Modul 1 Konflo Bagin.docx

1. Tujuan Percobaan 1.1 Menentukan pengaruh pH pada proses flotasi mineral sulfida 1.2 Menentukan pengaruh banyaknya reagen kimia yang digunakan pada proses flotasi mineral sulfida

2. Teori Dasar Konsentrasi flotasi merupakan metoda fisika kimia untuk memisahkan mineral berharga dari yang tidak berharga dengan cara mengapungkan salah satu mineral ke permukaan pulp. Hal ini didasarkan pada sifat permukaan mineral apakah suka terhadap udara/takut air (hidrofobik) atau suka terhadap air/takut udara (hidrofilik). Mineral yang diapungkan adalah mineral hidrofobik, sedangkan mineral yang tidak diapungkan adalah mineral hidrofilik.

Untuk mendukung agar proses konsentrasi flotasi berjalan lancar, maka diperlukan reagen-reagen kimia yang spesifik. Reagen kimia ini digunakan dalam proses flotasi untuk menciptakan kondisi flotasi berlangsung dengan baik dan setiap reagen ini memiliki fungsi spesifik. Terdapat tiga kelompok utama reagen kimia yang biasa digunakan, yaitu kolektor, frother, dan modifier. Kolektor merupakan reagen kimia yang dapat mengubah permukaan mineral yang awalnya hidrofilik menjadi hidrofobik. Frother merupakan reagen kimia untuk menurunkan tegangan permukaan air sehingga membenguk gelombang yang relatif stabil. Modifier merupakan reagen kimia lain yang ditambahkan dalam proses flotasi yang berfungsi untuk mengatur lingkungan yang sesuai agar flotasi berlangsung baik. Modifier terdiri dari beberapa macam reagen, yaitu pH regulator, depressant, dispersant dan activator. pH regulator bergungsi untuk mengatur pH lingkungan flotasi. Depresant berfungsi untuk mencegah interaksi kolektor dengan mineral teretentu yang tidak ingin diapungkan. Aktivator berfungsi untuk membantu kolektor untuk berinteraksi dengan mineral tertentu. Dispersant berfungsi untuk melepaskan partikel-partikel halus.

Proses flotasi terdiri dari dua tahap yaitu conditioning dan aerasi. Conditioning merupakan tahapan dari flotasi dimana permukaan mineral yang berada dalam pulp diolah dengan reagen kimia sedemikian rupa sehingga apabila diberi udara maka mineral tertentu akan mengapung dan mineral lainnya akan tenggelam agar proses flotasi berlangsung dengan baik. Lalu proses aerasi merupakan tahapan proses flotasi dengan memasukkan aliran udara ke dalam pulp yang telah mengalami condition, sehingga timul gelembung-gelembung udara dalam pulp. Pada proses aerasi ini partikel mineral yang bersifat hidrofobik akan menempel pada gelembung udara, naik serta keluar bersama-sama sedangkan partikel mineral yang bersifat hidrofilik akan tetap tenggelam dan menjadi produk berupa endapan.

Gambar 1. Zona dalam proses flotasi pada mesin Denver

3. Data Percobaan Berat mineral = 317.6 gram Air = 1800 mL Berat kertas = 5.6 gram pH = 10

%Solid = 15% Waktu Flotasi = 10 menit Tabel 1. Data Hasil Percobaan pH 9 10 11

Berat feed (gram) 317.6 317.6 317.6

Berat konsentrat (gram) 100 59 51.8

4. Pengolahan Data %𝑅𝑒𝑐𝑜𝑣𝑒𝑦 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 =

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 𝑥 100% 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐹𝑒𝑒𝑑

Untuk pH 10: 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 𝑥 100% 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐹𝑒𝑒𝑑 59 %𝑅𝑒𝑐𝑜𝑣𝑒𝑦 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 = 𝑥 100% = 18.577% 317.6

