BAB IV PROSES KONSENTRASI DALAM PENGOLAHAN MINERAL
E. Proses Konsentrasi secara Flotasi
Flotasi adalah metode konsentrasi bijih dengan memanfaatkan perbedaan sifat permukaan satu mineral dengan mineral lainnya yaitu mineral yang mempunyai sifat mudah dibasahi air (hidrofilik) dan mineral yang sulit dibasahi air (hidrofobik). Partikel yang mudah dibasahi akan berada dalam pulp, sementara mineral yang sukar dibasahi menempel pada gelembung udara dan terbawa naik ke permukaan.
Program Studi Teknologi Pertambangan 38 Gambar 41. Skematik proses konsentrasi secara flotasi
Sifat keterapungan suatu mineral ditentukan oleh kemampuannya untuk menempel pada permukaan gelembung udara. Hal ini terutama dipengaruhi oleh sifat permukaan mineral. Untuk menghasilkan sifat permukaan sesuai dengan yang diinginkan, maka dalam proses flotasi ditambahkan reagan-reagen kimia tertentu, di mana reagen-reagen ini dapat mengubah dan mengendalikan sifat permukaan mineral. Penambahan reagan ini tidak dimaksudkan untuk mengubah sifat kimia mineral (tidak bereaksi dengan mineral), tetapi hanya mengubah sifat fisika permukaan mineral.
Dalam proses flotasi, ada beberapa reagen kimia yang digunakan yang berfungsi sebagai collector, frother dan modifier. Kolektor merupakan bahan kimia organik yang membuat permukaan mineral menjadi bersifat hidrophobic (tidak suka air) dengan cara mengadsorpsi molekul atau ion ke permukaan mineral, mengurangi stabilitas lapisan hidrat sehingga permukaan mineral tersebut mudah berinteraksi dengan gelembung udara seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 42. Kolektor yang banyak digunakan dalam proses flotasi tembaga adalah xanthate. Jenis collector yang lain adalah dithiophosphate dan thionocarbamate.
Kurang lebih 0,01 kg xanthate diperlukan per ton bijih yang diumpankan ke dalam sel flotasi. Selain collector, pada proses flotasi tembaga ditambahkan reagen kimia lain yang berfungsi memperkuat dan menstabilkan gelembung udara yang terbentuk yang disebut frother. Jenis frother yang umum digunakan adalah alkohol.
Zat kimia lain yang ditambahkan untuk meningkatkan selektivitas proses flotasi yaitu modifier, misalnya lime.
Program Studi Teknologi Pertambangan 39
(a) (b) (c)
Gambar 42. Ilustrasi prinsip kerja kolektor (a) kolektor larut dalam fasa aqueous, (b) kolektor teradsorpsi ke permukaan mineral, (c) permukaan menjadi hidrophobic
Agar proses recovery mineral tembaga berlangsung dengan baik, flotasi umumnya dilakukan secara bertahap:
1. ‘Rougher-scavengers’ di mana proses flotasi menghasilkan kandungan tembaga dalam konsentrat sekitar 15-20%.
2. ‘Cleaners’ di mana konsentrat dari tahap rougher-scavenger diperlakukan lebih lanjut. Mineral non-tembaga didepresi sehingga sehingga kadar tembaga dalam konsentrat meningkat.
3. ‘Recleaner’ untuk memaksimalkan kandungan tembaga dalam konsentrat dengan mendepresi mineral-mineral pengotor yang masih tersisa.
4. ‘Cleaner scavenger‘ dengan menambahkan collector lebih lanjut sehingga memaksimalkan proses pengapungan konsentrat.
Ukuran partikel umpan flotasi juga harus dikontrol dengan baik. Ukuran yang terlalu kasar harus dikembalikan ke unit penggerusan. Untuk pengontrolan ukuran umpan flotasi, umumnya digunakan hidrosiklon.
Tipikal flowsheet proses flotasi bertahap ditunjukkan dalam Gambar 43.
