Praktikum Metalurgi Ekstraksi
Nama
: M. Ekaditya Albar
NPM
: 0806331683
Kelompok
: 1
Tgl Praktikum
: 6 Desember 2010
Laboratorium Metalurgi Ekstraksi
Departemen Metalurgi dan Material
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 2
Modul 1 Froth Flotation 1. Data
Bijih yang digunakan = PbS (Hitam Keabu-abuan) Massa PbS = 100 gr
Luas Permukaan Bijih = 200# Frother (Vine Oil) = 0,03 ml Collector (Oleic Acid) = 0,15 ml Kadar pH = ~ 9,9 Waktu Flotasi = ~ 8 menit Kecepatan Alat = 2000 rpm F = 300 gr f = 1,45 % C = 146,38 gr c = 1.1 % T = 153,62 gr t = 0,98 % 2. Pengolahan Data 2.1. % Recovery
)
.(
)
.(
.
100
cov
Re
t
c
f
t
f
c
ery
→ ) 98 , 0 1 , 1 ( 45 , 1 ) 98 , 0 45 , 1 ( 1 , 1 . 100 →174
,
0
7
,
51
→ 297,13 % 2.2. Ratio Concentrationt
f
t
c
ntration
RatioConce
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 3 → 98 , 0 45 , 1 98 , 0 1 , 1 → 0,255 2.3. Enrichment Ratio
f
c
Ratio
Enrichment
→ 45 , 1 1 , 1 → 0,76 3. Analisa 3.1. Analisa ProsedurFlotation (flotasi) berasal dari kata float yang berarti mengapung atau mengambang. Flotasi dapat diartikan sebagai suatu pemisahan suatu zat dari zat lainnya pada suatu cairan atau larutan berdasarkan perbedaan sifat permukaan dari zat yang akan dipisahkan, dimana zat yang bersifat hidrofilik tetap berada fasa air sedangkan zat yang bersifat hidrofobik akan terikat pada gelembung udara dan akan terbawa ke permukaan larutan dan membentuk buih yang kemudian dapat dipisahkan dari cairan tersebut.
Percobaan froth flotation pada praktikum kali ini bertujuan untuk mendapatkan logam Pb dari bijih galena (PbS) dengan memanfaatkan sifat hidrofilik (tidak suka udara) dari mineral, sehingga bijih berharga yang ingin diambil dapat mengendap di dasar bejana. Bijih galena (PbS) berukuran 200# yang telah dicrushing dan digrinding tersebut dimasukkan ke wadah flotasi, lalu ditambahkan 1000 mL aquades. Penambahan reagen oleic acid sebagai collector sebanyak 0,4 ml dapat meningkatkan sifat hidrofobik mineral. Untuk menurunkan tegangan permukaan, agar
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 4 gelembung udara tidak mudah pecah, ditambahkan reagen vine oil sebagai frother sebanyak 0,06 ml. Untuk mengatur pH sistem, ditambahkan soda ash hingga pH mencapai nilai 9. Dimana, proses flotasi sebaiknya dilakukan pada pH diatas 7 supaya peralatan dari proses flotasi tersebut tidak mudah terserang korosi. Namun pada percobaan, pH yang didapat untuk proses flotasi melebihi angka 9, yaitu mencapai pH 9,9 karena kesalahan praktikan dalam memasukkan soda ash. Di bawah ini merupakan gambar pengaruh pH terhadap konsentrasi collector yang ditambahkan sesuai dengan mineral yang diekstraksi:
Setelah bijih galena, reagen collector, frother, dan modifier dimasukan ke dalam bak flotasi dalam jumlah yang telah ditentukan, dilakukan conditioning selama 5 menit dengan kecepatan 250 rpm, kemudian proses flotasi dilakukan selama sekitar 8 menit dengan kecepatan 2000 rpm.
Setelah proses flotasi (reverse), buih yang mengapung bersama sulfide disisihkan, kita akan memisahkan endapan Pb yang terdapat pada dasar bejana dari air, dan kemudian dikeringkan dalam oven selama ±4 jam. Jika tidak digunakan oven, dapat dilakukan pengeringan melalui udara selama 2 sampai 3 hari. Setelah proses tersebut, dilakukan penimbangan kadar dan kemudian analisa kadar dengan X-ray diffraction dan XRF.
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 5 Pada praktikum ini praktikan melakukan percobaan dari persiapan bijih galena serbuk sampai dengan proses flotasi, untuk tahapan penyaringan dan pemanasan untuk tahap selanjutnya tidak dilakukan karena akan memakan waktu yang cukup lama dan biaya yang cukup besar. Sehingga proses selanjutnya hanya dijelaskan oleh asisten, dimana diharapkan pada praktikum kedepannya semua praktikan juga dapat mengikuti proses selanjutnya, dengan persiapan perencanaan waktu dan manajemen lainnya.
Namun, sampai tahapan flotasi praktikan dapat melihat dan menganalisa hambatan-hambatan yang mungkin terjadi, seperti kebersihan proses, komposisi reagen dan pengaturan kadar pH yang dapat mempengaruhi terbentuknya gelembung.
Urutan proses praktikum Froth Flotation:
Bijih Galena Menimbang
Galena Conditioning
Proses Froth
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 6
3.2. Analisa Hasil vs % Frother dan % Collector
Data Kelompok 1 (6 Desember 2010, 08.00 WIB) Frother (Vine Oil) = 0,03 ml
Collector (Oleic Acid) = 0,15 ml
F = 300 gr f = 1,45 % C = 146,38 gr c = 1.1 % T = 153,62 gr t = 0,98 %
)
.(
)
.(
.
100
cov
Re
t
c
f
t
f
c
ery
→ ) 98 , 0 1 , 1 ( 45 , 1 ) 98 , 0 45 , 1 ( 1 , 1 . 100 →174
,
0
7
,
51
→ 297,13 % t
f
t
c
ntration
RatioConce
→ 98 , 0 45 , 1 98 , 0 1 , 1 → 0,255 f
c
Ratio
Enrichment
→ 45 , 1 1 , 1 → 0,76 Data Kelompok 2 (6 Desember 2010, 13.00 WIB) Frother (Vine Oil) = 0,075 ml
Collector (Oleic Acid) = 0,75 ml
F = 300 gr f = 1,45 % C = 169,03 gr c = 1.12 %
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 7 T = 130,97 gr t = 0,99 %
)
.(
)
.(
.
100
cov
Re
t
c
f
t
f
c
ery
→ ) 99 , 0 12 , 1 ( 45 , 1 ) 99 , 0 45 , 1 ( 12 , 1 . 100 →189
,
0
52
,
51
→ 273,32 % t
f
t
c
ntration
RatioConce
→ 99 , 0 45 , 1 99 , 0 12 , 1 → 0,283 f
c
Ratio
Enrichment
→ 45 , 1 12 , 1 → 0,77Berikut adalah tabel perbandingan hasil proses flotasi kelompok 1 dan kelompok 2:
Perbandingan Kel.1 Kel.2
Collector 0,15 0,75
Frother 0,03 0,075
Recovery 297,13 % 273,32 %
Ratio Concentration 0,255 0,283
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 8 Berdasarkan tabel perbandingan antara kelompok 1 dan 2, dapat terlihat bahwa pada kenaikan jumlah collector dan jumlah frother menunjukkan pengaruh yang berbeda terhadap % recovery dari mineral yang diekstraksi. Pada frother dan collector yang tinggi akan menyebabkan penurunan nilai % recovery, yaitu dari 297,13 % menjadi 273,32 %. Analisa yang menjelaskan mengapa hasil ini dapat diperoleh yaitu setiap logam memiliki kadar collector dan frother optimal yang berbeda-beda. Pada kasus saat praktikum (mineral PbS yang akan diekstrak logam Pb-nya) kemungkinan kadar collector dan frother yang optimal berturut-turut adalah 0,15 ml dan 0,03 ml dibanding data pada gelombang 2 (0,75 ml dan 0,075 ml). Sedangkan untuk nilai ratio concentration dan enrichment ratio terjadi hal yang sebaliknya dibanding % recovery, yaitu mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kadar collector dan frother. Pada ratio concentration terjadi kenaikan dari 0,255 menjadi 0,283, sedangkan pada enricment ratio terjadi kenaikan dari 0,76 menjadi 0,77.
Gambar di atas menggambarkan pengaruh penambahan collector terhadap % recovery dari material yang akan diekstraksi. Berdasarkan grafik tersebut dapat dilihat bahwa penambahan collector akan meningkatkan % recovery dari mineral berharga yang akan diekstraksi
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 9 hingga mencapai % recovery maksimum atau optimal, setelah itu % recovery akan menurun seiring dengan penambahan kadar collector. Teori ini sesuai dengan hasil praktikum dimana pada penambahan 0,75ml collector akan menurunkan % recovery dari ekstraksi galena karena penambahan tersebut telah melewati jumlah collector yang optimal untuk menghasilkan % recovery maksimal untuk bijih galena.
4. Kesimpulan
Proses froth flotation merupakan proses ekstraksi logam dari mineralnya dengan memanfaatkan sifat hidrofobik dan hidrofilik dari mineral tersebut.
Partikel hidrofobik akan menempel pada gelembung udara dan terangkat ke permukaan sedangkan yang bersifat hidrofilik akan tertinggal di wadah.
Proses froth flotasi dibagi dua, yaitu direct flotation (logam berharga terbawa ke atas), contohnya logam Fe dan reverse flotation (logam berharga tertinggal di wadah), contohnya logam Pb.
Untuk mengoptimalkan proses froth flotasi, digunakan beberapa reagen dari senyawa kimia, seperti collector (oleic acid), frother (vine oil) dan modifier (pH regulator: soda ash).
Perbedaan jumlah reagen yang ditambahkan (collector, frother dan modifier) akan mempengaruhi nilai % recovery, eratio concentration dan enrichment ratio dari mineral yang akan diekstrak.
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 10
5. Referensi
Wills, B.A. Mineral Processing Technology. Elsevier Science & Technology Books. Australia: 2006.
Diktat Praktikum Metalurgi Ekstraksi. Modul 1 Froth Flotation. Departemen Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Depok: 2010.
http://en.wikipedia.org/wiki/Froth_flotation
6. Saran
Berdasarkan praktikum proses flotasi yang telah dilakukan, terdapat evaluasi yang coba dianalisis oleh praktikan agar praktikum flotasi ke depannya dapat lebih dimaksimalkan lagi. Sarannya adalah mencoba untuk menggunakan jenis-jenis modifier lain untuk meningkatkan efektifitas dari proses flotasi. Pada percobaan yang lalu, modifier yang dipakai hanya pH regulator dari soda ash. Untuk yang selanjutnya dapat menggunakan modifier lain seperti dispersant, depressant, dan aktivator. Hal ini dikarenakan pada proses flotasi yang telah dilakukan oleh praktikan, kurang terlihat adanya endapan logam Pb yang seharusnya ada di dasar wadah karena proses flotasi yang dilakukan adalah reverse flotation (logam yang berharga tidak terbawa oleh gelembung yang mengambang). Selain penggunaan modifier baru, meminimalisasi sumber-sumber kesalahan pada saat praktikum juga perlu dilakukan, contohnya adalah ketelitian saat mengayak, menimbang, memasukkan kadar collector, frother dan soda ash dengan takaran yang tepat sesuai prosedur.
Selain itu, jika memungkinkan maka alangkah baiknya apabila jenis mineral logam yang akan diekstraksi selama praktikum divariasikan, misalnya dalam lima gelombang yang dilakukan, digunakan 2 atau 3 jenis mineral yang berbeda. Walaupun hal ini tentunya akan menambah pekerjaan dari asisten, namun dampak positifnya adalah kita (praktikan maupun asisten) dapat menambah
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 11 pengetahuan baru untuk proses ekstraksi dari suatu mineral logam. Seperti yang kita ketahui bersama bahwa ilmu ekstraksi merupakan cabang ilmu metalurgi yang sangat berperan dalam bidang kerja pertambangan sehingga menjadi kebutuhan wajib bagi kita untuk mengetahuinya.
Dari segi praktikum, sarannya adalah agar waktu dan jumlah mahasiswa dalam satu kelompok dioptimalkan lagi karena pada praktikum yang lalu, jumlah anggota terlalu banyak dan waktu praktikum yang sempit sehingga pengetahuan para praktikan mengenai praktikum yang dilakukan menjadi kurang dan tidak kondusif.
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 12
Modul 2 Electrowinning Zn 1. Data
1.1. Komposisi Larutan Leaching
Massa ZnO = 100 gr Volume H2SO4 = 100 mL Volume Aquades = 300 mL
Lama Leaching = ~ 20-30 menit
1.2. Proses Electrowinning
Lama elektrowinning (t) = 20 menit Arus listrik (I) = 0,08 Ampere
Katoda Al Massa awal = 5,6783 gr Massa akhir = 5,8414 gr Perubahan massa = 0,1631 gr Anoda Pb Massa awal = 52,1377 gr Massa akhir = 52,2303 gr Perubahan massa = 0,0926 gr 2. Pengolahan Data
F
n
t
I
Ar
w
.
.
.
→0
,
0325
gr
96500
.
2
1200
.
08
,
0
.
39
,
65
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 13
3. Analisa
3.1. Analisa Prosedur
Tahapan pertama praktikum kali ini adalah pembuatan larutan leaching, yang terdiri dari bijih ZnO 100 gr, H2SO4 pekat 100 ml, dan aquadest 300 ml, kemudian dimixing dengan menggunakan magnetic stirer selama ± 30 menit sampai tidak ada endapan ZnO. Fungsi magnetic stirrer di sini adalah untuk mengaduk campuran mineral ZnO dengan H2SO4 dengan memanfaatkan sifat magnetic dari batang pengaduk yang akan berputar di dalam bejana. Pada saat pengadukan dilakukan juga pemanasan agar proses pelarutan lebih cepat.
Proses elektrowinning Zn dilakukan dengan menggunakan katoda alumunium dan anoda Pb. Alumunium adalah salah satu jenis starting cathode untuk elektrowinning Zn, untuk menghindari pembentukan gas hidrogen saat pengendapan Zn di katoda.
Berdasarkan hukum termodinamika, potensial reversibel Zn2+/Zn lebih rendah daripada potensial reversibel H+/H2 M sehingga seluruh hidrogen akan tereduksi pada potensial di mana pengendapan Zn berlangsung kemudian dapat mengakibatkan penurunan efisiensi arus yang digunakan. Oleh karena itu kecepatan reaksi reduksi hidrogen harus dibatasi, yaitu dengan menggunakan katoda awal (starting cathode) yang memiliki hidrogen overpotensial yang tinggi misalnya katoda aluminium sehingga pada potensial pengendapan Zn, reduksi ion hidrogen belum berlangsung. Endapan Zn sendiri memiliki hidrogen overpotensial yang cukup besar sehingga proses pengendapan Zn dapat berlangsung secara kontinyu dengan efisiensi yang tinggi setelah satu lapisan endapan Zn terbentuk pada permukaan katoda aluminium.
Pada proses elektrowinning digunakan rectifier (pengubah arus AC menjadi DC) sehingga aliran arus searah. Karena apabila
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 14 digunakan arus AC pengendapan tidak akan terjadi. Selain itu, kita juga menggunakan coulometer (pelat Cu dalam larutan CuSO4) yang berfungsi untuk mengetahui ketepatan arus yang dipakai untuk proses electrowinning. Proses dilakukan selama 20 menit, dan digunakan es batu untuk menurunkan temperature hingga ~ 300C. temperature proses perlu diturunkan untuk mencapai temperature optimal karena pada proses ini reaksi yang terjadi adalah eksotermik atau melepas panas. Setelah terjadi pengendapan selama 20 menit, anoda dan katoda dikeringkan dengan bantuan hair dryer dan kemudian ditimbang untuk mengetahui massa akhirnya.
Keseluruhan prosedur dilakukan dengan hati-hati dan seksama oleh gelombang kami, mulai dari pengamplasan elektroda, penghitungan massa awal dan massa akhir, persiapan larutan leaching dan proses elektrowinning diamati dengan seksama. Hal ini harus dilakukan mengingat proses pengendapan Zn2+ + 2e- (dari larutan leaching dan proses elektrowinning) Zn (yang mengendap pada katoda Al), sangat tergantung dengan variabel-variabel proses dan ketilitian praktikan, untuk mendapatkan pengendapan yang optimal.
Proses Leaching
• ZnO dimasukkan ke dalam H
2SO
4Elecrowinning Zn
• Katoda : Al
• Anoda : Pb
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 15
3.2. Analisa Hasil Aktual vs Rumus
Berdasarkan praktikum electrowinning Zn yang telah dilakukan, terdapat perbedaan massa yang diperoleh (massa Zn yang mengendap di katoda) saat praktikum dengan massa yang diperoleh berdasarkan perhitungan yang dilakukan, seperti yang terlihat pada bagian Pengolahan Data. Pada pengolahan data didapat massa Zn yang mengendap sebesar 0,0325 gr, sedangkan berdasarkan praktikum didapat massa sebesar 0,1631 gr. Perbedaan hasil yang didapat ini kemungkinan disebabkan karena arus yang diambil untuk perhitungan saat pengolahan data adalah nilai arus yang cukup sering muncul di layar multitester. Sedangkan pada prosesnya, arus yang mengalir selama 20 menit itu tidak pernah fix atau stabil.
