BAB I PEDAHULUAN 1.1.
Latar belakang
Indonesia merupakan salah satu Negara yang kaya akan sumber daya alam termasuk sumber daya mineral logam. Kesadaran akan banyaknya mineral logam ini mendorong bangsa Indonesia untuk dapat memanfaatkan sumber daya alam tersebut tersebut secara efisien. Dalam pemanfaatanya, pemanfaatanya, tentu saja menggunak menggunakan an berbagai berbagai metode dan teknologi sehingga dapat diperoleh hasil yang optimal dengan hasil yang yang optimal optimal dengan dengan keuntu keuntunga ngan n yang yang besar, besar, biaya biaya produk produksi si yang yang semini seminim m mungkin serta ramah lingkungan. Pengolahan timah menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat tidak lepas dari peran reaksi kimia fisika. Pencucian maupun pemisahan pada timah merupakan nagian
dari
proses
yang
melibatkan
reaksi-reaksi
kimia
fisika.
Oleh karena itu, proses pemurnian timah untuk memperoleh hasil yang ekonomis perlu di kaji dan dipelajari dari segi kimia fisika. 1.2.
Rumusan Ma Masalah
erd erdasa asark rkan an uraia uraian n terseb tersebut ut diat diatas, as, tuli tulisan san ini ini secara secara khus khusus us akan akan membahas permasalahan ! ". Penjel Penjelasan asan dasar dasar meng mengenai enai timah timah # $. agaim agaimana ana cara pengol pengolaha ahan n timah timah # 1.3.
Tuuan
%ujuan dari penulisan makalah ini yaitu untuk dapat memahami proses proses yang dilakukan untuk memperoleh timah yang ekonomis, mulai dari pencucian, pemisahan, pengolahan, sampai pada pencetakan.
1
BAB II PEMBAHA!AN 2.1.
Pengert"an T"mah #!n$
%imah merupakan logam putih keperakan, logam yang mudah ditempa dan bersifat flesibel, memiliki struktur kristalin, akan tetapi bersifat mudah patah jika didinginkan. &ogam timah memiliki dua bentuk alotrop yaitu %imah ' ( alfa) dan timah * ( beta ). %imah alfa atau timah biasa disebut sebagai timah abu-abu karena +arnanya abu-abu, dan memiliki struktur kristal kubik mirip diamond, silicon, dan germanium.%imah alfa ada diba+ah suhu ",$ dan tidak memiliki sifat logam sama sekali. Diatas suhu ini timah ada dalam bentuk %imah beta, timah jenis inilah yang kita lihat sehari-hari. %imah ini biasa disebut sebagai timah putih disebabkan +arnanya putih mengkilap, dan memiliki struktur kristal tetragonal. %ingkat resistansi transformasi dari timah putih ke timah hitam dapat ditingkatkan dengan pencampuran logam lain pada timah seperti seng, bismuth, atau gallium. %imah adalah unsur dengan jumlah isotop stabil yang terbanyak dimana jangkauan isotop ini mulai dari ""$ hingga "$/. Dari isotop-isotop tersebut yang paling banyak jumlahnya adalah isotop "$0n dimana komposisinya mencapai "1 dari jumlah isotop 0n yang ada, ""/0n, dan ""20n. Isotop yang paling sedikit jumlahnya adalah ""30n. 4nsur timah yang memiliki jumlah isotop yang banyak ini sering dikaitkan dengan nomor atom 0n yaitu 3 yang merupakan 5magic number6 dalam pita kestabilan fisika nuklir. eberapa isotop bersifat radioaktif dan beberapa yang lain bersifat metastabil (dengan lambang m). erikut beberapa isotop 0n dan kelimpahannya di alam.
