BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Flotasi

Flotasi adalah salah satu proses konsentrasi (meningkatkan kadar mineral) yang

menggunakan perbedaan sifat kimia dan fisik mineral, sifat fisik disini adalah sifat

permukaan mineral itu. Mineral dengan permukaan yang suka dengan air disebut

hidrofilik, sedangkan mineral dengan permukaan yang tidak suka dengan air disebut

hidrofobik. Mineral hidrofilik biasanya adalah mineral pengotor (gangue), ini adalah jenis

mineral yang akan dibuang menjadi tailing, sebaliknya mineral hidrofobik biasanya adalah

mineral berharga yang nantinya akan ditampung menjadi konsentrat.

Proses flotasi telah dikenal pada awal abad revolusi industri mineral, yang

dianggap sebagai langkah utama dalam kemajuan teknologi manusia. Hingga 25 tahun

berikutnya alat ini menjadi sering digunakan di Australia. Saat ini flotasi adalah salah satu

proses konsentrasi mineral yang dominan digunakan dalam industri, flotasi dapat

digunakan untuk mengolah hampir semua jenis mineral, baik sulfida namun sangat

digunakan dalam mengolah mineral non-sulfida dan batu bara. Flotasi dapat diaplikasikan

untuk bijih dengan kadar rendah serta bijih yang memerlukan fine grinding untuk

mencapai keadaan bebas

Flotasi memisahkan mineral dengan cara mengapungkan mineral tersebut, dan

diberi gelembung udara. Nama lain dari pemisahan ini adalah flotasi buih. Sesuai dengan

penjelasan sebelumnya, bahwa berdasarkan sifat permukaannya mineral dibagi menjadi

dua, yaitu mineral yang mudah dibasahi (hidrofilik) dan mineral yang sukar dibasahi

(hidrofobik). Pada saat mineral ini berada di dalam air, kemudian akan diberi gelembung

udara, mineral dengan sifat hidrofobik akan terangkat sampai ke permukaan, sebaliknya

mineral dengan sifat hidrofilik akan tetap berada di dalam air. Untuk lebih jelasnya, dapat

dilihat pada gambar ilustrasi di bawah ini.

3

Gambar 2.1 Perbedaan sifat mineral dalam air saat proses flotasi

2.2 Prinsip Kerja Flotasi

Prinsip kerja mesin ini adalah dengan memisahkan mineral berdasarkan sifat

kimia-fisika nya, mineral dipisahkan beradasarkan perbedaan sifat mineral yang dimiliki

oleh mineral itu sendiri. Mineral dengan permukaan suka air disebut hidrofolik sedangkan

mineral dengan permukaan tidak suka air disebut hidrofobik. Pada mesin flotasi, mineral

akan dimasukan ke dalam air, kemudian dibagian atas dari alat ini akan disiram dengan air,

dibagian tengah dari alat ini ada alat yang berbentuk seperti tabung yang dibagian atas dari

tabung itu diberi aliran udara, sehingga air akan terisi udara dan membentuk gelembung.

Gelembung dapat terjadi karena adanya putaran impeler. Gelembung ini yang nantinya

akan memisahkan mineral berharga dengan mineral pengotor. Pemisahaan akan terjadi

karena mineral berharga yang cenderung bersifat hidrofobik (tidak suka air) akan terbawa

oleh gelembung tadi dan diapungkan pada permukaan, sebaliknya mineral pengotor yang

bersifat hidrofilik (suka air) akan terus berada di dalam air sampai dan keluar dibagian

yang telah disediakan sebagai penampungan tailing. Agar memudahkan proses flotasi

sebaiknya bijih mineral yang digunakan memiliki ukuran yang kecil. Walau mineral

berukuran kecil memiliki berat jenis yang besar, ukuran mineral kecil akan menyebabkan

berat jenis asosiasi Hal itulah yang akan berat jenis gelembung lebih kecil dari berat jenis

air, sehingga partikel dapat mengapung dengan baik. Untuk lebih memahami prinsip kerja

mesin flotasi, maka dapat dilihat pada gambar ilustrasi di bawah ini.

