Alzrin Aulyna 13012031
Tugas 03 TK 4046 Dasar-Dasar Metalurgi Proses 1. Uraikan perbedaan antara pemrosesan mineral secara pyrometallurgy dan dan hydrometallurgy, baik hydrometallurgy, baik dari segi kelebihan dan kekurangannya. No 1. 2. 3.
4.
5.
6.
7.
Parameter Suhu yang digunakan Energi yang dibutuhkan Kondisi pemrosesan (kerja) Konsentrasi zat dalam mineral Ukuran plant yang digunakan Sifat kecepatan reaksi (kinetika reaksi) Peralatan yang digunakan
Pyrometallurgy Suhu yang digunakan pada pemrosesan tinggi Energi yang dibutuhkan tinggi karena suhu pemrosesan tinggi Kondisi kerja cukup berbahaya karena suhu kerja tinggi
Hydrometallurgy Suhu yang digunakan biasanya adalah suhu standar (suhu kamar) Energi yang dibutuhkan relatif lebih rendah daripada pyrometallurgy Kondisi kerja aman karena bekerja pada suhu kamar
Konsentrasi zat (kadar zat) yang diinginkan dalam mineral yang akan diproses besar (lebih besar dari 60%) Ukuran plant kecil
Konsentrasi zat yang diinginkan dalam mineral yang akan diproses kecil (lebih kecil dari 7%), lebih banyak mengandung pengotor. Ukuran plant besar
reaksi yang terjadi berlangsung cepat karena suhu pemrosesan tinggi
Reaksi berlangsung lama karena dilakukan pada suhu kamar
Peralatan yang digunakan cukup mahal karena pemrosesan dilaksanakan pada suhu tinggi (contoh jenis tungku yang digunakan sesuai temperature operasi).
Peralatan yang digunakan standar karena operasi dilakukan pada suhu kamar. Reaktan yang dibutuhkan juga relatif lebih mudah diperoleh
Emisi gas rendah (temperatur ruang) ruang) dan mudah untuk ditangani. Polusi atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerangdioksida, arsenik (III) oksida, dan debu tungku dapat dihindarkan. Polusi abu rendah karena pada hidrometalurgy dilakukan pelarutan ke dalam suatu larutan yang peralatan penanganan polusinya lebih mudah Produk yang dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian yang tinggi.
8.
Emisi gas dan polusi
Emisi gas tinggi, bervariasi mulai dari gas CO2 gas-gas penyebab rumah kaca, senyawa organik yang volatil. Polusi dari abu bekas hasil pemrosesan tinggi.
9.
Kemurnian produk
Kemurnian yang diperoleh lebih rendah dari hasil proses hidrometallurgy
10
Recovery
Recovery yang diperoleh tidak terlalu besar. besar. Bahan nonlogam (reaktan) yang digunakan pada pembakaran sulit untuk diperoleh kembali.
Recovery yang diperoleh tinggi
Alzrin Aulyna 13012031 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.
Alzrin Aulyna 13012031 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 CuSO 4(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 3+
dibandingkan oksigen. Salah satu zat pengoksidasi tersebut Fe .
Alzrin Aulyna 13012031
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 ionexchange 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.
Alzrin Aulyna 13012031 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.
Alzrin Aulyna 13012031
b. Seng
Sulfide concentrate Air SO2
Roasting
Acid production
H2SO4
Leaching Residue solid
Liquid
Zn dust
By products Solution purification
Electrowinning
Electrolyte
Casting Block flow diagram of conventional zinc chemical and electrolyric process
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 0
blende untuk membentuk ZnO. Proses roasting (suhu lebih dari 900 C) 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 H 2SO4. Dengan terbentuknya ZnO, maka proses leaching dengan solvent seperti H 2SO4 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)
Alzrin Aulyna 13012031 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 : Zn
2+
(aq) +
2 e = Zn (s)
Anoda : H2O (aq) = ½ O2(g) + 2 H+ + 2e Net : Zn
2+
(aq) +
H2O = Zn(s) + ½ O 2 (g) + 2 H
+
Produk yang diperoleh Setelah diperoleh logam Zn, maka dilakukan proses casting untuk membentuk logam sesuai keinginan untuk dijual di pasaran.
c. Emas
Pyrometalurgical retreatment hydrometallurgy process
Alzrin Aulyna 13012031
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
Alzrin Aulyna 13012031 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 H 2S. 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
