PROSES EKSTRAKSI TEMBAGA Tembaga (Cu) berasal dari bahasa yunani Kypros atau Siprus berarti merah. Tembaga adalah salah satu dari dua logam dibumi selain emas yang berwarna merah atau kekuningan, mempunyai nomor Atom 29 dengan kepadatan 8, 92g/ cm3 . Tembaga murni mencair pada suhu 1083° C dan akan menjadi uap atau mendidih pada suhu 2567° C pada tekanan normal.
Bijih tembaga yang sangat penting berupa sulfida seperti kalkosit dan kalkopirit. Tembaga di alam terdapat sebagai: sulfida, seperti chalcopite, bronit, chalcocite, covelite dan oksida, seperti cuprite, ferronite. Proses ekstraksi mineral tembaga menjadi tembaga batang dikenal 2 macan
cara,
yaitu:
A. Phyrometalurgi Adalah suatu proses pengolahan mineral dengan dasar panas dengan pengolahan tembaga melalui suatu proses yang bertujuan untuk mengubah pengotor senyawa Sulfida menjadi Oksida atau disebut dengan proses Roasting. Reaksinya yaitu: CuFeS2+ 9O2 menjadi 2Cu2S+ 2Fe2O3+ 6SO2 Berdasarkan reaksi diatas, proses Roasting bertujuan untuk mengubah Besi Sulfida menjadi Besi Oksida sedangkan Tembaga tetap Sulfida. Diubahnya besi sulfida menjadi besi oksida adalah agar pada proses selanjutnya yaitu smelting atau peleburan, tembaga sulfida akan mencair meninggalkan besi oksida yang bertitik cair lebih tinggi dan akan ditinggalkan sebagai terak pengotor, sedangkan tembaga yang telah mencair akan turun kebawah karena berat jenis tembaga yang lebih tinggi dari besi oksida. Adapun urutan prosesnya sebagai berikut: 1.
Bijih tembaga dihaluskan dengan alat peremuk batuan
2.
Bijih dicampur air sehingga terbentuk slurry
3.
Slurry dimasukkan ke tangki sel flotasi dengan tujuan pemisahan dari mineral pengotor
4.
Diperoleh konsentrat Cu dalam bentuk Cu dengan kadar tinggi
5.
Diproses lanjut dalam pabrik pengawa-airan ( dewatering plant) untuk menghilangkan air dengan: penyaring putar dan pengeringan sampai di dapat konsentrat Cu yang kering
6.
Roasting atau pemanggangan bertujuan untuk proses reduksi pengotor
7.
Ekstraksi tembaga murni dari konsentrat tembaga dengan dengan: prometalurgi dan elektrolisis ( dengan arus listrik) B. Hidrometalurgi Hidrometalurgi adalah suatu proses pengolahan tembaga dari batuan alam dengan berdasar pada air sebagai pengolahnya, namun maksud air adalah bukan air biasa melainkan air yang telah dicampur dengan suatu asam tertentu sebagai reduktor.
Pada proses ini dipakai suatu asam sebagai reduktor yaitu asam sulfat ( H 2SO4) yang mudah didapatkan dan rendah biaya pengolahan. Dipakainya asam sulfat sebagai pereduktor adalah bertujuan untuk membentuk tembaga sulfat ( CuSO 4.5H2O) . Tembaga adalah suatu unsur yang sangat mudah membentuk sulfida. Maka dari itu asam sulfat dipakai sebagai pilihan. Adapun prosesnya adalah sebagai berikut : Mula-mula batuan tembaga dihancurkan hingga menjadi halus sampai mess tertentu.
Selanjutnya tempatkan pada suatu tabung yang terbuat dari bahan tahan asam ( plastik, fiber, dll) lalu ditambah air dengan ukuran tertentu.
Kemudian tambahkan asam sulfat pekat sambil diaduk agar terbentuk larutan tembaga sulfat ( CuSO4.5H2O) .
Setelah terbentuk larutan tembaga sulfat pindahkan pada suatu tabung elektrolisis yang bertujuan untuk mengambil ion tembaga dari larutan tembaga sulfat yang terbentuk pada proses pengasaman.
