Tugas 03
Tugas 03
TK 4046 Dasar-Dasar Metalurgi Proses
TK 4046 Dasar-Dasar Metalurgi Proses
1. Uraikan perbedaan antara pemrosesan mineral secara
1. Uraikan perbedaan antara pemrosesan mineral secara pyrometallurgy pyrometallurgy dandan hydrometallurgy,hydrometallurgy, baik baik dari segi kelebihan dan kekurangannya.
dari segi kelebihan dan kekurangannya. No
No Parameter Parameter Pyrometallurgy Pyrometallurgy HydrometallurgyHydrometallurgy 1.
1. Suhu Suhu yangyang digunakan digunakan
Suhu yang digunakan pada Suhu yang digunakan pada pemrosesan tinggi
pemrosesan tinggi
Suhu yang digunakan biasanya adalah Suhu yang digunakan biasanya adalah suhu standar (suhu kamar)
suhu standar (suhu kamar) 2.
2. Energi Energi yangyang dibutuhkan dibutuhkan
Energi yang dibutuhkan tinggi Energi yang dibutuhkan tinggi karena suhu pemrosesan tinggi karena suhu pemrosesan tinggi
Energi yang dibutuhkan relatif lebih Energi yang dibutuhkan relatif lebih rendah daripada pyrometallurgy rendah daripada pyrometallurgy 3. Kondisi 3. Kondisi pemrosesan pemrosesan (kerja) (kerja)
Kondisi kerja cukup berbahaya Kondisi kerja cukup berbahaya karena suhu kerja tinggi
karena suhu kerja tinggi
Kondisi kerja aman karena bekerja pada Kondisi kerja aman karena bekerja pada suhu kamar suhu kamar 4. Konsentrasi 4. Konsentrasi zat dalam zat dalam mineral mineral
Konsentrasi zat (kadar zat) yang Konsentrasi zat (kadar zat) yang diinginkan dalam mineral yang diinginkan dalam mineral yang akan diproses besar (lebih besar akan diproses besar (lebih besar dari 60%)
dari 60%)
Konsentrasi zat yang diinginkan dalam Konsentrasi zat yang diinginkan dalam mineral yang akan diproses kecil (lebih mineral yang akan diproses kecil (lebih kecil dari 7%), lebih banyak mengandung kecil dari 7%), lebih banyak mengandung pengotor. pengotor. 5. Ukuran 5. Ukuran plant yang plant yang digunakan digunakan Ukuran
Ukuran plant plant kecil kecil Ukuran Ukuran plant plant besarbesar
6. Sifat 6. Sifat kecepatan kecepatan reaksi reaksi (kinetika (kinetika reaksi) reaksi)
reaksi yang terjadi berlangsung reaksi yang terjadi berlangsung cepat karena suhu pemrosesan cepat karena suhu pemrosesan tinggi
tinggi
Reaksi berlangsung lama karena dilakukan Reaksi berlangsung lama karena dilakukan pada suhu kamar
pada suhu kamar
7. Peralatan 7. Peralatan yang yang digunakan digunakan
Peralatan yang digunakan cukup Peralatan yang digunakan cukup mahal karena pemrosesan mahal karena pemrosesan dilaksanakan pada suhu tinggi dilaksanakan pada suhu tinggi (contoh jenis tungku yang (contoh jenis tungku yang digunakan sesuai temperature digunakan sesuai temperature operasi).
operasi).
Peralatan yang digunakan standar karena Peralatan yang digunakan standar karena operasi dilakukan pada suhu kamar. operasi dilakukan pada suhu kamar.
Reaktan yang dibutuhkan juga relatif lebih Reaktan yang dibutuhkan juga relatif lebih mudah diperoleh
mudah diperoleh
8.
8. Emisi Emisi gasgas dan polusi dan polusi
Emisi gas
Emisi gas tinggi, tinggi, bervariasi bervariasi mulaimulai dari gas CO
dari gas CO22 gas-gas penyebab gas-gas penyebab
rumah kaca, senyawa organik yang rumah kaca, senyawa organik yang volatil. Polusi dari abu bekas hasil volatil. Polusi dari abu bekas hasil pemrosesan tinggi.
pemrosesan tinggi.
