Mengerti, memahami dasar metallurgi
Contoh, Metalurgi Ekstraksi :
Pirometalurgi
Hidrometalurgi
Electrometalurgi
Hidrometalurgi
Electrometalurgi
Macam - MacamMetalurgi :
1. Metalurgi Ekstraksi : suatu ilmu yg mempelajari cara - cara mendapatkan metal dari ore, konsentrat, serap, slag shg bermanfaat bg manusia.
2. Metalurgi fisik : upaya memadukan 2 logam / lebih agar hasil perpaduan ini mempunyai sifat fisik sesuai dgn yg diinginkan
3. Metalurgi Mekanik : pembentukan logam dgn struktur tertentu agar dpt dimanfaatkan atau upaya pemrosesan logam lebih lanjut agar dpt dimanfaatkan oleh manusia, misal utk jembatan yg mpy daya dukung tertentu.
Cara pengolahan :
Pyro metalurgi, hydro metalurgi, electro metalurgi
Tahapan Metalurgi :
- Ore presing, mineral procesing, unit operation, Pengolahan Bahan Galian
- Ekstraksi metal, unit procesing
- Contoh unit operation : jigging, tabling, magnetic separation, electrostatic separation, flotasi, sluicing, humpreying, hms, hls.
- Contoh unit procesing: leaching, smelting, converting, electrolisis, retorting, fire refining, electro refening, electro winning.
Perbedaan unit operation dgn unit procesing :
Unit operation :
Dasar : sifat fisik
Produk : mineral
Fase : padat
Persiapan : kominusi, sizing
Hasil : Consentrat, midling, tailing
Unit Procesing:
Dasar : sifat kimia, fisik
produk : metal
fase : perubah , padat, cair, gas
persiapan : preparasi (fisik, kimia)
hasil : L, S, gas
Tahapan Metalurgi ekstraksi:
1. preparasi (fisik, kimia)
-preparasi fisik : aglomeration yg terdiri dari : peletizing, sintering, briquieting
-preparasi kimia : roasting, calcining
2. ekstraksi metal
-pyrometallurgi : menggunakan energi bahan bakar padat cair gas ( smelting, converting, retorting, fire refining)
-hydrometalurgi : menggunakan reagen pelarut (leaching, presipitasi)
-ellectrometalurgi : menggunakan energi listrik (electrothermik (peleburan dgn energi listrik), electrolisa dlm larutan air ( electro refining, electro winning, electro plating), fused salt electrolisis (electrolisa garam lebut).
3. Pemurnian
Perubahan fase
-gas à liquid/liquid à gas (kondensasi)
- gas à Solid / solid à gas (retorting)
-liquid à solid/solid à liquid (smelting)
Peralatan tanur :
-fixed bed (sintering), Fluidized bed (roasting), shaft furnace ( Fe, Pb blast furnace, lime), rotary kiln ( drying, kalsinasi), retort ( retorting), reverberatory furnace (matte smelting), electric furnace (electric matte smelting), cell utk electrolisa garam lebur
Urutan Ekstraksi :
Bijih - Preparasi PBG - Konsentrat - Preparasi Ekstraksi - Metalurgi ekstraksi - Logam
Preparasi Ekstraksi
Tujuan :
-pengeringan ( T : 110 C)
-mengubah senyawa logam
-mengubah ukuran/ sifat fisik bijih / konsentrat agar sesuai dgn persyaratan proses selanjutnya
Klasifikasi:
1. Kimia
a. Kalsinasi
b. Pemanggangan (roasting)
- oksidasi
- reduksi
- khloridasi
- khusus
2. Fisik
Aglomerasi :
a. Pembriketan (briquetiting)
b. Nodulasi (nodulizing)
c. Sinterisasi (sintering)
d. Peletisasi (peletizing)
KALSINASI
Pemanasan pd T
Tujuan :
- Penguraian karbonat
MCO3(p) à MO(p) + CO2 (g)
M : Zn, Fe, Ag, Pb, Cd, Mn, Mg, Ca
ΔGT = ΔGT˚ + RT In PCO2
- Penghilangan air kristal dan penguraian hidroksida
M(OH)2 = MO +H2O
ΔGT˚ = - RT ln PH2O
- Desagregasi bijih kompak
proses penguraian mekanis bijih yg sangat kompak dan penguraian senyawa organik
Cth : M3O4 (misal Fe3O4) sangat kompak (porositasnya rendah), jk direduksi dgn gas CO reaksi diffusi gas lamban, mk Fe3O4 dipanaskan dan didinginkan mendadak (quenching) shg timbul retakan2 yg mudah diterobos gas CO. Jk pd peleburan Fe3O4 (magnetit) yg dikandung oleh bijh < 40% tdk perlu Quenching.
PEMANGGANGAN
Pemanasan pada T 500-1000 C, senyawa yg dirubah logam utama / pengotor
1. Pemanggangan Oksidasi
bijih yg diolah sulfida : Zn, Pb, Ni, Cu, Hg.
Jenis :
a. Pemanggangan menghasilkan oksida
-pemanggangan oksida sempurna
utk menghasilkan seluruh kandungan belerang (dead roasting). Dilakukan pd bijih oksida bila :
-bijih / konsentrat kaya sulfida logam berharga. Kemudian diekstrak dgn reduksi misal : PbS dan ZnS
-Oksida logam berharga bersifat mudah menguap. Misal Sb2O3 dan As2O3, tetapi jangan teroksidasi mencapai Sb2O4 dan Sb2O5 atau As2O4 dan As2O5 krn berbtk padatan, hingga perlu penambahan karbon © / gas CO
-pemanggangan oksida partial
Cu2S.n FeS + 3/2 n’ O2 = Cu2S. (n-n’) FeS + n’ FeO + n’ SO2
Syarat : logam pengotor lebih mudah dioksidasi dr pd logam berharganya
Logam pengotor tdk seluruhnya dioksidasi sebab:
-kemungkinan logam berharga ikut teroksidasi mjd terak (slag)
-Pembakaran belerang menghasilkan kalor (penghematan kalor)
b. pemanggangan menghasilkan sulfat (sulfatisasi)
Maksud : untuk membentuk sulfat yg larut air, preparasi hydrometallurgi
syarat : T1000 C
c. pemanggangan menghasilkan metal (metalisasi)
pd umumnya seluruh sulfida logam bila dipanaskan di atas TL dpt teroksidasi mjd logam, tetapi belum tentu menguntungkan sebab logam pengotor ikut lebur.
Syarat agar untung:
-pd T relatif rendah, logam lebih stabil dr oksida maupun sulfat
-logam mudah menguap (tekanan uap tinggi)
HgS(p) + O2 = Hg(u) + SO2 (g)
2. Pemanggangan Reduksi
reduktor :
padat : C (batubara, kokas)
gas : CO, H2, Gas2 Hidrokarbon ( CH4, gas alam)
Tujuan:
a. menurunkan derajad oksidasi
Sb2O4 + CO = Sb2O3 + CO2 atau As2O4 + CO = As2O3 + CO2
Sb2O5 + C = Sb2O3 + CO2 atau As2O5 + C = As2O3 + CO2
b. Mereduksi bijih/konsentrat
cth : Pembuatan besi spons
- Reformasi gas
CH4+H2O = CO +3H2
CO + H2O = CO2 +H2
- Reduksi bijih besi
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3 H2O
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Reduksi ZnO
ZnO(p) + CO = Zn(u) + CO2
-Roasting magnetisasi (dlm konsentrat timah)
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
3. Pemangganngan Khloridasi
pemanggangan dgn menambah reagen
CaCl2(p), NaCl (p) atau Cl2(g)
Tujuan:
-menghasilkan khlorida logam (yg larut dlm air) dr sulfida utk logam (M): Cu, Zn
MS+2NaCl + 2O2 = Na2SO4 + MCl2
10% 500-600C larut dlm air
-menghasilkan logam yg mudah menguap
TiO2+2Cl2+C = TiCl4(u) + CO2
Pd proses kroll :
TiCl4(u) + Mg = Ti(p) + MgCl4
Reaksi yg lain
MO+CaCl2= MCl2(u) +CaO
MS + CaCl2 + 3/2 O2 = MCl2(u) + CaO+ So2 (1250 C)
Atau
MO + Cl2 = MCl2(u) +1/2O2
MS + Cl2 + O2 = MCl(u) +SO2 (900-1000C)
4. Pemanggangan Khusus
diterapkan utk ekstraksi nikel (proses mond)
Ni(p) + 4CO = Ni(CO)4(u) T>43 C
ΔH˚298 = -52 Kkal/mol
Ni(CO)4(u) = Ni(p) + 4CO T: 212 C
AGLOMERASI
Tujuan :
Mengubah ukuran butiran bijih/ konsentrat mjd gumpalan yg relatif besar agar tdk menyumbat lubang2 pd tanur yg digunakan utk lewat gas2.