Penggerusan kembali produk rougher scavenger diperlukan untuk meningkatkan recovery mineral tembaga. Tingkat recovery tembaga umumnya sekitar 90%
dengan kandungan Cu dalam konsentrat sekitar 30%. Mineral-mineral pengotor yang telah dipisahkan dari mineral berharga ditimbun di dalam tailing dam di sekitar area pertambangan. Air dapat didaur ulang dari tailing dam untuk digunakan kembali di pabrik konsentrasi.
Program Studi Teknologi Pertambangan 40 Gambar 43. Tipikal flowsheet proses flotasi bertahap
Frother merupakan jenis bahan kimia lain yang digunakan untuk mengurangi tegangan permukaan air agar gelembung udara yang terbentuk menjadi stabil hingga mencapai permukaan (penstabil gelembung). Beberapa contoh frother yang digunakan antara lain pine oil, kerosene, fuel oil dan MIBC (methyl iso-butyl carbinol). Terdapat pula bahan kimia pendukung lain dalam proses flotasi yaitu asam sulfat dan soda api yang berfungsi untuk mengatur pH.
F. Rangkuman
1. Proses pengolahan mineral meliputi proses konsentrasi yang akan memisahkan antara konsentrat, middling, dan tailing.
2. Proses konsentrasi bertujuan untuk meningkatkan kadar mineral dengan memanfaatkan perbedaan sifat fisik antara mineral berharga dan pengotornya.
Program Studi Teknologi Pertambangan 41 3. Metode proses konsentrasi antara lain adalah proses konsentrasi secara
gravitasi, magnetik, elektrostatik, dan flotasi.
4. Proses konsentrasi secara gravitasi merupakan teknik pemisahan mineral berharga dari pengotornya berdasarkan perbedaan berat jenis dalam suatu media fluida, dengan menggunakan perbedaan kecepatan pengendapan.
5. Proses konsentrasi secara magnetik merupakan metoda pemisahan berdasarkan sifat kemagnetan yang dimiliki oleh mineral dengan tujuan untuk memisahkan mineral berharga yang tertarik magnet dari pengotor yang tidak tertarik magnet.
6. Proses konsentrasi secara elektrostatik adalah pemisahan mineral berharga dari pengotornya berdasarkan perbedaan sifat konduktivitas listrik mineral berharga dan mineral pengotornya.
7. Proses konsentrasi secara flotasi memanfaatkan perbedaan sifat permukaan satu mineral dengan mineral lainnya yaitu mineral yang mempunyai sifat mudah dibasahi air (hidrofilik) dan mineral yang sulit dibasahi air (hidrofobik).
Partikel yang mudah dibasahi akan berada dalam pulp, sementara mineral yang sukar dibasahi menempel pada gelembung udara dan terbawa naik ke permukaan.
G. Latihan
Jawablah pertanyaan ini secara tepat!
1. Sebutkan tujuan proses konsentrasi!
...
...
...
2. Sebutkan 4 (empat) metode konsentrasi dan jelaskan prinsip pemisahan mineral berharga dan pengotor pada keempat metode konsentrasi bijih tersebut!
...
...
...
Program Studi Teknologi Pertambangan 42 3. Jelaskan prinsip pemisahan mineral berharga dengan sluicing pada
konsentrasi gravitasi!
...
...
...
4. Tuliskan persamaan yang menunjukkan neraca massa dalam proses konsentrasi bijih!
...
...
...
H. Evaluasi
Diskusikan dalam kelompok kasus di bawah ini:
Sebuah pabrik konsentrasi flotasi mengolah bijih dengan kandungan tembaga 0.6%. Produk pengolahan berupa konsentrat tembaga yang mengandung 24% Cu dan tailing dengan kandungan tembaga 0.12%. Tentukan recovery proses konsentrasi dan rasio pengkayaan proses konsentrasi bijih tembaga ini.
...
...
...
...
...
Program Studi Teknologi Pertambangan 43 BAB V
PENUTUP
Pengolahan bahan galian merupakan tahap paling awal di dalam proses peningkatan nilai tambah mineral sesudah proses penambangan, dimulai dengan proses reduksi ukuran batuan yaitu kominusi yang meliputi crushing dan grinding, yang kemudian proses konsentrasi yang meliputi metode gravitasi, magnetik, elektrostatik, dan flotasi. Pengolahan bahan galian juga merupakan suatu proses/operasi di mana bahan galian diolah berdasarkan sifat kimia/fisikanya sehingga menghasilkan produk yang dapat dijual dan produk yang tak berharga dengan tidak mengubah sifat kimia/fisika bahan galian tersebut dengan tujuan untuk memperbaiki kualitas mineral agar memenuhi syarat penggunaan.