Emisi
Emisi gas rendah gas rendah (temperatur ruan(temperatur ruang) dang) dan mudah untuk
mudah untuk ditangani. Polusi ditangani. Polusi atmosferatmosfer oleh hasil samping pirometalurgi oleh hasil samping pirometalurgi sebagai
sebagai belerangdioksida, belerangdioksida, arsenik arsenik (III)(III) oksida,
oksida, dan dan debu debu tungku tungku dapatdapat dihindarkan. Polusi abu rendah karena dihindarkan. Polusi abu rendah karena pada hidrometalurgy dilakukan pelarutan pada hidrometalurgy dilakukan pelarutan ke dalam suatu larutan yang peralatan ke dalam suatu larutan yang peralatan penanganan polusinya lebih mudah
penanganan polusinya lebih mudah 9. Kemurnian
9. Kemurnian produk produk
Kemurnian yang diperoleh lebih Kemurnian yang diperoleh lebih rendah dari hasil proses
rendah dari hasil proses hidrometallurgy
hidrometallurgy
Produk yang dihasilkan memilki struktur Produk yang dihasilkan memilki struktur nanometer
nanometer dengan dengan kemurnian kemurnian yangyang tinggi.
tinggi. 10
10 Recovery Recovery Recovery Recovery yang yang diperoleh diperoleh tidaktidak terlalu bes
terlalu besar. ar. Bahan Bahan nonlogamnonlogam (reaktan) yang digunakan pada (reaktan) yang digunakan pada pembakaran sulit untuk diperoleh pembakaran sulit untuk diperoleh kembali.
kembali.
Recovery yang diperoleh tinggi Recovery yang diperoleh tinggi
2. Uraikan pemrosesan mineral yang menghasilkan logam berikut ini yang mengkombinasikan rute pyrometallurgy dan hydrometallurgy :
a. Tembaga
Pengolahan bijih tembaga untuk memperoleh tembaga dapat dilakukan dengan cara pirometalurgi, hidrometalurgi maupun kombinasi diantara keduanya. Perbedaan pengolahan ini didasarkan pada konsentrasi tembaga yang terdapat dalam bijih yang akan diproses. Untuk konsentrasi tembaga yang besar dalam bijih, proses secara pirometalurgi merupakan pilihan yang tepat sedangkan untuk konsentrasi tembaga yang kecil dalam bijih lebih baik menggunakan hidrometalurgi.
Pada proses hidrometalurgi, bijih yang akan diolah berasal dari batuan-batuan disekitar high grade sulfide ore body yang memiliki kandungan tembaga yang rendah didalamnya. Bijih yang mengandung tembaga ini sebelumnya dilakukan comminution sehingga proses leaching dapat bekerja efektif pada CuO (proses pengekstrakan). Hal ini juga digunakan untuk mengurangi biaya operasi pada penggunaan solvent yang digunakan pada proses leaching.
Setelah dilakukan reduksi ukuran partikel, maka dilakukanlah proses leaching dengan pelarut yang sesuai. Pada proses leaching ini, material pengotor tidak akan larut dalam pelarut sementara tembaga larut dalam pelarut. Metoda leaching yang digunakan dapat berupa dump leaching atau heap leaching. Pelarut yang digunakan pada proses leaching ini dapat bermacam-macam tergantung bijih ataupun pretreatment yang telah dilakukan.
Salah satu contoh adalah dengan mengoksidasi Cu menjadi CuSO4(aq) pada suhu yang cukup
tinggi ( pyrometallurgy pre-treatment ) agar mineral berubah menjadi larut d alam solvent pada proses hidrometalurgi.
Namun, jika pelarut yang digunakan adalah air, maka kelarutan oksigen dalam air sangatlah kecil. Karena itu, sulit untuk melarutkan oksigen dalam proses leaching tersebut. Salah satu cara mengatasi hal ini adalah dengan menggunakan oksidator lainnya, yang lebih larut dalam air dibandingkan oksigen. Salah satu zat pengoksidasi tersebut Fe3+.
