Jurnal Pengolahan Bahan Galian Industri Belerang Delwinnn.docx

JURNAL PENGOLAHAN BAHAN GALIAN INDUSTRI BELERANG (SULFUR)

Edwina Marchelina Mau Jurusan Teknik Pertambangan, Universitas Nusa Cendana Jl. Adi Sucipto Penfui No. 85001, Kupang, Indonesia E-mail : [email protected]

Abstrak Belerang adalah salah satu unsur yang sangat penting dalam industri. Di alam belerang ditemulakan,baik sebagai unsur dalam bentuk kristal belerang (hampir murni) atau lumpur dengan kadar sekitar 40% - 60% maupun sebagai persenyawaan dengan logam lain (golongan sulfida dan garam sulfo),seperti galena (Pbs),spalerit ((Zn,Fe)S),pirit (FeS2),dan lain-lain. Cara pengolahan belerang bergantung pada kepada jenis endapanya.belerang jenis lumpur,sebelum dimasukan ke dapur autoclave dilakukan flotasi terlebih dahulu,dengan tujuan untuk meninggikan kadar belerang dan menghilangkan senyawa besi sulfat dan silika dari larutan. Dapat juga dilakukan dengan pelarutan dan penghabluran (solvent dan crystalization),misalnya pelarut karbon disulfida,dimethil disulfida atau larutan hidrokarbon lainnya.

1. Pendahuluan Belerang adalah salah satu unsur yang sangat penting dalam industri. Belerang di Indonesia banyak terdapat bebas di daerah gunung berapi. Selain terdapat sebagai unsur bebas, juga terdapat dalam bentuk senyawa logam dalam bijih belerang. Belerang digunakan terutama untuk membuat asam sulfat. Pada industri ban, belerang digunakan untuk vulkanisasi karet yang bertujuan agar ban bertambah ketegangannya serta kekuatannya. Sebagai bagian dari ilmu kimia, kimia anorganik mempelajari berbagai macam kriteria dari belerang itu sendiri, mulai dai pengertian,sumber, hingga siklus belerang. Dengan tujuan agar kita tahu memanfaatkan belerang sesuai dengan sifatnya, sehingga tidak merugikan makhluk hidup khususnya manusia.

Belerang merupakan elemen penting bagi semua kehidupan, dan secara luas digunakan dalam proses biokimia. Dalam reaksi metabolik, senyawa sulfur berfungsi sebagai bahan bakar baik dan pernafasan (oksigen-menggantikan) bahan untuk organisme sederhana. Sulfur dalam bentuk organik hadir di biotin vitamin dan tiamin, yang terakhir yang bernama untuk kata Yunani untuk belerang. Belerang merupakan bagian penting dari banyak enzim dan juga dalam molekul antioksidan seperti glutathione dan thioredoxin. Belerang organik terikat adalah komponen dari semua protein, sebagai asam amino sistein dan metionin. Ikatan disulfida sebagian besar bertanggung jawab untuk kekuatan mekanik dan terpecahkannya keratin protein, yang ditemukan di kulit terluarnya, rambut, dan bulu, dan elemen berkontribusi terhadap bau menyengat mereka ketika dibakar. Secara umum,tipe endapan belerang di alam terdiri atas endapan primer dan endapan sekunder. Endapan primer terdiri atas endapan sublimasi,sedimentasi,aliran belerang,dan endapan penggantian (replancement). Sedangkan endapan sekunder terdiri atas endapan penggayaan supergen (hasil oksidasi,reduksi kimia dan bakteri) dan batuan penutup kubah garam (cap rock over salt domes). Proses

sublimasi,

sedimentasi

dan

aliran

belerang

menghasilkan

endapan

permukaan;sedangkan endapan penggantian menghasilkan endapan di bawah permukaan bumi yang memerlukan pengeboran untuk eksplorasi. a. Endapan primer 

Endapan sublimasi

Proses sublimasi belerang ini berasal dari gas vulkanik yang di sebut solfatara.endapan ini berdasarkan suhu solfatara dibagi menjadi 2 yaitu : - Solfatara dengan suhu 90 – 110oC Belerang akan melekat pada permukkan batuan di sekitar mulut solfatara atau akan mengisi celah-celah batuan dan menjadi semen. - Solfatara dengan suhu 200 – 300oC Aktifitas solfatara besar dan gas-gas vulkanik mengalir melalui saluran – saluran, kemudian mendingin, meleleh dan terapung dalam cekungan cekungan.