%𝑅𝑒𝑐𝑜𝑣𝑒𝑦 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 =

Tabel 2. %Recovery Untuk Setiap Variasi pH pH 9 10 11

Berat feed (gram) 317.6 317.6 317.6

Berat konsentrat (gram) 100 59 51.8

%Recovery 31.486 18.577 16.310

Grafik pH vs %Recovery 35.000 30.000

%Recovery

25.000 20.000 15.000

10.000 5.000 0.000 7

8

9

pH

Gambar 2. Kurva pH vs %Recovery

5. Pembahasan Pada praktikum ini digunakan bijih yang telah disediakan oleh asisten sebanyak 317.6 gram. Setelah itu, sediakan air sebanyak 1800 mL lalu isi ke baki flotasi, lalu tambahkan feed yang telah ditimbang tadi lalu nyalakan mesin flotasi agar teraduk, selama 2 menit. Setelah itu, diukur pH nya terlebih dahulu, dan atur pH menjadi 10, apabila pH<10, tambahkan CaO. Jika pH>10, maka tambahkan asam sulfat. Setelah itu lakukan conditioning selama 10 menit, dengan ketentuan pada sesaat sebelum di conditioning, ditambahkan depresan NaCN sekitar 0.649 gram, lalu pada menit ke-1 tambahkan lagi kolektor yang berupa xanthat, setelah itu pada menit ke-8 tambahkan frother berupa pine oil selama 24 tetes. Lalu lakukan aerasi selama 2 menit dan lakukan proses flotasi (penampungan gelembung udara) selama 5 menit. Setelah gelembung udara tertampung, saring menggunakan kertas saring sehingga hanya diperoleh konsentratnya saja. Lalu oven selama 1 hari, dan timbang konsentrat.

Mekanisme flotasi diferensial mineral sulfida (asumsi digunakan bijih kompleks Pb-Cu-Zn) yaitu pertama-tama dilakukan flotasi ruah terlebih dahulu untuk

meningkatkan kadar Pb-Cu-Zn dengan mengapungkan Pb-Cu-Zn. Setelah itu, dilakukan flotasi kedua dimana mineral Zn akan didepress terlebih dahulu sehingga akan mengendap bersama pengotor, sedangkan Pb dan Cu akan terapungkan. Kemudian konsentrat Pb-Cu akan dilakukan lagi, dimana mineral Cu akan didepress sehingga konsentrat Pb terapungkan. Konsentrat Zn yang masih mengandung pengotor akan dilakukan flotasi kembali sehingga pengotornya mengendap. Pada akhirnya diperoleh konsentrat Cu, konsentrat Pb, konsentrat Zn, dan tailing akhir yang masing-masing diperoleh secara terpisah.

Terdapat tiga kelompok utama reagen kimia yang biasa digunakan, yaitu kolektor, frother, dan modifier.Penambahan reagen-reagen kimia tersebut harus pada komposisi yang tepat. Kolektor merupakan reagen kimia yang dapat mengubah permukaan mineral yang awalnya hidrofilik menjadi hidrofobik. Kolektor yang digunakan pada praktikum ini ialah xanthate. Apabila kolektor terlalu sedikit, maka masih ada mineral berharga yang tidak menjadi hidrofobik, sehingga akan sulit untuk digelembungkan dan hasil flotasi menjadi tidak efisien. Apabila kolektor terlalu banyak, maka mineral yang tidak berharga dapat saja menjadi hidrofob dan akan tetap mengapung bersama mineral berharga, sehingga hasil flotasi menjadi tidak efisien .Frother merupakan reagen kimia untuk menurunkan tegangan permukaan air sehingga membenguk gelombang yang relatif stabil. Frother yang digunakan pada praktikum ini ialah pine oil. Apabila frother terlalu banyak, maka akan mudah terbentuk gelembung dan sulit dipecahkan, alhasil akan sulit saat material handling hasil flotasi dimana gelembungnya besar, hanya mengandung sedikit mineral berharga, terlalu banyak udara serta sulit dipecahkan jadinya hasil flotasi tidak efisien. Apabila frother terlalu sedikit, maka gelembung akan sulit terbentuk, sehingga mineral berharga belum sampai daerah atas pulp, akan terbawa kembali ke dasar pulp karena gelembungnya mudah pecah, sehingga recovery menjadi sangat kecil. Modifier merupakan reagen kimia lain yang ditambahkan dalam proses flotasi yang berfungsi untuk mengatur lingkungan yang sesuai agar flotasi berlangsung baik. Modifier terdiri dari beberapa macam reagen, yaitu pH

