Pages

Sabtu, 21 November 2009

Proses Produksi Pupuk ZK

Potasium sulfat (K2SO4) (juga dikenal sebagai garam abu sulfur) merupakan garam yang terdiri dari kristal putih yang dapat larutdalam air. Tak mudah terbakar. Bahan kimia ini biasanya digunakan dalam pupuk, menyediakan potasium dan sulfur. Potasium sulfat juga merupakan biproduk pada produksi asam sendawa.

Potasium sulfat, K2SO4, ialah garam yang awalnya dikenal pada abad ke-14, dan dipelajari oleh Glauber, Boyle dan Tachenius, disebut di abad ke-17 sebagai arcanuni atau sal duplicatum, dianggap sebagai kombinasi garam asam dengan garam alkalin.

Dihasilkan sebagai biproduk dalam banyak reaksi kimia, dan kemudian digunakan untuk disuling dari kainit, salah satu mineral Stassfurt, namun proses itu telah ditinggalkan karena garam dapat dibuat cukup murah dari klorida dengan membusukkannya denganasam belerang dan calcining residunya. Untuk memurnikan produk mentahnya maka dilarutkan dalam air panas dan larutan yang disaring dan bisa didinginkan, saat bagian terbesar garam yang dilarutkan itu menghablur dengan promptitule yang khas.

Kristal yang amat bagus memiliki bentuk piramida sisi 6 ganda, namun sesungguhnya termasuk sistem rhombik. Kristal-kristal itu transparan, amat keras dan sama sekali permanen di udara. Memiliki ras pahit, asin. Garamnya dapat larut dalam air, namun tak dapat larut dalam garam abu tajam dari sp. gr. 1,35, dan dalam alkohol sebenarnya. Melebur pada suhu 1078 °C. Garam mentah itu biasa digunakan dalam pengolahan kaca.


Sulfat asam atau bisulfat, KHSO4, siap diproduksi dengan memfusikan 13 bagian garam mormal berbubuk dengan 8 bagian asam belerang. Membentuk piramida rhombik, yang melebur pada 197. Melebur pada 3 bagian air 0°C. Kelarutannya menunjukkan reaksi banyak seolah 2 kongenernya, K2SO4 and H2SO4, hadir berdampingan satu sama lain yang tak tergabung. Kelebihan alkohol, nyatanya, endapan sulfat normal (dengan sedikit bisulfat) dan asam bebas tetap dalam larutan.

Kemiripannya ialah garam kering yang bergabung pada tekanan merah pudar; berlaku pada silikat, titanat, dsb., seolah merupakanasam belerang yang ditingkatkan melebihi titik didih alaminya. Itulah sebabnya penerapannya yang sering dalam analisis ialah sebagai alat penghancur. Untuk garam dari asam belerang lainnya, lihat sulfur.

SPESIFIKASI PUPUK ZK (SNI 02-2809-2005)
Spesifikasi
  • Kalium ( K2O) : 50%
  • Sulfur (S) : 17%
  • Kadar Klorida (Cl) maksimal 2,5%
  • Kadar air maksimal 1%
  • Bentuk powder/serbuk
  • Warna putih
  • Dikemas dalam kantong bercap Kerbau Emas dengan isi 50 kg
Sifat, manfaat dan keunggulan pupuk ZK
  1. Tidak higroskopis
  2. Mudah larut dalam air
  3. Sumber unsur hara Kalium dan Belerang dengan kadar cukup tinggi
  4. Dapat dicampur dengan pupuk lain
  5. Aman digunakan untuk semua jenis tanaman
  6. Memperkuat daya tahan tanaman terhadap serangan hama penyakit
  7. Merupakan pilihan terbaik untuk memenuhi kebutuhan unsur hara Kalium
  8. Untuk tanaman Tembakau : memperbaiki kelenturan dan warna daun, meningkatkan produksi daun dan jumlah bulu serta minyak daun, memperbaiki aroma dan rasa rokok, meningkatkan daya bakar rokok
  9. Untuk tanaman Kentang : meningkatkan produksi umbi, dan daya tahan umbi selama penyimpanan
  10. Untuk tanaman Nanas : meningkatkan produksi buah, kadar gula, rasa dan aroma buah, meningkatkan daya tahan buah selama penyimpanan
Cara penggunaan pupuk ZK
Dapat digunakan sebagai pemupukan dasar (pemupukan awal) dan susulan