Endapan sedimentasi

Sedimentasi belerang terjadi di daerah yang berair.belerang yang menyumbling akan tengelam dan terapung atau tertimbun sebagai suatu endapan di dasar kawah. Berdasarkan suhu dasar kawah,belerang jenis ini dapat dibagi dua jenis yaitu : - Bila suhu dasar kawah lebih renda 1 dari titik cair belerang,maka belerang akan mengendap ke dasar kawah bersamaan dengan lumpur atau debu. - Bila suhu dasar kawah lebih tinggi atau sama dengan titik cair belerang,maka belerang akan terkumpul di dasar kawah sebagai cairan. 

Aliran belerang

Endapan belerang ini bersitrat asam tinggi atau sama dengan titik cair belerang,maka belerang akan terkumpul di dasar kawah sebagai cairan. 

Endapan penggantian (replacement)

Proses endapan belerang penggatian terjadi karena tersarangnya batuan induk oleh larutan hidrotermal,misalnya pirit atau markasit (FeS2).syarat syarat pengendapan belerang metasomatis adalah : - Adanya batuan induk yang serasi,misalnya batuan piroklastik,tufa dan aliran lava atau breksi vulkanik. - Adanya struktur patahan,rekahan,kekar,dan lipatan atau batuan sarang sebagai saluran. - Adanya kegiatan vulkanisme atau instruksi sebagai sumber hidrotermal.

b. Endapan sekunder 

Endapan pengayaan supergen

Alterasi oksidasi dan reduksi kimiawi Mineral sulfida umumnya sangat peka dan mudah berubah komposisi (toralterasi dan teroksidasi)menjadi sulfat yang sebagian besar larut dalam air.karena itu singkapan vein sulfida biasanya bebas dari mineral sukfidis.misalnya gososn (limonit dan kuarsa)sebagai penutup vein sulfida atau bog iron.syarat pengendapan sulfida supergen adalah : - Daerah tropis banyak hujan - Batuan sarang,untuk sirkulasi air dan udara

- Adanya urat-urat sulfida,vein yang diperkaya. 

Reduksi bakteri

Air yang merembes atau mengalir melalui batuan akan menjadikan reaksi kimia dan menghasilkan garam-garam sulfat.dalam kondisi tertentu (miskin oksigen),garam sulfat biasanya mengandung bakteri-bakteri yang dapat mereduksi garam sulfat menjadi hidrogen sulfida dengan reaksi. 

Batuan penutup kubah garam (cap rock oversalt domes)

Endapan belerang batuan penutup terdapat di atas kubah – kubah garam,dan biasanya berasosiasi dengan gamping ,gips,atau anhidrit.jenis ini terjadi akibat proses reduksi bakteria dan bahan – bahan gips dan anhidritb dan membentuk sulfida kalsium yang kemudian menjadi kalsium karbonat dan hidrogen sulfida.akhirnya,hidrogen sulfida itu dioksidasi menjadi belerang dan air.  Mineralogi · Sifat fisik belerang adalah : a. Kristal belerang berwarna kuning,kuning kegelapan,dan kehitam-hitaman,karena pengaruh unsur pengotornya. b. Berat jenis : 2,05 – 2,09. c. Kekerasan : 1,5 – 2,5 d. Ketahanan : mudah hancur(britlle) e. Pecahan : bentuk concoidal dan tidak rata f. Kilap : damar g. Rasa : batu ambar h. Gores berwarnah putih Sifat belerang lainnya adalah : a. Tidak larut dalam air,atau H2SO4. b. Tidak lebur 129OC dan titik didhnya 446oC c. Mudah larut dalam minyak bumi,minyak tanah dan anilin. d. Penghantar panas dan listrik yang buruk

