BAB I PENDAHULUAN
Bijih dari mineral yang berbeda dalam batuan dipisahkan dari satu sama lain untuk dilihat karakteristik fisiknya yang berbeda-beda (kekerasan, bentuk, sifat sifat magnetik, magnetik, elec electros trostatic tatic,, densitas) densitas) atau kimia (flotasi, (flotasi, pengenda pengendapan) pan) pada unsur unsur pokoknya pokoknya.. Hal ini merupaka merupakan n langkah langkah awal untuk mendapat mendapatkan kan kembali kembali mineral mineral yang bernilai bernilai komersial komersial.. Mineral Mineral berharga berharga yang terdapat terdapat dalam bijih umumnya belum terliberasi dari batuan induknya. Agar mineral berharga dapat terbebaskan terbebaskan maka diperlukan usaha untuk memperkecil ukuran bijih. Proses untuk memperk memperkecil ecil ukuran ukuran bijih umumnya umumnya disebut disebut kominusi. kominusi. Dala Dalam m melaksan melaksanakan akan tahap kominusi, pengecilan ukuran harus dilakukan sampai pada ukuran yang diperlukan saja. Proses kominusi dapat dilakukan beberapa tahap tergantung pada ukuran umpan dan produknya. Produk akhir dari tahap kominusi adalah bijih yang berukuran relatif halus sesuai dengan proses berikutnya yaitu proses konsentrasi. Tujuan Tujuan utama utama proses proses konsentr konsentrasi asi adalah adalah meningka meningkatkan tkan (mempert (mempertingg inggi) i) kadar kadar mineral berharga sehingga diperoleh konsentrat dengan kadar mineral berharga tinggi dan tailing. Tahap konsentrasi pada pengolahan bahan galian bekerja berdasarkan sifat fisika fisika dan kimia kimia dari dari bijih bijih yang yang akan akan diolah diolah.. Sel Selain ain konsen konsentra tratt dan dan tailin tailing, g, dihasi dihasilka lkan n pula pula middli middling ng dimana dimana kadar kadar kadar kadar miner mineral al berha berharga rganya nya dianta diantara ra konse konsentr ntrat at dan tailin tailing. g. Middli Middling ng dapat dapat diolah diolah kembal kembaliun iuntuk tuk mengh menghasi asilka lkan n konsentrat. Tahap pengolahan bahan galian merupakan bagian yang penting dari rangkaian proses ekstraksi metalurgi, karena suatu bijih dapat benilai ekonomis jika telah mengalami proses pengolahan bahan galian. Pengolahan bahan galian dapat mempermudah proses ekstraksi menjadi sederhana dan murah. Metoda yang dipakai pada pengolahan bahan galian meliputi: 1.
Hand sorting, pengambilan mineral berharga secara
langsung dengan tangan (berdasarkan warna, kilau atau apapun bentuknya). 2.
Pemisahan berdasarkan kekerasan mineral se sehingga dengan
cara pengayakan, mineral yang lunak akan lolos sedangkan yang keras tidak lolos. Pengayakan dilakukan setelah kominusi.
1
3.
Pemisahan elektrostatik
4.
Pemisahan berdasarkan sifat kemagnetan
5.
Pemisahan be berdasarkan be berat je jenis, pe perbedaan ke kecepatan
pengendapan. 6.
Pemisahan da dalam su suatu la larutan be berat di dimana mi mineral be berat
dipisahkan dari mineral ringan dalam suatu suspensi. 7.
Pemisahan berdasarkan sifat kesukaan pada udara atau air. Dari ketujuh ketujuh proses proses pemisaha pemisahan n di atas, atas, yang paling banyak dan sering sering
digunakan yaitu konsentrasi gravitasi, konsentrasi magnetik, konsentrasi elektrik, media berat dan flotasi. Kelima proses pemisahan mineral tersebut dijelaskan dalam makalah ini.
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 KONSENTRASI GRAVITASI
Konsentrasi gravitasi adalah proses pemisahan mineral berharga dan tidak berharga akibat adanya gaya-gaya dalam fluida dan pemisahan ini didasarkan pada berat jenis mineral, bentuk maupun ukurannya. Contoh : Jig, shaking table, sluice box.
