Setelah
mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan dapat:
·
Menjelaskan definisi
dari bijih-bijih logam.
·
Menyebutkan jenis-jenis senyawa dari bijih-bijih logam.
·
Menjelaskan urutan proses
pengerjaan bijih-bijih logam.
·
Membedakan proses pemurnian
bijih-bijih logam.
2.1.
Pendahuluan
Bijih-bijih logam adalah material yang
diperoleh dari hasil penambangan yang biasanya masih berbentuk butiran-butiran
atau gumpalan-gumpalan. Bijih-bijih logam ini masih bercampur dengan
bahan-bahan ikutan lainnya. Prosentase berat dari unsur-unsur yang terkandung
di dalam bijih-bijih ini bergantung pada kedalaman lapisan tanah dimana biji
tersebut diperoleh.
Operasi
penambangan bijih-bijih logam (tambang terbuka) dengan tahapan sebagai berikut:
a)
Pemboran, pada jarak spasi 25 - 50 meter untuk mengambil sample batuan dan tanah
guna mendapatkan gambaran kandungan logam yang terdapat di wilayah tersebut
b)
Pembersihan dan
pengupasan, lapisan tanah penutup setebal 10– 20
meter yang kemudian dibuang di tempat tertentu ataupun dipakai langsung untuk
menutupi suatu wilayah purna tambang.
c)
Penggalian, lapisan bijih logam yang berkadar tinggi setebal 5-10 meter dan dibawa
ke stasiun penyaringan.
d)
Pemisahan, bijih di stasiun penyaringan berdasarkan ukurannya. Produk akhir hasil
penyaringan bijih tipe Timur adalah -6 inci, sedangkan produk akhir bijih tipe
Barat adalah – 4/-2 inci.
e)
Penyimpanan, bijih yang telah disaring di suatu tempat tertentu untuk pengurangan
kadar air secara alami, sebelum dikonsumsi untuk proses pengeringan dan
penyaringan ulang di pabrik.
f)
Penghijauan, lahan-lahan purna tambang. Dengan metode open cast mining yang
dilakukan sekarang, dimana material dari daerah bukaan baru, dibawa dan dibuang
ke daerah purna ambang, untuk selanjutnya dilakukan landscaping, pelapisan dengan lapisan
tanah pucuk, pekerjaan terasering dan pengelolaan drainase sebelum proses
penghijauan/penanaman ulang dilakukan.
2.2.
Sifat-sifat Umum Logam
Logam-logam yang banyak
ditemukan dalam kehidupan kita sehari-hari, secara umum mempunyai sifat-sifat
dapat mengkilat, dapat mengantar kalor dan listrik, berwarna putih seperti
perak (kecuali tembaga berwarna kemerah-merahan dan emas berwarna kuning).
Logam-logam tersebut mempunyai kekerasan yang berbeda-beda mulai dari lunak
sekali (natrium dan kalium) sampai keras sekali (seperti, chromdll.) sementara
raksa berbentuk cair. Menurut massa jenisnya logam digolongkan atas logam berat
(yang massa jenisnya diatas 5) dan logam ringan (yang massa jenisnya kurang
dari 5).
Ditinjau dari sifat kimianya
logam-logam mempunyai oksida-oksida pembentuk basa dan berdasarkan sifat-sifat
logam terhadap oksida ini logam-logam tersebut dapat digolongkan menjadi;
·
Logam Mulia, yaitu
logam yang tidak dapat mengalami oksida, misalnya; Au, Pt, Ag dan Hg.
·
Logam setengah
mulia, yaitu logam yang agak sukar teroksida, misalnya Cu.
·
Logam tidak Mulia,
yaitu logam-logam yang dalam keadaan biasa dan pada perubahan temperatur mudah
teroksidasi, misalnya K, Na, Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Sn, Pb dll.
Sumber logam (source of metal) adalah
bijih-bijih logam yang diperoleh dari penambangan biasanya masih bercampur
dengan bahanbahan ikutan lainnya. Prosentase berat dari unsur-unsur yang
terkandung didalam bijih-bijih ini bergantung pada kedalaman lapisan tanah dari
mana bijih tersebut diperoleh, misalnya untuk lapisan tanah dengan kedalaman 16
Km akan diporoleh bijih-bijih dengan 46,59% Oksigen, 27,72 % Silikon dan
selebihnya unsur lain termasuk logam-logam.