Pada umumnya, endapan belerang mempunyai hubungan erat dengan kegiatan

gunung

berapi. Beberapa pendapat mengenai genesa belerang :

a. Belerang berasal dari H2S yang merupakan hasil reduksi CaSO4 oleh karbon dan methan. Terbentuknya H2S dapat melalui dua cara, yaitu oksidasi oleh air tanah dan reaksi antara H2S dengan CaSO4. b. Belerang dibentuk oleh bakteri de sulpho vibrio de sulfuricans. Prosesnya, sulfat oleh bakteri diubah menjadi sulfite. Selanjutnya sulfit diubah menjadi belerang. c. Belerang terdapat pada gypsum yang diendapkan langsung dari poly sulfite. d. Cebakan belerang ditemukan sebagai hasil sublimasi solfatara atau fumarola yang merupakan hasil dari aktivitas gunung berapi. Kristal belerang berdasarkan pengamatan dengan mata menunjukan kenampakan berwarna kuning dengan kekerasan berkisar antara 1,5-2,5 Dan mempunyai berat jenis 2,05. Apabila dibakar memberikan nyala warna biru da menghasilkan gas SO2 yang berbau tidak enak. Titik leleh pada suhu 234o-248oF dan mempunyai daya hantar listrik yang jelek serta tidak larut dalam air. Dialam, belerang dapat ditemukan baik sebagai unsur dalam bentuk kristal belerang atau dalam bentuk Lumpur dengan kadar S mencapai 40-60%. Dapat juga ditemui belerang dengan bentuk persenyawaan dengan logam lain seperti galena, spalerit, pyrite, dan lain-lain. Belerang banyak digunakan di industri pupuk, kertas, cat, plastik, bahan sintetis, pengolahan minyak bumi, industri karet dan ban, industri gula pasir, accu, industri kimia, bahan peledak, pertenunan, film dan fotografi, industri logam dan besi baja. Potensi dan penyebaran endapan belerang Indonesia saat ini baru diketahui di enam propinsi, dengan total cadangan sekitar 5,4 juta. Endapan belerang di Indonesia dapat ditemukan dibeberapa propinsi antara lain : Sumatera utara, lampung, jawa barat, jawa tengah, jawa timur, sulawesi utara, maluku. Untuk tipe sublimasi, karena proses terjadinya didasarkan kepada aktivitas gunung berapi, maka selama gunung berapi aktif, belerang tipe ini dapat diproduksi. Dengan demikian sumber daya belerang sublimasi dapat dianggap tidak terbatas.

 Potensi Dan Cadangan Potensi dan penyebaran endapan belerang indonesia saat ini baru di ketahui di enam provinsi,dengan total cadangan sekitar 5,4 juta ton. No

1

Lokasi

Cadangan (Ton)

Type Endapan

Terukur

Terindikasi

Tereka

Hipotetik

G.Sorik Merapi Taput Tarutung

104.487

-

220.000 -

-

Kab.Karo Sumut

174.884 17.197

-

-

-

Kec.Panyambuangan

59.788

-

-

-

S : 12,4 99,7 %

Sumatra Utara S : 20 - 93 % S : 50 -70 % S : 99,5 %

2

Bengkulu -

-

33,41

-

S:!

3

Kawah Kabu,G Berti Jawa Barat G.Pandayan

-

-

-

1,6

Cisurupan G.Kraha G.Galunggung

130.794 -

-

-

20.000 9.675

G.Talaga Bodas

848.771

-

-

-

G.Putri Jawa Timur

-

-

-

121.000

Sublimasi S :90 -95% S : 98,8 % S : 25,80% Lumpur,S : 10,12 % Lumpur,S : 99 % Lumpur,S: !

Du 255/Jatim Pt Candi Ngirimbi,Kab Banyuwangi

-

-

-

-

S : 90 %

G.Dieng

52.763

G.Ijen

36.000

Sublimasi,S : 32% Sublimasi,S : 20 -80%

4

5

6

Jawa Tengah

Maluku Du 304,Maluku Tenggara

18,051

246.000

-

-

S : 95,05 %

Potensi dan penyebaran endapan belerang Indonesia saat ini baru diketahui di enam propinsi, dengan total cadangan sekitar 5,4 juta. Untuk tipe sublimasi, karena proses terjadinya didasarkan kepada aktivitas gunung berapi, maka selama gunung berapi aktif, belerang tipe ini dapat diproduksi. Dengan demikian sumber daya belerang sublimasi dapat dianggap tidak terbatas.  Pertambangan 1. Eksplorasi Eksplorasi endapan belerang agak sukar,terutama untuk endapan tipe franch dibandingkan dengan tipe endapan stratigrafi( stratiform).hal ini disebabkanoleh sebarannya di permukaan bumi terpencaar ,indikasi yang sedikit,dan sangat dalam. Endapan tipe