Jenis :
1. Pembriketan (briqueting)
cetak-tekan dgn bhn perekat ( kapur, semen, lempung, minyak residu, tar), maupun tanpa perekat, dilakukan pd temperatur kamar/ pemanasan. Pemakaian terbatas, biaya mahal.
2. Nodulasi (nodulizing)
seperti pd pembuatan klinker semen dgn cara pemanasan di dlm tanur putar, shg terbtk gumpalan2.
3. Sinterisasi (sintering)
banyak digunakan utk preparasi peleburan pd tanur tiup (blast furnace). Dilakukan dgn mesin khusus DLSM (dwight- lloyd sintering machine)
Proses :
-bijih besi dicampur 5% kokas dan 5-10% air serta kapur sbg bhn imbuh
-panaskan pd DLSM. Kokas akan terbakar temperatur naik 1200-1300 C
-aglomerasi tjd krn silikat dlm bijih meleleh / tjd pertumbuhan kristal dan rekristalisasi.
Utk bijih2/ kosentrat sulfida ( PbS) dilakukan roast sintering
4. Peletisasi (peletizing)
umumnya dilakukan pd bijih / konsentrat yg sangat halus shg sulit disinter.
Proses:
-bijih/ konsentrat ditambah air dan bhn perekat (kapur, lempung, bhn2 organik) pd temp kamar dibentuk mjd bulatan pelet (gumpalan ukuran 1-3 cm) di dlm drum atau piringan berputar
-pembakarana pelet pd temp 1200-1300 C dlm tanur tegak atau dgn DLSM
TERMODINAMIKA
Ilmu yg membahas tentang hubungan panas dan kerja
Tahap pembangunan pabrik ekstraksi :
-thermodinamika : berhub dgn kemungkinan kelangsungan proses kimia serta keadaan akhir yg akan dicapai
-kinetika : mempelajari laju/ kec reaksi dan pengendaliannya.
-transport fenomena : mempelajari ttg perpindahan massa dan kalor dr reaksi
-perekayasaan : hub dgn perencanaan dan perancangan pembangunan peralatan/ reaktor dan sarana pendukung yg diperlukan utk merealisasikan proses yg direncanakan.
Peranan Thermodinamika:
1. Tahap Preparasi : termodinamika diterapkan pd diagram kellogg diagram kesetimbangan logam-sulfur - oksigen
2. Tahap Ekstraksi : termodinamika dipakai utk memperkirakan berlangsungnya proses redoks logam baik menggunakan reduktor C, H2, logam lainnya ( metallothermik) berdasar data kesetimbangan pembentukan oksida berbagai logam dpt dibentuk diagram ellingham 4M/x + O2 = 2/x M2Ox
3. Tahap pemurnian :
-pd tahap ekstraksi reduksi mrpkn reaksi kimia yg sangat penting pd salah satumetode pemurnian scr pirometalurgi justru sebaliknya yaitu reaksi oksidasi.
-pd metode ini unsur pengotor diubah mjd oksida yg secara fisik dpt dipisahkan dr logam utamanya baik sbg oksida leleh, padatan maupun dlm btk gas
-diagram ellingham juga dpt utk menentukan penghilangan unsur tertentu dgn cara oksidasi selektif
-proses pemurnian dilakukan utk menurunkan kandungan unsur2 pengotor
-pemurnian dpt dilakukan dgn elektrolitic
Dasar - DasarThermodinamika
1.Hukum Avogadro
pd 0 C dan 760 mmHg (STP), vol 1 mol gas = 22,415 Lt
2. Boyle-gay lussac
PV=nRT
R: bilangan reynold = 0,082 Lt atm/ mol K = 8,3144 Nm/mol K= 8,3144 Joule/ mol K = 1,987 kalori/ mol K
3. Dalton
Tekanan total gas yg tdk saling bereaksi mrpkn jml masing2 tekanan parsialnya.
P = P1+P2+…Pn
4. Divusi Graham
V= 1/√d = 1/√M
V :difusi, d : kerapatan, M: berat molekul
HK Termodinamika I
Dalam suatu sistem dgn massa tetap energi tdk dpt diciptakan maupun dihancurkan tetapi dpt berubah ke btk lain.
U = q – w Vkonstan = ∆U = d
W = PV + w’ Pkonstan ∆U=q-P∆V
Hk Termodinamika 2
Adalah tdk mungkin membuat suatu mesin yg dpt merubah energi panas mjd kerja kecuali sebagian energi itu berpindah dr T tinggi ke T rendah.
Hk Termodinamika 3
Bahwa pertambahan entropi utk reaksi yg reversibel yg melibatkan kristal pdt sempurna pd 0 K adalah 0 (nernst 1906)
Entropi semua kristal padat sempurna pd 0 K = 0 (planck)
ENTROPI
Suatu fungsi keadaan yg mrpkn uk/keteraturan/ ketidakteratruran struktur atom suatu system.
Entropi naik bila system mengalami proses menurunnya keteraturan struktur atomnya.
Pelelehan, penguapan mrpkn proses yg disertai knaikan entropy.
Scr kuantitatif kenaikan entropy besarnya = jml kalor yg diserap scr isotermik dan reversible dibagi oleh T absolut system pd waktu proses berlangsung. Suatu proses berlangsung scr reversible apabila pd setiap saat selama berlangsung, system pd keadaan hanya sedikit menyimpang dr keadaan setimbang.
Mis : peleburan pd ttk leburnya.
Diagram Ellingham : diagram yg menggambarkan harga Δ˚G (energi bebas) pembentukan oksida berbagai unsur/ logam sebagai fungsi temperatur.
Informasi yg terdpt didlmnya:
-bila harga Δ˚G<0 mk reaksi berlangsung spontan, suatu oksida akan stabil
-bila grafik perubahan energi bebas berada di bwh grs Δ˚G = 0 mk oksida logam akan stabil.
PIROMETALURGI
Suatu proses yg dilakukan pd T tinggi .500 C
Tahapan :
-preparasi (fisik, kimia) yg berlangsung dibwh ttk lelehnya.
-ekstraksi logam berlangsung pd temp tinggi disertai peleburan, penguapan utk menghasilkan logam
-pemurnian agar mudah dlm mengatur komposisi logam
prinsip ekstraksi pirometalurgi
-berlangsungnya reaksi kimia yg menghasilkan logam dr senyawa
-terbtknya 2 fase / lebih à logam yg dihasilkan dpt terpisah dr senyawa yg tdk dikehendaki.
Reaksi yg berlangsung : reduksi, oksidasi, netral (tanpa redoks)
Proses reduksi:
- Dalam ekstraksi metalurgi proses reduksi memegang peranan penting
- Proses reduksi, proses pembentukan logam dr senyawa oksida dgn reduktor
- Oksida logam ada yg terdpt dialam sbg bijih ttp ada juga berbtk senyawa lain/ sulfida.
- Reduksi beberapa logam ada yg tjd pd T dibwh ttk lelehnya (NiO, FeO) sbg reduktor : C (batubara, kokas, H2, CH4)
Peleburan Reduksi
Dilakukan pd bijih/ konsentrat oksida utk menghasilkan logam digunakan reduktor ( karbon hidrogen)
Reaksi :
MO + CO à M + CO2
Reaksi dgn C pdt
MO+ C = M + CO
CO yg terbtk dpt mjd reduktor. Unsur pengotor ada kemungkinan ikut tereduksi
XO + CO à X + CO2
Peleburan Besi
Dilakukan dlm tanur tiup (blast furnace) utk mendptkan besi wantah
Peleburan Timbal
Ekstraksi timbal dilakukan hasil dr pemanggangan sempurna (kalsin) secara oksidasi dari konsentrat galena.
