HIDROMETALURGI bahan kuliah

(1)

HIDROMETALURGI

KINETIKA PROSES PELINDIAN

1.1 Hidrometalurgi 1.1 Hidrometalurgi

Hidrometalurgi merupakan cabang tersendiri dari metalurgi. Secara harfiah

hid

hidromrometaletalurgurgi i dapadapat t diadiartirtikan kan sebsebagai agai carcara a penpengolgolahaahan n loglogam am dardari i batbatuan uan ataatauu

bijihnya dengan

bijihnya dengan menggunakan pelarut menggunakan pelarut berair (aqueous solution). Atau secara berair (aqueous solution). Atau secara detilnyadetilnya

proses

proses Hydrometalurgi Hydrometalurgi adalah adalah suatu suatu proses proses atau atau suatu suatu pekerjaan pekerjaan dalam dalam metalurgy,metalurgy,

dimana dilakukan pemakaian suatu zat kimia yang cair untuk dapat melarutkan suatu

partikel tertentu.

Hidrometalurgi dapat juga diartikan sebagai proses ekstraksi metal dengan

larutan reagen encer ( ! gram"mol) dan pada suhu  !##$ %. &eaksi kimia yang

dipilih biasanya yang sangat selektif. Artinya hanya metal yang diinginkan saja yang

akan bereaksi (larut) dan kemudian dipisahkan

akan bereaksi (larut) dan kemudian dipisahkan dari material yang tak diinginkan.dari material yang tak diinginkan.

'eralatan yang dipergunakan adalah 

a. lectrolysis " electrolytic cell.

b. *ejana pelindian (leaching bo+).

Saat ini hidrometalurgi adalah teknik metalurgi yang paling banyak mendapat

perhatian

perhatian peneliti. peneliti. Hal Hal ini ini terlihat terlihat dari dari banyaknya banyaknya publikasi publikasi ilmiah ilmiah semisal semisal jurnaljurnal

ki

kimimia a bebersrskakala la ininteternrnasasioionanal l yayang ng memembmbahahas as peperereduduksksiaian n lologagam m sesecacarara

hidrometalurgi. ogam-logam yang banyak mendapat perhatian adalah nikel (i),

magnesium (/g), besi (0e) dan mangan (/n).

Hidrometalurgi memberikan beberapa keuntungan

!.

!. *ijih tidak harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan menjadi bagian-*ijih tidak harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan menjadi

bagian- bagian yang lebih kecil.

bagian yang lebih kecil.

1.

1. 'em'emakaiakaian an batbatubarubara a dan dan kokkokas as pada pada pempemangganggangangan an bijbijih ih dan dan seksekalialigus gus sebsebagaiagai

reduktor dalam jumlah besar dapat dihilangkan.

(2)

2. 'olusi atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerang dioksida, arsenik (333) oksida, dan debu tungku dapat dihindarkan.

4. 5ntuk bijih-bijih peringkat rendah (lo6 grade), metode ini lebih efektif. 7. Suhu prosesnya relatif lebih rendah.

8. &eagen yang digunakan relatif murah dan mudah didapatkan.

9. 'roduk yang dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian yang tinggi.

'ada prinsipnya hidrometalurgi mele6ati beberapa proses yang dapat disederhanakan tergantung pada logam yang ingin dimurnikan. Salah satu yang saat ini banyak mendapat perhatian adalah logam mangan dikarenakan aplikasinya yang terus berkembang terutama sebagai material sel katodik pada baterai isi ulang. *aterial ion litium kon:ensional telah lama dikenal dan diketahui memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. amum jika katodanya dilapisi lagi dengan

logam mangan oksida maka kapasitas penyimpanan energi baterai tersebut menjadi jauh lebih besar.

;ondisi yang baik untuk hidrometalurgi adalah 

!. /etal yang diinginkan harus mudah larut dalam reagen yang murah.

1. /etal yang larut tersebut harus dapat <diambil= dari larutannya dengan mudah dan murah.

2. 5nsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada proses berikutnya.

4. /ineral-mineral pengganggu (gangue minerals) jangan terlalu banyak menyerap (bereaksi) dengan zat pelarut yang dipakai.

7. >at pelarutnya harus dapat <diperoleh kembali= untuk didaur ulang. >at yang diumpankan (yang dilarutkan) jangan banyak mengandung lempung (clay minerals), karena akan sulit memisahkannya.

8. >at yang diumpankan harus porous atau punya permukaan kontak yang luas agar mudah (cepat) bereaksi pada suhu rendah.