stratigarfi

umumnya besar,berbentuk kubah serta dekat dengan permukaan bumi sehingga tidak begitu sulit untuk dilakukan eksplorasi. Eksplorasi endapan stratigarfi menyerupai eksplorasi minyak dan gas bumi,karena adanya hubungan genetik antara minyak. Metode eksplorasi yang di gunakan adalah pemetaaan geologi, foto geologi( struktur dan warna geokimia), thermal IR (Panas Dan Reaksi), geokimia (masuk dalam epektrometer gas-gas udara), tahanan jenis, alat-alat pemboran dan longging lubang bor. Eksplorasi tipe endapan belerang vulkanis dilakukan melalaui penyelidikan geologi daerah belerang (gunung berapi),pemboran,dan sumur sumur eksplorasi,analisis kimia contoh untuk menentukan kadar belerang dan dilakukan microkopis bijih. 2. Penambangan a.

Tambang terbuka Penambangan endapan belerang dapat dikerjakan dengan cara tambang terbuka.

Penggalian belerangnya dapat dilakukan dengan alat-alat sederhana atau dapat pula dengan tambang semprot. Apabila jumlah endapan belerang sedikit maka penambangannya dapat dilakukan secara manual dengan menggunakan peralatan antara lain: cangkul, linggis, ganco dan keranjang dan dilaksanakan dengan tenaga manusia. Untuk endapan belerang yang ditutupi oleh lapisan penutup yang cukup tebal, cara penambangannya dapat dilakukan dengan cara Frash Process, yaitu dengan pemboran kemudian dimasukan air panas (suhu 335º F) kedalam endapan belerang. Melalui pipa-pipa kondensasi dipompakan keluar dan ditampung dan diendapkan. Tahap berikutnya disublimasi untuk mendapatkan belerang yang bersih.

b. Tambang bawah tanah Penambangan bawah tanah dilakukan terhadap endapan yang terletak di bawah permukaan bumi.penambangan di kerjakan dengan membuat lubang – lubang bukaan ke arah endapan seperti shaft,tunnelling,drift,adit,dan lain-lain. Penambangan dapat menggunakan metode room and pilar,cut and fill,gophering dan lain-lain. c. Metode frasch – process Metode frasch – process adalah penambangan dengan menginjeksiakan air panas (±160ºC).air panas berfungsi berfungsi untuk melarutkan belerang dari endapan kubah garam atau sejenisnya pada kedalaman antara 150 – 170 M. Metode ini dikerjakan dengan membuat lubang bor dilengkapi dengan empat macam pipa bergaris - tenagh 3 – 20 cm.setiap pipa mempunyai fungsi sebagai berikut : - Pipa pertama ( paling luar) berfungsi sebagai selubung dan prlindung - Pipa kedua berfungsi untuk saluran panas - Pipa ketiga berfungsi mengalirkan lelehan - Pipa keempat atau (paling dalam) berfungsi memasukan udara bertegangan tinggi.

3. Pengolahan Cara pengolahan belerang bergantung pada kepada jenis endapanya.belerang jenis lumpur,sebelum dimasukan ke dapur autoclave dilakukan flotasi terlebih dahulu,dengan tujuan untuk meninggikan kadar belerang dan menghilangkan senyawa besi sulfat dan silika dari larutan. Dapat juga dilakukan dengan pelarutan

dan penghabluran (solvent dan

crystalization),misalnya pelarut karbon disulfida,dimethil disulfida atau larutan hidrokarbon lainnya. Belerang kristal penggolahanya dapat langsung dimassukan ke dalam dapur autoclave dengan menambahkan solar,air,dan NaOH,lalu dipanaskan dengan memasukan uap air panas bertekanan 3 atmosfer selama 30 -60 menit. Pemisahan belerang dalam dapur terjadi karena titik lebur belerang lebih rendah dari pada mineral penggotornya. Hasilnya berupa belerang cair yang dialirkan melalui filter kemudian dicetak dalam bentuk balok – balok. Untuk mendapatkan belerang yang berkadar murni tinggi dilakukan sublimasi dan destilasi,proses pemurnian belerang ini sangat penting karena industri membutuhkan kemurnian tinggi,yakni 99,9 % S. Belerang berkadar sekitar 45 – 66 & S. Dipergunakan untuk membasmi tikus,dan lain sebagainya.

a.