PbS + 3/2 O2 - PbO + SO2
Peleburan dilakukan pd tanur tegak penampang segiempat, menggunakan reduktor kokas dan flux mengatur komposisi teraks (slag) agar pemisahan antara logam dan pengotornya dpt baik. Pengarah pengotor Fe tdk sulit utk diatasi sebab FeO lebih stabil dr PbO
PbO + CO - Pb + CO2
Fe2O3 + CO - 2Fe + CO2
FeO + CO - Fe + CO2
Peleburan Timah
Peleburan dilakukan dlm tanur pantul Reverbaroty Furnace. Peleburan berbeda dg Pb sebab Fe bermasalah yaitu K Fe = K Sn. Harga kelarutan Fe dlm Sn cukup besar dpt membentuk senyawa antar logam.
-bila ingin diperoleh logam Sn tinggi ( yg berarti SnO di dlm terak kecil) mk Fe dlm Sn akan tinggi ( berarti pengotor dlm Sn tinggi)
-Bila diinginkan timah dg kemurnian tinggi mk Sn sbg SnO dlm terak akan tinggi.
Maka peleburan timah dilakukan bertahap (slag dilebur lagi dgn ditambah scrap iron agar terbtk hard head alloy/ seny Sn-Fe yg dilebur kembali dlm reverberatory I
SnO2 + CO = SnO +CO2
SnO + C) = Sn +CO2
Reduksi menghasilkan uap logam
-Utk bbrp logam tertentu yg mpy tekanan uap relatif tinggi, ekstraksi dilakukan dg cara reduksi pdt menghasilkan uap logam tsb.
-pemisahan antara pengotor + logam dpt dilakukan dgn mudah
-uap logam yg didpt dikondensikan
ZnS + 3/2 O2 = ZnO + SO2
ZnO + C = Zn + CO
Yg dominan
ZnO+CO = Zn + CO2
Didlm tanur retort tjd reaksi
CO2+C=2CO
Dgn demikian gas yang dihasilkan dr proses restoring ini mrpkn campuran uap Zn, gas CO, CO2 dlm jml kecil.
Peleburan netral
-proses ini lebih dikenal sbg Matte Smelting atau Speiss Smelting tergantung senyawa logam yg dilebur
-pengotor diupayakan mjd seng oksida (terak/slang) sedang logam berharga mjd fase leleh yg disebut matte/ speiss
-matte : produk peleburan yg mrpkn logam2 sulfida ( Cu2SfeS, Ni2FeS)
-Speiss : produk peleburan yg merupakan seng logam dgn arsenit (As) atau antimon ( Sb) (MxAsy) (MxSby)
-pd peleburan netral tdk dilakukan penambahan oksidator maupun reduktor
MSn M’S + G
M : logam berharga, M’ : logam tdk berharga, G : pengotor
-Bila M’ mudah dioksidasi dr M mk bila dilakukan pemanggangan oksidasi partial :
MS(n-n’)M’S + n’M’O + G
-krn oksida logam bersifat basa, mk M’O membutuhkan fluk asam (SiO2) shg dpt membentuk silikat
-G dpt bersifat asam / basa
-M’O dan G masuk ke terak
-Dlm pemanggangan partial: selalu dijaga agar tdk semua M’S teroksidasi mjd M’O sebab dlm roasting MS dpt teroksidasi mjd MO, mk dlm peleburan matte dpt diubah kembali mjd MS.
PEMILIHAN BAHAN BAKAR
- Murah - Kemurnian nilai kalori
- Cocok dgn yg dilebur - Kesediaan bhn bkr
MACAM - MACAM TANUR
-Reford
-Blast Furnance
-Rever Beratory
-Tungku listrik
-Converter
TEMPERATUR PROSES
Cooper smelting = 1000-1100
Zink retort = 1400-1600
Ressemer = 1600
Tuyere = 1900
Electric arc = 3600
PEMILIHAN REFRACTORY
- Harga - komposisi kimia
- Titik lebur - Kelenturan
- Strenght - Thermal conductivity
- Electrical -Pemurnian
METALOTERMIK
- Proses peleburan reduksi suatu oksida logam dgn menggunakan logam lain sbg reduktor.
- Metode ini dilakukan bila logam yg direduksi sangat stabil, shg tdk dpt direduksi oleh karbon, kecuali pd temp yg sangat tinggi/ oleh hydrogen, demikian juga logam membtyk karbida tdk mungkin dihasilkan dgn reduktor karbon.
Keuntungan : sifat reaksi dr pembentukan oksida2 Al2O3 dan SiO2 eksotermik, shg keb kalor utk peleburan sebag besar tercukupi dari reaksinya
Kerugian :
Reduktor sangat mahal shg penggunaan terbatas pd logam2 yg bernilai tinggi.
Cth :
Cr2O3 +2Alà2Cr + Al2O3
2MgO + Si à 2Mg +SiO2
Proses Oksidasi
Tujuan :
Mengubah senyawa sulfida (matte) logam pengotor mjd oksidaà msk ke terak
Sebagai oksidator digunakan udara
Cth : Pada proses converting
Peleburan Sulfidasi
Peleburan utk mendptkan matte ttp umpannya senyawa oksida. Pd bijih nikel à min garnierite
NiO+CaS = NiS(matte) + CaO
XCaO + ySiO2 = (CaO)x(SiO2)y (terak)
Matte dilakukan converting à hslnya bukan logam ttp tetap matte, dgn kandungan nikel tinggi
Peleburan Presipitasi
Proses ekstraksi berdasarkan reaksi pendesakan yaitu reaksi antara logam sulfida dgn logam lain
MS + M’ = M +M’S
PbS+Fe(scrap) = Pb+FeS (peleburan timbal)
Sb2S3+3Fe=2Sb+3FeS (peleburan antimon)
Peleburan semprot
Proses scr simultan, dr pemanggangan oksidasi partial-peleburan matte yg dilakukan dlm 1 reaktor
Konsntrat tembaga nikel berbutir hls disemprotkan bersama udara yg diperkaya oksigen.
Dlm reactor mula2 tjd proses pemanggangan (msh pdt). Kalsin (hsl pemanggangan) akan melebur àmatte
Keuntungan:
Penggunaan kalor lebih effisien.
HYDROMETALLURGI
PENDAHULUAN
Hydrometallurgi mrpkn proses ekstraksi logam maupun logam radioaktif yg mendsrkan atas reaksi kimia di dlm air dgn menambahkan zat pelarut.
TAHAP HYDROMETALLURGI
1.Tahap Pelindian/ LEACHING
Tahap pelar utan logam (senyawa logam) scr selektif dr min2 yg ada dlm bijih/ dr produk-produk lain shg dpt dipisahkan dr unsur/logam pengotor yg tdk larut.
2.Tahap Perolehan kembali/ RECOVERY logam2/ sengawa logam berharga dr larutan kaya hasil pelindian.
Material yg mungkin diproses dgn hydrometallurgy :
a.Bijih kadar rendah (emas, uranium oksida, tembaga oksoda, vanadium)
b.Material lain, dpt berupa : konsentrat (zinc sulfida), kalsin (hasil pemanggangan), matte speiss, alloy (pelinian thd perpaduan/parting).
Bio-Hydro-Metallurgi : proses pelarutan/ pelindian yg dibantu oleh bakteri yg terdiri dr proses kimia dan bakteri.
RAW MATERIAL
a. Low grade ore (Bijih kadar rendah)
Proses pelarutan hrs dilakukan scr besar2an shg dibutuhkan pelarut yg banyak dan pelarut hrs disirkulasikan kembali spy menguntungkan.
b.Konsentrat, kalsin, matte, speiss, alloys
Dubutuhkan pelarut yg sedikit.
PELARUT
Syarat :
a.Hrs cukup cepat melarutkan bijih konsentrat yg akan dilarutkan dan selektif (gangue min tdk terlarutkan).
Selektifitas min tergantung :
-Konsentrat pelarut. Semakin tinggi konsentrat pelarut mk makin banyak logam yg akan larut. Namun mempertinggi konsentrasi tdk selamanya menguntungkan krn kemungkinan ada logam lain yg ikut terlarut.
-Temperatur. Bila Temp dinaikan akan mempercepat reaksi, namun yg perlu diperhatikan adl naiknya Temp memungkinkan pengotor ikut terlarut, disamping itu akan menambah biaya utk mempertinggi Temp.