Proses pengolahan mineral tergantung pada kualitas awal dari mineral tersebut, termasuk didalamnya peremukan dan pengayakan untuk mendapatkan ukuran tertentu sesuai permintaan pasar untuk untuk proses selanjutnya (peningkatan kadar/peleburan). Proses pengolahan bahan galian mempunyai peranan yang sangat penting dalam kegiatan pertambangan, karena proses pengolahan dapat menentukan go or not go – nya suatu kegiatan pertambangan pada saat itu.
Program Studi Teknologi Pertambangan 44 KUNCI JAWABAN
BAB II Latihan
1. Mineral yang tidak berkombinasi dengan elemen lain.
2. Elemen bebas, halida, sulfida, serta oksida dan hodroksida.
3. Kubus, monoclinic, triclinic, tetragonal, hexagonal/trigonal, dan orthorhombic.
4. Mineral-mineral sulfida yang merupakan raw material seng, timbal dan tembaga yaitu masing-masing spalerit (ZnS), galena (PbS) dan kalkopirit (CuFeS2).
Evaluasi
• Halida: Halite, sylvite, carnalite, fluorite.
• Sulfida: Galena, spalerit, kalkopirit, molybdenite, pirit.
• Oksida dan Hidroksida: Kromit, magnetit, hematit, kasiterit.
BAB III Latihan
1. Tujuan proses kominusi adalah memperkecil ukuran dan meliberasi (membebaskan) mineral berharga dari ikatan dengan mineral pengotornya.
Selain itu juga untuk mempreparasi bijih sehingga memudahkan proses transportasi dari tambang atau pabrik peremukan menuju pabrik pengolahan.
Unit operasi dalam proses kominusi adalah crushing (peremukan) dan grinding (penggerusan).
2. Jenis peremuk: jaw crusher, gyratory chusher, cone crusher, impact crusher, roll crusher.
Jenis penggerus: ball mill, SAG-mill, rod mill.
3. Ukuran umpan pada proses crushing sebesar <10 cm sampai 1 cm.
Evaluasi
Program Studi Teknologi Pertambangan 45 Mekanisme reduksi ukuran yaitu: abrasi, terbelah (cleavage), dan hancur (shatter).
BAB IV Latihan
1. Proses konsentrasi bertujuan untuk meningkatkan kadar mineral/logam dengan pemisahan mineral yang mengandung logam berharga dengan mineral pengotor-pengotor dengan memanfaatkan perbedaan sifat fisik antara mineral berharga dan mineral pengotor.
2. 4 metode konsentrasi:
a. Konsentrasi gravitasi: berdasarkan perbedaan berat jenis antara mineral berharga dan pengotornya.
b. Konsentrasi magnetik: berdasarkan sifat kemagnetan antara mineral berharga dan pengotornya.
c. Konsentrasi elektrostatik: berdasarkan perbedaan sifat kelistrikan antara mineral berharga dan pengotornya.
d. Konsentrasi flotasi: berdasarkan perbedaan sifat permukaan antara mineral berharga dan pengotornya.
3. Prinsip pemisahan dengan sluicing adalah dengan memafaatkan aliran tipis di atas alat sluice box atau disebut juga “palong” yaitu saat aliran lumpur umpan (air bersama mineral umpan) yang dipompakan ke sluice box melewati riffle maka akan terjadi turbulensi arus yang akan menciptakan daerah pengendapan mineral berat sehingga mineral berat akan tertahan pada riffle.
4. Persamaan yang menunjukkan neraca massa dalam proses konsentrasi bijih adalah:
F = C + t dan fF = cC = tT
Di mana F = berat umpan bijih, C = berat konsentrasi, T = berat tailing, f = kadar logam berharga dalam umpan bijih, c = konsentrasi logam berharga dalam konsentrat, dan t = konsentrasi logam berharga dalam tailing.