Prosedur pengujian

Bagaimana proses untuk mengekstraksi belerang dijelaskan sebagai berikut. 1.

Proses Frasch Cadangan bawah tanah belerang biasanya terdapat pada kedalaman antara 150-750 m

dan tebalnya kira-kira 30 m. Pipa berdiameter 20 cm dimasukkan hingga ke dasar endapan belerang. Pipa lain yang lebih kecil, berdiameter 10 cm dan lebih pendek dimasukkan dalam pipa pertama. Pipa terakhir, bediameter 2,5 cm dimasukkan ke dalam pipa kedua. Pipa terakhir mempunyai panjang setengah dari pipa pertama. Mula-mula air bersuhu 165oC dialirkan ke bawah melalui pipa pertama. Air panas ini akan melelehkan belerang di sekitarnya dan mendorong cairan belerang naik melalui pipa. Air bertekanan tinggi dipompa melalui pipa yang paling kecil, menghasilkan buih bermassa jenis kecil yang akan naik ke permukaan tanah melewati pipa berukuran sedang. Buih ini mengandung belerang, udara, dan air. Di permukaan tanah, campuran ini didinginkan dan menghasilkan kristal belerang berwarna kuning dari cairannya yang berwarna ungu. Kristal belerang dihancurkan dengan dinamit menjadi pecahan yang berukuran lebih kecil sehingga mudah diangkut ke tempat lain.

2. Proses Claus. Pada proses Claus, mula-mula gas alam dialirkan dalam etanol amin, HOCH2CH2NH2 dan terjadi reaksi: HOCH2CH2NH2(l) + H2S(g) ⇆ HOCH2CH2NH3+ + HSSetelah dipisahkan, campuran kemudian dipanaskan sehingga H2S dilepaskan sebagai gas. Gas ini kemudian dicampur dengan gas oksigen untuk membakar sepertiga H2S menjadi gas SO2 dan air. Gas SO2 bereaksi dengan H2S sisa membentuk belerang dan air. 2H2S + 3O2→ 2SO2 + 2H2O4H2S + 2SO2 → 6S + 4H2O

3. Pemanasan Pirit. Pirit dipanaskan tanpa udara akan menyebabkan dekomposisi S22- menjadi belerang dan FeS. FeS2 → FeS + S

Belerang dapat digunakan dalam industri kimia yaitu untuk pembuatan asam sulfat (H2SO4) yang diperlukan untuk pembuatan pupuk, penghalusan minyka bahan-bahan kimia berat dan keperluan lain untuk metalurgi. Disamping belerang dimanfaatkan dalam industri cat, industri karet, industri tekstil, industri korek api, bahan peledak, industri ban, pabrik kertas, industri gula yang digunakan dalam proses sulfinasi , industri rayon, film celulosa, ebonit, cairan sulfida, bahan pengawet kayu 1)

Belerang bersama KNO3 digunakan dalam pembuatan serbuk mesiu.

2)

Belerang sangat penting untuk kehidupan. Belerang adalah penyusun lemak, cairan tubuh

dan mineral tulang, dalam kadar yang sedikit. 3)

Salah satu penerapan penting kimia sulfur ialah dalam pengolahan kayu menjadi pulp kayu

yang digunakan di dalam kertas dan karton. 4)

Untuk menghilangkan jerawat, panu, kudis, kurap, juga untuk berbagai masalah kulit

lainnya seperti ketombe, alergi, dan mengurangi jumlah minyak berlebihan di kulit. 5)

Belerang digunakan dalam proses vulkanisasi karet alam dan juga berperan sebagai

fungisida. Belerang digunakan besar-besaran dalam pembuatan pupuk fosfat. Berton-ton belerang digunakan untuk menghasilkan asam sulfat, bahan kimia yang sangat penting. 6)