-Waktu Kontak. Semakin lama waktu kontaknya mk metal terlarut akan semakin banyak dan metal pengotor ikut terlarut.
b. Harganya relatif murah dan mudah didapatkan dlm jml banyak.
c. Sifat korositas reagen dan akibatnya thd konstruksi diharapkan sekecil mungkin.
d. Kemungkinan utk didaur ulang agar lebih ekonomis.
MACAM PELARUT
a.Air (Water)
Dpt utk melarutkan bbrp material yg senyawa sulfat spt CuSO4 dan ZnSO4 maupun khlorida. Dgn adanya udara / O2 bertekanan dan ber temperatur 150 C akan dpt melarutkan sulfida logam.
NiS + 2O2 = NiSO4
b. Asam (Acid)
Asam sulfat encer utk melarutkan tembaga oksida maupun zinc oksida.
CuO + H2SO4 à CuSO4 + H2O
ZnO + H2SO4 à ZnSO4 + H2O
CuCO3.Cu(OH)2 + H2SO4 à 2CuSO4+CO2 +3H2O
Asam sulfat pekat utk pemisahan gold silver alloy. Asam khlorida utk melarutkan logam Zn, asam nitrat utk melarutkan logam emas dan perak. Banyak digunakan krn sangat murah, tdk terlalu korosif dan sangat efektif utk melarutkan oksida termasuk hidroksida/karbonat.
c. Basa (Bases)
Amonium hidroksida maupun ammonium karbonat cck utk melarutkan native copper maupun copper carbonat.
Sodium hidroksida (NaOH) utk proses Bayer dlm pemurnian bauksit.
Sodium karbonat utk melarutkan bijih uranium oksida.
NaOH +Al(OH)3 à Na (Al(OH)4)
CuCO3.Cu(OH)2+(NH4)2CO3+6NH4OH à 3Cu(NH3)4+12H2O
d. Garam
1.Natrium Sianida (NaCN) / Kalium Sianida (KCN) dpt melarutkan emas / perak asal di+ udara
4Au+8NaCN+02+2H20 - 4NaAu(CN)2+4Na0H
4Ag+8NaCN+02+H20 - 4NaAg(CN)2+4Na0H
2.Garam Ferric (FeCl3, Fe2(SO4)3) dpt melarutkan tembaga
CuS+Fe2(SO4)3 - CuSO4+2FeSO4+S
CuS+FeCl3 - CuCl+FeCl2+S
3.Na2CO3 utk pelindian uranium
UO2+3Na2CO3+H2O+0,5O2 - Na4(UO2(CO3)3)+2NaOH
4.NaCl utk pelindian PbSO4
PbSO4+2NaCl - Na2SO4+PbCl2
PbCl2+2NaCl - Na2(PbCl4)
5.Na2S utk pelindian min sulfida membtk poly sulfida
Sb2S3+3NaS - 2Na3(SbS3)
6.Na2S2O3 (Sodium thio sulfat) utk melarutkan perak
2AgCl+Na2S2O3 - Ag2S2O3+2NaCl
Ag2S2O3+2Na2S2O3 - Na4(Ag2(S2O3)3)
e. Air Khlor utk melarutkan min sulfida
ZnS+Cl2 = ZnCl2 +S
PH PELARUT
Pelarutan akan tjd pd kondisi pH ttu oleh krn itu pulp hrs diatur pHnya agar tjd proses pelarutan. Reagen pengatur pH dpt berupa basa n garam kuat seperti lime (CaO, Ca(OH)2, NaOH dan Na2CO3). Bila diinginkan suasana basa mk digunakan lime (CaO) krnselain murah juga:
- Untuk menetralkan senyawa asam
- Untuk mencegah zat pelarut yg hilang krn proses hidrolisa
- Dapat mencegah hilangnya zat pelarut krn CO2 udara
- Sebagai alat penggumpal
% SOLID PULP
Semakin kental pulp berarti sejml larutan pelarut yg sama hrs melarutkan logam yg lebih banyak, disamping itu kesempatan kontak antara partikel dgn pelarut akan semakin kecil. Pulp yg kental akan menimbulkan beban yg semakin berat dlm proses pengadukan, shg dpt mematahkan rake (pengaduk), anmun utk pulp yg encer akan mempercepat proses pengendapan shg memungkinkan kerja pengaduk juga semakin berat
LAMANYA PROSES PELARUTAN
Lamanya proses pelarutan sama dgn waktu agitasi yg tergantung pada kecepatan reaksi dr proses pelarutan
AGITASI & AERASI
Agitasi/pengadukan diperlukan utk mencegah pengendapan partikel- partikel selama proses pelarutan dan juga diharapkan dgn adanya agitasi semua partikel akan memperoleh kesempatan mengadakan kontak langsung serta bereaksi dgn zat pelarut.
Aerasi berfungsi pula sbg agitasi. Air lift mrpkn alat utk memasukan udara ke dlm pulp agar proses pelarutan lebih mudah, namun krn alatnya dirancang sedemikian rupa shg udara yg dimasukan tadi dpt memindahkan pulp dr dasar ke atas, shg penggunaan air lift dlm aerasi lebih baik drpd pemasukan sumber oksigen lainnya seperti oksidator oksigen murni maupun ozon.
PENGARUH PE+AN BHN KIMIA
Min sulfida biasanya sulit dilarutkan dgn adanya penambahan kimia lainnya diharapkan sulfida dpt berubah mjd oksida yg mudah dilarutjan
PENGARUH TEMPERATUR
Bila T naik mk aktivitas pelarutan semakin besar. Tetapi dgn adanya kenaikan T oksigen akan berkurang disamping itu biaya pemanasan juga mahal.
FAKTOR METODA TEKNIK PELINDIAN
a. Kadar bijih, biaya penambangan, biaya transpor
b. Kemudahan mineral/logam berharga dilarutkan oleh pelarut.
c. Biaya penggilingan /biaya pemanggangan.
TEKNIK / METODA PELINDIAN
1.Leaching in Place/ Insitu/ Pelarutan Setempat
Untuk melarutkan bijih tembaga kadar sangat rendah, shg tidak mungkin dilakukan penambangan maupun ditranspor. Pelindian dilakukan di ta dgn membuat terowongan maupun saluran2 utk mengalirkan pelarut.
2.Heap Leaching
Utk bijih berkadar rendah. Bijih yg berbongkah2 ditumpuk pd suatu tempat dgn dasar agak miring. Tinggi tumpukan sekitar 6-9 m. Air ta / reagen pelarut asam sulfat encer disemprotkan dr atas dan pelarut yg sudah mjd larutan kaya ditampung di dasar, proses ini dilakukan berulang2 agar kadar logam berharganya relatif tinggi. Agar distribusi pelarut rata dan sirkulasi udara baik mk di tengah2 tumpukan dipasang pipa berlubang scr vertical.
3. Percolation/Vat Leaching/ Sand Leaching
Cocok utk material berukuran pasir dan distribusinya scr homogen dan keadaannya porous. Proses ini dlm tangki yg dasarnya berlubang dan dilapisi sebuah filter. Pelarut ditambahkan dr atas yg akhirnya turun melalui material yg dilarutkan. Tangki dpt disusun scr seri dan proses pelindian scr counter current.
Keuntungan : penggunaan pelarut minimalis, dpt diperoleh larutan kaya kadar tinggi dan tidak memerlukan thickener maupun filter khusus.
4. Pulp/ Slime Leaching
Material hrs dihaluskan, Proses pelarutan scr kontinue dilakukan pengadukan dan pemberian pelarut juga kontinue. Tempat pelarutan digunakan agiator yg dilengkapi dgn air lift maupun rake sbg pengaduk
5.Pressure Leaching
Gas oksigen maupun hydrogen dimasukkan dgn menggunakan tekanan tinggi. Jml gas yg terlarut tergantung akan P gas.
2NiS+8FeS+14O2+20NH3+8H2oà 2Ni(NH3)6SO4+4(NH4)2S2O3
Ni(NH3)2SO4+H2àNi+(NH4)2SO4
Keuntungan :
Kec reaksi dpt dipercepat dan proses dpt dilakukan pd T di atas ttk ddh normal., Pemakaian pelarut lebih efisien krn kelarutan gas akan naik dgn kenaikan dr tekanan.