Program Studi Teknologi Pertambangan 46 Evaluasi
Program Studi Teknologi Pertambangan 47 GLOSARIUM
1. Pertambangan adalah sebagian atau seluruh tahapan kegiatan dalam rangka penelitian, pengelolaan dan pengusahaan mineral dan batubara yang meliputi penyelidikan umum, eksplorasi, studi kelayakan, konstruksi, penambangan, pengolahan dan pemurnian, pengangkutan dan penjualan, serta kegiatan pascatambang
2. Pertambangan mineral adalah pertambangan kumpulan mineral yang berupa bijih atau batuan, di luar panas bumi, minyak dan gas bumi, serta air tanah.
3. Penambangan adalah bagian kegiatan usaha pertambangan untuk memproduksi mineral dan/atau batubara dan mineral ikutannya.
4. Batubara adalah senyawa hidrokarbon padat alami, dapat dibakar, menyerupai batu, berwarna cokelat sampai hitam, berasal dari akumulasi tetumbuhan yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, mengalami tekanan dan pengerasan secara bertahap dan berlangsung sangat lama.
5. Bijih adalah sekumpulan mineral yang daripadanya dapat diambil satu atau lebih logam secara ekonomis sesuai dengan keadaan teknologi saat itu 6. Gangue mineral/mineral pengotor adalah mineral ikutan yang merupakan
unsur pengotor dalam bijih yang tidak diambil (dibuang sebagai waste)
7. Konsentrat adalah produkta berharga hasil konsentrasi (peningkatan kadar) yang kadar logam berharganya meningkat dari keadaan semula
8. Middling adalah produk proses konsentrasi yang bukan konsentrat dan bukan pula ampas; penggunaannya masih memerlukan pengolahan lebih lanjut (biasanya pada pengolahan bijih timah di Pulau Bangka, Pulau Belitung, dll) 9. Mineral adalah benda padat anorganik dan homogen yang terbentuk secara
alamiah, mempunyai sifat-sifat fisik dan kimia tertentu, dapat berunsur tunggal; msl. Au, Cu, Ag atau berbentuk persenyawaan; msl. NaCl, CaCO3 10. Mineral matter adalah bahan anorganik yg terdapat dalam batubara, baik
berupa bahan bawaan (berasal dari tumbuhan pembentuk batubara) maupun bahan tambahan pada pembentukan endapan batubara.
11. Tailing adalah produk tak berharga hasil proses konsentrasi yang biasanya dibuang.
Program Studi Teknologi Pertambangan 48 DAFTAR PUSTAKA
Couch, G. R., 1990. Lignite Up-Grading, IEA Research.
Fuerstenau, M.C. and Han, K.N., Principles of Mineral Processing, 2003. Society for Mining, Metallurgy and Exploration Inc. (SME), Printed in the United States of merica (USA).
Mular, A. L. and Bhappu, R. B., 1980. Mineral Processing Plant Design, 2nd edition, Society of mining engineers, American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroluem Engineer Inc.
Norman L. Weiss, “SME Mineral Processing Handbook“, Volume II, SME, 1985 Pellant, Chris, “Rocks and Minerals”, Dorling Kindersley, London, 1996
Shimasaki, K., Shigehisa, T., Deguchi, T., and Makino, E., 2000. Development of UBC Process, Upgrading of Low Rank Coal, Proceedings Coal Technology.
Singh, B. P., Need For Coal Beneficiation and Use of Washery Rejects, 2007.
Workshop on "Coal Beneficiation Technology.
Speight, J. G., 1994. The Chemistry and Technology of Coal, Marcel Dekker Inc, Second Edition, New York.
Tsai, S. C., 1982. Fundamental of Coal Beneficiation and Utilization, Coal Science and Technology 2, Elsevier Publishing Company.
Ward, B. R., 1984. Coal Geology and Coal Technology, Blackwell Scientific Publications.
Wills, B.A and Munn T.J.N, 2007. Mineral Processing Technology, an Introduction to the Practical Aspects of ore treatment and Mineral Recovery, seventh edition, Published by Elsevier Ltd.