Logam-logam yang terdapat pada
bijih-bijih ini biasanya masih dalam keadaan terikat dengan unsur-unsur lain
(berupa senyawa), misalnya
·
Berupa oksida-oksida
(untuk bijih-bijih Fe, Mn, Cr, Sn dll.)
·
Berupa
karbonat-karbonat (untuk bijih-bijih Zn, Cu, Fe dll.)
·
Berupa sulfida (untuk
bijih-bijih Pb, Zn, Cu dll.).
2.3.
Pengerjaan Bijih-bijih (Work Ores)
Sebelum diproses lebih lanjut dilakukan
terhadap bijih-bijih, terlebih dahulu bijih-bijih tersebut dikerjakan, antara
lain dengan cara pemecahan, pengayakan atau sizing dan pembenahan (ores
dressing).
A. Pemecahan bijih-bijih.
Bijih-bijih yang diperoleh dari penambangan
biasanya mempunyai ukuran melintang 1200 - 1500 mm. Dalam pengerjaan metallurgi
biasanya dibutuhkan ukuran bijih-bijih yang cukup halus (kadang sampai 0,1 mm),
sehingga bijih-bijih yang diperoleh dari penambangan tersebut harus diperkecil
atau dipecah terlebih dahulu.
Berdasarkan ukuran feed dan ukuran produk
dari pemecahan, maka proses pemecahan ini di bagi atas;
|
Pengerjaan
|
Ukuran feed (mm)
|
Ukuran produk
(mm)
|
|
1.
Breaking (crushing pendahuluan)
|
1500-300
|
300-100
|
|
2. Crushing
|
300-100
|
50-10
|
|
3. Fine Crushing
|
50-10
|
10-2
|
|
4. Grinding
|
10-2
|
0,05
|
Pada
gambar di bawah ini ditunjukkan beberapa bentuk mesin pemecah bijih-bijih yang
banyak digunakan.
Gambar 1. Gyratory Crusher 1. Pemecah yang berputar, 2.
Kerucut landasan pemecah, 3. Poros, 4. Eksentrik, 5. Alat transmisi.
Gambar .2. Beater Mill (pemecah awal) 1. Poros, 2. pemukul,
3. Ayakan (saringan).
Gambar 3. Ball Mill ( grinding ) 1. Pemasukan
bijih-bijih, 2. Pengeluaran, 3. Roda pengerak.
B. Pengayakan (sizing).
Bijih-bijih yang sudah dipecah kemudian dipisah-pisahkan menurut besar /
ukuran butir, proses pemisahan ini dinamakan pengayakan atau sizing. Pengayakan
ini diperlukan agar jangan sampai terjadi pemecahan bijih yang terlalu kecil
(lebih kecil dari ukuran yang diperlukan).
Pengayakan ini biasanya dilakukan dengan menggunakan ayakan berupa
batang-batang baja yang berbentuk kisi-kisi (bar screen), berupa jarring-jaring
kawat (vibration screen) atau ayakan yang berupa siiinder (revolving / cylinder
screen).
Pada Gambar 2.4 diperlihatkan
diagram aliran proses pemecahan dan pengayakan bijih-bijih tersebut sampai
diperoleh ukuran bijih-bijilh yang
diinginkan.
 |
Gambar 4. Diagram aliran pengerjaan
bijih.
C. Pembenahan bijih-bijih (ores dressing)
Yang dimaksud dengan pembenahan bijih-bijih (ores dressing)
adalah pemrosesan bijih-bijih dengan tidak merubah sifat-sifat kimia atau sifat
fisik dari bijih-bijih tersebut.
Tujuan dari ores dressing ini adalah untuk memisahkan bijih-bijih
dari bahan-bahan ikutan dari kotoran-kotoran yang biasa disebut tailing. Dengan
pemisahan tailing akan diperoleh bijih-bijih dengan prosentase bahan tambang
yang lebih tinggi yang biasa disebut consentrate.