6.Hot Digestion
Dilakukan dlm sebuah vessel yg dipanaskan dr luar. Biasanya digunakan utk mengerjakan material dgn pelarut konsentrasi tinggi dlm keadaan panas/ mendekati ttk didih dan diperlukan pengadukan yg efektif. Proses scr batch tdk kontinue seperti pelindian thdilmenit/ monasit dgn menggunakan asam sulfat.
7.Acid Curing
dilakukan thd mat halus yg di+ dgn air sebanyak kurang lebih 10% dan di+ dgn asam sulfat pekat secukupnya. Material tsb dibiarkan dlm bin kmd dipanggang. Dibuat pulp kembali dgn menambahkan air shg didptklan larutan kaya yg dipisahkan dgn padatan dgn cara filtrasi / counter current decantation.
PROSES HYDROMETALLURGY
I.Pengecilan uk butir melalui peremukan dan penggilingan. Berkaitan dgn kominusi biasanya juga diiringi dgn sizing yakni pengayakan/ klasifikasi. Bijih yg tlh direduksi dilakukan pengkondisian dgn mengatur pH baru dilakukan pelindian dgn me+ pelarut/reagen kimia. Kmd pemisahan antara larutan kaya dgn residu dgn menggunakan thickener/ filtrasi, baru logam diambil dr larutan kaya dgn cara2 ttu.
PROSES PELINDIAN
Dasarnya pelarutan kimiawi scr selektif thd logam berharga dr min bijih.
a. Pelindian Logam
Logam berharga yg berbtk logam di alam hanya dikenal utk bbrp logam mulia spt emas (Au), perak (Ag) dan platinum (Pt).
2Au+4NaCN+O2+H2O ===== 2NaAu(CN)2 + NaOH+H2O2……1
2Ag+4NaCN+O2+H2O ====== 2NaAg(CN)2+NaOH+H2O2….2
b. Pelindian Oksida
-Oksida Tembaga
Tenorit : CuO+H2SO4=CuSO4+H2O….3
Cuprit: CuSO4+2H2SO4+0,5O2 = 2CuSO4 + 2H2O….4
Pd reaksi 4 diperlukan oksigen sbg oksidator
-Oksida Uranium
c. Pelindian Sulfida
-Sulfida tembaga
-sulfida seng
PURIFIKASI LARUTAN
a. Purifikasi thd Gas
Dlm proses sianidasi Au n Ag dlm tahapan pelindian scr sengaja dilarutkan O2 utk membantu berlangsungnya proses, ttp dlm proses recovery scr sementari dgn serbuk seng, O2 yg terlerut ini tdk diinginkan, mk perlu dihilangkan dr larutan. Cara yg digunakan adl proses deaerasi dlm suatu tangki bertekananrendah dimana lar dipercikkan mjd tetesan shg mpy permukaan cair gas yg> shg gas dpt dipisahkan dr cairan.
b. Purifikasi thd ion pengganggu.
Penghilangan ion tembaga dr lar ZnSO4 yg akan diambil sengnya dgn elektrolisa ion Cu2+ dihilangkan dgn sementasi oleh serbuk seng
Cu2+ +Zn àCu +Zn2+
c. Purifikasi thd partikel padatan
Purifikasi thd partikel padatan yg msh ada dlm larutan biasanya dilakukan dgn cara filtrasi dan dibantu dgn floculasi utk mempercepat dan memperbaiki proses filtrasi.
PENGAMBILAN LOGAM DR LARUTAN
a. Cara Kristalisasi
Digunakan bila logam berharga dlm larutan dpt diendapkan sbg kristal senyawa logam tsb dgn pengaturan T shg dpt dimanfaatkan sifat kelarutan ttu.
b. Cara Presipitasi ionic
Memanfaatkan sifat kelarutan suatu senyawa dr logam berharga yg akan diambil. Senyawa tsb dibentuk dlm larutan dgn me+ ion2 ttu.
2LiCl+Na2CO3àLi2CO3+2NaCl
PtCl4+2NH4Clà(NH4)2+(PtCl)
MgCl2+Ca(OH)2àMg(OH)2+CaCl2
2(UO2)SO4+3MgOàMgU2O7+2MgSO4
c.Cara Adsorbsi
Memanfaatkan kemampuan arang kayu (charcoal) yg dpt mengadsorbsi garam ttu dr larutannya.
d.Cara Presipitasi oleh Gas
Gas ttu dpt mendesak logam ttu dr senyawanya dlm larutan dgn pengaturan tek gas, T, pH larutan dan konsentrasi ion logam dlm larutan. Gas yg digunakan H2S, SO2, CO, H2
e.Cara Flotasi ion dan Flotasi Presipitat
F. Sebka 1959. Dgn cara ini dpt direcovery ion logam dr lar dgn menggunakan agent pengatif permukaan baik cationic maupun anionic.
f. Cara Ion Excange
-Sorption : lar yg mengandung logam berharga dilewatkan melalui tumpukan resin shg ion logam berharga tsb terikat dlm fasa resin
-Elution: pd fasa resin dilewatkan sejml kecil vol lar ttu yg sanggup mengambil kembali ion logam berharga dr fasa resin.
g. Cara Solvent Extraction
Mendasarkan atas kemampuan senyawa organic ttu yg dpt mengekstraksi senyawa ion logam berharga tertentu.
Tahapnya:
Tahap Ekstraksi : dimana lar ion logam berharganya yg ada dlm fasa aquaeous dikontakan dgn solvent organic ttu yg sesuai sedemikian rupa shg ion logam berharganya terlarutkan dlm fasa organic
Tahap Stripping: dimana ion logam berharga yg ada dlm fasa organic kembali dikontakan dgn pelarut aquaeous ttu yg sesuai dgn vol yg relatif kecil.
Solvent yg digunakan:
Ethers : di ethyl ether utk berbagai ion
Alcohol: 1-Octanol utk memisahkan Co-Ni
Aldehydes : Furfural utk pemurnian myk pelumas
Ketenes : Hexone
Organic Acid
Phenols : Pokol utk boron
Esters : D2EHPA, DDPA, TBP
Syarat Extractant yg baik :
- Selectivitas tinggi
- Kapasitas ekstraksi besar
- Mudah distripped
- Mudah dipisahkan dr air krn : beda BJ yg nyata, viscositas rendah, teg perm besar
- Aman dlm penanganannya : tdk beracun, tdk mudah terbakar, tdk mudah menguap/terbang
h. Cara electrolisa
Menggunakan energi listrik. Suatu arus searah dgn teg ttu yg dihub pd anoda dan katoda yg tercelup didlm suatu lar ion logam berharga. Logam berharga akan mengendap pd katoda krn mengalami proses reduksi.
Katoda : Cu2+ + 2eàCu
Anoda: H2Oà 0,5O2 + 2H+ +2e
KINETIKA PROSES PELINDIKAN
Faktor yg mempengaruhi:
a. Partikel lebih halus, mk kec pelindian juga naik
b. Agitasi/ pengadukan semakin baik mk kec reaksi juga naik
c. T naik mk kec reaksi naik
d. Konsentrasi pelarut naik, kec juga naik
e. Penurunan Pulp density (%solid) kec reaksi naik
f. Bila terbtk produk reaksi yg tdk larut kec tergantung sifat produk, porous tdk terpengaruhi.
HYDRO VS PIROMETALLURGI
a. Logam dpt diperoleh langsung dr larutan kaya dlm keadaan murni
b. Dlm larutan yg umum digunakan (asam), jenis pengotor silica tdk larut (banyak dijumpai dlm bijih)
c. Problem korosi relatif kurang bila dibandingkan dgn rusaknya refraktori tanur pyrometalurgi.
d. Proses hydro dilakukan dlm T kamar (bila memakai pemanasan dpt menyebabkan konsumsi bhn bkr tinggi)
e. Penanganan produk pelarutan lebih mudah dan murah bila dibandingkan dgn pirometallurgi
f. Proses cocok utk bijih kadar rendah
g. Proses hydro dpt dimulai dr skala kecil, dikembangkan sesuai kebthn
h. Pengotoran udara relatif kecil meskipun limbah cair mungkin lebih solid menanggulanginya.
KESULITAN YG MUNGKIN MUNCUL
a. Pemisahan min pengganggu yg tdk larut dlm lar kaya.
b. Sejml kecil pengotor dlm lar kaya dpt berpengaruh buruk pd pengendapan logam scr elektrolitik
c. Proses hydro berlangsung lamban
ELEKTROMETALLURGI
Mrpkn suatu proses utk mengambil metal dr bijih/ore, konsentrat, crude metal dan larutan dgn menggunakan tenaga listrik.