regulator, depressant, dispersant dan activator. pH regulator bergungsi untuk mengatur pH lingkungan flotasi. pH regulator yang digunakan ialah CaO dan asam sulfat. pH ini ditentukan sesuai kondisi yang kita inginkan, dan pH ini haru optimum sesuai dengan mineral yang akan kita apungkan. Depresant berfungsi untuk mencegah interaksi kolektor dengan mineral teretentu yang tidak ingin diapungkan. Depresan yang kita gunakan ialah NaCN. Apabila NaCN terlalu banyak, maka terdapat juga mineral berharga yang akan ikut terdepress, sehingga recovery akan berkurang. Apabila NaCN terlalu sedikit, maka mineral pengotor bisa jadi akan terapungkan karena pengaruh kolektor dan frother, sehingga pada konsentrat terdapat banyak mineral pengotor sehingga recovery yang didapatkan itu sedikit.

Reagen yang digunakan pada proses flotasi ini ialah frother berupa pine oil, depresan berupa NaCN, kolektor berupa Xanthate, serta pH regulator berupa CaO (basa) dan asam sulfat (asam). Mekanisme kerja kolektor ialah pada dalam larutan kolektor akan terdisosiasi menjadi spesi polar dan nonpolar. Spesi polar terdiri dari gugus ion logam dan spesi non polar terdiri dari gugus radikal, rantai hidrokarbon. Spesi ion logam tadi yang nantinya akan mengadsorpsi pada permukaan mineral berharga yang bermuatan. Dan spesi non polar ini yang tidak akan berinteraksi dengan air yang menjadikannya sebagai spesi hidrofobik. Mekanisme kerja frother ialah reagen kimia yang dapat menurunkan tegangan permukaan air sehingga mudah membentuk gelembung yang relative stabil, adapun mekanisme menstabilkan gelembung udara ialah dengan cara mendispersi gelembung udara di dalam pulp dan dengan cara mengontrol karakteristik buih. Mekanisme kerja depresan ialah depresant NaCN misalnya di pulp akan terdisosiasi menjadi Na+ dan CN-, lalu ion CN- akan diserap oleh permukaan mineral pirit yang sebelumya bekerja kurang baik dengan kolektor. Dengan diserapnya ion CN- pada permukaan mineral pirit akhirnya mineral pirit tersebut menjadi lebih hidrofilik karena kolektor tidak menempel pada mineral tersebut dan terhalangi oleh ion CN-. Karena hal itu, pirit akan tetap tenggelam di dasar pulp. Mekanisme kerja pH

regulator ialah dengan cara CaO larut dalam pulp yang mengandung H2O yang nantinya akan menjadi Ca(OH)2 sebagai sumber ion OH- yang akan menaikkan pH. Untuk asam H2SO4 didalam pulp akan terdisiosiasi sebagai sumber ion H+ yang akan menurunkan pH[1].

Adapun faktor-faktor yang memengaruhi proses flotasi ialah ukuran partikel. Apabila ukuran partikel terlalu besar, maka akan sulit diapungkan karena berat, dan apabila sebaliknya, maka akan mudah membentuk slime sehingga sulit dipisahkan. Selanutnya ialah %solid, %solid haruslah optimum berkisar dari 15%-35%. Selanutnya ialah derajat oksidasi. Lalu faktor lainnya ialah pH, pH harus dibuat sesuai dengan kondisi optimum mineral yang akan diflotasi, contoh untuk sphlalerit haruslah dibuat pH basa agar optimum. Faktor selanjutnya ialah reagen flotasi dimana komposisinya harus optimum (lihat penjelasan paragraf sebelumnya). Faktor selanjutnya ialah kecepatan putaran pengadukan, apabila terlalu cepat, mineral akan mudah pecah serta gelembung juga akan mudah pecah, apabila terlalu lambat, maka kontak antara reagen kimia dengan mineral tidak bercampur sempurna. Faktor selanjutnya ialah laju pengaliran udara, apabila terlalu besar, maka akan mudah membentuk gelembung udara serta di atas pulp terbentuk banyak gelembung udara yang hanya mengandung banyak udara sedikit mineral berharga sehingga tidak efisien. Apabila terlalu lambat, maka udara akan sulit terbentuk dan belum sempat untuk naik ke atas permukaan pulp