Mineral ringan Mineral berat
fluida
Kriteria konsentrasi: D B
−
D f
D R
−
D f
dimana : DB : Densitas mineral berat Df : Densitas fluida DR : Densitas mineral ringan
A. Jig Konsentrator Alat utama yang banyak dipakai dalam konsentrasi gravitasi salah satunya adalah jig. Dalam jig, pemisahan mineral berharga (umumnya dengan berat jenis tinggi) dari pengotornya (berat jenis rendah) dilakukan didalam suatu aliran fluida. Lumpur (pulp) yang merupakan umpan (feed) disebarkan di atas screen (pengayak) yang mana diatasnya disebarkan pula material lain (bed). Berat jenis bed merupakan faktor yang cukup penting dan biasanya terletak di antara mineral berat dan mineral ringan. Aliran air ke atas (pulsior) dan aliran air ke bawah (suction) akan membentuk getaran sedemikian rupa sehingga mineral-mineral berat akan akan tertarik ke bawah sedang mineral-mineral ringan akan terdorong ke atas. Aliran
3
air ke atas dengan kecepatan yang cukup tinggi akan membuka bed dan mineral akan terdorong ke atas. Pada aliran air ke bawah, bed akan tertutup, mineralmineral berat akan terperangkap di dalam bed. Proses ini berlangsung berulangulang sehingga mineral berat dapat dipisahkan dari mineral ringan. Mekanisme reaksi antara gaya-gaya dalam fluida dengan mineral berat dan mineral ringan dapat digambarkan seperti:
FL Fd fluida Fg
Mencapainya posisi terminal. Kondisi ini disebut Hindered Settling.
Contohnya adalah ”Metode Membersihkan Batu Bara” dengan menggunakan Baum Jig dan sebuah feldspar jig. Lihat gambar.
Jig kontak menyandar pada stratifikasi di lapisan (bed) batu bara ketika air membawa gerak naik turun (pulsed). Serpihan batu bara cenderung kotor dan
4
pembersih batu bara naik. Pada dasarnya jig, baum jig lebih cocok untuk ukuran umpan yang luas. Sekalipun baum jig dapat membersihkan ukuran batu bara yang lebar, yaitu sangat efektif pada ukuran 10-35 mm. Modifikasi dari baum jig adalah Batac jig yang mana digunakan untuk membersihkan batu bara yang sangat bagus. Batu bara dibuat stratifikasi secara langsung oleh bubbling air terus menerus melalui campuran coal-water-refuse dalam membersihkan unit partikel. Untuk ukuran yang sedang, prinsipnya sama getaran naik turun (pulsing) terus menerus dari sisi atau dari bawah lapisan (bed). Disamping itu, bed atau mineral padat kasar digunakan untuk meningkatkan stratifikasi dan mencegah remixing . Mineral yang biasa digunakan adalah feldspar yang terdiri atas
gumpalan silika dengan ukuran 60 mm. Gambaar A1 di atas menunjukan sebuah baum jig dan feldspar jig untuk batu bara halus.
Grafik kecepatan terhadap waktu V Kecepatan terminal/tak hingga
dv dt
t1
ma
m
dv dt
=0 t, waktu
= [ m g – m’g ] - F d
ρ s − ρ f = g dt ρ s
dv
= [ m – m’] g – F d
keterangan : Fd
: gaya dorong
fd
: koefisien dorong
mg
: massa padatan ( gaya berat padatan)
A
: Luas
m’g
: massa fluida ( gaya ke atas / archimedes )
5
dv dt
: a , percepatan
ρs
: densitas solid
ρf
: densitas fluida F d
=
1 2
f d ρ f v 2 A
B. Shaking Table (Meja Goyang) Alat kedua yang dipakai adalah meja goyang (shaking table). Prinsip kerja dari meja goyang hampir mirip dengan jig tetapi dengan cara yang bebeda. Meja goyang dengan cara mengalirkan pulp dalam suatu aliran fluida (air) yang tipis, mineral ringan akan hanyut lebih cepat dari pada mineral berat. Aliran air yang tipis biasanya dilakukan di atas permukaan meja yang miring dan kasar.
6
Kekasaran permukaan meja sangat menentukan perolehan
dan
proses pemisahan. Untuk membantu pemisahan, meja digoyangkan secara secara horizontal membentuk getaran. Agar dapat lebih jelas dan dapat dibayangkan cara kerjanya, dapat dilihat gambar alatnya dan gambar distribusi hasil meja goyang.
7
Gambar Shaking Table
Shaking table dirancang pada dasarnya untuk pemisahan gravity (konsentrasi gravity) mineral basah dan material yang terdiri atas butir-butiran kecil-kecil. Terdapat banyak aplikasi pemisahan dengan shaking table bernilai khusus dan tidak bisa disamakan untuk mencapai hasil hemat dan efisien. Shaking table adalah efektif dalam pengolahan berharga dan dasarnya logam, jarang logam (rare metal) dan mineral non logam. C. Sluice Box Sluice box merupakan alat ketiga dari konsentrasi gravitasi yang mana memisahkan mineral bijih berdasarkan berat jenis (specific gravity). Dalam proses ini diharapkan mineral yang memiliki berat jenis yang tinggi akan mengendap dan akan diambil sebagai konsentrat, sedangkan mineral yang ringan akan ikut terbawa oleh air (aliranya) sebagai tailing (pengotor).alat sluice box berupa lounder dengan ukuran panjang 8-12 meter, lebar 1 meter dengan feed 10-20%.