TUJUAN
1. Utk mendptkan logam dr suatu larutan hsl dr leaching process à electro winning
2. Utk pemurnian Crude Metal yg mana crude metal ini dibtk sbg anoda sedang katodanya dipakai metal yg sejenis dgn metal yg akan dimurnikanà electro refining
3. utk melapisi suatu metal dg metal lain yg lebih berharga, lebih menarik, lebih thn korosi, dan tahan oksidasi àelectro platting
4. Utk mengextraksi logam yg reaktif spt Al, Mg yakni dgn cara elektrolisa garam leburà Fused Salt Electrolysis
5. Utk melebur ore/bjh, konsentrat, Scrap dgn cara mengubah tenaga listrik mjd tenaga panas à Electro Thermis Process.
Dgn adanya berbagai proses dlm temp, mk dpt dikelompokan mjd 2 macam ttg penggunaan arus listrik:
1.Untuk elektrolisa dlm temp kamar seperti electro platting.
2. Utk menimbulkan panas mis: Fused salt electrolysis dan peleburan dgn menggunakan listrik.
1. ELECTROWINNING
Pada proses electrowinning fenomena yg terjadi adl pengendapan logam ttu pd katoda.
Misal electrowinning tembaga. Anoda : Grafit, katoda : tembaga
Reaksi reduksi dpt terjadi pd katoda :
a. Pengendapan logam tembaga.
Cu++ + 2e àCu
b. Pembentukan gas hydrogen
H+ + e à 0,5 H2
c. Penyerapan gas
yaitu proses tereduksi gas hydrogen mjd ion hidroksida
½ O2 + H2O +2e à 2OH-
d. Bila ada ion2 lain
missal ion ferri mk ion tsb akan direduksi ke valensi yg rendah
Fe3+ + e à Fe2+
Reaksi Oksidasi pd Anoda:
a.Pembentukan gas oksigen dan chlor
H2Oà ½ O2 + 2H+ +2e
Cl- à 1/2Cl2 + e
b. Penyerapan gas
yaitu proses oksidasi gas hydrogen mjd ion hydrogen
H2à2H+ +2e
Bila ada ion lain, missal ion ferri mk ion tsb akan dioksidasi ke Valencia yg lebih tinggi
2. ELECTRO REFINING
Mrpkn tahapan lanjut dr pemurnian logam yg dimaksudkan utk menghasilkan logam berkadar electrolotik. Logam akan dimurnikan dibentuk sbg anoda. Proses yg tjd mrpkn perpindahan logam utama dr anoda ke katoda.
Anoda : Crude metal (logam ygdimurnikan)
Katoda : Logam yg sejenis logam utama yg akan diekstrak.
Reaksi yg mungkin tjd pd katoda:
Pb++ +2e à Pb
Pb++ + 2OH- à PbO + H2O
PbO + 2H2O +2e à Pn + 2OH-
Reaksi pd Anoda
-Pd anode akan terbtk slime warna coklat kehitaman : Pb++ + 2H2O à PbO2 + 4H+ +2e
-Reaksi lain :
4OH- à O2 +2H2O +2e
2H2OàO2+4H+ +4e
3. ELECTRO PLATTING (PENYEPUHAN)
Suatu pengendapan dgn cara elektrolisa yg dimaksud utk melindungi dr korosi maupun digunakan utk memberikan warna yg lebih menarik drpd metal yg dilapisi. Metal yg dipakai: Cr,Ni,Au,Ag,Cu,Zn,Co,Sn,Dt
Tahapan : pencucian, penyepuhan (metal yg dilapisi sbg katoda), pelumasan, perataan
4.FUSED SALT ELEKTROLYSIS
Ada beberapa metal yg tdk dpt terbentuk sbg water solution tapi hanya terbtk sbg molten salt. Cth : Al,Mg,Na,Ca,Ba,Li,Ti,Be,Ce. Metal tsb mpy afinitas yg besar thd oksigen shg tdk bias dilakukan pengendapan dlm aqua (perlu T tinggi).
Reaksi: Al+2H2O à Al(OH) +3H
Arus Listrik berfungsi sbg:
-Elektrolisa
-Sumber panas dr elektrolit spy bath tetap cair dan biasanya tdk perlu panas dr luar.
5. ELECTRO THERMIC PROCESS
Arus listrik bias digunakan utk menimbulkan panas shg bias digunakan utk melebur metal.
Cara ini dilakukan bila:
a. Arus di daerah peleburan lebih murah drpd bhn bakar lainnya.
b.Panas bhn bkr yg ada tdk ckp utk melebur metal
c. Digunakan pd pembuatan Ferro Alloy, Ferro Chrom & Ferro Tungsten yg dgn maksud agar tdk tjd pengotoran.
Keuntungan Peleburan/Pemurnian dgn listrik:
a.Produkta yg didpt lebih rendah kadar S nya
b.Temp atau panas peleburan mudah diatur
c.Tdk ada gas yg dihasilkan dr bhn bakar, apalagi abu bhn bkr.
Tenaga Listrik Dpt Diubah ke Panas Dgn Cara:
1. Loncatan Arus Listrik
Biasanya Arc Furnance berdiameter 20 ft, kapasitas 80 Ton Ddg dilapisi refractory, bag atas ditembus 3 elektroda yg nantinya akan mengeluarkan bunga api shg memanaskan material yg akan dilebur. Stl melebur yg dituang I adl Slag kmd metalnya.
2.Induction Furnance
Mrpkn tanur peleburan yg pemanasannya dilakukan dgn mengalirkan arus listrik ke suatu metal shg tahanan metal ini menimbulkan panas. Biasanya dilakukan di Lab di mana sebuah cruicible dililit dgn kwt listrik, sedang material yg akan dilebur di dlm cruicible.
HUKUM FARADAY
M = Ekivalen Elektro x I x t
Ek = berat atom/n.f
n : valensi
f: bilangan faraday 96464 à 96500 c/mol
Aspek Kualitatif & kuantitatif proses electrolysis tercakup dlm Hk faraday.
1. Penguraian kimia pd proses elektrolisis hanya tjd pd elektroda
2. Besar penguraian kimia (diukur berdsrkan berat/volume) selama elektrolisis sebanding dgn kuat arus dan lamanya arus electric yg mengalir yaitu jml tenaga elektrik yg mengalir melalui larutan
3.Bila sejml elektrik ttu dialirkan melalui berbagai jenis elektrolit mk berat zat yg akan dibebaskan sebanding dgn ekivalensi electro kimianya.
Ekivalen elektro kimia suatu zat :
Berat zat dlm gr yg dibebaskan pd electroda oleh aliran electric sebesar 1 cuolomb melalui electrolit zat yg bersangkutan
Kesimpulan:
Bhw jml elektrik yg diperlukan utk membebaskan 1 ekivalen zat dr berbagai jenis elektrolit selalu sama yaitu 96494 Coulomb.
POTENSIAL ELEKTRODA & POTENSIAL SEL ELEKTROLISIS
ET = ED + EC + EG + EK
ET : Potensial total
ED : Potensial dekomposisi
EC : Potensial yg dibthkan utk melawan tahanan yg ditimbulkan oleh elektrolit
EG : Potensial utk mengendapkan logam dan membebaskan gas
EK : Potensial yg diberikan utk mengimbangi turunya volta pd daerah kontak.
Tenaga yg dubthkan (Watt) : Volt x Ampere
KWH : Volt x Ampere x jam/1000
TERMODINAMIKA PROSES ELEKTRODIK
Proses reaksi perpindahan muatan (anion(-), kation (+)) pd antar muka suatu elektroda dgn elektrolità LGE
Elekrolit : lar aqueous, lar garam, elektrolit padat.
Elektroda :Logam/ paduan logam, grafit, Hg Cair, Platina
Proses Elektrodik :
1. Deelektronisasi
2. Elektronisasi
Sel Elektrokimia
Sel Volta/Galvani Sel Elektrolisis
1. Reaksi redok à Eng Listrik à
Eng Listrik Disosiasi elektrolit
2. An : Elektroda negatif Elekroda (+)
Kat: Elektroda positif Elektroda (-)
3. An : tempat berlangsungnya oksidasi
Kat : tmpt berlangsungnya reduksi
4. E anoda Eanoda>Ekatoda
PRINSIP ELEKTROKIMIA
Aspek kualitatif dan kuantitatif tercakup pd Hk Faraday :
1. Dekomposisi hanya tjd pd elektroda
2. M= ek x I x t
3. M1 : M2: M3 = ek1 : ek2 :ek3
POTENSIAL SEL REVERSIBLE
Tergantung dari :
-Bhn Elektroda - Temperatur
-Reaksi Dlm sel -Aktivitas Ion2
Penentuan E
1. Elektroda Calomale (air raksa) : SCE
Hg2Cl2 + 2E à 2Hg + 2Cl-
2. Dgn standar elektroda hydrogen (SHE)
2H+ + 2e- à H2
Tek H2 : 1 atm, T : 298 K
EMAS
Mineral :
-Pyrite (FeS2) : 46,6% Fe , 53,4 %S
-Galena (PbS) : 86,6% Pb , 13,4% S
-Sphalerite (Zinc Blende)/ ZnS : 67,1%Zn, 32,9%
-Chalcopyrite (CuFeS2) :34,57%Cu, 30,54Fe, 34,9%S
-Covellite (CuS) : 66,5%Cu, 33,5% S
-Magnetite (FeO.Fe2O3) : 72,4% Fe
-Arsenopyrite (FeAs.S): 34,3% Fe, 46%As, 19,7S
-Cuprite (tembaga ruby) Cu2O : 88,8%
-Electrum (Au, Ag): 87,1% Ag, 12,9% Au
-Kuarsa (SiO2)
TEORI AMALGAMASI
Proses pembasahan/ penyelaputan partikel emas oleh air raksa dan membentuk amalgam (Au-Hg).
Hanya utk bjh kadar tinggi, uk kasar, dan dlm btk emas murni yg bebas.
Faktor yg mempengaruhi Amalgamasi :
1. Uk Partikel Emas
Uk kasar 74-589 mikrometer sangat ideal krn sudah terliberasi sempurna & akan tenggelam ke dsr alat amalgasi, hingga mudah kontak dgn Hg.
Uk halus<50 umumnya akan terapung & sulit kontak. Uk diatas 589 jarang terdapat di dlm bjh emas primer.
2. Keadaan Permukaan Partikel Emas dan Hg
Kemampuan membtk amalgam ditentukan oleh keadaan permukaan partikel emas. Semakin bersih, semakin mudah dibasahi air raksa. Lap pengotor menghalangi pembasahan dan penyelaputan.
3. Jml Hg yg digunakan
Semakin besar jml Hg, kontak mkn mudah, Recovery makin tinggi, kehilangan Hg makin besar. Jml Hg yg digunakan tergantung pd kadar emas dlm bijih, sifat bjh, jenis uk peralatan amalgamasi yg digunakan.
4.Waktu amalgamasi
Makin lama makin baik (recovery tinggi), sebab waktu kontak semakin lama. Waktu amalgasi tergantung uk partikel emas, makin halus waktu makin lama karena part hls semakin sulit dibasahi oleh Hg.
5.% Solid
%S antara 30%-50%. Bila terlalu tinggi >50% menyulitkan pergerakan butir. %S rendah, proses baik kapasitas bijih yg diolah juga rendah.
CYANIDASI
Keunggulan Cyanidasi :
1. Dpt utk mengekstraksi bjh emas yg kompleks dan berkadar rendah.
2. Perolehan lebih tinggi dr proses lain.
Reagen yg digunakan:
-NaCN (Sodium Cyanida) sering digunakan krn kekuatan pelarutan emas >
-KCN(Potasium Cyanida)
-Ca(CN)2 (Calcium Cyanida)
-Camp ketiganya
Tahap:
1. Tahap Pelarutan
4Au+8CN- +O2+2H2Oà4Au(CN)2- +4OH-
4Ag+ 8CN- + O2 +2H2) à 4Ag(CN)2- +4OH-
2. Tahap pengendapan
a. Pengendapan dgn serbuk Zn
2Zn +2NaAu(CN)2+4NaCN+2H2O à
2Au+2NaOH+2Na2Zn(CN)4+H2
2Zn+2NaAg(CN)2+4NaCN +2H2O à
2Ag+2NaOH+2Na2Zn(CN)4+H2
b. Penyerapan dgn karbon aktif
Dilakukan dgn pengadukan (carbon in pulp) maupun dgn cara aliran/ sirkulasi (carbon in leach).
Faktor Yg mempengaruhi Cyanidas:
1. Kekuatan larutan
dlm %, menunjukan jml berat cyanida dlm larutan. Kec pelarutan bertambah sampai ttk maksimum dgn bertambahnya kekuatan larutan.
2.pH larutan
pH : 11-12 agar :
a. mencegah Hidrolisa
CN- +H2O à HCN +OH-
b. Mencegah Dekomposisi Cyanida oleh CO2 dr Udara. NaCN +H2O+CO2àNaHCO3+HCN
Pengatur pH : NaOH, CaO, Natrium Carbonat.
Terbaik Kapur karena :
a. Mencegah hilangnya cyanida oleh CO2 udara sebab: CaO+CO2àCaCO3, CO2 tdk bereaksi dgn NaCN.
b. Menetralkan senyawa asam yg terdpt dlm bijih
Ca2+ + SO4- à CaSO4
c. Mengendapkan partikel halus.
3. %Solid
%S rendah à pemakaian Cyanida tdk efisien
%S tinggi à pengadukan hrs kuat
%S disesuaikan kapasitas mesin
4. Uk butir
Harus halus à terekspose, terlalu hls à menghambat, biaya mahal, terlalu kasar à pelarutan lambat.
5. Penambahan reagen kimia (PbO)
Ag2S+PbO+4NaCNà2NaAg(CN)2 + PbS + Na2S.
Pengolahan:
Dgn Kapal Keruk
Air
Mangkuk à Saringan Putar à Oversize
Kapal keruk
Spiral Air
Jig Primer à Limbah
Jig Scavenger Pompa
Limbah Spiral Triplex
Jig Sekunder Spiral Duplex
Limbah Konsentrat
Di Pongkor
ROM
Lime Lead Nitrate
Crushing Grinding
NaCN
Sianidasi
Karbon Aktif CIL AARL NaOH
NCL
Floc Culant Thickener Electrowinning
Fe2(SO4)3 Tailing Pulp Smelting Floc
Dam
H2O2 Cyanide Black fill bullion
CuSO4 Destruction Mine
Flocculant Plant
Coagulant
Sungai
Proses Amalgamasi
ROM
Eluvial Primer Aluvial
Preparasi Ukuran
Konsentrasi
Konsentrat Tailing(dibuang)
Almagator Diproses menghslkan
min berat
Air Raksa Amalgam Tailing
Diproses menghslkan
min brt
Filtrasi
Air Raksa residu
Retorting
Air Raksa Dorf Bullion
Sianidasi
Bijih Dr Tambang
CaO à Crushing Grinding(10%Solid)
Thickening
Overflow Underflow(50%S)
NaCN PbO
O2
Agitator
Thickening
UnderFlow Overflow
(rich Solution)
Flotasi De Aerasi
Tailing Konsentrat Zn Presipitasi
Pb, Zn Dust
Presipitate Barren
solution
TIMAH PUTIH
Mineral Utama : Calssiterite (SnO2)
Pengolahan : Jigging, Tabling, MS, HTS hingga didapat konsentrat 70% Sn
Reaksi:
SnO2 + CO à SnO +CO2
SnO + CO à Sn + CO2
Bijih Timah mengandung Fe, mk besi mrpkn masalah dlm peleburan
Peleburan dilakukan bertingkat:
1.Peleburan I didptkan logam kdr tinggi, mk terak juga msh mengandung timah yg relatif tinggi (slag : 35%SnO2, 25% CaO, 12% FeO)
2. Terak dilebur di+ dgn scrap ion akan dihslkan timah kotor (hard head alloy mrpkn senyawa 80% Sn dan 20% Fe), dilebur kembali ke reverb I
LIQUATION
-Impure metal didinginkan
-Dimasukan dlm tanur dipanaskan 232 C
-Sn akan meleleh diikuti Pb dan Bi, sedangkan As, Sb, +CO akan membtk dross
BOILING
-Hsl liquation ada 2 yaitu dross dan impure metal (metal + Pb,Bi)
-Impure metal dihembus dgn udara panas hingga mendidih, Bi akan teroksidasi à mengapung (kmd di skimming), Pb mjd dross à dapat dipisahkan dr metal Sn (99,9%Sn)
ELEKTROLISA
Sbg elektrolit digunakan Gluo Silicic acid/ Hydro Fluo Silicic Acid.