TEKNOLOGI PROSES PUPUK ZK

Potassium Sulphate (ZK) biasa digunakan sebagai pupuk pada tanaman. Potassium Sulphate (ZK) atau biasa disebutSulphate of Potash (SOP) telah dikenal sejak abad ke-14 yang merupakan garam berwarna putih dan memiliki sifat tidak mudah terbakar serta larut di dalam air. ZK digunakan sebagai pupuk yakni sumber senyawa kalium dan sulfur pada tanaman perkebunan seperti rami, kapas, dan tembakau. Di Indonesia pupuk ini tidak disubsidi sehingga harganya relatif tinggi di pasaran. Bahan baku pembuatan ZK yang berasal dari pertambangan antara lain :

1. Lanbeinite (K2SO4.2MgSO4)
2. Leonite (K2SO4.MgSO4.4H20)
3. Schoenite (K2SO4.MgSO4.6H2O)
4. Glaserite (K3Na(SO4)2)

Pertambangan sumber batuan tersebut banyak terdapat di negara Rusia, Kanada, benua Eropa, Israel, negara-negara timur tengah, Cina, Thailand, Kongo, dan Amerika Serikat.

Pemilihan proes produksi yang digunakan di dalam suatu pabrik pupuk ZK bergantung pada ketersediaan bahan baku. Secara umum ada 7 proses produksi pembuatan pupuk ZK, yaitu:
1. Dekomposisi KCl dengan Na2SO4
2. Dekomposisi KCl dengan CaSO4
3. Dekompisisi KCl dengan MgSO4
4. Dekomposisi KCl dengan (NH4)2SO4
5. Proses Hargreaves yaitu mereaksikan gas SO2, O2, dan H2O dengan KCl
6. Proses Mannheim yaitu mencampur langsung KCl dengan H2SO4 dengan rasio mol tertentu
7. Pemurnian sumber sulfat alami seperti langbeinite dan kainit

A. Proses Produksi ZK dengan Dekomposisi KCl dengan Na2SO4
Dewasa ini, sumber yang umum digunakan berasal dari Sodium Sulphate Na2SO4 yang dapat diperoleh dari hasil samping dari beberapa proses produksi yakni:
1. Pengolahan bijih chromium
2. Pemurnian flue gas
3. Pembuatan serat (viscose fibres)
4. Produksi HCl, pigmen silica, asam lemak, dan trimethylolpropane
5. Pengolahan limbah asam sulfat



Diagram alir proses produksi ZK dengan melalui dekomposisi KCl dengan Na2SO4


Penjelasan proses:
Bahan baku yang digunakan adalah sodium sulphate baik dalam bentuk anhydrous (Na2SO4) maupun dalam bentuk hydrated (Na2SO4.10H2O). Selain itu digunakan juga potassium chloride (KCl) dalam bentuk larutan pada temperatur 20 – 25ºC. Umpan KCl, Na2SO4, dan recycle mother liquor yang mengandung kristalin glaserite K3Na(SO4)2 dan KCl, serta kondensat hasil kondensasi dari uap evaporator diumpankan ke reaktor. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
4Na2SO4 + 6KCl --> 2K3Na(SO4)2 + 6NaCl
2KCl + 2K3Na(SO4)2 --> 4K2SO4 + 2NaCl
Rasio mol Na2SO4 : KCl dibuat sangat berlebih yakni antara 1 : 6 sampai 1 : 10 untuk mendapatkan konversi yang tinggi (96 – 99%), sedangkan untuk rasio mol ZK : Na2SO4 dijaga 2 : 1. Beberapa variasi rasio mol (mr) bahan baku dan produk terhadap konversi yang diperoleh di dalam reaktor ditampilkan pada Gambar 2.