2
0eperti yang telah disebutkan diatas bah+a timah memiliki nomor atom 3 dan nomor massa rata-rata adalah ""2,7". Dengan nomor atom tersebut maka timah memiliki konfigurasi electron 8Kr9 3s$ :d" 3p$. Dalam sistem tabel periodic timah berada pada golongan utama I;< (atau golongan ": untuk sistem periodic modern) dan periode 3 bersama dengan , 0i, =e, dan Pb. %imah menunjukkan kesamaan sifat kimia dengan =e dan Pb seperti pembentukan keadaan oksidasi >$ dan >:. 1.2. •
•
%arakter"st"k T"mah
0ifat ?isika ?asa
! padatan
Densitas
! 7,/3 g1cm (0n putih) 3,7/@ g1cm (0n abu-abu)
%itik didih
! $",@
%itik didih
! $/$
Panas fusi
! 7, kA1mol
Kalor jenis
! $7,""$ A1molK
0ifat Kimia ilangan oksidasi
! :,$, -:
3
Nomor atom
! 3
Nomor massa
! ""2,7"
Blektronegatifitas
! ",@/ (skala pauli)
Bnergi ionisasi "
! 72,/ kA1mol
Bnergi ionisasi $
! ":"",2 kA1mol
Bnergi ionisasi
! $@:, kA1mol
Aari-jari atom
! ": pm
Aari-jari ikatan koCalen
! "@ pm
Aari-jari Can der +aals
! $"7 pm
0truktur Kristal
! tetragonal (0n putih) kubik diamond (0n abu-abu)
Konduktifitas termal
! //,2 1mK
%imah merupakan logam lunak, fleksibel, dan +arnanya abu-abu metalik. %imah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. %imah tahan terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan. Aika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk 0nO $. %imah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. %imah alfa biasa disebut timah abu-abu dan stabil diba+ah suhu ",$ dengan struktur ikatan koCalen seperti diamond. 0edangkan timah beta ber+arna putih dan bersifat logam, stabil pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.
4
%imah larut dalam El, ENO, E$0O:, dan beberapa pelarut organic seperti asam asetat asam oksalat dan asam sitrat. %imah juga larut dalam basa kuat seperti NaOE dan KOE. %imah umumnya memiliki bilangan oksidasi >$ dan >:. %imah(II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan 0n dalam El pekat panas. 2.3. •
!"&at 'an Bentuk T"mah
0ifat %imah -
%imah termasuk golongan I; dan mempunyai bilangan oksidasi >$ dan >:.
-
%imah merupakan logam lunak, fleksibel, dan +arnanya abu-abu metalik.
-
%imah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. %imah tahan terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan.
-
Aika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk 0nO $.
-
%imah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. %imah alfa biasa disebut timah abu-abu dan stabil diba+ah suhu ",$ dengan struktur ikatan koCalen seperti diamond. 0edangkan timah beta ber+arna putih dan bersifat logam, stabil pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.
-
%imah larut dalam El, ENO, E$0O:, dan beberapa pelarut organic seperti asam asetat asam oksalat dan asam sitrat. %imah juga larut dalam basa kuat seperti NaOE dan KOE.
5
-
%imah umumnya memiliki bilangan oksidasi >$ dan >:. %imah(II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan 0n dalam El pekat panas.
•
-
%imah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk 0n(I;) klorida.
-
Eidrida timah yang stabil hanya 0nE:.
entuk %imah 4nsur ini memiliki $ bentuk alotropik pada tekanan normal. Aika
dipanaskan timah abu-abu (timah alfa) dengan struktur kubus berubah pada ".$F menjadi timah putih (timah beta) yang memiliki struktur tetragonal. Ketika timah didinginkan pada suhu ".$F, ia pelan pelan berubah dari putih menjadi abu-abu.
Perubahan
ini
disebabkan
ketidakmurnian
(impurities)
seperti
alumunium dan seng, dan dapat dicegah dengan menambahkan antimony atau bismut. Aika dipanaskan dalam udara, timah membentuk 0n $, sedikit asam, dan membentuk stannate salts dengan oksida. 2.(.
%ebera'aan T"mah D" Alam
%imah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senya+aannya. %imah pada saat ini diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone. assiterite merupakan mineral oksida dari timah 0nO$, dengan kandungan timah berkisar 72G. ontoh lain sumber biji timah yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (u$?e0n0:) merupakan mineral kompleks antara tembaga besi-timah-belerang dan cylindrite (Pb0n :?e0b$0":) merupakan mineral kompleks dari timbale-timah-besi-antimon-belerang dua contoh mineral ini biasanya ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain seperti perak. %imah merupakan unsur ke-:@ yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan $ ppm jika dibandingkan dengan seng 73 ppm, tembaga 3 ppm, dan ": ppm untuk timbal. assiterite banyak ditemukan dalam deposit alluCial1alluCium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk 6
bongkahan batu dimana dapat dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau.
!en*a+a T"mah
%imah, 0enya+aan yang terpenting adalah 0n?$ dan 0nl$, yang diperoleh dengan pemanasan 0n dengan hf dan hcl gas. ?luoridanya cukup larut dalam air dan digunakan dalam pasta gigi yang mengandung fluorida.