8
Gambar Sluice Box
Mekanisme pemisahan yang terjadi dalam sluice box yaitu feed yang sudah terliberasi sempurna seperti emas, timah, pasir besi dimasukkan ke dalam sluice box. Kita pisahkan partikel-partikel yang besar terlebih dahulu. Bila ujung alat sudah terdapat mineral berat, artinya alat sudah jenuh maka pada alat lounder tersebut dibersihkan yaitu dengan mengalirkan pembersih (wash water) dan akan terjadi pemisahan-pemisahan antara partikel berat dan partikel ringan. Dimana partikel berat akan tertinggal pada bagian belakang bawah riffle atau akan menempel pada karpet yang disebut sebagai konsentrat. Mineral yang menempel pada karpet akan diambil biasanya dengan cara karpet tersebut dibakar.
2.2 Konsentrasi Magnetik
Pemisahan partikel mineral berdasarkan tingkah laku mineral terhadap medan magnet dan sifat kemagnetan dari partikel itu sendiri. Alat yang dipakai untuk proses pemisahan ini adalah magnetik separator. Cara ini dipakai karena di alam ada material yang bila diletakkan di medan magnet dia akan tertarik
9
(magnetik mineral) dan ada pula yang tidak tertarik oleh magnet (non-magnetik mineral). Syarat terjadinya pemisahan adalah adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet permanen atau electro magnet.
Banyaknya garis-garis gaya megnet disebut fluks. Banyaknya garis-garis gaya persatuan luas disebut fluks density. Bila fluks density pada medan magnet sama maka disebut medan magnet homogen. Dan jika fluks density pada medan magnet tidak sama disebut medan magnet non homogen. Apabila suatu benda diletakkan dalam medan magnet, induksi magnet pada obyek adalah:
B=H+M
dimana:
B = induksi magnet pada obyek H = medan induksi yang disebabkan oleh medan magnet M
= intensitas kekuatan magnet dari material obyek.
Magnetik Separator
Pemisahan magnetik hanya diterapkan terhadap mineral – mineral yang bersifat magnetik. Pemisahan dapat dilakukan dengan cara basah maupun kering. Contoh yang banyak dipakai di Indonesia adalah PT. TIMAH, yang digunakan pada pusat-pusat pencucian (Central Washing Plant – Washery). Medan magnet yang diperlukan dapat dihasilkan dari magnet tetap ataupun dari magnet yang umumnya lebih banyak dipakai.
10
Prinsip kerjanya adalah bila sekumpulan mineral (non-magnetik dan magnetik) dilewatkan dalam suatu medan magnet, maka mineral-mineral yang bersifat magnetik akan tertarik sedangkan yang non-magnetik tidak tertarik, sehingga pemisahan dapat dilakukan. Umpan dimasukkan satu kesatuan dan jatuh masuk ke dalam drum yang bergerak. Drum berputar disekitar magnet. Di bawah drum terdapat tiga wadah untuk menyeleksi sifat magnet mineral. Mineral non magnetic akan jatuh cepat meninggalkan drum dan masuk ke wadah khusus non magnetic. Dan mineral yang memiliki sifat magnet yang sangat kuat akan terus mengikuti gerak drum dan akan menarik magnet serta jatuh masuk ke wadah khusus mineral yang bersifat magnet. Begitu pula mineral yang middlings akan masuk ke wadahnya. Jelas terlihat pad gambar, selain medan magnet, gaya gravitasi juga sangat berpengaruh dalam proses. Dengan cara mengatur intensitas medan magnet dari satu ujung ke ujung yang lain maka pemisahan mineral dari non magnetik sampai yang bersifat sangat magnetik dapat dilakukan.
