2.1 Carbon In Leach (CIL)
Carbon in leach merupakan proses absorbsi emas yang telah larut saat proses leaching oleh carbon aktif. Proses yang terjadi di CIL ini adalah penangkapan senyawa kompleks NaAu(CN)2 dan NaAg(CN)2 oleh carbon aktif. Persamaan reaksi:
2[Ag(CN)2-] + Ca2+ + C Ca[C – Ag (CN)2]2
Pada plant 1, tangki leaching berkapasitas 290 m3 yang terdiri dari 5 tangki. Sedangkan untuk plant 2 berjumlah 7 tangki dengan tangki CIL 1 dan CIL 2 dengan kapasitas 340 m3 dan tangki CIL 3 sampai CIL 7 dengan kapasitas 290 m3. Tangki CIL dilengkapi dengan carbon interstage screen (ukuran bukaan 0.8 mm) tipe kambalda screen yang berfungsi untuk mencegah agar karbon tidak ikut bersama dengan aliran overflow slurry ke tangki berikutnya, sehingga slurry tetap akan mengalir ke tangki berikutnya melalui launder (talangan). Distribusi karbon aktif ini berlawanan arah (Cunter current) dengan aliran surry yaitu untuk plant 1 dimasukkan dari tangki CIL 7 baru kemudian masuk tangki CIL 6 dan seterusnya sampai ke tangki CIL pertama dengan cara menggunakan carbon forwarding pump untuk memompakan karbon tersebut. Aliran ini dirancang untuk mencapai distribusi karbon di tangki CIL sesuai dengan desain yang telah ditentukan.
Tujuan dari dari penambahan fress carbon di tangki CIL terakhir agar penyerapan ion Au/Ag kompleks lebih efektif, karena kandungan Au-Ag di tangki CIL terakhir paling rendah sehingga diharap kandungan Au-Ag di tangki CIL terakhir seluruh ion Au-Ag kompleks dapat diadsorpsi olek fresh carbon yang masih tinggi tingkat absorbsinya. Distribusi karbon di tangki CIL awal dan akhir sekitar 30 gr/L, sedangkan di tangki CIL tengah sekitar 8 gr/L.
Pada prosesnya, umpan yang masuk ke tangki CIL berupa overflow dari tangki leaching melalui launder, slurry mengalir dari tangki CIL 1 sampai ke tangki CIL berikutnya. Pada tangki terakhir CIL ini di pasang carbon safety screen lubangnya jenis square straight yang berukuran 0.5 mm. Carbon safety screen bertujuan untuk mengurangi hilangnya carbon yang ikut terbawa oleh aliran slurry ke thickener.
Karbon yang keluar dari tangki CIL 1 (diharap memiliki kandungan emas 700 ppm-1000 ppm di pompa ke loaded carbon surge bin yang terlebih dahulu
melewati loaded carbon screen. Setelah melewati loaded carbon screen karbon kaya masuk ke surge bin yang berkapasitas 6 ton, sedangkan cairan yang ikut bersama karbon akan di kembalikan ke tangki CIL pertama masing-masing plant.
Gambar 2.5 Jajaran Tangki Leaching dan CIL
2.2 Elution
Elution merupakan proses pelepasan emas dari karbon yang telah dimasukkan di tangki CIL. Metoda elution yang dipakai di UBPE Pongor adalah Anglo American Research Laboratory (AARL). Sebelum dilakukan elution terlebih dahulu dilakukan loaded carbon yaitu carbon dalam CIL diangkat ke surge bin melalui pemompaan. Loaded carbon dilakukan setelah kadar emas dalam karbon di CIL mencapai minimal 1000 gpt dengan kapasitas 6 ton. Setelah proses loaded carbon selesai, dilakukan proses elution di dalam elution column.
Proses elution dilakukan dalam 6 tahap, namun sebelumnya dilakukan pencucian carbon dalam column dengan menggunakan fresh water yang bertujuan untuk membersihkan karbon dari lumpur yang masih menempel.
Tahapan – tahapan elution adalah :
1. Tahap pencucian dengan Asam (acid wash)
Asam yang digunakan untuk mencuci karbon pada tahap ini adalah asam klorida. Pencucian dengan HCL ini bertujuan untuk menghilangkan atau
melarutkan pengotor seperti ion organik, senyawa kalsium karbonat, magnesium karbonat dan silika yang teradsorbsi dan menutupi pori – pori karbon aktif.