>
?-
0nl$
>
l-
0n?-
pKJ"
0nl -
pKJ"
Dalam larutan akua fluorida, 0n?- adalah spesies yang utama, tetapi ionion 0n?> dan 0n$?3 dapat dideteksi. Ealida larutan dalam pelarut donor seperti aseton, piridin, atau DH0O, menghasilkan adduct peramidal, 0nl $O(E)$. Ion 0n$> yang sangat peka terhadap udara, terjadi dalam larutan asam perklorat, yang dapat diperoleh dengan reaksi u(lO :)$ > 0n Eg u > 0n $> > $ lO:-.
7
2.,.
Reaks"-reaks" T"mah
%imah putih adalah timah yang mudah dibentuk. ada suhu ",$F, secara perlahan, timah putih berubah menjadi tepung yang be+arna abu-abu yang disebut timah abu-abu. ila timah putih yang dipanaskan akan menjadi sangat rapuh yang disebut timah rapuh. %imah putih dipakai sebagai pelapis kaleng agar mengkilap dan tahan korosi. %imah juga dipakai sebagai logam campuran dalam perunggu (tembaga dan timah) dan sebagai logam solder (campuran timah dengan timbal). %imah lebih mudah teroksidasi dibandingkan besi, sehingga tidak dapat dipakai sebagai pelindung besi. -
ilangan oksidasi timah dalam senya+a adalah >$ dan >:. &ogam ini dapat teroksidasi
oleh
asam
yang
bukan
pengoksidasi
menjadi
>$.
-
0n > $El 0nl$ > E$
:.
-
0n > : ENO 0nO$ > :NO $ > $ E$O. eaksi timah dengan
-
0n > l $ 0nl$ &ogam 0n larut
dalam
basa
l$ membentuk
menghasilkan ion
stannit,
0nl$. 0n(OE):$-
0n > $OE > $E $O 0n(OE):$- > E$ (0enya+a timah, seperti 0n? $ dipakai dalam bahan pasta gigi. 0enya+a ( :E@)0nO dipakai sebagai fungisida, yaitu Lat pembasmi fungi (jamur). 2..
Man&aat T"mah
Data pada tahun $/ menunjukkan bah+a logam timah banyak dipergunakan untuk solder(3$G), industri plating ("/G), untuk bahan dasar kimia ("G), kuningan M perunggu (3,3G), industri gelas ($G), dan berbagai macam aplikasi lain (""G). &ogam timah banyak manfaatnya baik digunakan secara tunggal maupun sebagai paduan logam (alloy) dengan logam yang lain terutama dengan logam tembaga. &ogam timah juga sering dipakai sebagai container dalam berbagai macam industri.
8
2./.
Pr0ses Peng0lahan T"mah
%imah diolah dari bijih timah yang didapatkan dari batuan atau mineral timah (kasiterit 0nO$). Proses produksi logam timah dari bijinya melibatkan serangkaian proses yang terbilang rumit yakni pengolahan mineral (peningkatan kadar timah1proses fisik dan disebut juga upgrading), persiapan material yang akan dilebur, proses peleburan, proses refining dan proses pencetakan logam timah. Pemakaian timah biasanya dalam bentuk paduan timah yang dikenal dengan nama timah putih yakni campuran 2G timah, "" G antimony dan @G tembaga serta terkadang ditambah timbal. %imah putih ini terutama dipakai untuk peralatan logam pelindung dan pipa dalam industri kimia, industri bahan makanan dan untuk menyimpan bahan makanan. Proses pengolahan timah ini bertujuan sesuai dengan namanya yaitu meningkatkan kadar kandungan timah dimana ijih timah diambil dari dalam laut atau lepas pantai dengan penambangan atau pengerukan setelah itu dilakukan pembilasan dengan air atau +ashing dan kemudian diisap dengan pompa. ijih timah hasil dari pengerukan biasanya mengandung $ G timah. 0etelah dilakukan proses pengolahan mineral maka kadar kandungan timah menjadi lebih dari 7 G, sedangkan bijih timah hasil penambangan darat biasanya mengandung kadar timah yang sudah cukup tinggi /G.
ashing atau Pencucian Pencucian timah dilakukan dengan memasukkan bijih timah ke dalam ore
bin yang berkapasitas $3 drum per unit dan mampu melakukan pencucian "3 ton bijh per jam. Di dalam ore bin itu bijih dicuci dengan menggunakan air tekanan dan debit yang sesuai dengan umpan.