-
Suceptibilitas ( k)
Yaitu kemampuan suatu mineral untuk menyerap garis-garis gaya magnet. 0
: mineral paramagnetic
0>k
: mineral diamagnetic
k>1
: mineral ferromagnetic
11
M M
paramagnetik
ferromagnetik
diamagnetik
H
H Bahan-bahanya adalah -
Paramagnetic : bahan dapat ditarik oleh kekuatan medan magnet
sebesar 1000-20000 gaussk. Contoh : hematite, chalcophyrit, siderite. -
Ferromagnetic : bahan yang dapat ditarik oleh kekuatan medan
magnet sebesar 200-1000 gauss. Contoh : magnetite, roasted pyrite. -
Diamagnetic
: bahan yang menolak gaya-gaya magnet. Contoh :
pyrite, baoxit, diamond, coal. Gaya magnetik
Gaya magnetic pada partikel yang ada di medan magnetic diberikan oleh persamaan vector : F m
(V m.V ). B
=
Rumus gaya pada permukaan drum: Fm
32π 2
= −
H θ R
dimana: H = Medan magnet R = jari-jari drum θ = jarak antar kutub magnet
Gaya magnetik tidak bergantung pada ukuran partikel. Gaya Bersaing (Force Competing)
Gaya ini dalam magnetik separator bersaing dengan gaya magnetik dan bereaksi pada semua partikel dalam separator adalah gravity, hydrodynamic drag, pergesekan (friction), kelembaman (inertia). Untuk partikel bulat dengan densitas ρ
s
gaya gravitasinya adalah: F g
=
π 6
d ( ρ s
− ρ f ) g
12
dengan ρ f = densitas fluida, g = percepatan grafitasi Dalam aliran laminargaya gesek hydrodynamic yang diberikan persamaan oleh Hukum Stoke’s adalah: Fd
=
3π dv µ
dengan v = velositas suatu partikel relatif terhadap fluida dan μ = viskositas pada medium fluida Pada drum magnetik separator dengan intensitas kering rendah, gaya yang penting untuk memisahkan partikel dari drum secara umum adalah gaya sentrifugal, persamaanya adalah: Fc
= ρ sV ω 2 R
(ω = kecepatan angular drum dan V = volume)
Jika gaya sentrifugal seimbang dengan gaya magnetik maka persamaannya: ω e
=
4π 2 H
R
1/ 2
ρ θ V s
PERALATAN DAN APLIKASINYA Alat magnetik separator tergolong menjadi 2 kategori : magnetik separator dengan intensitas rendah dan intensitas tinggi. Keduanya dapat digunakan dalam keadaan basah dan kering. -
Tramp Removal dan Cobbing Tramp iron removal digunakan untuk melindungi peralatan proses mineral
seperti crusher, screens dan conveyor. Alat yang dipilih digunakan untuk menghilangkan ketergantungan Tramp iron ini dari berbagai faktor termasuk ukuran dan banyaknya terjadinya Tramp Iron dan poin yang dibutuhkan untuk proteksi. Pada cobbing dari magnetit dari inti besi debgan tujuan untuk mengeliminasi beberapa mineral pengotor (gangue) dalam ukuran partikel yang besar. -
Magnetik Separator dengan Intensitas Rendah Alat ini bekerja menggunakan elektromagnet atau magnet permanen;
elektromagnet utamanya adalah digunakan ketika kekuatan medan magnetik relatif tinggi dibutuhkan, tetapi pada umumnya magnet permanen dari Ainico
13
atau tipe jenis barium-strontium ferit keramik sangat umum digunakan. Kebanyakan drum memiliki 5 kutub simetris, selama 5 kutub ini berkembang agitasi pada permukaan drum dan mengurangi nonmagnetik terjebak. -
Magnetik Separator dengan Intensitas Tinggi Pemisah basah. Komponen operasional dari pemisah magnetik intensitas
tinggi dari tipe Carousel dan konsep dasar dari tipe Canieter. Matriks ferromagnetik yang mana partikel paramagnetiknya dikumpulkan dalam bentuk grooved plates , bola baja, wool baja atau bentuk lembaran logam yang luas. Selain itu ada juga untuk pemisah kering. -
Peralatan Tes Laboratorium ”Davis Tube” adalah alat laboratorium pemisah yang sering digunakan untuk menentukan bagian mterial magnet yang sangat kuat. Meskipun secara normaldioperasikan pada kondisi basah, alat ini juga dapat untuk proses kering. -
Flokulasi Magnet dan Demagnetisasi Flokulasi magnetik digunakan dalam konsentrasi magnetit dan dalam
membersihkan air sisa pabrik baja. Sebagai partikel ferromagnetik yang dilewati pemisah magnetik, terdapat kecenderungan terjadinya beberapa flokulasi magnetik. Floulasi magnetik yang tak terkendali dapat dikurangi secara efisien pada pemisahan subsekuen. Gulungan demgnetisasi digunakan untuk depolarisasi dari slurries ferromagnetik. -
Metode Potensial Pemisahan Magnetik Metode ini berfungsi untuk mengkombinasikan pemisahan simultan oleh
densitas, suceptibilitas magnetik dan konduktivitas listrik.
Pemilihan proses pemisahan magnetic dengan cara basah ataupun kering, tergantung pada beberapa faktor, diantaranya adalah ukuran butiran. Apabila ukuran butir mineral cukup halus, maka biasanya pemisahan dilakukan dengan cara basah agar debu yang dihasilkan menjadi berkurang.