Pengaruh rasio mol reagent terhadap derajat konversi Na2SO4 menjadi K2SO4

Setelah bereaksi di reaktor, produk ZK dipisahkan di filter dan selanjutnya mother liquor yang terbentuk diuapkan di unit konsentrasi 2 tingkat secara bertahap dan diikuti dengan proses kristalisasi pada temperatur rendah (-2ºC) untuk tahap 1. Setiap mother liquor yang sudah terpisah baik di tahap 1 maupun 2 akan dipisahkan di filter untuk selanjutnya di-recycle kembali ke reaktor, sedangkan uap dari unit konsentrasi akan dikondensasikan terlebih dahulu dan selanjutnya dikirim ke reaktor.

Selain produk ZK juga diperoleh by-product berupa NaCl. Adapun spesifikasi produk ZK adalah sebagai berikut:
K2SO4 : 96%-w
Cl- : 0,5%-w
Na+ : 0,2%-w

B. Proses Produksi ZK dengan bahan baku KCl dan CaSO4
Ada 3 tahapan utama dalam metode proses ini, yaitu:
1. Pelarutan gypsum
2. Konversi satu tahap (T = 25ºC)
3. Siklus amoniak dalam proses



Diagram alir proses produksi ZK dengan dekomposisi KCl dengan CaSO4

Reaksi yang terjadi dalam proses ini antara lain:
CaSO4.2H2O + (NH4)2CO3 --> (NH4)2SO4 + CaCO3
2KCl + (NH4)2CO3 --> K2SO4 + 2NH4Cl

Adapun reaksi samping:
CaCO3 --> CaO + CO2
2NH4Cl + CaO + H2O --> CaCl2 + 2NH4OH
2NH4OH + CO2 --> (NH4)2CO3

Karakter dasar dari proses ini ialah adanya sistem recovery multistage untuk gas amoniak dan KCl, juga produk ZK yang dihasilka akan selalu mengandung amonium sulfat yang sangat dipengaruhi oleh komposisi mother liquor.

C. Proses Produksi ZK melalui dekomposisi KCl dengan MgSO4
Reaksi yang terjadi:

2KCl + 2MgSO4.xH2O + 5H2O --> K2Mg(SO4)2.6H2O + MgCl2
K2Mg(SO4)2.6H2O + 2KCl --> 2K2SO4 + MgCl2 + 6H2O

Proses produksi ZK melalui dekomposisi KCl dengan MgSO4 terdiri dari dua tahap konversi, yakni magnesium sulphate bereaksi dengan sylvite (KCl) membentuk schoenite (K2Mg(SO4)2.6H2O) terlebih dahulu sebelum membentuk produk akhir yaitu SOP (ZK). Skema proses yang biasa digunakan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.



Diagram alir proses produksi ZK dengan dekomposisi KCl dan MgSO4

D. Proses Produksi ZK melalui Dekomposisi KCl dengan (NH4)2SO4
Reaksi yang terjadi:

2KCl + (NH4)2SO4 --> K2SO4 +2NH4Cl

Proses ini memiliki beberapa karakteristik, diantaranya yaitu konversi KCl menjadi pupuk K2SO4 atau K2SO4-(NH4)2SO4 pada temperatur 25ºC. Rasio K2O : N di pupuk dapat divariasikan dari 50 : 1 hingga 40 : 5. Selain itu NH4Cl dan KCl dapat direcover dengan proses kristalisasi dari larutan induk. PFD dari proses ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.



Diagram alir proses produksi ZK dengan dekomposisi KCl dan (NH4)2SO4

Pengaruh kadar NH4 di larutan induk terhadap kadar K2SO4 pada garam yang telah dikristalisasi direpresentasikan oleh grafik. Terlihat bahwa semakin rendah kandungan NH4 di larutan induk maka semakin besar pula yield produk yang dapat diperoleh.

