminants, Drugs. AOAC

International, Maryland USA.

SNI 02-0086-2005

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s