Ores dressing ini sangat panting datam metallurgy modern
karena dengan proses ini biaya/ongkos pemisahan barang-barang tambang dari
bijih-bijihnya menjadi diperkecil, dan juga dapat menyederhanakan pengerjaan
bijih-bijih yang lebih lanjut.
Cara-cara
yang biasa digunakan untuk pemisahan barang-barang tambang dari bahan-bahan
ikutannya :
1.
Bijih-bijih yang berharga dipilih / disortir
antara lain berdasarkan warna dan bentuk bijih-bijihnya. Pemilihan ini biasanya
dilakukan pada permukaan yang datar atau pada konveyor sortir.
2.
Pemisahan berdasarkan perbedaan kekerasan l
kerapuhan bijihbijih.
3.
Pemisahan berdasarkan sifat gesekan
bijih-bijih. Dalam hal ini bijih-bijih diluncurkan pada bidang miring sehingga
bahan-bahan yang lebih ringan akan meluncur lebih cepat.
4.
Pemisahan secara elektro static, yaitu
pemisahan bijih-bijih berdasarkan konduktifitas listriknya, kapasitat dan
sifat-sifat kelistrikannya.
5.
Pemisahan secara magnetis, dimana
bahan-bahan tambang dipisahkan berdasarkan perbedaan sifat amgnetiknya.
6.
Pemisahan berdasarkan
grafitasi bijih-bijih tambang. Dalam hal ini bijih-bijih dibedakan berdasarkan
kecepatan tenggelam atau jatuhnya bijih-bijih tersebut dalam suatu cairan atau
udara.
7.
Pemisahan dengan
menggunakan suatu medium berat, dalam hal ini akan terdapat bijih-bijih yang
mengapung dan yang tenggelam tergantung pada massa jenis bijih dan massa jenis
medium yang digunakan. Medium yang biasa digunakan antara lain berupa cairan
organic atau larutan-larutan.
8.
Flotasi atau
pengapungan bijih-bijih yang sudah berbentuk bubuk dengan bantuan peniupan
udara pada bijih-bijih tersebut.
2.4.
Pemerosesan Bijih-bijih ( Ores Prosessing )
Yang dimaksud dengan pemerosesan bijih-bijih adalah proses pemisahan
logam murni atau senyawanya dari bijih-bijihnya. Proses pemisahan ini secara
umum dibagai atas dua golongan yaitu pyrometallurgy dan hydrometallurgy.
A. Pyrometalurgy:
Pada proses pyrometallurgy, pemisahan
logam dilakukan dengan cara menaikkan temperatur bijih-bijih tersebut. Proses
dasar dari pyrometallurgy adalah peleburan, pemanggangan, dan destilasi.
Pada proses peleburuan, bijih-bijih
dipanaskan sampai tempertur tertentu sehingga cukup untuk mencairkan logam yang
dikehendaki dari biji-biji tersebut. Dengan demikian bahan yang sudah melebur
akan terpisah dengan sendirinya dari bahan-bahan fainnya akibat perbedaan berat
jenis dari bahan-bahan yang terdapat pada bijih-bijih tersebut.
Pada proses peieburan akan terjadi
proses reduksi dan oksidasi yang bergantung pada jenis bijih-bijih yang diolah.
Misalnya bijih-bijih yang bersifat oksida (bijih-bijih Fe, Mn, Cr, Sn),
dipisahkan secara reduksi, dan untuk bijih-bijih
yang bersifat karbonat clan sulfida (bijih-bijih Zn, Cu, re) dilakukan dengan cara oksida kemudian diikuti
reduksi.
Pada proses pemanggangan, temperaturnya
tidak sampai meleburkan iogam yang bersangkutan. Tujuan pemanggangan ini adalah
untuk mempersiapkan bijih-bijih sebelum dikerjakan lebih lanjut, misalnya untuk
menghilangkan gas-gas atau lembab dari bijih-bijih. Pada pemanggan ini dapat
terjadi reduksi, aksidasi, klorisasi, sulfatisasi atau jenis-jenis lain sesuai
dengan jenis bijih-bijih yang dikerjakan.