Secara bertahap ambil tembaga yang mene mpel pada katoda, dan tembaga hasil dari katoda adalah tembaga murni.
Selanjutnya tembaga hasil dari katoda siap untuk proses peleburan pada tungku peleburan tembaga yang mampu menghasilkan suhu 1300° C.
2.
PROSES EKSTRAKSI BESI Besi merupakan unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih besi ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur. Bijih besi yang ditemukan dalam keadaan murni yaitu emas, perak, bismut, platina, dan ada yang bercampur dengan unsur-unsur seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, serta kotoran seperti tanah liat, pasir, dan tanah. Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomoratom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Besi dapat diekstraksi dari bijih besi yang mengandung senyawa besi seperti hematite (Fe2O3), limonit (2Fe2O3 3H2O), magnetit (Fe3O4), dan siderit (FeCO 3). Proses ekstraksi dilakukan dalam tungku yang disebut tanur tiup (blast furnace) dengan menggunakan metode reduksi. Simak proses ekstraksinya berikut ini. Berikut tahapan ekstraksi Fe dari bijih besi: Bijih besi, batu kapur (CaCO3), dan kokas (C) dimasukkan dari bagian atas tanur.
Kemudian, udara panas ditiupkan ke bagian bawah tungku agar C bereaksi dengan OZ membentuk CO2. C(s) +O2(S)
CO2(S)
Gas CO2 yang terbentuk selanjutnya akan bergerak ke atas dan lebih lanjut dengan C untuk membentuk CO. Reaksi ini bersifi endotermik, sehingga terjadi sedikit penurunan suhu proses. CO2(g) + C(s)
2CO(S)
Produk reaksi yakni gas CO kemudian bergerak naik dan mulai mereduksi senyawasenyawa besi pada bijih besi. 3Fe2O3(5) + CO(g) Fe3O4(s) + CO(g) FeO(s) + CO(g)
4 2Fe3O4(s) + CO2(g) 3FeO(6) + CO 2(g) Fe(s) + CO 2(g)
Reaksi keseluruhannya dapat ditulis sebagai berikut: Fe2O3(s) + 3CO(s)
2Fe(l) + 3CO2(g)
Fe yang terbentuk akan mengalir dan berkumpul di bawah. Karena suhu di bawah tinggi sekitar 2000°C, Fe akan berada dalam bentuk lelehannya. Sementara itu, CaCO 3 dalam tanur akan terurai menjadi CaO. CaCO3(s) — > CaO(s) + CO 2(g) CaO yang terbentuk akan bereaksi dengan pengotor yang bersifat asam yang ada dalam bijih besi, seperti pasir silika. Reaksi ini menghasilkan senyawa dengan titik didih rendah yang disebut terak (slag). CaO(S) + SiO2(s)
CaSiO3(l)
Lelehan terak kemudian akan mengalir ke bagian bawah tanur. Karena kerapatan lelehan terak yang lebih rendah dibandingkan lelehan besi, maka lelehan terak berada di atas lelehan besi sehingga keduanya dapat dikeluarkan secara terpisah. (Secara tidak langsung, lelehan terak ini melindungi lelehan besi dari teroksidasi kembali)
Besi yang terbentuk di dalam tanur tiup masih mengandung pengotor dan bersifat cukup rapuh. Besi ini disebut juga besi gubal (pig iron). Besi gubal mengandung sekitar 3 – 4% C, 2% Si, dan sejumlah pengotor lain seperti P dan S. Besi gubal dapat dicetak langsung menjadi besi tuang (cast iron).