Pada pengolahan data, untuk pH 9 diperoleh berat konsentrat 100 gram dimana %recoverynya ialah 31.486%. Untuk pH 10 diperoleh berat konsentrat 59 gram dimana %recoverynya ialah 18.577%. Untuk pH 11 diperoleh berat konsentrat 51.8 gram dimana %recoverynya ialah 16.310%. Terlihat bahwa untuk pH 9 ialah dengan perolehan %recovery yang paling besar diantara yang lain, hal ini dikarenakan proses flotasi mineral yang kita gunakan itu optimum di pH 9 dibandingkan pH 10 dan pH 11.

Dari kurva (Grafik 1. pH vs %recovery) diperoleh bahwa pada pH 9 nilai recoverynya paling besar dibanding pH 10 dan pH 11. Dari kurva pH vs recovery kita belum bisa simpulkan untuk menarik garis regresi linear, karena hubungan antara pH dan %recovery itu tidak linear. %Recovery ditentukan dari pH optimum tiap-tiap mineral yang digunakan pada proses flotasi. Apabila mineralnya berbeda, maka pH optimumnya berbeda pula. pH optimum merupakan pH dimana didapatkan nilai %recovery yang paling besar pada suatu proses flotasi.

Di PT Freeport Indonesia, dilakukan proses flotasi dengan sirkuit flotasi rougherscavenger, masuk polishing mill lalu ke sirkuit flotasi cleaner dengan bahan kimia (reagent) yang 'memilah' dengan mengapungkan partikel mineral berharga menjadi konsentrat emas, perak dan tembaga. Proses ini berulang dalam 10 tangki besar sel flotasi hingga kandungan mineral berharga yang sudah rendah sekali dinamakan tailing yang bakal menjadi limbah. Reagen yang digunakan adalah kapur, pembuih (frother) dan kolektor. Pembuih membentuk gelembung yang stabil, yang mengapung ke permukaan sel flotasi sebagai buih. Selain di PT Freeport Indonesia, metode flotasi dilakukan di PT Coeur Mining yang berlokasi di Amerika Utara yang merupakan produser perak terbesar ke-9 di dunia. Terdapat banyak lokasi tambang salah satunya adalah Tambang Pamerajo. Tambang Pamerejo menghasilkan bijih dari operasi permukaan dan bawah tanah yang menargetkan sejumlah sistem vena perak-emas. Bijih diproses menggunakan flotasi dan pencucian sianida untuk menghasilkan batangan perak-emas. Reagen yang digunakan adalah kolektor (xanthate, dithiophophates, dan thionocarbonates), frother (MIBC), modifier (lime, soda ash, caustic soda), activator (copper sulphate, sodium hydrosulphide, dan sodium sulphide), dan depressant (SMBS, sodium hydrosulphide, sodium sulphide, CMC, dextrin, guar gum).

6. Jawaban Pertanyaan 1) Jelaskan bagaimana terjadi pemisahan Pb-Zn! Jawab :

Proses untuk pemisahan Pb-Zn ialah dengan cara mendepress Zn terlebih dahulu karena Pb lebih mudah untuk diflotasi dengan menggunakan depressant NaCN dan kolektor yang digunakan ialah Xanthate. Kondisi pH optimal untuk proses flotasi ini ialah pada range 9-11. Frother ditambahkan untuk menurunkan tegangan permukaan air dan menjaga gelembung udara yang membawa Pb agar tetap stabil dan tidak mudah pecah saat diapungkan ke atas dalam sel flotasi. Frother yang digunakan dapat berupa dowfroth. Nantinya diperoleh konsentrat Pb dan tailing Zn.