2.3 KONSENTRASI ELECTRIC
14
Pemisahan elektrik ( electric separation) adalah proses pemisahan mineral dengan memanfaatkan sifat perbedaan kelistrikan yang digunakan untuk memisahkan material dengan konduktivitas yang tinggi (emas) sulfide logam dari material pengganggu silikat yang mempunyai konduktivitas rendah. Berdasarkan sifat kelistrikannya material dapat dibagi: •
Material konduktor Merupakan material yang mampu mengalirkan electron ke rotor, pada saat
grounded sehingga electron mengalir ke bumi dan muatannya menjadi (+) dan jatuh ke bumi. •
Material non-konduktor Material tidak mampu mengalirkan electron pada saat di grounded
sehingga material menjadi bermuatan (-) dan menempel pada rotor.
Berbeda dengan pemisahan magnetic, pemisahan elektrostatik harus dilakukan dengan cara kering yang mengakibatkan suasana kerja yang lebih berdebu. Pada dasarnya, apabila sekumpulan mineral diberi muatan elektrostatik dan kemudian berhubungan langsung dengan tanah melalui kabel konduktor, maka partikel mineral konduktor akan dengan segera melepaskan muatannya sedangkan muatan pada mineral non konduktor akan tertahan membentuk muatan pada permukaan mineral. Partikel mineral non konduktor akan tertahan pada permukaan rotor sehingga dapat dipisahkan dari mineral konduktor. Agar pemisahan dapat berlangsung dengan baik, salah satu faktor yang mempengaruhi pemisahan magnetik dan elektrostatik adalah ketebalan lapisan umpan, sehingga pada saat pengumpananya harus dibuat sedemikian rupa sehingga pertikel dapat terdistribusi merata dan membentuk lapisan yang tipis. Ada 2 tipe dasar electrostatic separation: 1.
Electrodynamic separation
2.
electrostatic separation
A.
Electrodynamic Separation Pemisahan elektrik tipe elektrodinamik biasanya sering disebut juga high
tension separation. Pada tipe ini, umpan dibawa oleh grounded rotor
(dihubungkan dengan bumi melalui kabel elektrik) dimana partikel akan terbawa
15
oleh putaran rotor tersebut ke daerah ionizing electrode bermuatan. Partikel diterima sebuah muatan oleh ion bombardment. Dengan begitu, udara disekitar ionizing electrode akan terionisasi yang disebut medan corona. Medan corona akan menghasilkan elektron yang bergerak ke arah rotor. Partikel (umpan) yang lewat medan ini akan menerima muatan (-) yang dihasilkan ionizing electrode. Pada partikel konduktor, semua muatan (-) yang diperoleh akan disalurkan ke bumi melalui rotor yang berakibat partikel tersebut akan bermuatan (+) sama dengan rotor sehingga terjadi tolak menolak dan partikel akan terlempar karena adanya gaya sentrifugal dari putaran rotor.
feed Ionizing electrode -
Static electrode
ground
Non conductor
conductor
Gambar electrodynamic separation
Pada partikel non konduktor, dia tidak bisa melepaskan muatan (-) yang diperoleh secara cepat ke rotor sehingga partikel akan bermuatan (-), jadi terjadi tarik menarik antara partikel dan permukaan rotor. Muatan pada partikel secara perlahan – lahan akan dibuang dan partikel tersebut jatuh sebagai midling. Partikel yang non konduktor sempurna akan lama tahan menyimpan muatannya sehingga tetap menempel pada permukaan rotor dan bisa dilepaskan dengan sikat.
16
B. 1. a.
Electrostatic Separation
Mekanisme Pemisahan : Kontak antara partikel b.
Penembakan dengan ion (elektron), yaitu melewatkan
partikel pada suatu medan corona c. Induksi yang terjadi dalam medan listrik 2. Pemisahan pada permukaan yang dibumikan (grounded) Pemisahan yang terjadi pada permukaan yang dibumikan electrostatic separation dihasilkan dari kombinasi antara gaya listrik, sentrifugal dan gravitasi ( gaya gesek diabaikan ).
Pada pemisahan electrostatic tipe ini sama dengan electrodynamica, hanya saja tidak terdapat medan corona yang dihasilkan. Pemisahan terjadi sebagai berikut:
feed ¯
ground Non conductor
conductor
Gambar electrostatic separation Pada saat partikel kontak dengan permukaan rotor yang berada pada medan listrik, secara cepat permukaan partikel akan terinduksi sehingga bermuatan. Partikel konduktor secara cepat pada permukaan kontaknya akan bermuatan sama dengan permukaan rotor yang dibumikan. Oleh karenanya
17
partikel akan tertarik oleh elektroda atau dengan kata lain partikeltertolak dari permukaan rotor. Dan untuk partikel non konduktor pada prinsipnya berkebalikan dengan partikel konduktor.