Belerang juga digunakan untuk pembuatan kertas sulfit dan kertas lainnya, untuk

mensterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering. Belerang merupakan insultor yang baik.  Perkembangan pemasokan dan permintaan Perkembangan produksi belerang di indonesia dalam kurung 1977 sampai dengan 1989berfluktuasi, namun cenderung meningkat dengan laju perubahan tahunan sebesar 9,4%. Dibandingkan dengan produksinya, komsumsi belerang di indonesia pada kurun yang sama cukup tinggi dan cenderung menigkat dengan laju pertumbuhan tahunan sebesar 8%. Industri yang mengkomsumsi belerang adalah industri pupuk sebesar 1,8 juta ton, dengan laju pertumbuhan (lp) tahunan sebesar 9,7 selanjutnya industri kimia sebanyak 216.233 ton (11,83%) industri gula sebanyak 140.117 ton (16,07%), dan industri ban, karet, dan koerk api. Sementara itu, nilai komsumsi belerang pun mengalami kenaikan, dari Rp 1,7 milyar tahun 1977 menjadi Rp 69,4 milyar tahun 1987 dengan laju pertumbuhan tahunan sebesar 26,54%.

Tabel penyediaan dan pasokan belerang indonesia, 1977 – 1992 komsumsi

Produksi Tahun

impor

Jumlah

Jumlah

Nilai

Jumlah

Nilai

Ekspor

Stock

(ton)

ton

Rp

ton

$ AS

1977

1.697

46.302

1.680.384

30.406

2.235

-

Negatif

1978

204

62.062

2.790.271

47.083

3.138

-

Negatif

1979

180

69.384

4.884.295

32.009

3.852

2.5

Negatif

1980

197

72.695

7.181.084

53.233

9.172

0.2

Negatif

1981

498

73.981

7.936.152

99.925

15.789

0.3

Positif

1982

1.114

82.424

1.479.059

76.217

13.667

-

Negatif

1983

2.769

88.320

10.699.705

105.730

15.860

0.1

Positif

1984

5.099

88.476

11.494.916

214.480

32.561

-

Positif

1985

4.336

240.479

38.287.516

185.213

33.056

-

Negatif

1986

4.525

322.024

61.586.983

232.246

37.214

-

Negatif

1987

3.941

333.197

71.075.767

379.115

51.387

-

Positif

1988

3.411

359.239

60.323.771

345.577

47.389

-

Negatif

1989

3.732

347.264

69.411.847

298.637

43.374

-

Negatif

1990

3.918

339.466

73.973.584

260.324

32.299

-

-

1991

4.216

355.627

4.908.305

274.761

35.080

-

-

1992

5.180

362.396

86.277.855

329.458

41.44

-

-

Untuk memprakirakan perkembangan kebutuhan lima tahun mendatang di indonesia kebutuhan akan dihitung berdasarkan laju pertumbuhan GNP (gross national produc) sebesar 5% dengan asumsi keadaan ekonomi dan politik sesuai dengan tahun-tahun sebelumnya hasil perhitungan memperlihatkan bahwa proyeksi komsumsi belerang pada tahun 2000 akan berkisar antara 402.500 – 706.900 ton. Jumlah belerang impor saat ini lebih besar dibandingkan dengan stok dan produksi tambang. Perbandingan tersebut adalah 81 : 1 beberapa faktor yang dapat mendorong meningkatnya produksi belerang di indonesia untuk dapat berperan dalam pemasokan antara lain : 1.

Menguatnya nilai mata uang asing

2.

Kebutuhan belerang

3.

Perlu penelitian cara menangkap uap belerang yang maksimal

DAFTAR PUSTAKA http://oktafianaoka.blogspot.co.id/ https://translate.google.com/translate?hl=id&sl=en&tl=id&u=http%3A%2F%2Fwww.mapsofw orld.com%2Fminerals%2Fworld-sulphur-producers.html https://translate.google.com/translate?hl=id&sl=en&u=http://www.indexmundi.com/en/commo dities/minerals/sulfur/sulfur_t11.html&prev=search https://translate.google.com/translate?hl=id&sl=en&u=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/ commodity/sulfur/&prev=search http://dokumen.tips/download/document/?id=hP07RBKiFpbY6PGjw4fALOUoHJnWklb6WcZfoI xk8qY5k5wPDoffbUUTtQmGxh%2FMPn0%2BbaRKZr8g69SJhPlQqQ%3D%3D