Tipe lain dari reaksi leaching adalah bersifat non-oksidatif adalah pemecahan bahan alkali, seperti malachyte, dengan asam yang bisa diperoleh dari proses pirometalurgi. Reaksinya adalah sebagai berikut:
Kebutuhan pelarut H2SO4 (dapat diperoleh dari pemrosesan gas buangan pirometalurgi) dalam
proses leaching dalam metoda hidrometalurgi ini sering digunakan dan efektif. Berikut adalah tabel dari metoda leaching tembaga yang sering digunakan.
Setelah dilakukan proses leaching, selanjutnya dilakukan pemurnian untuk menghilangkan pengotor-pengotor yang masih terdapat didalamya. Pemurnian ini dapat dengan cara ion exchange separation dalam ekstraksi pelarut (solvent extraction). Dalam ekstraksi pelarut, kelompok ion-exchange melekat pada molekul cairan organik yang tidak larut dalam air. Hal ini yang memungkinkan untuk membuat proses yang berkesinambungan, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Selanjutnya, untuk memperoleh logam Cu, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu cementation atau electrowinning. Dengan cara cementation yaitu dengan menambahkan Fe kedalam larutan agar terjadi proses oksidasi, yaitu:
Dengan menggunakan electrowinning, yaitu dengan melakukan elektrokimia sehingga diperoleh endapan tembaga pada katoda.
b. Seng
Lebih dari 95% dari seng dunia dihasilkan dari seng blende (ZnS). Pada pengolahan seng dengan hidrometalurgi dilakukan pula kombinasi dengan pirometalurgi. Hal ini dapat terlihat bahwa sebelum proses leaching, dilakukan pembakaran (roasting) atau sintering terlebih dahulu pada seng blende untuk membentuk ZnO. Proses roasting (suhu lebih dari 9000C) ini dilakukan untuk menghilangkan pengotor seperti sulfur dalam konsentrat (pengotor menguap pada suhu tinggi) yang dapat menurunkan kinerja ekstraksi. Selain itu, proses roasting menghasilkan seng sebagai senyawa oksida yang larut dalam pelarut saat dilakukan tahap leaching. SO2 yang terbentuk dari
proses roasting selanjutnya diproses menjadi H2SO4. Dengan terbentuknya ZnO, maka proses
leaching dengan solvent seperti H2SO4 untuk memperoleh logam seng dapat dilakukan dengan baik .
Pada proses leaching, ZnO yang telah terbentuk dari proses roasting dilarutkan dalam pelarut H2SO4 untuk menghasilkan larutan yang tidak murni (impure aqueous solution) . Reaksi leaching yang
terjadi adalah sebagai berikut.
ZnO(s) + H2SO4(aq) ZnSO4(aq)+ H2O(aq)
Sulfide concentrate Roasting Leaching Solution purification Electrowinning Casting solid Liquid Air SO2 Acid production H2SO4 Electrolyte Residue Zn dust By products
Namun, larutan hasil leaching ini tidaklah murni sehingga dibutuhkan pemurnian untuk menghilangkan pengotor-pengotor sehingga diperoleh kemurnian produk Zn yang tinggi. Pemurnian ini dilakukan dengan menambahkan debu seng ( zinc dust) ke dalam larutan. Pada tahap pertama pemurnian, tembaga dihilangkan oleh penambahan sebu seng. Residu padat disaring sehingga diperoleh copper cake dan diproduksi lebih lanjut untuk pengolahan tembaga. Pada tahap kedua, Ni dan Co dihilangkan dari larutan. Namun penghilangan pengotor tersebut tida bisa hanya dilakukan oleh debu seng saja namun dibutuhkan reagen pemercepat lain seperti arsenic oxide. Pada tahap keriga, Cadmium dihilangkan dengan unggun terfluidakan dari debu seng.
Setelah melakukan proses pemurnian tersebut, maka diperoleh larutan yang murni mengandung seng. Selanjutnya dilakukan tahap elecrowinning yaitu tahap memperoleh logam Zn dari larutan dengan proses elektrokimia.
Katoda : Zn2+(aq) + 2 e = Zn(s)
Anoda : H2O (aq) = ½ O2(g) + 2 H+ + 2e
Net : Zn2+(aq) + H2O = Zn(s) + ½ O2 (g) + 2 H+
Setelah diperoleh logam Zn, maka dilakukan proses casting untuk membentuk logam sesuai keinginan untuk dijual di pasaran.
c. Emas
Pyrometalurgical retreatment
hydrometallurgy process
Pada pengolahan emas dengan komposisi emas yang tersimpan dalam bijih kecil, biasanya digunakan metoda hidrometalurgi. Sebelum dilakukan tahap pemrosesan dilakukan reduksi partikel terlebih dahulu untuk memaksimalkan proses pengolahan yang akan dilakukan pada tahap-tahap selanjutnya. Kemudian, pada metoda hidrometalurgi, terdapat tahap leaching. Pada leaching dalam metoda hidrometalurgi pada pemrosesan emas harus digunakan agen pengkompleks yang kuat karena Au yang cenderung stabil. Penambahan CN- akan membentuk kompleks (Au(CN)2
-).
Namun, dalam beberapa kasus, emas cukup sulit diperoleh jika langsung menggunakan proses hidrometalurgi saja (leaching dengan sianida). Namun perlu dilakukan pretreatment untuk memfasilitasi terjadinya ekstraksi yang lebih baik. Pretreatment umumnya terdiri dari oksidasi dalam autoclave pada suhu dan tekanan tinggi atau mencakup peleburan, di mana, bijih ke keadaan cair melalui pengeringan dan memanggang, sehingga bahan-bahan lain di batu teroksidasi untuk mencegah mereka dari menghambat proses ekstraksi. Preatreatment dengan suhu tinggi ini disebut pirometalurgi. Sehingga, kombinasi dengan pirometalurgi dalam pemrosesan secara hidrometalurgi
baik dapat digunakan dalam ekstraksi emas juga. Sehingga, proses kimia overall yang terjadi pada pengolahan bijih besi adalah.
4Au + 8 CN- + O2 + 2H2O = 4Au(CN)2
-+ 4OH
-Pada proses leaching yang dilakukan, pH dari larutan dijaga agar diatas pH 10 untuk mencegah terbentuknya gas H2S. Setelah dilakukan proses leaching, konsentrasi emas yang terlarut
dalam larutan hasil leaching sangatlah kecil, sehingga dibutuhkan tahap concentration/purification pada larutan untuk meningkatkan konsentrasi emas sehingga kemurnian yang diperoleh tinggi. Salah satu cara adalah dengan menggunakan karbon aktif. Au(CN)2
- dapat terabsorbsi dengan baik pada karbon aktif sehingga dapat diggunakan untuk memindahkan Au(CN)2
- dari larutan leaching ke dalam suatu tempat tertentu dengan volume yang kecil sehingga diperoleh konsentrasi emas yang tinggi. Selain menggunakan karbon aktif, cara lain yang digunakan adalah dengan menggunakan ion exchange resin, solvent extractants, dan metoda-metoda lainnya.
Kemudian, untuk memperoleh logam emas, dilakukan tahap elektrowinning atau sementasi. Proses elektrowinning ini menggunakan potensial listrik untuk memperoleh logam emas, sedangkan proses sementasi adalah dikontakkan terhadap suatu zat agar larutan tereduksi menjadi Au. Setelah diperoleh Au, biasanya dilakukan tahap refining yang dilanjutkan dengan tahap electrorefining untuk memperoleh untuk menghilangkan material yang masih terdapat dalam emas seperti perak. Proses yang terakhir ini dilakukan pada suhu tinggi dan merupakan proses pyrometallurgy. Sehingga dapat dilihat bahwa pemrosesa emas dapat dilakukan dengan kombinasi antara pirometalurgi dan hidrometalurgi.
Rujukan:
Chapter 2.7 Hydrometallurgical Processing. Treaties in P rocessMetallurgy. 2014. http://www.mineraltambang.com/gold-extraction.html
http://www.zinc.org/basics/zinc_production
http://www.chem.mtu.edu/chem_eng/faculty/kawatra/CM2200_Primary_Metals.pdf
http://www.engineeringinfo.co.za/sites/default/files/downloads/pdf_files/Hydrometallurgy%20proc ee%20overview.pdf