Adapun gaya-gaya yang bekerja adalah : -
Gaya electrostatic Fe = e± fc
-
Gaya sentrifugal Fc = 1/6 π d3 ρs ω2 R
-
Gaya gravitasi Fg = 1/6 π d3 ρs g
Keterangan : e± = muatan listrik fc = kuat medan listrik d = diameter partikel ρs = densitas partikel ω = rotor angular velocity R = radius
Syarat mineral untuk bisa dipisahkan : -
Pinning factor ( Fi / Fc)
Merupakan faktor yang memperlihatkan tendens dari pada partikel, untuk menempel pada permukaan rotor. -
Lifting factor ( Fe / Fc )
Merupakan faktor tendensi partikel untuk lepas dari rotor dan tertarik menuju elektroda. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemisahan : 1. Permukaan mineral (derajad liberasi) Jika permukaan partikel non konduktor terdapat lapisan oksida besi maka partikel akan menjadi konduktor. 2. Kelembaban udara Udara yang lembab dapat menghantarkan arus listrik, jadi udara harus kering.
18
3. Kecepatan putaran rotor Jika terlalu cepat kecepatanya maka akan berpengaruh pada pinning dan lifting factor. 4. Diameter partikel Jika terlalu besar dapat terjadi gratitutional middling. 5. Jarak elektroda ke rotor Jika terlalu dekat dapat timbul bunga api dan jika terlalu jauh, intensitas medan listriknya kurang. 6. Feed layer Lapisan mineral sewaktu pengumpanan yang baik adalah satu lapisan. Persyaratan bijih : -
Ukuran bijih homogen dan halus
-
Kering
-
Derajat liberasi tinggi
Dengan demikian pemisahan electrostatic separator harus dilakukan dengan cara kering yang mengakibatkan suasana kerja yang lebih berdebu.
2.4 FLOTASI
Sebelum memasuki lebih jauh, sifat permukaan mineral ada dua yaitu hydrophobic (tidak mudah dibasahi oleh air) dan hydrofilic (mudah dibasahi oleh air). Flotasi merupakan proses pemisahan mineral yang memanfaatkan sifat permukaan mineral yaitu mudah tidaknya dibasahi oleh air. Pada dasarnya semua mineral bersifat suka air (hidrofil). Dengan menambahkan reagen kimia tertentu, sifat permukaan suatu mineral yang semula hidrofil dapat diubah menjadi hidrofob.
Mekanisme: -
Mineral dan gelembung saling berdekatan terlebih dahulu
-
Pembentukan lapisan tipis (diffusio boundary)
-
Kontak 3 fasa
Tua = tegangan udara air
Tua θ
air
19
Tpa = tegangan padatan air
Tpu
Tpa
Tpu = tegangan padatan udara Tpu = Tpa + Tua cos θ cos θ =
Tpu
− Tpa
Tua
Dengan cara menghembuskan udara ke dalam lumpur bijih yang kemudian pecah menjadi gelembung udara yang relatif kecil ukurannya, partikel mineral hidrofob dapat menempel pada gelembung udara dan terbawa ke atas.
Gambar flotasi
Reagen kimia yang dipakai pada proses flotasi meliputi pengatur pH, depresant, collector (kolektor), pembuih (frother). Kolektor berfungsi untuk mengubah sifat permukaan mineral. Pembuih (frother) berfungsi untuk menstabilkan gelembung udara yang dihasilkan. Jika tidak ada frother, maka gelembung akan pecah. Contoh frother : pine oil (C 10H17OH). Reagen kimia yang dipakai pada proses flotasi bekerja pada suasana yang tertentu (umumnya basa) sehingga di permukaan senyawa kimia yang dapat mengatur pH larutan. Depresant berfungsi untuk menekan mineral tertentu agar untuk ikut terapung, misalnya sfalerit (ZnS) akan tetap bertahan dalam larutan dengan adanya ZnSO4 atau NaCN untuk mengaktifkan kembali sfalerit yang telah tertahan, umumnya dilakukan dengan menambahkan aktivator CuSO 4. Dispersant pada pH regulator adalah Na2SiO3, CaO dan Na2CO3. zat yang mengandung aktivatornya adalah Cu 2+
20
dan Ca2+. Kolektor berfungsi juga sebagai zat yang melindungi permukaan mineral yang sudah bereaksi dengan aktivator. Contoh kolektor adalah Xanthate. R – OC - SX S
Feed (pulp) pH regulator dispersant Conditioning1 Activator depresant Conditioning 2 kolektor Conditioning3 frother Conditioning 4 Udara Flotasi
Apungan
Tenggelam Gambar skema proses flotasi
Beberapa jenis bijih yang mengandung Cu adalah Bornite (Cu5FeS4), Calcopyrite (CuFeS2), Covellite (CuS) dengan beberapa pengotor seperti Pyrite (FeS2), Magnetite (Fe3O4), Hematite (Fe2O3), ataupun Quartz (SiO2). Karena kebanyakan sulfida, proses pemisahan mineral yang efektif adalah proses flotasi dan gravity jika memang dalam bijih banyak emas dalam bentuk native.