E. Proses Hargreaves

Tidak banyak literatur yang membahas proses ini. Dalam proses ini KCl dikeringkan, diayak, dan diumpankan ke chamber reaksi. Gas SO2 panas dari Sulfur burner direaksikan dengan uap air dan udara (kondisi excess) di masukan ke dalam converter secara batch dan counter-current. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:



4KCl + 2SO2 + O2 + 2H2O --> 2K2SO4 + 4HCl

F. Proses Mannheim dengan Mencampur Langsung KCl dengan H2SO4

Proses ini menggunakan furnace Mannheim yang berupa bejana silindris yang memiliki 2 ruang bakar, yaitu combustion chamber dan reaction chamber. Temperatur operasi furnace Mannheim adalah sebesar 800ºC. Karakteristik dari proses ini yaitu:

1. Temperatur tinggi
2. Banyak problem pada material (tingkat korosi, dll)
3. Diperoleh by-product HCl

Reaksi yang terjadi adalah:

KCl + H2SO4 --> KHSO4 + HCl
KCl + KHSO4 --> K2SO4 + HCl


Reaksi tahap pertama bersifat eksotermis dan terjadi pada temperatur yang rendah, sedangkan reaksi tahap kedua bersifat endotermis dan berlangsung pada temperatur 550 – 600ºC. Produk ZK selanjutnya didinginkan di cooling drum. Residu H2SO4 dinetralkan dengan penambahan Ca(OH)2 dan CaCO3 sedangkan by-product HCl yang terbentuk didinginkan di graphite heat exchanger dan selanjutnya dilakukan absorbsi 2 tahap dengan air.



Diagram alir Mannheim


Spesifikasi produk yang dihasilkan adalah sebagai berikut:



Emisi yang dihasilkan dikontrol dengan batasan HCl maksimum 5 ppm dan SO2 maksimum 800 ppm. Beberapa negara di dunia yang telah mendirikan pabrik ZK dengan proses Mannheim antara lain Belgia, Amerika Serikat, Indonesia, dan Cina.

G. Pemurnian Sumber Sulfat Alami seperti Langbeinite dan Kainite
Dasar pemurnian proses ini adalah reaksi kristal dan pertukaran ion. Proses pemurnian langbeinite dapat dilakukan dengan menggunakan Muriate of Potash (MOP) atau KCl dengan mencampurnya dengan langbeinite. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:


4KCl + K2SO4.2MgSO4 --> 3K2SO4 + 2MgCl2

Bijih langbeinite dipisahkan dari KCl dan NaCl dengan pencucian selektif, pengapungan, dan penambahan agen pemisah. Selanjutnya bijih tersebut dihaluskan dengan ball mill dan dicampur dengan larutan MOP yang telah dilarutkan dan di-clarified terlebih dahulu pada unit terpisah. Produk ZK yang terbentuk berupa larutan garam dan kristal. Kristal dapat difiltrasi atau disenrifugasi kemudian dikeringkan, dan terakhir diayak untuk memperoleh ukuran produk yang sesuai. Sedangkan garam dapat dievaporasi, kristalisasi, dan terakhir difiltrasi. Campuran dari garam yang diperoleh dapat diumpankan kembali ke reaktor, sedangkan filtratnya dapat dibuang sebagai limbah.

Proses pemurnian bijih kainite yang hampir mirip dengan pemrosesan langbainite terdiri dari 4 tahap:
1. Persiapan bijih dan pengapungan
2. Produksi schoenite (K2SO4.MgSO4.6H2O) dan recovery-nya
3. Leaching schoenite menjadi ZK
4. Pengolahan larutan induk

Kainite dihaluskan bersama garam recycle di ball mill dan hydroclasifier. Overflow akan menuju ke thickner dan filter utama sedangkan underflow diolah dengan flotasi dan filtrasi. Cake dari filter utama akan diumpankan ke reaktor schoenite dan cyclone. Setelah 2 tahap pemisahan, Schoenite diumpankan ke reaktor leaching dan ZK yang terbentuk dipisahkan di thickner lalu di sentrifugasi dan dikeringkan, sedangkan overflow thickner di-recycle kembali. Spesifikasi produk yang terbentuk juga cukup baik, yakni kadar K2O minimal 50% dan kandungan chlorine kurang dari 1%.