Keadaan bijih-bijih diantara temperatur pemanggangan clan
temperatur peleburan disebut sintering. Dalam hal ini sebagian logarn sudah mencair, kemudian jika didinginkan
kembali, bagian-bagiar tersebut akan memadat clan bersatu dengan
partikel-partikel lain yang belum mencair.
Tujuan sintering ini adalah untuk
merubah bijih-bijih yang dipecah terlalu keci!/halus menjadi gumpalan yang
lebih besar.
Pada proses destilasi, logam atau
senyawanya diuapkan dari bahan tambang yang sukar menguap terdapat pada
bijih-bijih tersebut.
Peralatan yang umumnya dipakai proses pirometalurgy
adalah 1. Tanur tiup (blast
furnace), 2. Reverberatory furnace. Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :
a. Pierce-Smith
converter.
b. Bessemer
converter.
c.
Kaldo cenverter.
d. Linz-Donawitz
(L-D) converter.
e. Open hearth
furnace.
Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu :
1. Drying
(Pengeringan)
Adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari
material. Pengeringan biasanya sering terjadi oleh kontak padatan lembab dengan
pembakaran gas yang panas oleh pembakaran bahan bakar fosil. Biasanya suhu
pengeringan di atur pada nilai diatas titik didih air sekitar 120ºC.pada kasus
tertentu, seperti pengeringan air garam yang dapat larut, suhu pengeringan yang
lebih tinggi diperlukan.
2. Calcining
(Kalsinasi)
Kalsinasi adalah dekomposisi panas material. Contohnya
dekomposisi hydrate seperti ferric Hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air
atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan
atau besi karbonat menjadi besi oksida.Proses kalsinasi membawa dalam variasi
tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan fluidized bed reactor.
3. Roasting
(Pemanggangan)
Adalah pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara
dihembuskan pada bijih yang dipanaskan disertai penambahan regen kimia dan pemanasan
ini tidak mencapai titik leleh (didih).
4. Smelting
Adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga
logam ,leleh dan mecair setelah mencapai titik didihnya. Oven yang digunakan,
yaitu: a. Schacht Oven, b. Scraal Oven (revergeratory Furnace), dan c. Electric Oven (Electric Furnace)
5. Refining
(Pemurnian)
Pemunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan
proses panas.
B. Hidrometallurgy
Prinsip dasar hidrometalurgy adalah
pelarutan bijih-bijih dengan asam atau basa yang sesuai dengan jenis logarn
yang terdapat pada bijih-bijih yang dikerjakan, kemudian dari larutan tersebut
logarn atau senyawanya dipisahkan dari larutan dengan cara elektrolisa atau
dengan cara pengendapan.
Hidrometalurgi dapat juga diartikan sebagai proses ekstraksi
metal dengan larutan reagen encer (< 1 gram/mol) dan pada suhu < 100º C.
Reaksi kimia yang dipilih biasanya yang sangat selektif. Artinya hanya metal
yang diinginkan saja yang akan bereaksi (larut) dan kemudian dipisahkan dari
material yang tak diinginkan. Peralatan yang dipergunakan adalah : a.
Electrolysis / electrolytic cell, b. Bejana pelindian (leaching box). Proses pemisahan seperti ini biasa dilakukan untuk
logam-logam ringan ( Al, Mg, Na, K, Cu, dsb).
Hidrometalurgi
memberikan beberapa keuntungan:
1. Bijih tidak
harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan menjadi bagian-bagian yang
lebih kecil.
2. Pemakaian
batubara dan kokas pada pemanggangan bijih dan sekaligus sebagai reduktor dalam
jumlah besar dapat dihilangkan.
3. Polusi
atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerang dioksida, arsenik
(III) oksida, dan debu tungku dapat dihindarkan.
4. Untuk
bijih-bijih peringkat rendah (low grade), metode ini lebih efektif.
5. Suhu
prosesnya relatif lebih rendah.
6. Reagen yang
digunakan relatif murah dan mudah didapatkan.
7. Produk yang
dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian yang tinggi.
Secara
garis besar, proses hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan yaitu:
1. Leaching
atau pengikisan logam dari batuan dengan bantuan reduktan organik.
2. Pemekatan
larutan hasil leaching dan pemurniannya.
3. Recovery
yaitu pengambilan logam dari larutan hasil leaching.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar