Program Studi Teknologi Pertambangan i
Program Studi Teknologi Pertambangan ii KATA PENGANTAR
Assalamualaikum wr.wb. Puji syukur atas rahmat Allah SWT, berkat rahmat serta karunia-Nya sehingga penyusunan Modul Pengolahan Bahan Galian ini dapat berjalan lancar.
Modul Pengolahan Bahan Galian ini bertujuan memberikan informasi kepada mahasiswa mengenai kegiatan proses pengolahan pada bahan galian. Modul ini disusun dalam lima bab yang terdiri dari Pendahuluan, Mineralogi dalam Proses Pengolahan Mineral, Proses Kominusi dalam Pengolahan Mineral, Proses Konsentrasi dalam Pengolahan Mineral, serta Penutup.
Akhirnya, ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada tim penyusun dan tim penyempurna atas tenaga dan pikiran yang dicurahkan untuk mewujudkan modul ini. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang senantiasa terbuka dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi, kebijakan dan peraturan yang terus menerus terjadi. Harapan kami tidak lain modul ini dapat memberikan manfaat dan memiliki peranan penting bagi mahasiswa dalam membantu mengetahui, memahami, dan mengaplikasikan materi pembelajaran yang disampaikan oleh tenaga pengajar.
Kami menyadari bahwa modul ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran kami harapkan untuk perbaikan modul di masa yang akan datang.
Bandung, Juli 2021 Direktur,
Dr. Asep Rohman,S.T.,M.T.
Program Studi Teknologi Pertambangan iii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR TABEL ... vi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Pembelajaran ... 1
C. Materi Pokok ... 1
BAB II MINERALOGI DALAM PROSES PENGOLAHAN MINERAL ... 3
A. Dasar-dasar Mineralogi ... 3
B. Karakteristik Mineral ... 4
C. Klasifikasi Mineral ... 6
D. Rangkuman ... 2
E. Latihan ... 3
F. Evaluasi ... 4
BAB III PROSES KOMINUSI DALAM PENGOLAHAN MINERAL ... 5
A. Definisi dan Tujuan Kominusi ... 5
B. Kominusi dengan Crushing ... 7
C. Kominusi dengan Grinding ... 13
D. Rangkuman ... 17
E. Latihan ... 18
F. Evaluasi ... 18
BAB IV PROSES KONSENTRASI DALAM PENGOLAHAN MINERAL... 19
A. Definisi dan Tujuan Konsentrasi ... 19
B. Proses Konsentrasi secara Gravitasi ... 21
C. Proses Konsentrasi secara Magnetik ... 32
D. Konsentrasi Elektrostatik ... 36
E. Proses Konsentrasi secara Flotasi ... 37
F. Rangkuman ... 40
G. Latihan ... 41
H. Evaluasi ... 42
BAB V PENUTUP ... 43
KUNCI JAWABAN ... 44
GLOSARIUM ... 47
DAFTAR PUSTAKA ... 48
Program Studi Teknologi Pertambangan iv DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Reduksi ukuran dengan mekanisme abrasi ... 7
Gambar 2. Reduksi ukuran dengan mekanisme cleavage ... 8
Gambar 3. Pecahnya batuan dengan mekanisme shatter ... 8
Gambar 4. Foto dan Skematik Jaw Crusher Double Toggle ... 10
Gambar 5. Skematik Jaw Crusher tipe Overhead Pivot (Double Toggle) ... 10
Gambar 6. Skematik Jaw Crusher tipe Overhead Eccentric (Single Toggle) ... 10
Gambar 7. Skematik Jaw Crusher tipe Dodge ... 11
Gambar 8. Gyratory crusher: (a) sketsa, (b) penampang lintang (crosssection), (c) gyratory crusher ... 11
Gambar 9. Penampang lintang cone crusher ... 12
Gambar 10. Bentuk head dan shell, (a) gyratory crusher, (b) cone crusher ... 12
Gambar 11. Skematik roll crusher ... 13
Gambar 12. Foto roll crusher ... 13
Gambar 13. Autogenous mill: (a) foto, (b) sketsa ... 14
Gambar 14. Skematik bagian-bagian dari sebuah autogenous mill ... 15
Gambar 15. SAG Mill: (a) sketsa penampang rod mill dan ball mill, (b) ilustrasi penggerusan di dalam semiautogenous mill ... 15
Gambar 16. Mekanisme reduksi ukuran bijih pada proses penggerusan, (a) tumbukan dan tekanan, (b) chipping (c) abrasi ... 16
Gambar 17. Ilustrasi pergerakan material yang terjadi di dalam sebuah ball mill 16 Gambar 18. Contoh foto SAG mill dengan diameter 6,7 m dan panjang 11 m .... 17
Gambar 19. Skematik proses konsentrasi di dalam jig ... 22
Gambar 20. Perbedaan kecepatan awal pengendapan di dalam jig ... 23
Gambar 21. Hindered settling selama proses jigging ... 23
Gambar 22. Proses consolidation trickling ... 23
Gambar 23. Harz jig ... 24
Gambar 24. Denver mineral jig ... 25
Gambar 25. Skematik Inline pressure jig ... 26
Gambar 26. Inline pressure jig ... 26
Gambar 27. Yuba jig ... 27
Gambar 28. Mekanisme pemisahan mineral ringan dan berat dalam sluice box . 28 Gambar 29. Foto dan Skematik Humphrey Spiral ... 29
Gambar 30. Skematik mekanisme proses konsentrasi menggunakan Humphrey Spiral ... 29
Gambar 31. Foto shaking table (meja goyang) ... 30
Gambar 32. Skematik shaking table (meja goyang) ... 31
Gambar 33. Skematik proses konsentrasi dengan menggunakan Air Table ... 32
Gambar 34. Drum separator concurrent flow ... 33
Gambar 35. Drum separator counter-rotation flow ... 34
Gambar 36. Drum separator counter-current flow ... 34
Gambar 37. Induced roll separator ... 35
Gambar 38. Cross-belt separator ... 35
Program Studi Teknologi Pertambangan v Gambar 39. Skematik dan prinsip kerja cross belt separator ... 36 Gambar 40. Skematik prinsip kerja elektrostatik konsentrator (high tension) ... 37 Gambar 41. Skematik proses konsentrasi secara flotasi ... 38 Gambar 42. Ilustrasi prinsip kerja kolektor (a) kolektor larut dalam fasa aqueous,
(b) kolektor teradsorpsi ke permukaan mineral, (c) permukaan menjadi hidrophobic ... 39 Gambar 43. Tipikal flowsheet proses flotasi bertahap ... 40
Program Studi Teknologi Pertambangan vi DAFTAR TABEL
Tabel 1. Sistem Kristal ... 4
Program Studi Teknologi Pertambangan 1 BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tahap paling awal di dalam proses peningkatan nilai tambah mineral sesudah proses penambangan adalah proses pengolahan mineral (mineral processing/ore dressing). Pengolahan mineral adalah suatu proses untuk memisahkan mineral berharga dan gangue-nya (tidak berharga) menghasilkan produk yang kaya mineral berharga (konsentrat) dan yang kadarnya rendah (tailing). Proses pemisahan ini didasarkan pada sifat fisik mineral maupun sifat kimia fisika permukaan mineral.
Tujuan pengolahan mineral antara lain untuk:
1. Mengurangi ongkos angkut dari lokasi penambangan ke pabrik peleburan, karena sebagian pengotor telah terbuang selama proses, dan juga kadar bijih dalam mineral sudah ditingkatkan.
2. Mengurangi jumlah flux yang ditambahkan dalam peleburan, serta mengurangi logam yang hilang bersama slag.
3. Mengurangi ongkos keseluruhan dalam peleburan, karena jumlah mineral yang akan dilebur lebih sedikit.
4. Menghasilkan konsentrat yang mempunyai kadar mineral berharga relatif tinggi, sehingga lebih memudahkan untuk diambil logamnya.
5. Mengambil logam yang lain sebagai hasil sampingan bila konsentrat mengandung lebih dari satu jenis mineral berharga.
B. Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari modul ini, mahasiswa diharapkan mampu memahami proses pengolahan bahan galian mineral.
C. Materi Pokok
Materi pokok modul ini akan membahas tentang:
1. Maksud dan tujuan pengolahan mineral;
2. Dasar-dasar mineralogi yang berkaitan pengolahan mineral;
Program Studi Teknologi Pertambangan 2 3. Proses kominusi (pengecilan dan pemisahan berdasarkan ukuran) untuk
mineral; dan
4. Proses konsentrasi (peningkatan kadar).
Program Studi Teknologi Pertambangan 3 BAB II
MINERALOGI DALAM PROSES PENGOLAHAN MINERAL
Indikator Keberhasilan
Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan dapat:
1. Menjelaskan dasar-dasar mineralogi yang berkaitan pengolahan mineral.
2. Menjelaskan karakterisitik mineral ekonomis di Indonesia secara visual.
A. Dasar-dasar Mineralogi
Sesuai dengan Peraturan Menteri Energi dan Sumber daya Mineral (ESDM) Pasal 1 mengenai “Ketentuan Umum” didefinisikan hal-hal berikut:
1. Mineral adalah senyawa anorganik yang terbentuk di alam, yang memiliki sifat fisik dan kimia tertentu serta susunan kristal teratur atau gabungannya yang membentuk batuan, baik dalam bentuk lepas atau padu.
2. Mineral logam adalah mineral yang unsur utamanya mengandung logam, memiliki kilap logam, dan umumnya bersifat sebagai penghantar panas dan listrik yang baik.
3. Mineral bukan logam adalah mineral yang unsur utamanya terdiri atas bukan logam, misalnya bentonit, kalsit (batu kapur/gamping), silika (pasir kuarsa), dan lain-lain.
4. Batuan adalah massa padat yang terdiri atas satu jenis mineral atau lebih yang membentuk kerak bumi, baik dalam keadaan terikat (massive) maupun lepas (loose).
Bila mineral mengandung logam dengan kadar yang memadai dan dapat diproduksi secara komersial dan menguntungkan sesuai dengan kondisi teknologi dan keekonomian pada saat itu, maka mineral logam ini disebut bijih (ore). Bijih adalah kumpulan mineral yang mengandung 1 (satu) logam atau lebih yang dapat diolah secara menguntungkan. Oleh karena itu dapat dipahami bahwa semua bijih adalah mineral, tetapi sebaliknya tidak semua mineral merupakan bijih.
Sebagai contoh, clay dengan rumus kimia kimia Al2O32SiO22H2O dan bauksit (Al2O3xH2O) adalah dua mineral yang sama-sama mengandung aluminium. Dalam hal ini, clay merupakan mineral aluminium namun bukan bijih, karena aluminium
Program Studi Teknologi Pertambangan 4 tidak dapat diekstraksi secara ekonomis dari clay dan sejauh ini produksi komersial aluminium hanya dilakukan dari bijih bauksit. Mineral-mineral ikutan yang jumlahnya sedikit dan tidak bernilai ekonomis dinamakan gangue mineral atau mineral pengotor. Sumber terbesar mineral logam adalah dalam kerak bumi, di mana proses pengambilan bijih dari kerak bumi dilakukan dengan kegiatan penambangan (mining). Sebagian logam, sumbernya dari laut seperti natrium dan magnesium. Senyawa-senyawa logam dalam bijih umumnya berupa oksida, sulfida, karbonat, sulfat, klorida, silikat, dan phosphat.
B. Karakteristik Mineral
Penentuan jenis mineral dapat dilakukan dengan cara mengidentifikasi karakteristik-karakteristik yang dimiliki oleh setiap mineral. Beberapa karakteristik yang pertama diteliti adalah warna, kilap, dan bentuk dari mineral (habit). Kemudian dilakukan uji kekerasan, densitas, dan goresan. Lalu karakteristik terakhir yang diteliti adalah patahan dan belahan dari mineral tersebut.
1. Sistem Kristal
Sistem kristal didefinisikan sebagai bentuk geometri di mana mineral terkristalisasi secara teratur berdasarkan simetrinya. Sistem kristal terbagi menjadi enam grup utama di mana setiap grup terdiri dari bentuk seperti yang dijelaskan pada tabel 2.1.
Tabel 1. Sistem Kristal
No Sistem
Kristal Deskripsi Bentuk
1. Kubus
Bentuk kristal yang utama dalam sistem kristal di mana mencakup bentuk kristal octahedral (8 sisi) atau dodecahedral (12 sisi).
2. Monoclinic
Sistem kristal yang paling umum di mana sistem kristal ini memiliki derajat simetri yang lebih rendah dibandingkan sistem kristal kubus.
Program Studi Teknologi Pertambangan 5
No Sistem
Kristal Deskripsi Bentuk
3. Triclinic Sistem kristal yang memiliki simetris paling sedikit.
4. Tetragonal Sistem kristal ini biasanya lebih panjang dibandingkan kristal kubus
5. Hexagonal/
Trigonal
Hexagonal/trigonal merupakan sistem kristal yang memiliki simetri yang hampir sama.
6. Orthorombic Sistem kristal ini memiliki ciri-ciri bentuk prisma dan tabular.
2. Habit dan Patahan
Habit didefinisikan sebagai karakteristik tampilan suatu kristal yang ditentukan oleh bentuk predominannya. Beberapa contoh habit yang ada pada mineral dijelaskan sebagai berikut:
a. Menjarum, menyerupai bentuk seperti tanaman.
b. Prismatik, memiliki luas penampang yang seragam.
c. Bladed, menyerupai mata pisau.
d. Masif, memiliki bentuk yang tidak beraturan.
e. Asikular, memiliki bentuk runcing dan tajam seperti jarum.
Patahan merupakan arah di mana suatu mineral mengalami pembelahan mengikuti bidang yang lunak. Seringkali, bidang tersebut berada diantara lapisan atom atau di daerah di mana ikatan antara atom lemah.
Permukaan patahan tidak sehalus permukaan kristal. Patahan terbagi menjadi empat jenis yaitu patahan sempurna, patahan distinct, patahan indistinct atau tidak ada patahan.
3. Kekerasan dan Densitas
Kekerasan mineral didefinisikan sebagai ketahanan suatu mineral untuk menerima goresan di permukaannya. Skala kekerasan mineral berkisar antara 1
Program Studi Teknologi Pertambangan 6 hingga 10 sebagaimana dikemukakan oleh Friedrich Mohs atau yang lebih dikenal sebagai skala Mohs. Urutan skala kekerasan Mohs adalah sebagai berikut:
a. Skala 1: Talc b. Skala 2: Gipsum c. Skala 3: Kalsit d. Skala 4: Flourite
e. Skala 5: Apatit f. Skala 6: Orthoklas g. Skala 7: Kuarsa h. Skala 8: Topaz
i. Skala 9: Korundum j. Skala 10: Intan
Densitas merupakan perbandingan berat mineral terhadap volume setimbang air. Misalnya, densitas 2,5 menunjukkan bahwa berat mineral 2,5 kali berat air.
Mineral yang memiliki ukuran lebih besar belum tentu memiliki densitas yang lebih besar pula. Kuarsa memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingkan galena, namun densitasnya (2,65) lebih kecil dibandingkan galena (7,5).
4. Warna, Kilap, dan Goresan
Warna mineral merupakan identifikasi karakteristik yang dapat paling jelas terlihat. Namun, perlu kehati-hatian dalam mengidentifikasi mineral berdasarkan warna. Hal ini dikarenakan suatu mineral memiliki warna yang banyak misalnya kuarsa.
Kilap didefinisikan sebagai arah pencahayaan yang direfleksikan oleh permukaan mineral. Berbagai jenis kilap pada mineral antara lain kusam (dull), kilap logam (Metallic), kilap mutiara (pearly), kaca, minyak dan sutra.
Pengujian goresan bertujuan untuk mengetahui warna dari serbuk mineral.
Pengujian goresan dapat dilakukan dengan menggosok bidang melintang permukaan mineral. Identifikasi goresan lebih akurat dibandingkan dengan warna karena hasil yang diberikan lebih konsisten.
C. Klasifikasi Mineral
Mineral dapat ditemukan sebagai elemen bebas (native), elemen yang tidak terkombinasi atau dapat pula berbentuk senyawa. Komposisi mineral dinyatakan dalam rumus kimianya. Misalnya, formula untuk flourite adalah CaF2, yang mengindikasikan bahwa terdapat kombinasi antara atom kalsium (Ca) dan atom flourin (F). Mineral dapat diklasifikasikan menjadi beberapa grup berdasarkan komposisi kimia dan struktur kimia mineral tersebut.
Program Studi Teknologi Pertambangan 2 1. Elemen Bebas
Mineral tipe ini merupakan elemen bebas dan tidak berkombinasi dengan elemen yang lain. Jumlah mineral kategori ini sangat sedikit yaitu hanya sekitar 50.
Elemen bebas dibagi menjadi tiga kategori, yaitu:
a) Logam seperti emas, perak, dan tembaga b) Semi-logam seperti arsenik dan antimoni c) Non-logam seperti karbon dan sulfur.
2. Halida
Semua mineral yang termasuk di dalam grup ini mengandung satu halogen, flourine, chlorine, bromine atau iodine. Atom-atom elemen ini berkombinasi dengan atom logam untuk membentuk mineral seperti halite (sodium dan chlorine) atau flourite (kalsium dan flourine). Halida merupakan grup mineral yang tergolong kecil karena hanya terdapat 100 mineral di dalamnya. Halida biasanya terdiri dari mineral yang sangat halus dan memiliki kristal kubus yang simetris.
3. Sulfida
Grup sulfida terdiri dari lebih dari 300 mineral. Mineral sulfida merupakan mineral senyawa kimia di mana sulfur berkombinasi dengan elemen logam atau semi-logam. Kebanyakan mineral sulfida merupakan logam yang mengkilap, lunak, dan tebal misalnya galena dan molybdenite. Namun adapula mineral sulfida jenis non-logam seperti orpiment dan realgar.
4. Oksida dan Hidroksida
Mineral yang termasuk dalam grup ini berjumlah 250 mineral. Oksida merupakan senyawa di mana satu atau dua elemen logam berkombinasi dengan oksigen. Sedangkan, elemen logam yang berkombinasi dengan air atau hidroksil membentuk hidroksida.
D. Rangkuman
Mineral adalah senyawa anorganik yang terbentuk di alam, yang memiliki sifat fisik dan kimia tertentu serta susunan kristal teratur atau gabungannya yang membentuk batuan, baik dalam bentuk lepas atau padu.
Identifikasi karakteristik mineral dapat dengan meneliti warna, kilap, dan bentuk dari mineral (habit). Kemudian dilakukan uji kekerasan, densitas, dan
Program Studi Teknologi Pertambangan 3 goresan. Lalu karakteristik terakhir yang diteliti adalah patahan dan belahan dari mineral tersebut.
Mineral dapat ditemukan sebagai elemen bebas (native), elemen yang tidak terkombinasi atau dapat pula berbentuk senyawa.
E. Latihan
Jawablah pertanyaan ini secara tepat!
1. Apa yang dimaksud dengan mineral elemen bebas?
...
...
...
...
...
2. Sebutkan 4 (empat) klasifikasi mineral!
...
...
...
...
...
3. Sebutkan 6 (enam) bentuk geometri sistem kristal!
...
...
...
...
...
4. Sebutkan mineral-mineral sulfida berikut formulanya yang merupakan raw material primer dari logam-logam seng, timbal, dan tembaga!
...
...
...
...
...
Program Studi Teknologi Pertambangan 4 F. Evaluasi
Diskusikan dalam kelompok mineral-mineral yang tergolong dalam kelompok mineral halida, sulfida, serta oksida dan hidroksida.
...
...
...
...
...
Program Studi Teknologi Pertambangan 5 BAB III
PROSES KOMINUSI DALAM PENGOLAHAN MINERAL
Indikator Keberhasilan
Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan dapat:
1. Melakukan crushing mineral sesuai dengan prosedur.
2. Melakukan grinding sesuai dengan prosedur.
A. Definisi dan Tujuan Kominusi
Tahap paling awal di dalam proses peningkatan nilai tambah mineral sesudah proses penambangan adalah proses pengolahan mineral (mineral processing/ore dressing). Tahap ini dimulai dengan proses reduksi ukuran batuan bijih untuk membebaskan mineral berharga dari ikatannya dengan mineral-mineral pengotornya. Proses reduksi ukuran ini disebut kominusi dan unit operasi utamanya adalah peremukan (crushing) dan penggerusan (grinding/milling). Tujuan proses kominusi adalah:
1. Membebaskan (liberasi) bahan-bahan pengotor yang mungkin ada sejak saat pembentukan.
2. Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses selanjutnya.
3. Untuk menghasilkan fraksi ukuran spesifik yang memenuhi permintaan pasar.
4. Memperbesar luas permukaan, sehingga kecepatan reaksi dapat berlangsung dengan baik.
Sesudah bijih ditambang, maka proses berikutnya adalah proses pengangkutan menuju pabrik peremukan (crushing plant). Proses peremukan ini seringkali dilakukan di area tambang atau berdekatan dengan area pertambangan.
Sebagai contoh, pada tambang bawah tanah, pabrik peremukan dapat dikonstruksi di bawah tanah pada area tambang maupun di luar area tambang namun tidak jauh dari mulut terowongan (portal). Apabila peremuk berada di bawah tanah (underground), maka kegiatan peremukan menjadi tanggungjawab bagian penambangan.
Program Studi Teknologi Pertambangan 6 Proses peremukan selain bertujuan untuk mereduksi ukuran bijih dan menyiapkan material untuk tahap penggerusan, juga bertujuan untuk memudahkan proses transportasi bijih menuju pabrik penggerusan dan pengolahan mineral serta ekstraksi logam. Tidak semua proses ekstraksi logam menggunakan tahap proses penggerusan. Sebagai contoh, apabila proses ekstraksi logam dilakukan dengan metode pelindian tumpukan (akan dijelaskan kemudian), maka tidak diperlukan proses penggerusan dan hanya perlu proses peremukan saja.
Proses liberasi (pembebasan) ikatan mineral berharga secara fisik dari ikatannya dengan mineral-mineral pengotornya dilakukan pada tahap penggerusan (grinding). Meskipun demikian, pada proses penggerusan umumnya belum terjadi proses pemisahan antara mineral-mineral berharga dengan mineral-mineral pengotornya. Proses pemisahan mineral berharga dari mineral-mineral pengotornya dilakukan pada tahap konsentrasi. Pada prinsipnya, pemisahan mineral-mineral berharga dari mineral-mineral pengotornya pada tahap konsentrasi dilakukan berdasarkan perbedaan-perbedaan sifat fisik antara mineral-mineral berharga dari mineral-mineral pengotornya, yaitu:
1. Perbedaan berat jenis 2. Perbedaan sifat permukaan 3. Perbedaan sifat kelistrikan 4. Perbedaan sifat kemagnetan.
Proses kominusi atau pengecilan ukuran meliputi:
1. Breaking (pemecahan), yaitu pengecilan ukuran dengan ukuran umpan >10 cm
2. Crushing (peremukan), yaitu pengecilan ukuran dengan ukuran umpan <10 cm sampai 1 cm.
3. Grinding (penggilingan), yaitu pengecilan ukuran dengan ukuran umpan 1 cm sampai 1 µm.
4. Sizing, yaitu penyaringan untuk mendapatkan ukuran partikel tertentu.
Sizing, ialah pengelompokan mineral yang dapat dilakukan dengan cara:
1. Screening, yaitu pemisahan besar butir mineral berdasarkan lubang ayakan, sehingga hasilnya seragam. Alatanya disebut dengan screen.
Program Studi Teknologi Pertambangan 7 2. Classifying, yaitu pemisahan besar butir mineral berdasarkan atas kecepatan
jatuh material dalam suatu media (air, udara), sehingga hasilnya tidak seragam. Alatnya disebut dengan classifier.
B. Kominusi dengan Crushing
Crushing atau peremukan adalah proses pengecilan ukuran yang merupakan tahap pertama dari suatu operasi pereduksian ukuran mineral/batubara yang keluar dari tambang. Secara umum pengerjaannya berhubungan dengan pemecahan dan hasilnya disimpan dalam suatu tempat yang disiapkan untuk tahap selanjutnya.
Untuk operasi pemecahan, umpan mineral sebaiknya dalam keadaan kering.
Mineral/batuan dengan ukuran partikel yang diinginkan akan diteruskan ke proses grinding, sementara itu mineral/batuan yang masih berukuran besar akan dicrushing kembali agar didapat ukuran yang lebih kecil.
Pada umumnya, mekanisme reduksi ukuran batuan atau kominusi adalah sebagai berikut:
1. Mekanisme Reduksi Ukuran Batuan
Mekanisme pecahnya sebuah batuan atau partikel suatu mineral bergantung kepada jenis dan natur batuan serta bagaimana gaya-gaya dari peremuk bekerja.
Sebuah partikel batuan pecah, dapat berlangsung melalui tiga (3) mekanisme, yaitu abrasi, terbelah, dan hancur.
a. Abrasi
Partikel dapat pecah dengan mekanisme abrasi. Pada kondisi ini, energi yang diberikan tidak cukup memadai untuk membuat bulk material pecah secara signifikan.
Gambar 1. Reduksi ukuran dengan mekanisme abrasi
Gaya abrasi bekerja pada area-area tertentu dan menghasilkan partikel- partikel yang berukuran halus sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 1 Mekanisme abrasi ini lebih dominan bekerja pada alat penggerus, misalnya ball mill dan SAG mill.
Program Studi Teknologi Pertambangan 8 b. Terbelah (cleavage)
Pecahnya batuan dengan mekanisme terbelah (cleavage) ini berlangsung hanya memadai untuk memecahkan partikel. Ini terjadi dalam kondisi tekanan rendah di mana pecahan langsung meringankan pembebanan pada partikel.
Dengan mekanisme ini hanya sedikit pecahan partikel yang dihasilkan dan ukurannya relatif berdekatan (hampir sama) dengan ukuran partikel tersebut sebelumnya. Mekanisme cleavage ini diilustrasikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Reduksi ukuran dengan mekanisme cleavage
Mekanisme cleavage ini dominan bekerja pada proses peremukan (crushing) dengan jaw crusher, gyratory crusher,dan cone crusher.
c. Hancur (Shatter)
Pecahnya batuan dengan mekanisme ini berlangsung bila energi yang diberikan berlebih (lebih besar dari yang dibutuhkan untuk pecahnya partikel).
Pada kondisi ini terdapat banyak area dalam batuan yang mengalami pembebanan berlebih sehingga dihasilkan banyak partikel dengan ukuran yang bervariasi seperti pada Gambar 3. Mekanisme shatter terjadi dalam impact crushing dan dalam takaran tertentu, di SAG mill.
Gambar 3. Pecahnya batuan dengan mekanisme shatter
Pada kenyataannya, ketiga mekanisme diatas dapat berlangsung bersama- sama dan semuanya berkontribusi terhadap proses reduksi ukuran batuan.
Peralatan utama untuk proses peremukan meliputi peremuk rahang (jaw crusher), gyratory crusher, cone crusher, grizzly, feeder dan belt conveyor yang kapasitas dan spesifikasinya bergantung pada tingkat produksi pabrik. Ukuran bongkahan bijih maksimum sekitar 1100 mm dan sesudah proses peremukan diperoleh produk dengan ukuran 80% lebih kecil dari 200 mm. Bijih teremuk kemudian direduksi ukurannya lebih lanjut di unit penggerusan. Berikut dijelaskan mengenai alat untuk proses peremukan.
Program Studi Teknologi Pertambangan 9 a. Jaw Crusher
Jaw crusher diperkenalkan oleh Blake dan Dodge, mesin ini beroperasi dengan menerapkan penghancur dengan gaya tekan. Merupakan salah satu peralatan pemecah batu yang paling terkenal di dunia. Jaw Crusher sangat ideal dan sesuai untuk penggunaan pada saat penghancuran tahap pertama dan tahap kedua. Memiliki kekuatan anti-tekanan dalam menghancurkan bahan paling tinggi hingga dapat mencapai 320Mpa.
Keuntungan mesin model jaw crusher ini antara lain adalah:
1) Struktur sangat sederhana sehingga perawatannya mudah.
2) Kapasitas yang fleksibel.
3) Perlindungan dari kelebihan muatan.
4) Efisiensi tinggi dan biaya operasi yang rendah.
5) Hasil akhir partikel dan rasio hancur yang baik.
Dalam pengolahan mineral pertambangan, jaw crusher dapat digunakan untuk meremukkan bauksit, bijih tembaga, bijih emas, bijih besi, bijih timah, mangan, bijih perak, bijih seng, alunite, aragonit, arsenik, aspal, ball clay, barit, basal, bentonit, kokas, beton, dolomit, feldspar, granit, kerikil, gipsum, kaolin, batu kapur, marmer, kuarsa, pasir silika, dan lain-lain. Jaw crusher sering digunakan sebagai peralatan pengolahan primer, sehingga dianggap memiliki kelebihan dalam pemeliharaan mudah dan baik untuk instalasi.
Jaw crusher dapat mencapai rasio 4-6 dan menghancurkan bentuk produk akhir dan banyak diterapkan untuk menghancurkan material dengan kekerasan tinggi, kekerasan pertengahan hingga batuan lunak dan bijih seperti terak.
Jaw crusher bekerja dengan mengandalkan kekuatan motor melalui gaya tekan untuk menghancurkan material. Jaw crusher mereduksi ukuran batuan menjadi lebih kecil dengan menempatkan batuan di dalam feed rahang berbentuk “V” yang salah satu sisinya diam sedangkan sisi lainnya dapat bergerak menjepit batuan sehingga dengan tekanan dari rahang tersebut batuan dapat dihancurkan. Bagian yang bergerak mampu menghasilkan tenaga untuk menghancurkan batuan yang keras.
Program Studi Teknologi Pertambangan 10 Berikut adalah beberapa jenis peremuk rahang yang umum digunakan di industri (termasuk industri pengolahan bijih tembaga).
1) Blake (Double Toggle) digunakan untuk peremukan primer dan sekunder untuk batuan-batuan yang keras dan abbrasive. Produk yang dihasilkan relatif kasar dengan sedikit partikel-partikel halus.
Gambar 4. Foto dan Skematik Jaw Crusher Double Toggle
2) Overhead Pivot (Double Toggle), cara kerja mirip tipe blake. Fixed jaw bergelombang untuk meningkatkan kapasitas peremukan. Kecepatan pergerakan swing jaw lebih tinggi.
Gambar 5. Skematik Jaw Crusher tipe Overhead Pivot (Double Toggle) 3) Overhead Eccentric (Single Toggle), rahang yang bergerak berada di
bagian atas. Digunakan untuk batuan-batuan tertentu yang mempunyai sifat getas dan mudah aus. Tipe peremuk ini lebih murah dan memerlukan ruangan yang relatif tidak besar.
Gambar 6. Skematik Jaw Crusher tipe Overhead Eccentric (Single Toggle)
Program Studi Teknologi Pertambangan 11 4) Dodge, rahang peremuk berada pada bagian bawah. Dengan tipe
peremuk Dodge ini mempunyai distribusi ukuran yang relatif seragam.
Peremuk tipe Dodge ini mempunyai kapasitas yang rendah.
Gambar 7. Skematik Jaw Crusher tipe Dodge b. Gyratory Crusher
Bagian-bagian utama gyratory crusher ditunjukkan pada Gambar 8 Pada gyratory crusher terdapat sebuah poros panjang yang terbuat dari baja yang keras. Poros tersebut tergantung pada sebuah tempat yang dinamakan
“spider” dan bergerak memutar membentuk lintasan kerucut. Gerakan poros inilah yang akan meremukkan bijih ketika dimasukkan. Selain poros, bagian lain dari gyratory crusher,yaitu feed, shell,dan head.
(a) (b) (c)
Gambar 8. Gyratory crusher: (a) sketsa, (b) penampang lintang (crosssection), (c) gyratory crusher
Gyratory crusher dikenal dengan kapasitas pengumpanannya yang tinggi (hingga 10.000 ton per jam) dan lubang bukaannya yang besar. Bila sebuah pabrik peremukan ingin bekerja dengan kapasitas peremukan lebih dari 700 ton per jam, maka pilihannya adalah gyratory crusher. Oleh karena itu, pemuatan bijih ke dalam gyratory crusher biasanya langsung dilakukan dari truk yang langsung diumpankan ke dalam mulut feed. Pengumpanan secara langsung dari truk ini mengeliminasi kebutuhan bin dan feeder untuk proses pengumpanan ke dalam crusher. Batuan yang masih berukuran besar dapat
Program Studi Teknologi Pertambangan 12 dipecahkan dengan pemecah batu yang terdapat di dalam gyratory crusher.
Lebar chamber dalam gyratory crusher yang berukuran besar dapat mencapai 10 meter.
c. Cone Crusher
Cone crusher merupakan modifikasi dari gyratory crusher. Perbedaannya terletak pada ukuran poros yang lebih pendek dan tidak tergantung seperti pada gyratory crusher. Penampang lintang sebuah cone crusher dan contoh gambar cone crusher ditunjukkan pada Gambar 9. Selain itu, perbedaan lain yaitu pada bentuk head dan shell dari kedua peremuk tersebut. Cone crusher memiliki luas penampang keluaran yang lebih besar dibandingkan gyratory crusher.
Kapasitas pengumpanan bijih pada cone crusher tergolong tinggi, yaitu mencapai 1.100 ton per jam. Hal ini disebabkan karena laju pengumpanan pada cone crusher, 5 kali lebih cepat jika dibandingkan jenis crusher lain.
Pergerakan yang cepat ini membuat bijih dapat bergerak secara bebas melewati crusher sehingga material yang berukuran halus dapat segera dikeluarkan dan bijih yang baru dapat segera diumpankan ke dalam cone crusher.
Gambar 9. Penampang lintang cone crusher
(a) (b)
Gambar 10. Bentuk head dan shell, (a) gyratory crusher, (b) cone crusher
Program Studi Teknologi Pertambangan 13 d. Roll Crusher
Roll crusher yang biasa disebut juga sebagai crushing roll telah banyak digantikan fungsinya oleh cone crusher. Namun, terdapat beberapa industri yang masih menggunakan roll crusher karena kemampuannya untuk meremuk bijih yang bersifat gembur, lengket dan kurang abrasif speperti gipsum, batubara, batu kapur, fospat.
Gambar 11. Skematik roll crusher
Prinsip kerja dari roll crusher cukup sederhana, di mana terdapat dua roll yang berputar berlawanan arah sehingga akan memberikan gaya tekan pada bijih yang akan digerus. Ukuran dari produk yang diinginkan bergantung pada jarak antara kedua roll. Bijih yang akan diremuk biasanya kering karena bila terdapat moisture maka dapat mengakibatkan pembentukan kerak yang keras sehingga menganggu operasi. Namun demikian, juga terdapat operasi peremukan yang menggunakan bijih basah di mana bertujuan untuk mendapatkan ukuran produk yang halus.
Gambar 12. Foto roll crusher
C. Kominusi dengan Grinding
Grinding atau penggilingan adalah suatu operasi setelah mineral/batubara mengalami proses pemecahan/ penghancuran dengan crusher. Penggilingan merupakan tahap akhir proses pengecilan ukuran karena produk yang dihasilkan
Program Studi Teknologi Pertambangan 14 bisa sampai halus sekali. Dalam penggilingan biasanya digunakan media penggiling berupa bola-bola baja atau keramik atau berupa batang-batang baja.
Penggilingan tanpa media (autogenous mill) dilakukan berdasarkan pada konsep benturan yang terjadi antara sesama material.
Penggerusan merupakan tahap di mana ukuran partikel akan direduksi dengan kombinasi tumbukan dan abrasi. Proses penggerusan (grinding) umumnya dilakukan dengan:
1. Penggerus bola (ball mill)
Ball mill merupakan tipe grinder yang bekerja dengan prinsip tumbukan atau benturan dan abrasi. Dengan adanya tumbukan antara batuan dan bola di dalam silinder, maka ukuran batuanpun akan tereduksi.
2. Semiautogenous dan autogenous mill (SAG/AG Mill)
Keuntungan utama penggunaan autogenous mill dan semiautogenous mill, yaitu biaya modal yang murah dan kemampuan menggerus berbegai jenis bijih dan alur kerja yang sederhana. Autogenous mill menggerus bijih (yang sudah diremuk) tanpa media penggerusan yang terbuat dari baja dan memanfaatkan sifat abrasivitas dan kekerasan dari bijih. Gambar skematik bagian-bagian dari sebuah autogenous mill ditunjukkan dalam Gambar 13. Sementara, semiautogenous mill mengkombinasikan bola-bola atau batang baja dan bijih sebagai media penggerusnya seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 14.
Gambar 13. Autogenous mill: (a) foto, (b) sketsa
(a) (b)
Program Studi Teknologi Pertambangan 15 Gambar 14. Skematik bagian-bagian dari sebuah autogenous mill
(a)
(b)
Gambar 15. SAG Mill: (a) sketsa penampang rod mill dan ball mill, (b) ilustrasi penggerusan di dalam semiautogenous mill
Program Studi Teknologi Pertambangan 16 Penggerusan dapat dilakukan dengan beberapa mekanisme, yaitu melalui gaya tumbukan dan tekanan yang bekerja pada hampir semua permukaan bijih, mekanisme chipping akibat beban miring, serta abrasi akibat gaya yang bekerja sejajar dengan permukaan. Mekanisme reduksi ukuran bijih pada proses penggerusan ditunjukkan dalam Gambar 16.
Gambar 16. Mekanisme reduksi ukuran bijih pada proses penggerusan, (a) tumbukan dan tekanan, (b) chipping (c) abrasi
Berbeda dengan proses peremukan, proses penggerusan umumnya dilakukan secara basah dengan persen padatan dalam campuran sekitar 80% dan sisanya air. Sirkuit penggerusan umumnya terdiri dari satu autogenous atau semiautogenous mill dan satu hingga dua ball mill. Bijih yang ukuran partikelnya masih terlalu kasar, dikembalikan ke dalam semiautogenous atau autogenous mill.
Di dalam ball mill, akibat rotasi dan gesekan yang terjadi, hasil gerusan medium akan terangkat ke atas pada sisi alat penggerus hingga tercapai posisi kesetimbangan dinamis. Selanjutnya, material tergerus yang berukuran medium tersebut akan jatuh ke sisi terjauh dari mill . Dalam hal ini, terdapat ruang kosong yang dinamakan dead zone. Ilustrasi pergerakan yang terjadi di dalam ball mill dapat dilihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Ilustrasi pergerakan material yang terjadi di dalam sebuah ball mill
Program Studi Teknologi Pertambangan 17 Bola-bola gerus terbuat dari baja dengan diameter mula-mula 5 hingga 10 cm dan secara gradual terabrasi selama proses penggerusan. Volume ball mill umumnya 25% terisi oleh bola-bola gerus dan 75% diisi oleh bijih yang digerus. Contoh foto ball mill dengan diameter 7.3 m ditunjukkan dalam Gambar 18.
Gambar 18. Contoh foto SAG mill dengan diameter 6,7m dan panjang 11m
D. Rangkuman
1. Pengolahan mineral adalah suatu proses untuk memisahkan mineral berharga dan gangue-nya (tidak berharga) menghasilkan produk yang kaya mineral berharga (konsentrat) dan yang kadarnya rendah (tailing). Proses pemisahan ini didasarkan pada sifat fisik mineral maupun sifat kimia fisika permukaan mineral.
2. Proses pengolahan mineral meliputi tahap awal yaitu tahap reduksi atau pengecilan ukuran yaitu kominusi.
3. Proses kominusi bertujuan untuk membebaskan mineral berharga dari ikatannya dengan mineral-mineral pengotornya.
4. Unit operasi utama proses kominusi ini adalah peremukan (crushing) dan penggerusan (grinding/milling).
5. Crushing atau peremukan adalah tahap utama kominusi yang ukuran umpan
<10cm sampai 1cm.
6. Grinding atau atau penggilingan merupakan tahap di mana mineral dihancurkan hingga produk yang dihasilkan bias sampai halus sekali dengan ukuran umpan sebesar 1cm sampai 1µm.
Program Studi Teknologi Pertambangan 18 E. Latihan
Jawablah pertanyaan ini secara tepat!
1. Pengolahan mineral secara umum dimulai dengan proses kominusi. Sebutkan tujuan proses kominusi dan unit operasi yang umum dilakukan pada tahap kominusi ini!
...
...
...
2. Sebutkan jenis peremuk dan penggerus!
...
...
...
3. Berapakah ukuran umpan pada proses crushing atau peremukkan?
...
...
...
F. Evaluasi
Diskusikan dalam kelompok mengenai mekanisme reduksi ukuran batuan.
...
...
...
...
...
Program Studi Teknologi Pertambangan 19 BAB IV
PROSES KONSENTRASI DALAM PENGOLAHAN MINERAL
Indikator Keberhasilan
Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan dapat:
1. Melakukan Proses konsentrasi secara Gravitasi (Gravity Concentration) sesuai dengan prosedur.
2. Melakukan Proses konsentrasi secara Magnetik (Magnetic Concentration) sesuai dengan prosedur.
3. Melakukan Proses konsentrasi Secara Flotasi (Flotation Concentration) secara prosedur.
A. Definisi dan Tujuan Konsentrasi
Konsentrasi adalah salah satu tahapan dalam pengolahan mineral yang bertujuan untuk meningkatkan kadar mineral/logam. Produk proses konsentrasi disebut konsentrat, sementara buangannya lazim disebut tailing. Peningkatan kadar mineral/logam dilakukan dengan pemisahan mineral yang mengandung logam berharga dengan mineral pengotor-pengotor dengan memanfaatkan perbedaan sifat fisik antara mineral berharga dan mineral pengotor.
Berdasarkan perbedaan sifat fisik antara mineral berharga dan mineral pengotor ini, proses konsentrasi dapat dibedakan menjadi empat metode yaitu:
konsentrasi gravitasi (berdasarkan perbedaan berat jenis), konsentrasi flotasi (berdasarkan perbedaan sifat permukaan), konsentrasi magnetik (berdasarkan perbedaan sifat kemagnetan) dan konsentrasi elektrostatik (berdasarkan perbedaan sifat kelistrikan).
Salah satu parameter untuk mengevaluasi keberhasilan dan unjuk kerja proses konsentrasi adalah perolehan (recovery). Perolehan recovery, adalah persentase dari jumlah mineral berharga yang terkandung dalam konsentrat dibanding total mineral dalam bijih dan dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
(1) atau
Program Studi Teknologi Pertambangan 20
(2) atau atau
Di mana: r = recovery (%), c = kadar logam berharga dalam konsentrat, C = berat konsentrat, f = kadar logam berharga dalam tailing dan F = berat tailing.
Jika recovery proses adalah 90% artinya 90% mineral berharga dari bijih diperoleh ke dalam konsentrat dan 10% hilang ke dalam tailing.
Berdasarkan persamaan neraca material, di mana berat material input = berat material output,
(3) maka,
(4) sehingga
(5)
Berdasarkan Persamaan (4) dapat diturunkan persamaan untuk rasio konsentrasi sebagai berikut:
sehingga
(6)
Rasio antara kadar logam berharga dalam konsentrat terhadap kadar logam berharga dalam umpan (c/f) disebut rasio pengkayaan (enrichment ratio).
Kadar biasanya dinyatakan dalam persen dari logam berharga. Untuk kadar logam berharga yang sangat rendah seperti emas, kadar diekspresikan dalam ppm atau setara dengan gram per ton. Beberapa metal yang dijual dengan dalam bentuk oksidanya kadar diekspresikan dalam bentuk persen oksidanya, misalnya Al2O3 dalam bauksit 40%.
Contoh:
Sebuah pabrik konsentrasi flotasi mengolah umpan dengan kandungan tembaga 0,8%. Produk pengolahan berupa konsentrat tembaga yang mengandung 25% Cu dan tailing dengan kandungan tembaga 0,15%. Tentukan recovery tembaga, rasio konsentrasi dan rasio pengkayaan.
Program Studi Teknologi Pertambangan 21 Jawab:
Pada prinsipnya, rasio konsentrasi dan recovery tidak saling tergantung, dan untuk evaluasi operasi pabrik konsentrasi menjadi hal penting untuk keduanya diketahui. Sebagai contoh, dimungkinkan untuk menghasilkan kadar konsentrat dan nisbah konsentrasi yang sangat tinggi dengan mengambil sedikit bongkahan galena dari bijih timbal, tapi recovery akan menjadi sangat rendah. Di sisi lain perolehan dari suatu konsentasi dapat mencapai 99% namun 60% mineral pengotor dari bijih akan ikut dalam konsentrat.
B. Proses Konsentrasi secara Gravitasi
Konsentrasi gravitasi adalah teknik pemisahan mineral berharga dari pengotornya berdasarkan perbedaan berat jenis dalam suatu media fluida, dengan menggunakan perbedaan kecepatan pengendapan. Peralatan-peralatan yang biasa digunakan dalam konsentrasi gravitasi adalah jig, sluice box, shaking table, air table dan spiral. Dalam konsentrasi gravitasi media fluida yang biasanya digunakan adalah air. Selain air digunakan juga media berat (heavy media) sebagai media pemisah antara mineral berat dan mineral ringan. Penggunaan konsentrasi gravitasi umumnya dilakukan pada pemisahan mineral-mineral yang mempunyai perbedaan massa jenis yang mencolok sehingga pada akhir proses akan terjadi pengelompokan mineral yaitu kelompok mineral dengan berat jenis tinggi dan kelompok mineral dengan berat jenis rendah di mana salah satu kelompok tersebut akan menjadi produk proses konsentrasi yaitu konsentrat.
Dalam proses konsentrasi gravitasi selain berat jenis, bentuk dan ukuran partikel akan mempengaruhi proses pemisahan. Sebagai contoh, partikel mineral dengan berat jenis tinggi dan berukuran sangat kecil akan menjadi lebih ringan dari partikel mineral ringan dengan ukuran yang besar.
Program Studi Teknologi Pertambangan 22 Berdasarkan gerakan fluida yang digunakan, konsentrasi gravitasi dibagi menjadi tiga metode, yaitu:
1. Konsentrasi gravitasi fluida tenang, contoh: DMS (Dense Medium Separation).
2. Konsentrasi gravitasi menggunakan gerak fluida horisontal, contoh: konsentrasi dengan palong (sluice box), meja goyang (shaking table) dan spiral concentrator.
3. Konsentrasi gravitasi menggunakan aliran fluida vertikal, contoh: konsentrasi dengan menggunakan jig (jigging).
Penjelasan mengenai proses-proses konsentrasi gravitasi lebih lanjut akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Jigging
Jigging biasanya digunakan untuk proses konsentrasi mineral yang berukuran kasar, dengan perbedaan berat jenis yang cukup besar. Di dalam jig, pemisahan mineral berdasarkan berat jenis dilakukan di dalam bed yang disemprotkan air untuk menghasilkan stratifikasi seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 19.
Gambar 19. Skematik proses konsentrasi di dalam jig Terdapat 3 prinsip kerja proses jigging, yaitu:
a. Perbedaan kecepatan awal
Setiap mineral memiliki kecepatan awal pengendapan yang berbeda- beda. Kecepatan awal tersebut tidak bergantung pada ukuran tetapi hanya bergantung pada berat jenis padatan dan fluidanya. Walaupun dengan ukuran yang kecil, mineral yang memiliki berat jenis besar akan lebih cepat mengendap dibandingkan mineral yang memliki berat jenis kecil dengan ukuran besar, seperti diilustrasikan pada Gambar 20.
Program Studi Teknologi Pertambangan 23 Gambar 20. Perbedaan kecepatan awal pengendapan di dalam jig b. Hindered settling
Setelah beberapa saat, maka partikel-partikel mineral akan mencapai kecepatan akhirnya. Kecepatan akhir setiap partikel yang mengendap dapat dihitung berdasarkan aturan Stokes. Parameter yang mempengaruhi hindered settling selama proses jigging yaitu ukuran partikel, berat jenis partikel, berat jenis dan viskositas fluida, persen solid dan karakteristik pemisah. Gambar 21 mengilustrasikan mekanisme hindered settling selama proses jigging.
Gambar 21. Hindered settling selama proses jigging c. Consolidation trickling
Ketika telah mencapai keadaan stabil, partikel-partikel mineral akan mulai bergerak ke dasar jig. Partikel besar akan membuat celah di mana partikel yang kecil dapat mengendap di antaranya akibat gaya gravitasi.
Consolidation trickling ini dapat membantu partikel kecil berada di lapisan partikel kasar dan bila dibiarkan dalam waktu yang lama maka dapat diperoleh recovery partikel tersebut. Ilustrasi proses consolidation trickling ditunjukkan pada Gambar 22.
Gambar 22. Proses consolidation trickling
Program Studi Teknologi Pertambangan 24 Pada dasarnya, jig merupakan sebuah tangki yang diisi dengan air dengan luas penampang di bagian atas sebagai tempat masukan bijih dan kompartemen di bagian dasar sebagai tempat keluaran konsentrat. Berikut ini merupakan tipe-tipe jig:
a. Harz Jig
Harz jig merupakan tipe jig yang paling tua di mana jig ini terdiri dari beberapa kompartemen yang mempunyai fungsi tersendiri. Konsentrat dengan kadar tinggi diproduksi pada kompartemen pertama. Sedangkan konsentrat berkadar rendah diproduksi pada kompartemen lainnya. Kompartemen terakhir merupakan tempat pembuangan tailing. Pada jig ini juga terdapat penghisap di bagian atas seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 23.
Gambar 23. Harz jig b. Denver Mineral Jig
Denver mineral jig merupakan tipe jig yang paling banyak digunakan. Hal ini dikarenakan jig ini dapat memisahkan mineral berat dari bijih akibat proses penggerusan yang berlebihan (over grinding). Pengaturannya dilakukan dengan sebuah rotary valve yang dapat menentukan jumlah masukan dalam satu kali operasi. Selain itu, untuk menyeimbangkan fungsi antara penghisap dan rotary valve digunakan sebuah rubber timming belt. Gambar 24 menunjukkan skematik denver mineral jig beserta bagian-bagiannya.
Program Studi Teknologi Pertambangan 25 Gambar 24. Denver mineral jig
c. Inline Pressure Jig (IPJ)
Inline pressure jig (Gambar 26) merupakan teknologi dari Gekko Australia yang sudah diaplikasikan untuk proses pengolahan bijih emas, tembaga dan timah. Proses konsentrasi pada alat ini dilakukan dengan tekanan sehingga jumlah air yang dibutuhkan sedikit namun dapat dihasilkan recovery mineral yang baik. Baik konsentrat dan tailing dikeluarkan dengan tekanan tertentu.
Program Studi Teknologi Pertambangan 26 Gambar 25. Skematik inline pressure jig
Gambar 26. Inline pressure jig
d. Yuba Jig
Yuba jig terdiri dari membran yang melekat rapat pada dinding luar dan beberapa kompartemen yang dapat diatur panjangnya sebagaimana diilustrasikan dalam Gambar 27. Gerakan membran pada yuba jig tegak lurus
Program Studi Teknologi Pertambangan 27 dengan gerakan isapan. Yuba jig memiliki beberapa kelebihan seperti penggunaan luas yang lebih sedikit dan perawatan dan pemeliharaan yang relatif mudah. Kelemahan adalah recovery yang dihasilkan tidak terlalu baik karena kurang meratanya pembagian air pada yuba jig.
Gambar 27. Yuba jig
2. Sluicing
Proses sluicing (peluncuran) adalah proses pemisahan mineral berharga dari pengotornya dengan prinsip aliran tipis di atas alat sluice box atau disebut juga
“palong”. Sluice box atau palong adalah papan luncuran yang dipasang miring yang memiliki sekat melintang, yang disebut riffle pada dasar papan luncur. Pada proses sluicing media yang digunakan adalah air. Mekanisme pemisahan pada sluice box diilustrasikan pada Gambar 28. Gambar tersebut menunjukkan bahwa saat aliran lumpur umpan (air bersama mineral umpan) yang dipompakan ke sluice box melewati riffle maka akan terjadi turbulensi arus. Turbulensi arus yang terjadi kemudian akan menciptakan daerah pengendapan mineral berat sehingga mineral berat akan tertahan pada riffle. Dalam praktek, proses sluicing dihentikan untuk mengambil mineral berat yang sudah tertahan oleh riffle. Mineral yang tertahan oleh riffle kemudian akan diproses lebih lanjut. Saat ini teknik sluicing masih digunakan untuk pengolahan bijih timah dan emas.
Program Studi Teknologi Pertambangan 28 Gambar 28. Mekanisme pemisahan mineral ringan dan berat dalam sluice box
3. Spiral Concentrator
Humphrey Spiral merupakan nama alat spiral concentrator yang umum dipakai dalam pengolahan mineral. Humprey spiral adalah alat pemisahan mineral berat dan mineral ringan yang berbentuk spiral yang memanfaatkan gaya sentrifugal untuk pemisahan mineral berharga dan mineral pengotor dan air sebagai media konsentrasinya.
Umpan bijih yang sudah dipreparasi sesuai ukuran yang dibutuhkan dimasukkan kedalam kotak penampung umpan. Selanjutnya dengan menggunakan pompa air, larutan umpan dipompa ke bagian atas spiral. Umpan memasuki saluran spiral dalam bentuk campuran yang hampir homogen. Saat umpan dialirkan melewati jalur spiral, pemisahan terjadi pada bidang vertikal.
Pemisahan terjadi sebagai hasil perpaduan dari mekanisme hindered settling dan interstitial trickling. Hasilnya adalah partikel-partikel yang berat akan mengalir pada daerah dengan kecepatan rendah, pada sisi dalam dari bidang spiral, sedangkan partikel-partikel yang ringan akan mengalir pada daerah dengan kecepatan tinggi, pada sisi luar bidang spiral.
Program Studi Teknologi Pertambangan 29 Pada daerah berkecepatan rendah diletakkan splitter, yaitu lubang yang didesain dan berfungsi untuk menampung mineral berat atau dalam hal ini adalah mineral berharga. Konfigurasi dan letak (posisi) dari splitter dapat diatur sesuai dengan konsentrat yang akan dihasilkan. Hasil akhir yang didapat pada pemisahan dengan menggunakan metode Humphrey Spiral adalah konsentrat, midling dan tailing. Proses pemisahan ini dapat terjadi karena partikel yang berat akan mendekati pusat spiral atau berada di bagian bawah, sedangkan partikel yang ringan dan halus akan naik. Dalam Humphrey Spiral ini bekerja efek sluicing (pelucuran) yang dikombinasikan dengan gerakan memutar semua komponen yang ada dalam umpan, sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 29.
Gambar 29. Foto dan Skematik Humphrey Spiral
Gambar 30. Skematik mekanisme proses konsentrasi menggunakan Humphrey Spiral
Program Studi Teknologi Pertambangan 30 4. Tabling
Tabling adalah metode konsentrasi gravitasi untuk memisahkan antara mineral berharga dengan mineral tidak berharga, mendasarkan pada perbedaan berat jenis mineral melalui aliran fluida yang tipis (air dan udara). Alat yang digunakan adalah shaking table dan air table.
a. Shaking Table (Meja Goyang)
Shaking table adalah alat tabling yang berupa meja goyang dan menggunakan media fluida air (Gambar 31). Dalam penggunaan shaking table ukuran mineral harus halus karena proses konsentrasi ini adalah berdasarkan pada aliran fluida tipis. Adanya gaya dorong air terhadap partikel yang sama besarnya tapi berbeda berat jenisnya, maka partikel yang ringan akan mengalami dorongan air yang lebih besar dari partikel berat. Dengan adanya gerakan maju mundur dari ”head motion” maka partikel yang berat akan melaju lebih jauh dari partikel yang ringan sampai akhirnya partikel- partikel tersebut masuk ke tempat penampungan. Untuk mendapatkan aliran air yang turbulen maka dipasang riffle, dengan demikian partikel yang ringan akan cenderung untuk meloncat dari riffle satu ke riffle lainnya dibanding partikel yang berat yang hanya akan menggelinding searah dengan riffle tersebut. Proses ini berjalan terus menerus sehingga antara mineral yang mempunyai berat jenis besar dengan yang ringan dapat terpisahkan.
Gambar 31. Foto shaking table (meja goyang)
Program Studi Teknologi Pertambangan 31 Gambar 32. Skematik shaking table (meja goyang)
b. Air Table
Air table adalah alat meja goyang yang menggunakan udara sebagai media pemisahan mineral berharga dan mineral pengotor. Meja terdiri dari dek berbentuk persegi panjang, terdapat riffle yang biasanya dilapisi alas berpori (kain) dan bingkai pendukung yang memungkinkan partikel untuk meluncur sepanjang sumbu panjang meja. Meja dapat bergerak maju-mundur sepanjang 0.5-1 inch dari posisi awal dengan kecepatan antara 200 dan 300 kali per menit, dengan gerakan maju-mundur lebih cepat pada gerakan balik (reverse stroke) daripada pada gerakan maju (forward stroke) sehingga konsentrat (mineral berat) akan terpisah pada bagian atas meja. Dasar pemisahan air table adalah karena adanya perbedaan ukuran butir dan berat jenis mineral pada umpan. Mineral dengan berat jenis yang besar akan bergerak menuju zona konsentrat. Sedangkan mineral dengan berat jenis yang rendah bergerak kearah zona midling dan tailing.
Kondisi kerja optimal dari alat dapat ditentukan dari percobaan dengan memvariasikan aliran udara, kemiringan akhir, panjang stroke, frekuensi dan sisi miring meja. Variabel yang sangat penting dari sebuah air table adalah pengaturan derajat kemiringan. Biasanya pengumpanan dilakukan dari sisi dengan ketinggian yang lebih rendah, dan konsentrat diperoleh pada sisi yang lebih tinggi sedangkan tailing (mineral ringan) akan terpisahkan ke sisi lebih dekat dan lebih rendah dari sisi pengumpanan. Variabel lain yang penting dalam operasi air table adalah volume udara yang biasanya disesuaikan dengan serangkaian katup, atau regulator pelat, sehingga dapat
Program Studi Teknologi Pertambangan 32 diatur besar kecilnya volume udara yang mengalir ke dek. Udara yang dialirkan harus diupayakan merata diterima di seluruh dek.
Kerja air table dimulai dari pengumpanan bijih melalui hopper feed, saat bijih diumpankan dan tersebar pada permukaan meja. Dengan bantuan hembusan angin dan goyangan meja, material akan terpisahkan berdasarkan berat jenis.
Mineral dengan berat jenis tinggi akan mempunyai tahanan yang tinggi pada meja sehingga dengan akan bergerak ke zona konsentrat. Mineral dengan berat jenis rendah akan mempunyai tahanan yang rendah terhadap meja sehingga akan turun mengikuti kemiringan meja, sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 33.
Gambar 33. Skematik proses konsentrasi dengan menggunakan Air Table
C. Proses Konsentrasi secara Magnetik
Konsentrasi magnetik (magnetic separation) 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. Konsentrasi magnetik terutama dilakukan pada konsentrasi bijih besi, dan masih digunakan secara ekstensif hingga sekarang.
Prinsip kerja konsentrasi magnetik adalah pemisahan mineral berharga dengan pengotornya berdasarkan magnetic susceptibility dari mineral. Magnetic susceptibility adalah sifat yang menunjukkan respon mineral terhadap medan magnet. Berdasarkan magnetic susceptibility-nya, mineral dapat dibagi menjadi dua grup yaitu mineral paramagnetic yang tertarik medan magnet dan mineral
Program Studi Teknologi Pertambangan 33 diamagnetic yang ditolak oleh medan magnet. Dalam teori yang baru, terdapat kategori baru yang sangat kuat tertarik magnet yang disebut ferromagnetic.
Konsentrasi magnetik dapat diklasifikasikan menjadi low intensity magnetic separation dan high intensity magnetic separation.
1. Low Intensity Magnetic Separation
Proses ini biasanya dilakukan di dalam sebuah drum separator di mana mineral yang dipisahkan adalah jenis mineral yang mempunyai sifat magnet kuat.
Tipe-tipe drum separator yang dibedakan berdasarkan aliran material ditunjukkan dalam Gambar 34 - Gambar 36.
Gambar 34. Drum separator concurrent flow
Program Studi Teknologi Pertambangan 34 Gambar 35. Drum separator counter-rotation flow
Gambar 36. Drum separator counter-current flow
2. High Intensity Magnetic Separation
High intensity magnetic separator dibagi menjadi 2 tipe yaitu induced roll di mana dapat memisahkan umpan menjadi fraksi magnetik dan non-magnetik, serta cross belt di mana dapat menurunkan kemampuan permeabilitas komponen magnetik seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 37 dan Gambar 38.
Program Studi Teknologi Pertambangan 35 Gambar 37. Induced roll separator
Gambar 38. Cross-belt separator
Prinsip kerja cross-belt separator dimulai dari penempatan umpan sebagai lapisan tipis pada belt yang berputar melewati antara tiga piringan berputar tiga
Program Studi Teknologi Pertambangan 36 kutub magnet, di mana umpan akan terpisah berdasarkan sifat kemagnetannya.
Magnetik mineral akan mengikuti putaran piringan dan terlempar pada samping belt, sementara non-magnetik mineral tidak akan terpengaruh dan jatuh pada akhir putaran belt seperti diilustrasikan pada Gambar 39.
Gambar 39. Skematik dan prinsip kerja cross belt separator
D. Konsentrasi Elektrostatik
Konsentrasi elektrostatik adalah pemisahan mineral berharga dari pengotornya berdasarkan perbedaan sifat konduktivitas listrik mineral berharga dan mineral pengotornya. High-tension separation (pemisah tegangan tinggi) dapat digunakan untuk memisahkan mineral yang bersifat konduktor listrik dari mineral yang bersifat non-konduktor. Dalam proses konsentrasi elektrostatik, mineral harus benar-benar kering dan kelembaban udara di lingkungan sekitar harus diatur.
Apabila mineral dalam keadaan basah, keberadaan lapisan dari air/moisture dapat mengubah sifat permukaan mineral. Kekurangan utama dari metode konsentrasi elektrostatik ini adalah kapasitas alat yang rendah.
Prinsip kerja konsentrator elektrostatik diilustrasikan pada Gambar 40. Umpan bijih kering diumpankan pada rotor yang berputar yang akan melewati medan listrik yang disebabkan oleh kawat diatas rotor. Mineral konduktor akan terlempar dari roll karena adanya gaya tolak akibat muatan yang sama dengan roll dan akan jatuh pada zone konduktor. Mineral non konduktor tidak akan terpengaruh medan listrik dan akan jatuh ke zona non konduktor mengikuti putaran rotor.
Program Studi Teknologi Pertambangan 37 Gambar 40. Skematik prinsip kerja elektrostatik konsentrator (high tension)
Dalam banyak kasus, kombinasi dari dua atau lebih teknik konsentrasi menjadi penting dalam proses konsentrasi bijih sehingga dapat berlangsung secara efektif dan ekonomis. Sebagai contoh, konsentrasi gravitasi sering digunakan untuk memisahkan pengotor dalam skala besar (major portion) karena proses ini murah.
Namun demikian konsentrasi gravitasi ini memiliki selektivitas pemisahan terhadap mineral pengotor yang relatif rendah. Olehkarenanya, untuk mendapatkan konsentrat akhir yang bersih seringkali dibutuhkan peningkatan kadar konsentrat dengan metode yang lebih mahal, misalnya flotasi atau konsentrasi elektrostatik.
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.