9
•
Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening1siLing dan uji kadar ijih yang didapatkan dari hasil pencucian pada ore bin lalu dilakukan
pemisahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan alat screen,mesh, setelah itu dilakukan pengujian untuk mengetahui kadar bijih setelah pencucian. Prosedur penelitian
kadar
tersebut
adalah
mengamatinya
dengan
mikroskop
dan
menghitung jumlah butir dimana butir timah dan pengotornya memiliki karakteristik yang berbeda sehinga dapat diketahui kadar atau jumlah kandungan timah pada bijih. •
Pemisahan berdasarkan berat jenis Proses pemisahan ini menggunakan alat yang disebut jig EarL.bijih timah
yang mempunyai berat jenis lebih berat akanj mengalir ke ba+ah yang berarti kadar timah yang diinginkan sudah tinggi sedangkan sisanya, yang berkadar rendah yang juga berarti mengandung pengotor atau gangue lainya seperti uarsa , Lircon, rutile, siderit dan sebagainya akan ditampung dan dialirkan ke dalam trapeLium Aig Quba. •
Pengolahan tailing Dahulu tailing timah diolah kembali untuk diambil mineral bernilai yang
mungkin masih tersisa didalam tailing atau buangan. Prosesnya adalah dengan gaya sentrifugal. Namun saat ini proses tersebut sudah tidak lagi digunakan karena tidak efisien karena kapasitas dari alat pengolah ini adalah / kg1jam. •
Proses Pengeringan Proses pengeringan dilakukan didalam rotary dryer. Prinsip kerjanya
adalah dengan memanaskan pipa besi yang ada di tengah tengah rotary dryer dengan cara mengalirkan api yang didapat dari pembakaran dengan menggunakan solar.
10
•
Klasifikasi ijih bijih timah selanjutnya akan dilakukan proses proses
pemisahan1klasifikasi lanjutan yakni! -
klasifikasi berdasarkan ukuran butir dengan screening
-
klasifikasi berdasarkan sifat konduktiCitasnya dengan Eigh %ension separator.
-
klasifikasi berdasarkan sifat kemagnetannya dengan Hagnetic separator.R
-
Klasifikasi berdasarkan berat jenis dengan menggunakan alat seperti shaking table , air table dan multi graCity separator(untuk pengolahan terak1tailing).
•
Pemisahan Hineral Ikutan Hineral ikutan pada bijih timah yang memiliki nilai atau Calue yang
terbilang tinggi seperti Lircon dan thorium( unsur radioaktif ) akan diambil dengan mengolah kembali bijih timah hasil proses a+al pada
Proses pre-smelting 0etelah dilakukan proses pengolahan mineral dilakukan proses pre-
smelting yaitu proses yang dilakukan sebelum dilakukannya proses peleburan, 11
misalnya preparasi material,pengontrolan dan penimbangan sehingga untuk proses pengolahan timah akan efisien. •
Proses Peleburan ( 0melting )
-
Peleburan tahap I yang menghasilkan timah kasar dan slag1terak.
-
Peleburan tahap II yakni peleburan slag sehingga menghasilkan hardhead dan slag II. Proses peleburan berlangsung seharian $: jam dalam tanur guna
menghindari kerusakan pada tanur1refraktori. 4mumnya terdapat tujuh buah tanur dalam peleburan. Pada tiap tanur terdapat bagian bagian yang berfungsi sebagai panel kontrol! single point temperature recorder, fuel oil controller, pressure recorder, O$ analyLer,multipoint temperature recorder dan combustion air controller. 4dara panas yang dihembuskan ke dalam mfurnace atau tanur berasal dari udara luar 1 atmosfer yang dihisap oleh aTial fan eThouster yang selanjutnya dile+atkan
ke
dalam
regenerator
yang
mengubahnya
menjadi
panas.
%ahap a+al peleburan baik peleburan I dan II adalah proses charging yakni bahan baku bijih timah atau slagI dimasukkan kedalam tanur melalui hopper furnace. Dalam tanur terjadi proses reduksi dengan suhu "" "3.unsure unsure pengotor akan teroksidasi menjadi senya+a oksida seperti
12
•
Proses efining ( Pemurnian )
-
Pyrorefining Qaitu proses pemurnian dengan menggunakan panas diatas titik lebur
sehingga material yang akan direfining cair, ditambahkan mineral lain yang dapat mengikat pengotor atau impurities sehingga logam berharga dalam hal ini timah akan terbebas dari impurities atau hanya memiliki impurities yang amat sedikit, karena afinitas material yang ditambahkan terhadap pengotor lebih besar dibanding 0n. ontoh material lain yang ditambahkan untuk mengikat pengotor! serbuk gergaji untuk mengurangi kadar ?e,
Butectic efining Qaitu proses pemurnian dengan menggunakan crystalliLer dengan bantuan
agar parameter proses tetap konstan sehingga dapat diperoleh kualitas produk yang stabil. Proses pemurnian ini bertujuan mengurangi kadar &ead atau Pb yang terdapat pada timah sebagai pengotor 1impuritiesnya.
Blectrolitic efining
13
Qaitu proses pemurnian logam timah sehingga dihasilkan kadar yang lebih tinggi lagi dari pyrorefining yakni @@,@@G( produk P%. %imah! ?our Nine ). Proses ini
melakukan
prinsip
elektrolisis
atau
dikenal
elektrorefining.Proses
elektrorefining menggunakan larutan elektrolit yang menyediakan logam dengan kadar kemurnian yang sangat tinggi dengan dua komponen utama yaitu dua buah elektroda anoda dan katoda yang tercelup ke dalam bak elektrolisis.Proses elektrorefining yang dilakukan P%.%imah menggunakan bangka four nine (timah berkadar @@,@@G ) yang disebut pula starter sheetsebagai katodanya, berbentuk plat tipis sedangkan anodanya adalah ingot timah yang beratnya berkisar " kg dan larutan elektrolitnya E$0O:. proses pengendapan timah ke katoda terjadi karena adanya migrasi dari anoda menuju katoda yang disebabkan oleh adanya arus listrik yang mengalir dengan Coltase tertentu dan tidak terlalu besar. -
Pencetakan Pencetakan ingot timah dilakukan secara manual dan otomatis. Peralatan
pencetakan secara manual adalah melting kettle dengan kapasitas 3 ton, pompa cetak and cetakan logam. Proses ini memakan +aktu : jam 13 ton, dimana temperatur timah cair adalah $7. 0edangkan proses pencetakan otomatis menggunakan casting machine, pompa cetak, dan melting kettleberkapasitas 3 ton dengan proses yang memakan +aktu hingga " jam1/ ton. &angkah langkah pencetakan!
%imah yang siap dicetak disalurkan menuju cetakan.
4jung pipa penyalur diatur dengan menletakkannya diatas cetakan pertama pada serinya, aliran timah diatur dengan mengatur klep pada piapa penyalur.
ila cetakan telah penuh maka
pipa penyalur digeser ke cetakan
berikutnyadan permukaan timah yang telah dicetak dibersihkan dari drossnya dan segera dipasang capa pada permukaan timah cair.
14
Kecepatan pencetakan diatur sedemikian rupa sehingga laju pendinginan akan merata sehingga ingot yang dihasilkan mempunyai kulitas yang bagus atau sesuai standar.
Ingot timah yang telah dingin disusun dan ditimbang.
15
BAB III PENUTUP 3.1.
%es"mulan
%imah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki symbol 0n (bahasa &atin! stannum) dan nomor atom 3. 4nsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa (5malleable6), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak aloy, dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. %imah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida.
Proses Pengolahan Hineral %imah ashing atau Pencucian Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening1siULing dan uji kadar Pemisahan berdasarkan berat jenis Pengolahan tailing Proses Pengeringan Klasifikasi timah Pemisahan Hineral Ikutan - Proses pre-smelting - Proses Peleburan ( 0melting ) - Proses efining ( Pemurnian ) @. Pyrorefining ". Butectic efining "". Blectrolitic efining "$. Pencetakan
16
DATAR PU!TA%A
http!11reCiCal::.+ordpress.com1$"11$1logam-besi1 http!11metal-hamLah.blog.friendster.com1$21:1pengolahan-bijih-timah1 http!11moslemchemistry.blogspot.com1$""1:1besi.html http!11+++.encangirul.com1$""1:1proses-ekstraksi-timah-dari-ore.html http!11+++.chem-is-try.org1 http!11rimayantisihite.blogspot.com1$""11timah.html [email protected]$"1$1proses-pemurnian-mineral.html
17