Anoda berupa impure metal, katoda berupa timah murni. Cell dilapisi Pb.
Sifat Timah:
-Tahan Korosi -Ttk leleh rendah
-Harga timah tinggi -Anti gesekan tinggi
Kegunaan :
-Sbg bhn pelapis -Bhn solder, alloy (bronze)
-Prltn rmh tangga -Bhn kimia
Peleburan Timah
Konsentrat Batu bara Batugamping
70%Sn
Reverberatory Furnace I
Slag Impure metal
Scrab ion
Reverb II Liquation
Hardhead Alloy Slag Dross Metal
To dross Boiling
Dross Pure metal
Pengolahan Timah
JIG
Electrostatic Separation
Konduktor Non Konduktor
Magnetic Separation Magnetic Separation
Magnetic Non magnetic Non magnetic Magnet
PENGOLAHAN BJH TEMBAGA LOGAM
Bijih :
Sulfida, Oksida, karbonat dan native ore yg penting adl sulfida ore sebab kadar relatif tinggi.
Sulfida, Oksida, karbonat dan native ore yg penting adl sulfida ore sebab kadar relatif tinggi.
Mineral :
Chalcosite (Cu2S), Chalcopyrite (CuFeS2), Bornite (Cu2ScuSFeS), Covellite (CuS), disamping itu ada yg karbonat seperti Malachite (CuCO3Cu(OH)), Azurite (2CuCO3Cu(OH)2)
Asosiasi :
Silika (50-60%), Besi (10-20%), Sulfur (10%), dan sejml alumina, kalsium, oksida, kobalt, selenium, tellurium, perak dan emas.
PBG :
dgn cara flotasi tembaga, emas, perak ikut dlm konsentrat, sedang zinc, timbal, non sulphide masuk tailing. Kadar konsentrat 25-30%Cu.
Preparasi kimia : Partial roating
Metallurgy :
Smelting, produk berupa:
Matte : merupakan sulfida Cu dan Fe sbg Cu2S dan FeS. Matte mengandung Cu 35-45% sbg Cu2S dan 20-30% Fe sbg FeS.
Slag : terdiri dr Oksida Fe, Zn, Pb dan Silikat yg mengandung 0,35-0,50% Cu.
Flue Dust dan Fumes : penimbul polusi, debu ditangkap dgn Cyclon, water-spray, cottrel, electrostatic precipitator.
Hal - Hal Yang Terjadi Dalam Peleburan
-Semua CuO, CuS, CuSO4 yg ada dlm charge diubah mjd Cu2S
-Sulfur yg tdk berikatan dgn Cu dan Fe dikeluarkan sebagai SO3 dan SO2
3Fe2O3 + FeS - 7FeO + SO2
3Fe2O3 + FeS - 7FeO + SO2
-Lime, Mg, Al akan masuk ke slag dlm btk silikat
-Au,Ag dan logam mulia lainnya msk ke matte sebagai sulfida
-As, Sb, Te, Zn, Se, dlm reaksi oksidasi maupun reduksi msk ke fumes/ terbtk sulfida dlm matte
-Ni msk ke matte sbg sulphate.
GRADE : Prosentase tembaga di dlm matte
FALL : berat matte yg terbentuk dr charge total.
CONVERTING
Pengubahan matte mjd blister copper dgn cara oksidasi.
Tahap:
I. Pembentukan Slag
FeS + 0,5 O2 à FeO +SO2
FeO msk slag. Slag msh mengandung 6% Cu, mk dimasukan kembali ke reverberatory furnace.
II. Pembentukan Blister Copper (Cu2S)
Di conventer, matte dihilangkan FeS shg tinggal Cu2S yg disebut blister copper, kmd dioksidasi kembali shg membentuk white metal (Cu)
Cu2S + O2 à 2Cu + SO2
REFINING TERHADAP BLISTER COPPER
Blister copper mengandung impurities sulfur, besi, lead, bismuth, arsenic cobalt, juga logam mulia (emas, perak).
Ada 2 cara pemurnian :
1. Fire Refining
dilakukan peleburan dlm tanur impurities yg dpt dihilangkan : S, Cd, Zn, Mg, Al, Fe, Sn, Pb, As, dan Sb.
Tujuan :
-menghilangkan elemen yg mengganggu proses electro refining.
-membuat tembaga yg sedikit mengandung oksigen (utk kep pelistrikan)
-Utk membuat anoda
-Utk mencetak dlm btk billet, slab, kawat.
Proses ada 2 tahap :
I. Pereode oksidasi, prosesnya disebut flapping terbentuk slag
II. Pereode reduksi/ polling, mengikat oksigen dgn coke/ green timber, agar oksigennya tinggal 0,025-0,5%
2. Electro Refining
Hsl peleburan diatas dibuat anoda, dilakukan electrolisa, impurities yg dpt dipisahkan adl Se, Te, Be, Ni, Ag dan Au.
Hal2 yg perlu diperhatikan:
-Voltage : 0,30-0,35 V, density arus16,20 A/sq ft, kadar Cu didpt 99,9%
-Emas-Perak terkumpul sbg slime
-Bismuth dan nikel yg msk ke electroline menganggu jalannya electrolisa mk electrolyte hrs sering diganti, kalau tdk tembaga akan ikut mengendap dlm electrolyte.
PENGOLAHAN ZINC
Mineral :
Sphalerite (ZnS), Franklinite (ZnO, MnO, Fe2O3). Kadar Zn pd ZnS sekitar 3%
PBG : Differential Flotation
Preparasi Kimia :
Roasting dilakukan pd flash roster, multiple hearth roaster mengubah sulfida menjadi oksida. Diharapkan sulfida dpt direduksi dr 50% mjd 8% saja.
ZnS +3/2O2 - ZnO + SO2
Preparasi Fisik:
Dialkukan sintering (digumpalkan) juga akan mereduksi S dr 8% menjadi 1% saja.
Retorting:
Ada 2 macam : vertical & horizontal
Zinc akan melebur pd 419 C, mendidih 906 C sedang mereduksi dibutuhkan Temp 910-930 C
Reaksi :
ZnO + C à Zn + CO……..1
ZnO + CO à Zn+CO2…...2
CO2 + C à 2CO…………3
Hal - hal yg perlu diperhatikan:
-Zinc mudah bereaksi dgn CO
-Pd T 1000 C, CO jmlnya sedikit
BLAST FURNACE
Prinsipnya = retorting, membuat zinc uap, dikodensasikan shg terbtk zinc cair (89% Zinc uap). Slag masih mengandung 2-3% Zn, 0,5% Pb
Hal yg perlu diperhatikan
- Untuk mencegah tjd reoksidasi di dlm system mk temp charge di dlm furnace hrs dijaga di atas temp reoksidasi zinc > 1000C
- Untuk mencegah tjd reoksidasi setelah produk keluar dr furnace ke kondensor gas, mk temp hrs dibwh temp reoksidasi 450 C
- Untuk mencegah tjd reoksidasi didlm kondenser, mk hrs cepat2 didinginkan.
PEMURNIAN
1. Refluxing
Metal yg lebih volatile (Zn, Cd) dpt dipisahkan dr Fe, Pb dgn tekanan uap ttu. Dengan cara yg sama dapat dipisahkan antara Cd, Zn
2. Elektrolisa
Dilakukan bila biaya listrik murah dan timbal sangat korosif thd refractory.
Prinsip:
-Bijih di roasting, temp 600-700 C, temp jangan terlalu tinggi, dpt terbtk ferrite (ZnOFe2O3)
-Dilarutkan dlm asam sulfur agar didpt zinc sulfat, ZnO+SC2+O à ZnSO4
-Dilakukan electrowinning
copasnya disininih http://arsipteknikpertambangan.blogspot.com
copasnya disininih http://arsipteknikpertambangan.blogspot.com
Komentar yang baik atau diam!
EmoticonEmoticon