21
Proses flotasi CuS tidak jauh berbeda dengan proses flotasi PbS dan ZnS. Intinya adalah sama-sama mineral sulfida yang bisa diambil reagentn Xanthate. Reagen lain bisa digunakan untuk mengambil bijih tembaga secara khusus, sebagai contoh Merkapto Benzo Tyazone (MBT) yang efektif untuk mengambil bornite dan Calcophyrit. Secara umum proses flotasi bijih Cu sebagai berikut:
Gambar Diagram Alir Flotasi Konsentrat yang dihasilkan biasanya berkadar Cu 20-30% tergantung dari bijih dan proses flotasinya sedangkan ikutannya untuk Emas sekitar 10-30 gpt dan Perak sekitar 30-70 gpt tergantung kadar logam tersebut dalam bijih. Namun yang bisa dipastikan untuk bijih dengan kadar bijih >0,5 % maka recovery Cu bisa 8590% sedangkan Emas dan Perak hanya mengikuti saja sekitar 75% dan 65%, semakin tinggi recovery Cu maka semakin tinggi juga recovery Au dan Ag.
Air gelembung
gelembung
22
Padatan (b)
Padatan (a)
Energi total : W 1
W 2
=
Alg
=
Alg γ lg
−
A sl γ sl
−1 γ lg + γ sg + ( A sl −1)γ sl
γ sg
− γ sl = γ lg cos θ
Alq = Luas area antar muka liquid / gas Asl = Luas area antar muka solid / liquid γlg = Energi permukaan liquid / gas γsl = Energi permukaan solid / liquid
Terapung atau tidaknya suatu partkel tergantung pada ΔW 2.5 PEMISAHAN MEDIA BERAT MEDIA BERAT (HEAVY MEDIA SEPARATION)
Heavy media separation adalah pemisahan bijih atau mineral yang dilakukan dalam sebuah tangki pemisah. Dalam proses ini berat jenis media sangat berperan sehingga harus dijaga konstan, mekanisme yang digunakan adalah hukum Archimedes (gaya tekan ke atas sama dengan berat zat cair yang dipindahkan). Mengapung, ρ s < ρ
Tenggelam, ρ s > ρ
f
f
Media yang bisa dipakai 1. Bahan atau zat organik Biasanya bahan atau zat organik jarang digunakan karena perlunya pencampuran diantara kedua berat jenis tersebut. Contoh: -
Bromoform
23
-
Tetra Bromo Ethana
-
Benzena
2. Suspensi padatan + cairan Syarat bahan untuk membuat suspensi tersebut adalah: -
Harga lebih murah
-
Mudah didapat
-
Keras atau tidak mudah pecah
-
Spesifik berat jenis besar (medium ρ >1)
-
Tudak mudah mengendap
-
Dapat dipakai berulang-ulang
Contoh yang memenuhi syarat: a.
Kuarsa (SiO2) ; murah, dapat diambil kembali dengan
magnetik separation dan harus bersifat non-magnetik. b.
Galena (PbS)
c.
Magnetik
d.
Ferrosilikon Secara umum yang sering digunakan adalah magnetik dan ferrosilikon,
ukuran padatannya lebih kecil dari 200# ditambahkan air cc < 0 akan terjadi apabila ρ
B
< ρ
f
hasil yang didapatkan adalah ρ A akan mengendap dan ρ
B
akan mengapung. Untuk galena sulit dipisahkan, jadi pemakaian suspensi biasanya dalam waktu singkat dan kemudian suspensi di recycle.
Tahapan dari uji heavy media separation a.
Pembuatansuspensi : -
Air + padatan
-
Harus selalu diaduk
-
Ukuran padatan harus halus
b.
Proses pemisahan dalam tangki dengan agitator (pengaduk)
c.
Uji endap apung (Smk dan float test)
Tujuannya memperkirakan atau merencanakan alat pemisahan dan sebagai evaluasi. Medium yang dipakai adalah salah satu bahan organik dan harus dilakukan dalam ruang asam agar gas-gas beracun bisa dihindari.
24
d.