Mineral hidrofobik

Mineral hodrofilik

Gelembung udara

4

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Flotasi

Kemampuan apung mineral ini bisa juga disebut sebagai “floatability”. Dalam hal

ini yang disebut kemampuan apung adalah kemampuan mineral untuk menempel pada

permukaan gelembung udara. Floatability sangat di pengaruhi oleh sifat permukaan

mineral yang akan diolah, untuk mensiasati hal ini sifat permukaan mineral dapat diubah

dengan memberikan reagent kimia. Reagent-reagent yang dapat digunakan dalam proses

flotasi ini dapat dibedakan menjadi beberapa golongan:

1. Frother

Jenis dari frother adalah DOWFROTH Flotation Frother Series, MIBC, dan

Polyalkoxyparaffin. Ini adalah jenis zat kimia yang dapat digunakan untuk

menstabilkan gelembung udara, dimana gelembung udara menjadi tidak mudah

pecah. Gelembung udara tidak boleh mudah pecah karena gelembung harus dapat

bergerak di dalam mineral dan membawa mineral berharga ke permukaan.

2. Collector

Jenis dari reagent kimia collector ini dibagi menjadi dua, mineral sulfida dan non-

sulfida. Untuk mineral sulfida Xanthate, dan Dithiophosphate, sedangkan mineral

non sulfida adalah Fatty Acid (jenuh dan tidak jenuh). Jenis zat kimia ini

digunakan untuk membuat mineral menjadi hodrofilik (suka udara). Permukaan

mineral yang bersifat polar dilapisi dengan reagent, sehingga permukaan mineral

berubah menjadi non-polar dan mineral akan menempel pada gelembung udara.

3. Modifier

5

Reagent kimia jenis ini digunakna untuk mengembalikan mineral ke sifat

permukaan aslinya. Hal ini dilakukan agar meningkatkan selektifitas. Jenis reagent

ini dibagi mejadi tiga, yaitu:

a. Aktivator

Aktivator digunakan untuk meningkatkan aktivitas permukaan mineral

sehingga dapat berinteraksi dengan kolektor.

b. Depresant

Depresant digunakan untuk mencegah pengapungan mineral tanpa

menghalangi mineral lainnya. Reagent jenis ini akan digunakan jiga

kemampuan apung mineral pengotor sama dengan mineral berharga.

c. Regulating dan Dispersing

Regulor digunakan untuk mengendalikan PH, Pengaruh slime, koloid, serta

garam laut. Sedangkan Dispersing digunakan utnuk melepaskan slime dari

permukaan mieneral.

Setelah mineral melekat pada permukaan gelembung udara, maka akan terjadi yang

namanya kesetimbangan tegangan. Gelembung udara yang berada di dalam air akan

membentuk kesetimbangan tegangan antarmuka pada titik kontak di tiga fasa,

Gambar 2.3 Ilustrasi Tegangan Antarmuka

Atau secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut,

= + ..............................................................................................(2.1)

= ...........................................................................................(2.2)

GELEMBUNG UDARA

MINERAL

T ag

θT saT sg

6

= cos θ......................................................................................................(2.3)

Dimana,

= tegangan antarmuka mineral dengan gelembung

= tegangan antarmuka mineral dengan air

= tegangan antarmuka air dengan gelembung

θ = sudut antara permukaan gelembung dengan mineral (sudut kontak)

o jika θ = 0o, maka seluruh permukaan mineral diselimuti oleh air disebut

hidrofobik

o jika θ =180o , maka udara menutupi partikel ini disebut hidrofilik

pada keadaan sudut kontak 60o flotasi sudah dapat berlangsung dengan baik, sudut

kontak maksimum yang sebenarnya dicapai saat proses flotasi adalah 110o. Untuk

memperbesar sudut kontak, nilai sudut cos haruslah kecil. Maka dari itu untuk

memperbesar nilai sudut kontak nilai harus diperkecil. Dalam hal ini, sudut kontak

digunakan sebagai pengukut kehidrofobiaan permukaan mineral.

Energi antarmuka ini dibentuk oleh mineral, air, dan gelembung dapat ditentukan

dengan pedekatan energi bebas pada dua keadaan tersebut. Yaitu, energi bebas sebelum

gelembung menyatu dengan mineral dan yang energi bebas saat gelembung telah menyatu

dengan mineral. Penurunan energi akan membuat gelembung dan mineral menempel.