Penghasilan Besi Cair Menggunakan Relau Bagas
Besi tulen cair terhasil daripada proses penurunan bijih oksida kepada besi tulen. Antara kaedah terbaik adalah dengan menggunakan relau bagas. Pertama tangki relau bagas diisi penuh dengan besi oksida (bijih, penabur, sinter), batu kapur atau dolomit dan bahan bakar ( arang kok) di bahagian corong atas. Seterusnya gas oksigen disuntik ke dalam tangki untuk membantu pembakaran. Gas oksigen akan bertindak balas dengan arang kok dan menghasilkan gas karbon dioksida. Kemudian gas karbon dioksida yang terhasil tadi akan bertindak balas pula dengan arang kok menghasilkan gas karbon monoksida. Gas monoksida yang dihasilkan pula digunakan untuk bertindak balas dengan besi oksida untuk menghasilkan besi cair tulen dan gas karbon dioksida. Gas karbon dioksida ini tidak diperlukan dan dikeluarkan melalui corong atas. Hasilnya dua produk diperolehi dari relau ini ialah besi tulen lebur yang mana ia terkumpul di dasar relau (perdiangan) kerana jisimnya yang lebih berat dan cecair jermang (slag) terapung di atas besi lebur. Proses ini dijalankan pada suhu 1500C. Besi cair tulen akan keluar melalui corong yang paling bawah manakala slag keluar pada bahagian corong atas sedikit iaitu pada bahagian terdapatnya slag cair. 'Slag'(jermang) adalah cairan yang terhasil semasa proses penurunan bijih besi, di mana ianya mengandungi silika dan alumina yang terhasil dari tindak balas oksida besi batu kapur dan magnesium oksida. 'Slag' ini sesuai digunakan untuk penghasilan simen untuk bahan binaan terutama pembuatan konkrit dan jalanraya.
Keluli dihasilkan daripada penapisan bijih besi yang dileburkan dalam Relau Bagas.Pembuatan besi telah bermula sejak 2000 tahun yang lampau dan teknik-teknik pembuatannyat e l a h b e r u b a h d a r i s e m a s a k e s e m a s a . O p e r a s i R e l a u B a g a s p a d a m a s a k i n i b o l e h m enghasilkan kirakira 8000 tan besi cair dalam tempoh 24 jam. Bijih besi, arang kok, batukapur dan sinter ( sejenis bijih campuran, arang kok dan batu kapur yang digunakan untukmembuang beberapa jirim meruap ) dimasukkan di bahagian atas relau. Udara ditiup untukmenaikkan suhu, kandungan oksigen bertindak balas dengan karbon panas dalam arang kokuntuk membentuk karbon monoksida secara berterusan untuk mengeluarkan besi.Penggunaan keluli sebagai struktur pembinaan dalam bidang kejuruteraan awam, keluliadalah struktur logam yang paling banyak digunakan. Popularitinya adalah disebabkan olehkombinasi beberapa faktor seperti kekuatan yang tinggi, tahan lama, kemuluran baik,kekukuhan yang tinggi ( high stiffness ), agak murah jika diambil kira tempoh pembinaannyayang cepat, saiznya yang pelbagai serta tidak rumit untuk pembinaan infrastruktur.Sehubungan itu, industri keluli mengalami perkembangan yang pesat dengan pelbagaipenyelidikan dilakukan untuk memodenkan kaedah analisis dan rekabentuk keluli dalam usahamenghadapi dunia tanpa sempadan. Proses analisis dan rekabentuk struktur keluli merupakansalah satu fasa pembinaan terpenting kerana pencap aia n rek abe ntu k yan g opt imu m dap atmenjimatkan kos pembinaan, memendekkan masa pembinaan serta menghasilkan sebuahbangunan yang menarik dan selamat untuk didiami.Walau bagaimana pun, penggunaan keluli dalam industri pembinaan di Malaysia masihberkurangan jika dibandingkan dengan negara-negara maju seperti Amerika Syarikat, UnitedKingdom, Kanada dan negara-negara Eropah yang lain.Tujuan utama dalam merekabentuk struktur keluli ialah untuk menghasilkan saturekabentuk struktur keluli yang optimum serta berupaya memuaskan fungsi dan menahan beban yang ditentukan dalam jangkamasa hayatnya. Rekabentuk yang dihasilkan sepatutnyamemudahkan dari segi fabrikasi pembuatan yang selamat, pengangkutan, pengendalian danbangunan. Keperluan penyenggaraan, perobohan akhir, kitar semula dan menggunakansemula bahan-bahan patut dipertimbangkan dalam rekabentuk. Kerjasama yang baik di antaraJurutera dan Arkitek amat diperlukan bagi menghasilkan satu rekabentuk yang menarik
danmempunyai nilai estetika yang tinggi serta bertep atan dengan kehendak pelanggan danpengguna.