Ukuran-ukuran feed yang dapat dikerjakan dengan alat-alat
gravity concentration adalah :
No 1 2 3 4 5
Feed 25mm – 75 μm 3mm – 30 μm 3mm – 75 μm 3mm – 15 μm 100 μm – 5 μm
Jig Palong / Sluice box Humpary Spiral Shaking Table Niting table
Diameter
Secara sederhana proses heavy media separation adalah sebagai berikut: Ground dan size solids streams
Magnetite dan air
Padatan berat
Padat
Gambar skema proses heavy media separation
25
Gambar Unique "Single-Drum / Double-Density" Self-Contained Mini Heavy Media System
Karakteristik dari Unique "Single-Drum / Double-Density" Self-Contained Mini Heavy Media System adalah: -
Recovery aluminium tinggi
-
Biaya operasi murah
-
Susunanya padat (compact plant layouts)
-
Proses dan pengkontrolan mudah
-
Kapasitas produksi tinggi
Hasil dari heavy media separation system: 1.
Furnace-ready Aluminium : densitas apung (float) tinggi
2.
Logam berat (heavy metal) : densitas tenggelam (sink) tinggi
3.
Karet, Plastik dan Aluminium : densitas apung (float) rendah Diantara berbagai macam scrap, ada suatu perbedaan di dalam densitas
adalah mungkin berlaku untuk proses pemisahan media berat. Media berat sangat baik digunakan untuk pengasingan partikel ferrosilica dalam air. Sebagai pengantar, umpan dimasukkan ke dalam medium ini. Bagian pecahan lighter akan terapung dan bagian yang padat tenggelam.
26
Pada industri skala pabrik, medium memompa ke dalam suatu mesin pemisah drum yang berputar, membuat sebuah bak air dimana tempat scrap dipisahkan dengan dibenamkan (dicelupkan). Material ringan terapung dan meluap bersama-sama dengan medium sedangkan material padat tenggelam ke bawah drum yang naik. Tenggelam dan terapungnya suatu produk secara terus menerus dilakukan pada penyaring drain-rinse untuk memindahkan mediaum melekat material seperti medium melemahkan (dilute medium), setelah regenerasi sesuai, maka diperoleh dan dikembalikan lagi ke sirkuit. Untuk memeriksa scrap ukuran 1-20 cm, gunakan sebuah sistem pemisah medium berat yang mana karakteristiknya recovery aluminium tinggi, biaya pemrosesan rendah, dimensi pabrik terbatas, pproses dan kontrol mudah, serta kapasitas pemindahan logam berat tinggi.
BAB III PENUTUP
3.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari pembahasan pada makalah ini adalah bahwa proses pemisahan mineral ini bagian dari proses konsentrasi yang mana memisahkan mineral berharga dari pengotornya. Untuk melakukan proses
27
konsentrasi dapat dilakukan dengan berbagai metode, diantaranya yang dibahas dalam makalah ini yaitu konsentrasi gravitasi, konsentrasi magnetik, konsentrasi elektrik, flotasi dan media berat (heavy media separation). Dari kelima metode ini masing-masing memiliki ciri khas, alat dan mekanisme pengolahanya sendiri.untuk konsentrasi gravitasi memisahkan mineral berdasarkan berat jenis mineral dan fluida di dalamnya. Alat yang digunakan untuk proses pengolahanya adalah jig, shaking table, dan sluice box. Konsentrasi magnetik dan konsentrasi elektrik tentunya cara kerjanya hampir sama, hanya saja konsentrasi magnetik menggunakan magnetik separator untuk memisahkan mineral berdasarkan sifat kemagnetan yang dimilikinya. Sedangkan konsentrasi elektrik menggunakan electric separator yang terdiri dari elektrodinamik separator dan elektrostatik separator. Konsentrasi elektrik memisahkan mineral berdasarkan sifat listrik yang dimiliki oleh mineral tersebut. Tujuanya adalah untuk melihat mampu atau tidakkah mineral melewati arus listrik. Syarat utama mineral itu diuji adalah mineral harus kering. Sedangkan proses pemisahan selain elektrik, mineral boleh basah dan kering. Flotasi merupakan proses pemisahan mineral yang memanfaatkan sifat mineral itu mudah atau tidak dibasahi oleh air. Reagen kimia yang dipakai pada proses flotasi meliputi pengatur pH, depresant, collector (kolektor) dan pembuih (frother). Proses terakhir adalah pemisahan media berat yang mana memisahkan mineral dalam sebuah tangki pemisah. Dalam proses ini berat jenis media sangat berperan sehingga harus dijaga konstan dan mekanisme yang digunakan adalah gaya Archimedes.
DAFTAR PUSTAKA
1. Catatan kuliah Pengolahan Mineral 2. David.J.Spottiswood, Errot.G.Kelly. 1982. Introduction to Mineral Processing . John Willey and Sons, inc: Canada
3. http://localhost:/tgs%20baru/Extractive%20Metallurgy.htm
28
4. http://www.dur.ac.uk/malcolm.murray/stuff/flash.html Last Updated 10 September 2005 5. Sudarsono, Arief.1997. Diktat Kuliah TA 202 – Pengantar Metalurgi. Teknik Pertambangan ITB: Bandung
29