Perubahan energi antarmuka dapat dituliskan secara sistematis sebagai berikut,

ΔW = T ag.............................................................................................................(2.4)

2.3 Faktor-Faktor yang Memengaruhi Cara Kerja Flotasi

Ada beberapa faktor yang dapat memengaruhi cara kerja dari flotasi, faktor-faktor

itu adalah,

1) Persen Padatan

7

Hal ini tergantung dari bijih yang akan di proses lebih lanjut. Flotasi dapat

digunakan untuk mengolah bijih dengan ukuran besar dengan persen kepadatan

yang besar, flotasi juga dapat digunakan untuk mengolah mineral dengan ukuran

halus. Pada flotasi mineral sulfida, persen padatan yang digunakan cukup besar

yaitu ±45%, sedangkan untuk cleaner hanya 25%

2) Feeding (Laju Pengumpanan)

Laju pengumpanan sangat memengaruhi kapasitas dan jeda waktu. Laju

pengumpanan yang tinggi akan membuat kapasitas alat juga akan tinggi, sehingga

perolahan akan menjadi rendah. Hal ini terjadi karena jeda waktu yang sebentar

akan membuat mineral yang diumpankan tidak sempat menempel dengan

gelembung udara, banyak mineral berharga yang akhirnya masuk sebagai tailing.

Karenanya harus dicari laju pengumpanan yang paling baik.

3) Aliran Udara (Air Flow)

Udara dalam flotasi memiliki fungsi sebagai pembuat gelembung yang nantinya

gelembung itu akan menarik mineral keatas permukaan. Pengendalian aliran udara

adalah salah satu hal yang dapat dipergunakan untuk mengatur nilai recovery atau

kadar yang diinginkan.

4) Ukuran Mineral

Semakin kecil ukuran mineral akan semakin besar luas permukannya. Sehingga

mineral dengan ukuran sangat halus akan memiliki luas permukaan yang lebih

spesifik. Mineral dengan ukuran halus juga akan mudah berinteraksi dengan

mineral lainnya (mineral pengotor). Mineral dengan ukuran kecil dan mengapung

ddipermukaan akan menyebabkan kadar konsentrat yang diperoleh rendah.

5) Ukuran Gelembung Udara

Faktor ini akan berpengaruh langsung terhadap luas total permukaan bijih. Untuk

mengatur ukuran gelembung udara, kita dapat mengatur kecepatan impeller.

semakin luas permukaan gelembung maka kemungkinan mineral menempel pada

gelembung akan semakin besar.

6) Ketebalan Lapisan Buih

Lapisan buih adalah salah satu hal yang sangat penting dalam proses flotasi.

Apabila lapisan buih terlalu tipis, maka mineral hidrofilik akan terperangkap dalam

lapisan buih, hal ini sangat buruk karena tailing dapat terbawa dan tertampung

menjadi konsentrat.

8

7) Laju Air Pembilasan

Seperti halnya laju udara yang digunakan dalam flotasi, begitupun dengan laju air.

Dalam hal ini air berfungsi membantu aliran konsentrat ke dalam penampungannya.

Pemakaian air ini adalah hal yang membedakan flotasi kovensional dan flotasi kolom.

2.4 Alat-Alat Flotasi

Proses konsentrasi dengan menggunakan flotasi dibagi menjadi dua variable. Yang

pertama adalah kondisi kimia: interaksi mineral dengan bahan kimia untuk memisahkan

mineral hidrofobik. Yang kedua: kondisi fisika-mekanik yang mana ditentukan oleh

karakteristik mesin flotasi.

Walaupun ada banyak bentuk mesin flotasi, namun semua itu memiliki fungsi

utama yang sama , yaitu gelembung udara mengangkat mineral hidrofobik sampai pada

permukaan dan mendorongnya ke tempat penampungan konsentrat. Ini semua dapat terjadi

jika mesin flotasi,

1. partikel tetap berada dalam suspensi. Ini diperukaan kecepatan pulp ketas lebih

cepat dibanding kecepatan pulp yang berada di dasar dari semua parikel yang

ada (termasuk yang paling berat atau paling besar)

2. memastikan bahwa semua mineral yang masuk ke dalam mesin flotasi sama-

sama memiliki kesempatan untuk di proses, mineral dengan keadaan berputar

harus diminimalisir. Begitu juga dengan bagian yang tidak dapat diisi oleh

mineral, karena hal ini akan mengurangi efektivitas volume pada mesin.

3. Penyebaran buih yang melewati pulp. Luas tempat masuk udara (penganginan)

yang diperlukan tergantung pada sistem mineral tertentu dan massa yang akan

di flotasi.