9. >at pelarutnya sebaiknya tidak korosif dan tidak beracun (corrosi:e and non-to+ic), jadi tidak membahayakan alat dan operator.

(3)

Secara garis besar, proses hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan yaitu !. eaching atau pengikisan logam dari batuan dengan bantuan reduktan organik. 1. 'emekatan larutan hasil leaching dan pemurniannya.

2. &eco:ery yaitu pengambilan logam dari larutan hasil leaching.

eaching adalah proses pelarutan selektif dimana hanya logam-logam tertentu yang dapat larut. 'emilihan metode pelindian tergantung pada kandungan logam berharga dalam bijih dan karakteristik bijih khususnya mudah tidaknya bijih dilindi oleh reagen kimia tertentu. Secara hidrometalurgi terdapat beberapa jenis leaching, yaitu 

!. eaching in 'lace (3n-situ eaching) 1. Heap eaching

2. ?at eaching "'ercolation eaching 4. Agitation eaching

7. Autocla:ing

&eduktan organik adalah hal yang sangat penting dalam proses ini. &eduktan yang dipilih diusahakan tidak berbahaya bagi lingkungan, baik reduktan itu sendiri maupun produk hasil oksidasinya. ;ebanyakan reduktan yang digunakan adalah kelompok monomer karbohidrat, turunan aldehid dan keton karena punya gugus fungsi yang mudah teroksidasi. %ontohnya adalah proses reduksi mangan dengan adanya glukosa sebagai reduktan

CH1!O " 1!M#O! " !$H" % CO! " 1!M#!" " 1&H!O

arutan hasil leaching tersebut kemudian dipekatkan dan dimurnikan. Ada tiga proses pemurnian yang umum digunakan yaitu e:aporasi, ekstraksi pelarut dan

(4)

presipitasi (pengendapan). @i antara ketiganya, presipitasi adalah yang paling mudah dilakukan, juga lebih cepat. amun cara ini kurang efektif untuk metalurgi adalah   'ada '*B 

 bijih " mineral  tetap mineral

 kadar logam rendah  kadar logam tinggi

 sifat-sifat fisik dan kimia  tak berubah

 'ada ekstraktif metalurgi 

 bijih " mineral  jadi logam (metal)

 sifat-sifat fisik dan kimia  berubah

;ominusi atau pengecilan ukuran merupakan tahap a6al dalam proses '*B yang bertujuan untuk 

a. /embebaskan " meliberasi mineral berharga dari material pengotornya.

b. /enghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.

c. /emperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain, misalnya reagen flotasi.

Cahapan proses (process aims) pada metalurgi ekstraktif adalah 

a. 'emisahan (separation), yaitu pembuangan unsur, campuran atau material yang tidak diinginkan dari bijih (sumber metal )

b. 'embentukan campuran (compound foramtion), yaitu cara memproduksi material yang secara struktur dan sifat-sifat kimianya berbeda dari bijihnya (sumbernya).

(5)

c. 'engambilan"produksi metal (metal production), yaitu cara-cara memperoleh metal yang belum murni.

d. 'emurnian metal (metal purification), yaitu pembersihan, metal yang belum murni (membuang unsur-unsur pengotor dari metal yang belum murni), sehingga diperoleh metal murni.

(6)

1.! Ki#eti'a (ro)e) (eli#dia# a. Pe#gertia# Peli#dia#

'elindian adalah proses untuk mengambil senya6a logam terlarut dari bijih dengan melarutkan secara selektif senya6a tersebut ke dalam suatu pelarut seperti air, asam sulfat dan asam klorida atau larutan sianida. ogam yang diingginkan kemudian diambil dari larutan tersebut dengan pengendapan kimia6i atau bahan kimia yang lainatau proses elektrokimia. /etode pelindian dapat berbentuk timbunan, heap atau tangki. /etode pelindian head, leaching banyak digunakan untuk pertambangan emas sedangkan pelindian dengan timbunan banyak digunakan untuk pertambangan tembaga.

*. Ki#eti'a (ro)e) (eli#dia#

0aktor yg mempengaruhi

a. 'artikel lebih halus, maka kecepatan pelindian juga naik b. Agitasi" pengadukan semakin baik mk kec reaksi juga naik

c. C naik maka kecepatan reaksi naik d. ;onsentrasi pelarut naik, kec juga naik

e. 'enurunan 'ulp density (Dsolid) kec reaksi naik

f. *ila terbtk produk reaksi yg tdk larut kec tergantung sifat produk, porous tidak terpengaruhi.

TEKNIK + METODA PELINDIAN

1.Leaching in Place/ Insitu/ Pelarutan Setempat

5ntuk melarutkan bijih tembaga kadar sangat rendah, shg tidak mungkin dilakukan penambangan maupun ditranspor. 'elindian dilakukan di ta dgn membuat tero6ongan

maupun saluran1 utk mengalirkan pelarut. 2.Heap Leaching

5tk bijih berkadar rendah. *ijih yg berbongkah1 ditumpuk pd suatu tempat dgn dasar agak miring. Cinggi tumpukan sekitar 8-E m. Air ta " reagen pelarut asam sulfat encer

(7)

disemprotkan dr atas dan pelarut yg sudah mjd larutan kaya ditampung di dasar, proses ini dilakukan berulang1 agar kadar logam berharganya relatif tinggi. Agar

distribusi pelarut rata dan sirkulasi udara baik mk di tengah1 tumpukan dipasang pipa berlubang scr :ertical.

3. Percolation/Vat Leaching/ Sand Leaching

%ocok utk material berukuran pasir dan distribusinya scr homogen dan keadaannya porous. 'roses ini dlm tangki yg dasarnya berlubang dan dilapisi sebuah filter. 'elarut ditambahkan dr atas yg akhirnya turun melalui material yg dilarutkan. Cangki dpt disusun scr seri dan proses pelindian scr counter current.

;euntungan  penggunaan pelarut minimalis, dpt diperoleh larutan kaya kadar tinggi dan tidak memerlukan thickener maupun filter khusus.

4. Pulp/ Slime Leaching

/aterial hrs dihaluskan, 'roses pelarutan scr kontinue dilakukan pengadukan dan pemberian pelarut juga kontinue. Cempat pelarutan digunakan agiator yg dilengkapi

dgn air lift maupun rake sbg pengaduk 5.Pressure Leaching

Bas oksigen maupun hydrogen dimasukkan dgn menggunakan tekanan tinggi. Fml gas yg terlarut tergantung akan ' gas.

1iSG0eSG!4I1G1#H2GH1oJ 1i(H2)8SI4G4(H4)1S1I2 i(H2)1SI4GH1JiG(H4)1SI4

;euntungan 

;ec reaksi dpt dipercepat dan proses dpt dilakukan pd C di atas ttk ddh normal., 'emakaian pelarut lebih efisien krn kelarutan gas akan naik dgn kenaikan dr tekanan. 6.Hot igestion

@ilakukan dlm sebuah :essel yg dipanaskan dr luar. *iasanya digunakan utk mengerjakan material dgn pelarut konsentrasi tinggi dlm keadaan panas" mendekati ttk didih dan diperlukan pengadukan yg efektif. 'roses scr batch tdk kontinue seperti pelindian thdilmenit" monasit dgn menggunakan asam sulfat.

(8)

dilakukan thd mat halus yg diG dgn air sebanyak kurang lebih !#D dan diG dgn asam sulfat pekat secukupnya. /aterial tsb dibiarkan dlm bin kmd dipanggang. @ibuat pulp kembali dgn menambahkan air shg didptklan larutan kaya yg dipisahkan dgn padatan dgn cara filtrasi " counter current decantation.

PROSES H,DROMETALLURG,

3.'engecilan uk butir melalui peremukan dan penggilingan. *erkaitan dgn kominusi biasanya juga diiringi dgn sizing yakni pengayakan" klasifikasi. *ijih yg tlh direduksi

dilakukan pengkondisian dgn mengatur pH baru dilakukan pelindian dgn meG pelarut"reagen kimia. ;md pemisahan antara larutan kaya dgn residu dgn

menggunakan thickener" filtrasi, baru logam diambil dr larutan kaya dgn cara1 ttu.

PROSES PELINDIAN

@asarnya pelarutan kimia6i scr selektif thd logam berharga dr min bijih. a. 'elindian ogam

ogam berharga yg berbtk logam di alam hanya dikenal utk bbrp logam mulia spt emas (Au), perak (Ag) dan platinum ('t).

1AuG4a%GI1GH1IKKKKK 1aAu(%)1 G aIHGH1I1LL! 1AgG4a%GI1GH1IKKKKKK 1aAg(%)1GaIHGH1I1L.1 b. 'elindian Iksida -Iksida Cembaga Cenorit  %uIGH1SI4K%uSI4GH1IL.2

%uprit %uSI4G1H1SI4G#,7I1 K 1%uSI4 G 1H1IL.4 'd reaksi 4 diperlukan oksigen sbg oksidator

-Iksida 5ranium c. 'elindian Sulfida -Sulfida tembaga

(9)

-sulfida seng

PURI-IKASI LARUTAN a. Puri$i%asi thd &as

@lm proses sianidasi Au n Ag dlm tahapan pelindian scr sengaja dilarutkan I1 utk membantu berlangsungnya proses, ttp dlm proses reco:ery scr sementari dgn serbuk seng, I1 yg terlerut ini tdk diinginkan, mk perlu dihilangkan dr larutan. %ara yg digunakan adl proses deaerasi dlm suatu tangki bertekananrendah dimana lar dipercikkan mjd tetesan shg mpy permukaan cair gas ygM shg gas dpt dipisahkan dr cairan.

'. Puri$i%asi thd ion pengganggu.

'enghilangan ion tembaga dr lar >nSI4 yg akan diambil sengnya dgn elektrolisa ion %u1G dihilangkan dgn sementasi oleh serbuk seng

%u1G G>n J%u G>n1G

c. Puri$i%asi thd parti%el padatan

'urifikasi thd partikel padatan yg msh ada dlm larutan biasanya dilakukan dgn cara filtrasi dan dibantu dgn floculasi utk mempercepat dan memperbaiki proses filtrasi.

PENGAMILAN LOGAM DR LARUTAN a. #ara (ristalisasi

@igunakan bila logam berharga dlm larutan dpt diendapkan sbg kristal senya6a logam tsb dgn pengaturan C shg dpt dimanfaatkan sifat kelarutan ttu.

'. #ara Presipitasi ionic

/emanfaatkan sifat kelarutan suatu senya6a dr logam berharga yg akan diambil. Senya6a tsb dibentuk dlm larutan dgn meG ion1 ttu.

1i%lGa1%I2Ji1%I2G1a%l 't%l4G1H4%lJ(H4)1G('t%l) /g%l1G%a(IH)1J/g(IH)1G%a%l1 1(5I1)SI4G2/gIJ/g51I9G1/gSI4

(10)

c.#ara "dsor'si

/emanfaatkan kemampuan arang kayu (charcoal) yg dpt mengadsorbsi garam ttu dr larutannya.

d.#ara Presipitasi oleh &as

Bas ttu dpt mendesak logam ttu dr senya6anya dlm larutan dgn pengaturan tek gas, C, pH larutan dan konsentrasi ion logam dlm larutan. Bas yg digunakan H1S, SI1, %I, H1

e.#ara )lotasi ion dan )lotasi Presipitat

0. Sebka !E7E. @gn cara ini dpt direco:ery ion logam dr lar dgn menggunakan agent pengatif permukaan baik cationic maupun anionic.

$. #ara Ion *+cange

-Sorption  lar yg mengandung logam berharga dile6atkan melalui tumpukan resin shg ion logam berharga tsb terikat dlm fasa resin

-lution pd fasa resin dile6atkan sejml kecil :ol lar ttu yg sanggup mengambil kembali ion logam berharga dr fasa resin.

g. #ara Sol,ent *+traction

/endasarkan atas kemampuan senya6a organic ttu yg dpt mengekstraksi senya6a ion logam berharga tertentu.

Cahapnya

Cahap kstraksi  dimana lar ion logam berharganya yg ada dlm fasa aquaeous dikontakan dgn sol:ent organic ttu yg sesuai sedemikian rupa shg ion logam berharganya terlarutkan dlm fasa organic

Cahap Stripping dimana ion logam berharga yg ada dlm fasa organic kembali dikontakan dgn pelarut aquaeous ttu yg sesuai dgn :ol yg relatif kecil.

Sol:ent yg digunakan

thers  di ethyl ether utk berbagai ion Alcohol !-Ictanol utk memisahkan %o-i

Aldehydes  0urfural utk pemurnian myk pelumas ;etenes  He+one

(11)

'henols  'okol utk boron sters  @1H'A, @@'A, C*' Syarat +tractant yg baik  -Selecti:itas tinggi

-kapasitas ekstraksi besar -mudah distripped

-mudah dipisahkan dr air krn  beda *F yg nyata, :iscositas rendah, teg perm besar -Aman dlm penanganannya  tdk beracun, tdk mudah terbakar, tdk mudah menguap"terbang

h. #ara electrolisa

/enggunakan energi listrik. Suatu arus searah dgn teg ttu yg dihub pd anoda dan katoda yg tercelup didlm suatu lar ion logam berharga. ogam berharga akan mengendap pd katoda krn mengalami proses reduksi.

;atoda  %u1G G 1eJ%u