Persamaan reaksi :
CuCO3 + 2 HCL = CaCl2 + CO2 + H2O MgCO3 + 2 HCL = MgCl2 + CO2 + H2O
Ca[C-Au(CN)2]2 + 2 H+ = Ca2+ + [2/n] [C-AuCN] + 2 HCN
Konsentrasi HCL yang dibutuhkan untuk proses elution adalah 3% wt. Asam klorida ini diperoleh dengan cara mengencerkan larutan asam klorida yang mempunyai kemurnian 33% wt. Proses pengencerannya dilakukan dengan cara mengalirkan fresh water dari water tank dengan menggunakan elution water pump secara bersamaan masuk ke elution column. Larutan HCL yang telah digunakan dialirkan ke tangki terakhir CIL dengan tujuan untuk menjaga apabila sewaktu-waktu proses elution tidak berjalan dengan lancar (kemungkinan masih ada Au di dalam larutan), kandungan emasnya tidak terbuang. Selain itu larutan hasil pencucian asam bisa menurunkan pH sehingga proses pengendapan tailing di thickener bisa berjalan dengan baik.
2. Tahap Pencucian Air (Water Fresh)
Tahap pencucian ini dilakukan dengan air panas yang bertujuan untuk mengeluarkan pengotor yang terlarut oleh HCL dari column. Air yang digunakan berasal dari fresh water tank yang terlebih dahulu melewati RHE (Recycle Heat Exchanger) dan PHE (Plate Heat Exchanger) untuk dipanaskan. Panas dalam PHE dihasilkan dari glycol yang dipanaskan oleh elution heater sedangkan RHE belum panas karena belum ada larutan yang keluar dari elution column. Air hasil dari pencucian keluar dari valve discharge elution column dan dialirkan ke tangki terakhir CIL adsorbtion. Pada tahap ini dilakukan sampling pada saat akhir tahap 1 atau menit awal tahap 2 dan sampling kedua dilakukan saat menit terakhir.
3. Tahap pre-treatment (pre-soak)
Pada tahap ini, emas dan perak mulai terlepas dari karbon dengan cara melemahkan ikatan antara senyawa kompleks emas dan perak dengan karbon. Prosesnya berlangsung dalam column dengan cara loaded carbon disemprot dengan larutan caustic cyanide, yang merupakan campuran antara caustic (NaOH) dan cyanide (NaCN) yang dilarutkan dengan air dalam caustic cyanide tank yang dilengkapi dengan agitator. Konsumsi masing-masing reagent adalah 200-250 kg NaOH, 200-250 kg cyanide dan selebihnya air untuk mencapai cyanide strenght antara 30.000 – 35.000 ppm atau masing-masing 3% NaOH dan 3% NaCN dengan Ph larutan sebesar 12,8. Larutan caustic cyanide melewati PHE untuk dinaikkan temperatur sampai 90-110 °C. Penyemprotan dengan caustic cyanide ini bertujuan untuk melemahkan ikatan kompleks Au/Ag dengan karbon dan tujuan dari pemanasan adalah untuk mempercepat reaksi.
4. Tahap Pendaur Ulangan Eluate (Recycle Elution)
Tahap ini merupakan puncak tahap pemisahan senyawa kompleks emas dan perak oleh air dari karbon. Senyawa kompleks emas dan perak dilarutkan oleh recycle water yang masuk ke dalam column. Hasil dari proses recycle elution masuk ke dalam eluate tank yang merupakan larutan kaya atau larutan elektrolit.
Reaksi : [C-Au(Au)]n + nNaCN = nNa+ + n[Au(CN)2]- + C
C-OH +OH- = [C-O]- + H2O
Sebelum masuk ke eluate tank larutan kaya terlebih dahulu melalui suatu saringan electrolyte filter. Alat ini terdiri dari dua buah filter yang berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang terbawa oleh larutan sebelummasuk ke recycle tank dan eluate tank.
5. Tahap Water Elution
Setelah melewati tahap keempat, masih ada kemungkinan emas dan perak tertinggal dalam karbon. Sehingga untuk mendapatkan emas dan perak yang masih tersisa ini, maka karbon yang masih ada di eluate column pada tahap ini disemprot atau dibilas dengan air panas. Air yang digunakan berasal dari fresh water tank yang dipanaskan terlebih dahulu di RHE dan PHE sampai suhunya kurang lebih 110°C, pada proses inielution heater masih dijalankan (elution heater beroperasi dari awal tahap dua sampai akhir tahap lima) demikian juga dengan pompa sirkulasi panas. Air bilasa pada proses ini dialirkan ke recycle tank untuk elution berikutnya.
6. Tahap Pendinginan (Cooling)
Pada tahap ini semua alat atau proses didinginkan, elution heater dimatikan tetapi pompa sirkulasinya masih berjalan. Air yang digunakan untuk mendinginkan karbon di elution column dialirkan ke recycle tank yang akan digunakan untuk proses elution selanjutnya bersama air yang berasal dari tahap lima.
(a) (b)
(c)
Gambar 2.6 (a) Column (b) Eluate Tank (c) Elution Heater
Electrowinning adalah proses pengambilan logam-logam yang terkandung di dalam air kaya dengan cara prinsip elektrolisa, yaitu mengendapkan logam yang diinginkan dari larutan kaya dengan memberikan arus lisrik searah pada elektroda yang digunakan sehingga terjadi proses reduksi dan oksida. Proses ini bertujuan mengambil Au dan Ag yang terkandung dalam larutan kaya. Dari eluate tank, larutan kaya akan di pompa menuju electrowinning cells dengan menggunakan eluate pump dengan laju aliran 1 m3/jam. Electrowinning terdiri dari lima bak electrowinning yang dipasang secara parallel, dimana pada setiap bak electrowinning terpasang 11 wire mesh anode sebagai kutub positif dan 10 wire mesh cathode sebagai kutub negatif. Wire mesh anode berbentuk segi empat dengan lubang-lubang yang lebih besar dari lubang-lubang katoda. Wire mesh anode dan wire mesh cathode terbuat dari bahan SS-316. Pada setiap bak electrowinning dilengkapi dengan sebuah rectifier yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. Pada prosesnya digunakan arus listrik sebesar 1100-1200 Ampere dan tegangan 8 Volt.
Larutan kaya yang telah diambil logam emas dan peraknya disebut spent electrolyte. Au dan Ag yang terkandung dalam larutan kaya akan menempel pada katoda. Hal ini karena Au dan Ag bermuatan positif, sedangkan katodanya bermuatan negatif. Pada katoda, tidak hanya ion Au dan Ag yang tereduksi menjadi bentuk solid (cake) akan tetapi terdapat logam pengotornya lain yang ikut tereduksi menjadi bentuk solid, sedangkan pada anoda akan terjadi reaksi oksidasi yaitu perubahan ion OH- menjadi H2O.
Reaksi elektrolisis yang terjadi pada proses electrowinning : Anoda : 2OH- O2 + H2O + 2e
-Katoda : 2Au(CN)2-+ 2e- 2Au + O2 + H2 + 4CN -Total : 2Au(CN)2-+ 2OH- 2Au + O2 + H2 + 4CN
-Pelepasan cake dari batang katoda dilakukan dengan menyemprotkan air pada batang katoda, air sisa penyemprotan di tampung di dalam spent sump. Sedang overflow dari electrowinning cells akan masuk ke dalam spent return sump
sebagai barren solution dengan kandungan Au kurang dari 2 ppm dan Ag kurang dari 20 ppm. Barren solution masuk ke dalam cyanide holding tank yang akan digunakan sebagai make up cyanide karena masih mengandung emas sianida sebesar 3000 ppm dan digunakan untuk menaikkan pH di tangki leaching pertama.
Gambar 2.7 Electrowinning Cells
2.4 Smelting (Peleburan)
Proses smelting merupakan proses pemisahan logam emas dan perak alam bentuk cake dari slag (pengotor) pada titik leburnya dengan bantuan reagent flux (boraks). Cake yang merupakan hasil dari proses electrowinning dilakukan pengurangan kadar air hingga 20% dengan memasukkan ke dalam vacuum filter. Setelah dilakukan pengurangan kadar air dalam vacuum filter dilakukan penggarangan diatas tungku dengan suhu 700-900oC hingga kadar air mencapai 15%. Setelah di dilakukan penggarangan cake didinginkan lalu kemudian ditambahkan boraks sebanyak 5-6 kg/300 cake. Penambahan boraks ini bertujuan untuk memisahkan pengotor dari mineral berharga sehingga pengotor terapung di
atas logam cair dan membentuk slag. Setelah penambahan boraks, cake dilebur didalam morgan furnace pada suhu 1000-1200oC kemudian dore bullion dituangkan ke dalam cetakan (bullion morgan). Komposisi dore bullion adalah 7-15% dan 80-92%, kurang dari 2% dan memiliki dimensi 15 × 250 × 330 mm3.
Pengotor (slag) yang terbentuk pada saat proses peleburan berupa kalsium karbonat, dan boraks dipisahkan dari logam cairnya dengan cara manual. Pemisahan dengan cara manual ini mengakibatkan kemungkinan terbawanya emas dan perak pada slag dengan peleburan menggunakan monarch furnace. Peleburan slag biasanya dilakukan setelah beberapa kali peleburan utama. Setelah dilebur, slag didinginkan dan dipisahkan dari pengotornya. Logam Au dan Ag yang dihasilkan selanjutnya diikut sertakan bersama peleburan utama, sedangkan slag akan dikirimkan ke ball mill untuk digerus bersama dengan ore.
Setiap selesai peleburan dore bullion akan dikirimkan ke Unit Bisnis Pengolahan dan Pemurnian Logam Mulia (UBPPLM) di Pulogadung, Jakarta untuk dipisahkan dan dimurnikan antara emas dan perak.