BUCKET WHEEL EXCAVATOR

    Sistem penambangan dengan sistem Continous Mining (Penambangan Menerus) merupakan suatu sistem rangkaian kerja yang mana jika salah satu sistem itu berhenti maka bagian-bagian yang lain akan berhenti juga. Oleh karenanya diperlukan koordinasi yang tepat dan bersinergi dari semua rangkaian alat tambang di BWE. Sistem tersebut dan satuan kerja yang terkait, agar tidak muncul jam halangan yang akan mempengaruhi realisasi target produksi.

 Metode-metode dalam continous mining antara lain:

-       Berdasarkan kedudukan lantai kerja (planum)

a.    High cut

b.    High step

c.    Deep step

d.    Double deep step

-       Berdasarkan penggalian bucket

a.    Terrace cut

b.    Dropping cut

c.    Selective mining

d.    Combination cut

-       Berdasarkan bentuk blok gali

a.    Metode penggalian depan (front working atau face working)

b.    Metode penggalian setengah blok (half block working)

c.    Metode blok penuh (full block working)

Pada proses pengupasan overburden dan pembuangannya dapat dibagi dalam 3 tahap, yaitu pengupasan, pengangkutan, dan pembuangan. Ketiga tahapan itu membutuhkan alat-alat berupa:

a.    BWE sebagai alat pengupas,

b.    Conveyor Excavator (CE) dan Conveyor Dump (CD) sebagai alat transportasi/pengangkutan,

c.    Tripper Car sebagai penghubung Conveyor Dump dengan Spreader, dan

d.   Spreader sebagai alat penghampar tanah.

Rangkaian kerja proses penggalian hingga ke daerah penimbunan batubara yakni, proses pembuangan, pengangkutan, dan penumpukan di stockpile ataupun pengisian ke gerbong. Ketiga proses situ membutuhkan alat-alat berupa:

a.    BWE sebagai alat penambangan batubara,

b.    Conveyor Excavator (CE) dan Conveyor Coal (CC) sebagai alat pengangkutan batubara,

c.    Stacker Reclaimer sebagai alat untuk menimbun batubara ke stockpile, maupun untuk mengisi ke gerbong kereta api.

Faktor produksi sangat berpengaruh pada pencapaian target produksi BWE. SPF dan Operation Time akan berbanding lurus dengan produksi. Apabila SPF dan Operation Time rendah, maka produksi juga akan rendah dan sebaliknya. 

Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi BWE

Dalam melakukan kegiatan penggalian, banyak hal yang mempengaruhi pencapaian produksi, diantaranya:

1.   Faktor alat

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi penggalian atau kapasitas penggalian BWE adalah:

a.    Karakteristik bahan dan bucket

b.   Kecepatan Penggalian

c.    Desain kapasitas bucket dan jumlah bucket

d.   Jumlah dan bentuk gigi bucket

2.   Faktor alam

a.    Kekerasan Material

Kekerasan material mempengaruhi produksi karena kemampuan BWE (bcm/menit) merupakan fungsi dari angka pengisisan bucket. Semakin tinggi angka pengisian bucket , maka semakin besar produksi yang dicapai. BWE hanya dapat melakukan penggalian secara efisien jika material yang digali memiliki kekerasan dibawah 5000 kpa.

Jenis material ini akan sangat berpengaruh terhadap konstruksi BWE karena saat menggali material keras ini akan terjadi vibrasi yang tinggi yang akan menyebabkan kerusakan pada konstruksi BWE. Agar tidak terjadi vibrasi maka ke dalam penetrasi gigi bucket dan kecepatan putaran roda gali harus dikurangi sehingga akan menurunkan SPF.

b.   Kelengketan material (sticky material)

Jenis material lengket akan menyebabkan tanah galian yang telah masuk ke dalam bucket tidak tumpah ke belt di ban 1, tetapi akan jatuh ke lantai kerja atau ikut berputar bersama bucket sehingga pada pengisian berikutnya bucket tidak terisi penuh.

c.    Material abrasive

Material abrasive ini akan berpengaruh terhadap kecepatan ausnya gigi bucket. Akibatnya, maka penetrasi yang dilakukan gigi bucket tidak bisa terlalu dalam sehingga pengisian bucket menjadi rendah.

d.   Selective mining

Merupakan sistem penggalian dengan cara memilih lapisan batubara atau tanah oleh BWE, dimana prinsip kerja BWE menggali batubara yang diatasnya terhadap lapisan tanah penutup yang tipis akibat sisa penggalian BWE pada lapisan atasnya.

Tujuan selective mining ini adalah untuk mendapatkan batubara bersih yang sesuai dengan standar permintaan pasar. Untuk mendapatkan batubara yang bersih, BWE harus menggali dengan hati-hati sehingga BWE tidak dapat mengisi bucket-nya secara optimal. Dengan kondisi tersebut menunjukkan bahwa selective mining juga mempengaruhi SPF.

e.    Kondisi permukaan kerja

Kondisi permukaan kerja yang dihadapi adalah hal yang menyangkut geometri blok penggalian. Juga berpengaruh terhadap SPF yang juga meliputi tinggi blok, lebar blok, dan tebal blok.

Kondisi permukaan kerja ini merupakan suatu pola dimana BWE dapat bekerja dengan leluasa, aman, dan sesuai kemampuan.

f.    Kemampuan Operator

Kemampuan operator yang sangat berpengaruh pada nilai SPF adalah sebagai berikut:

1.    Kemampuan untuk membatasi sudut ayunan (slewing) dan pembalikan arah ayun.

2.    Keahlian dalam berpindah slice sehingga angka pengisian bucket tetap tinggi

3.    Kemampuan operator dalam meng-inching (mengatur katebalan sayatan) sehingga tidak terjadi overload atau bucket kurang penuh.

g.   Specific production faktor (SPF)

Specific production factor (SPF) meupakan parameter kapasitas/ kinerja pemindahan tanah dari BWE. SPF diperoleh dari perbandingan antara volume tanah dan batubara hasil penggalian dan waktu penggaliannya.

Untuk menghitung kapasitas nyata bucket wheel excavator, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan  berikut:

Qny = Vb/Ef

Dimana:

Q­_ny       = kapasitas sebenarnya (bcm/jam atau bcm/menit)

Vb        = volume galian hasil ukur lapangan (bcm)

Ef         = waktu jalan efektif (jam atau menit)

EKSTRAKSI METALURGI

Tujuan

Mengerti, memahami dasar metallurgi

Contoh, Metalurgi Ekstraksi :

Pirometalurgi   
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 dimurnikan à 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.

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

-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