JENIS-JENIS PUPUK KALIUM

Jenis pupuk yang khusus mengandung kalium relatif sedikit jumlahnya. Umumnya sudah dicampur dengan pupuk atau unsur lain menjadi pupuk majemuk. Sehingga menjadi pupuk yang mengandung kalium, nitrogen dan atau fosfor (dua atau lebih hara tanaman). Kadar pupuk K dinyatakan sebagai % K2O. Konversi kadar K2O menjadi K adalah sebagai berikut:



% K2O = 1.2 X % K, dan % K = 0.83 X % K2O

Muriate (KCl)

Dianggap pupuk yang kadar hara K nya tinggi. Nama muriate berasal dari asam murit adalah sama dengan asam khlorida. Kadar K2O teoritis dapat mencapai 60-62%; tetapi dalam kenya taan pupuk muriate yang diperdagangkan hanya sekitar 50%. Bentuknya berupa butiran kecil-kecil atau berupa tepung dengan warna putih sampai kemerah-merahan. Dalam praktek lebih banyak digunakan jika dibandingkan dengan pupuk-pupuk K yang lain karena harganya relatif murah.


Pupuk ini kurang disenangi karena kadar Cl nya yang tinggi terutama untuk pemupukan tanaman yang peka terhadap kualitas maupun produksi. Banyak digunakan untuk perkebunan karet dan tebu, tetapi sekarang sebagian beralih ke pupuk KNO3. Pemupu kan KNO3 selain memupuk K juga berarti memupuk N.


Kalium sulfat (zwavelzuure kali = ZK)

Rumus kimia: K2SO4. Pupuk ini banyak digunakan baik untuk perkebunan maupun petani kecil. Harganya lebih mahal jika dibandingkan dengan pupuk muriate. Kadar K2O sekitar 48-50%. relatif mengandung Cl sedikit lebih kurang hanya 2.5%. Pupuk ZK dapat dibuat dari garam komplek K2SO4.2MgSO4. Garam komplek ini dilarutkan dalam air kemudian diberi KCl Reaksinya:


K2SO4.2MgSO4 + KCl --> 3 K2SO4 + 2 MgCl2.

K2SO4 akan mengendap dan untuk memisahkannya maka MgCl2 didekantir. Pupuk ini sejak lama banyak digunakan di Indonesia. Untuk tanaman sera misalnya rami, sosella dan kapas pemupukan K mmengakibatkan kualiats seratnya lebih tinggi. Atau dibuat dari garam KCl yang diasamkan dengan asam sulfat. Reaksinya sebagai berikut:
2 KCl + H2SO4 --> K2SO4 + HCl
Reaksi pencampuran dilakukan dalam bejana besi panas yang selalu diaduk agar bercampur sempurna. Gas HCl yang keluar didinginkan dan dilarutkan dalam air.

Kalium-magnesium sulfat

Rumus kimianya : K2SO4.2MgSO4. Kadar K2O berkisar antara 22-23% dan kadarMgO antara 18-129%. Dibuat dari garam komplek K2SO4. 2MgSO4. Seperti pupuk ZK kadar Cl rendah ialah kurang dari 3%. Kadar S= 18%. Perke bunan di sekitar Sumatra Utara dulu banyak menggunakan pupuk ini.



Kalium nitrat (Niter)

Selain mengandung unsur K juga mengandung unsur N. Kadar K2O cukup tinggi 44% dan kadar N sekitar 13%. Pupuk ini kurang penting dan tidak banyak digunakan. Tanaman yang banyak menggunkan pupuk ini ialah tanaman tembakau, kapas. Niter merupakan pupuk majemuk dengan grade fertilizer 13-0-44. 

1 komentar:

  1. bos dmn mendapatkan k2so4 yg murah..apa di indonesia da yg buat???? yg import harganya brapa ya?

    BalasHapus