Analisa lainnya adalah penggunaaan larutan leaching ZnSO4, hasil leaching (pelarutan) ZnO dengan H2SO4, yang tidak larut secara sempurna. Di dalam campuran tersebut terlihat adanya endapan-endapan putih pada bejana electrowinning. Pengaruhnya terhadap proses adalah konsentrasi pada larutan yang tak seragam. Pada satu bagian ada yang kaya akan ion Zn2+ sedangkan pada bagian lain mengalami hal sebaliknya.
3.3. Pengaruh Arus dan Waktu
Berdasarkan rumus massa yang mengendap melalui proses electrowinning (Hukum Faraday 1), yaitu :
F
n
t
I
Ar
w
.
.
.
Dapat dilihat adanya pengaruh variabel arus listrik yang diberikan (I) dan waktu untuk proses yang dilakukan (t) terhadap massa yang akan mengendap di elektroda (katoda). Kenaikan jumlah arus dan waktu proses akan menaikkan jumlah massa logam yang
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 16 akan diendapkan melalui proses electrowinning. Hal ini dikarenakan, dengan arus yang besar, maka energi yang tersuplai bagi ion-ion Zn2+ menjadi lebih banyak untuk mengendap di katoda sebagai logam Zn. Dengan penambahan waktu yang lebih lama, maka ion-ion Zn2+ tersebut memiliki waktu yang lebih lama untuk mengendap sehingga akan diperoleh massa yang lebih banyak.
W ~ I dan t
4. Kesimpulan
Electrowinning merupakan salah satu proses electrometallurgi yang merupakan proses lanjutan dari proses hydrometallurgy.
Larutan yang digunakan untuk mengendapkan logam Zn pada elektroda (katoda) adalah larutan leaching ZnO dalam asam H2SO4.
Pada proses electrowinning zinc (Zn), pada katoda aluminium (Al) akan terjadi dekomposisi atau pembentukan endapan logam zinc (Zn) yang menempel pada katoda aluminium (Al) sesuai dengan persamaan reaksi reduksi berikut ini:
Zn2+(aq) + 2e- Zn(s)
Pada proses electrowinning zinc (Zn), pada anoda timbal (Pb) akan terbentuk banyak gelembung gas oksigen (O2) sesuai dengan persamaan reaksi oksidasi berikut ini:
2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e
- Starting cathode adalah elektroda yang digunakan untuk mencegah reduksi hidrogen yang berlebihan pada katoda agar arus yang disuplai benar-benar terpakai secara optimal, contohnya adalah elektroda Al yang memiliki hydrogen overpotential yang cukup besar.
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 17
Jumlah massa yang mengendap pada elektroda (katoda) sesuai dengan rumus pada Faraday I yang bergantung pada arus yang diberikan dan waktu proses.
5. Referensi
Diktat Praktikum Metalurgi Ekstraksi. Modul 1 Froth Flotation. Departemen Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Depok: 2010.
http://www.bookrags.com/wiki/Electrowinning
6. Saran
Berdasarkan praktikum proses electrowinning Zn yang telah dilakukan, terdapat evaluasi yang coba dianalisis oleh praktikan agar praktikum elektrowinning ini ke depannya dapat lebih dimaksimalkan lagi. Sarannya adalah mencoba menggunakan rectifier yang lebih stabil untuk mensuplai arus yang akan digunakan pada saat proses praktikum. Sebagaimana yang telah dijelaskan oleh asisten pada saat presentasi praktikum korosi dan telah dibuktikan pada saat percobaan di laboratorium bahwa rectifier yang digunakan tidak stabil dalam proses suplai arus.
Saran lainnya adalah penggunaan larutan leaching lainnya, selain dari logam Zn, untuk proses electrowinning agar pengetahuan praktikan dapat bertambah mengenai proses electrometallurgy ini. Atau jika memungkinkan untuk mencoba proses electrometallurgy lain selain electrowinning, seperti electroplating dan electrorefining.
Dari segi praktikum, sarannya adalah agar waktu dan jumlah mahasiswa dalam satu kelompok dioptimalkan lagi karena pada praktikum yang lalu, jumlah anggota terlalu banyak dan waktu praktikum yang sempit sehingga pengetahuan para praktikan mengenai praktikum yang dilakukan menjadi kurang dan tidak kondusif.