2) Bagaimana mekanisme: a. Pengaktifan sphalerite dengan CuSO4 Jawab : Aktivator CuSO4 pada pulp akan terdisosiasi menjadi Cu2+ dan SO42- . Permukaan mineral sphalerite yang sebelumnya kurang berikatan baik dengan kolektor, akan mengabsorpsi ion Cu2+. Aktivator bertugas untuk membantu kolektor menempel pada mineral dan mengubah mineral hidrofilik menjadi hidrofobik secara selektif. Hal ini akan membuat sphalerite menjadi hidrofobik dan mengapung bersama gelembung udara..

b. Pendepresan pirit dengan NaCN Jawab : Depresant NaCN di pulp akan terdisosiasi menjadi Na+ dan CN-, lalu ion CNakan diserap oleh permukaan mineral pirit yang sebelumya bekerja kurang baik dengan kolektor. Dengan diserapnya ion CN- pada permukaan mineral pirit akhirnya mineral pirit tersebut menjadi lebih hidrofilik karena kolektor tidak menempel pada mineral tersebut dan terhalangi oleh ion CN-. Karena hal itu, pirit akan tetap tenggelam di dasar pulp

c. Pendepresan sphalerit dengan ZnSO4

Depresant ZnSO4 di pulp akan terdisosiasi menjadi Zn2+ dan SO42-, lalu ion Zn2+ akan diserap oleh permukaan mineral sphalerit yang sebelumnya bekerja kurang baik dengan kolektor. Dengan diserapnya ion Zn2+ pada permukaan mineral sphalerit akhirnya mineral sphalerit tersebut menjadi lebih hidrofilik karena kolektor tidak menempel pada mineral tersebut dan terhalangi oleh ion Zn2+. Karena hal itu, pirit akan tetap tenggelam di dasar pulp

3) Bagaimana ion sianida mendepress sphalerit yang telah diaktifkan ion Cu? Jawab : Ion sianida mengikat ion Cu2+ yang teradsorpsi pada permukaan mineral sphalerite sehingga mineral sphalerite sifatnya berubah dari hidrofobik menjadi hidrofilik karena tidak ada ion Cu2+ yang membuat partikel mineral menjadi hidrofobik dan yang bekerja dalam membantu kolektor.

4) Bila Anda diberikan bijih yang mengandung galena, sphalerit, pirit, kalkopirit, dan gangue silikat, coba berikan prosedur bagaimana mendapatkan konsentrat galena, konsentrat pirit, dan konsentrat kalkopirit. Jawab : Konsentrat galena memiliki rumus kimia PbS, pirit (FeS2), kalkopirit (CuFeS2), dan gangue silikat ialah (SiO2). Untuk prosedur pemisahannya, dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 3. Prosedur pemisahan bijih yang mengandung galena, sphalerit, pirit, kalkopirit, dan gangue silikat

7. Kesimpulan -

pH optimum didapatkan ialah pH 9. pH tidak dapat disimpulkan hubungannya linear dengan %recovery karena tiap mineral memiliki pH optimum yang berbeda-beda

-

Penambahan reagen kimia seperti frother, kolektor, depresan, dan pH regulator memiliki komposisi optimum yang berbeda-beda sesuai dengan kondisi lingkungan dan mineral yang digunakan

8. Saran 1. Sejauh ini abangnya udah menjelaskan praktikum secara jelas. Hanya saja pada proses flotasi (penampungan buih) itu dilakukan secara manual. Kedepannya proses penampungan buih itu dapat dilakukan langsung oleh alat sehingga diperoleh hasil optimum dan tidak merepotkan praktikan yang harus menampung secara manual

9. Daftar Pustaka 1. Handayani, Ismi. 2019. Handout Kuliah MG3212 - Konsentrasi Flotasi. Teknik Metalurgi ITB. 2. Kawatra, S.K. Flotation Fundamentals. 3. Bulatovic, S.M. 2007. Handbook of Flotation Reagents. Elsevier Science & Technology Book

10. Lampiran

Gambar 4. Foto bersama asisten

Gambar 5. Buih yang terbentuk

Gambar 6. Hasil konsentrat yang telah dikeringkan