4. Meningkatkan jumlah buih sehinggal mineral hidrofobik akan menempel pada

permukaan buih dan naik ke atas permukaan. Hal ini dapat dilakukan dengan

mengatur aliran countercurrent atau menyebarkan udara presipitasi.

5. Mengupayakan pulp diam berada di dalam suatu wilayah langsung di bawah,

untuk meminimalisir pulp tidak menempel pada buih dan gangguan turbulen

dari lapisan buih.

6. Menyediakan busa yang cukup untuk memungkinkan drainase penempelan

mineral yang terjadi.

9

2.4.1 Mesin Flotasi Mekanik

Mesin flotasi mekanik dari jenis sel adalah mesin yang paling umum

digunakan dalam proses konsentrasi secara flotasi dan yang paling sering

digunakan dalam mengolah mineral logam. Jenis mesin lainnya (mesin flotasi

individual) memiliki impeller yang berpurat dengan cepat . udara yang melewati

impeller akan disebar dengan baik dan pengadukan yang cukup yang menyebabkan

buih menjadi banyak.

Desain impeller dan penyebaran dipertimbangkan dari satu mesin dengan

mesin lainnya. Dalam suatu mesin, turbulensi tinggi dianggap perlu agar mineral

dengan gelembung udara dapat menempel. Perbedaan desain ini adalah untuk

menciptakan wilayah yang lebih jelas.

Mesin flotasi mekanik dengan tangki tunggal tidak terlalu sering

digunaakan namun sukses digunakan pada jenis mineral tertentu.

2.4.2 Mesin Flotasi Pneumatik

Dalam mesin flotasi pneumatik baik tangki tunggal ataupun tipe sel,

keduanya sama-sama mencampurkan udara dengan pulp terjadi pada mulut tangki.

Pada gambar 2.4 pada kolom flotasi, aliran countercurrent memperlihatkan bagian

yang lebih rendah dari kolom. Bila semprotan air digunakan pada bagian atas dari

kolom buih, mempertinggi dreinase partikel dari biuh. Walaupun telah diuji secara

luas, kolom flotasi belum bisa di terima dalam bidang industri.

Gambar 2.4 (a) flotasi kolom (b) mesin flotasi davcra

10

Metode lain juga digunakan untuk memperkenalkan udara untuk

pengolahan mineral. Walau umumnya terbatas pada aplikasi pengolahan diluar

pengolahan mineral secara tradisional, seperti pengolahan limbah industri. Flotasi

air-terlarut, melibatkan penyebaran udara (atau gas lain) saat sedang berada dalam

tekanan, diikuti dengan pengendapan gelembung diatas partikel yang diikuti

dengan perubahan kembali menjadi tekanan atmosfir.

Dalam tabung flotasi, larutan jenuh dengan udara pada tekanan atmosfir,

kemudian tabung digunakan untuk mendapatkan hasil yang sama dengan yang

telah dibahas diatas. Metode yang ketiga adalah elektroflotasi, yang mana

gelembung gas dihasilkan dari proses elektrolisis.

2.5 Macam-Macam Sel Flotasi

Sel flotasi adalah alat yang digunakan untuk menerima pulp (umpan yang dicampur

dengan air) yang selanjutnya akan dilakukan proses flotasi. jenis sel dibedakan

berdasarkan cara pemasukan udaranya, dibedakan menjadi,

1. Sub Aeration Cell

Pada alat ini udara masuk karena adanya gaya tarik dari impeller, impeler adalah

alat pengaduk yang berputar dengan cepat. Alat ini adalah alat yang terbilang

praktis, sehingga sering digunakan.

2. Agitation Cell

Walaupun memiliki kemampuan yang sama dengan sub aeration cell, namun alat

ini lebih dulu ditemukan dibanding sub aeration cell. Seiring dengan

perkembangan jaman, alat ini tidak lagi digunakan, orang lebih sering

menggunakan sub aeration cell.

3. Vacuum and Preasure Cell

Pada alat ini udara masuk ke dalam tangki karena tangki dibuat vacuum oleh

pompa untuk mengisap. Udara akan dimasukan oleh pompa injeksi.

4. Pneumatik Cell

Pada alat ini udara akan langsung masuk ke dalam sel, namun sayangnya alat ini

jarang sekali digunakan dalam industri.

5. Casade Cell

Pada alat ini udara akan masuk karena jatuhnya mineral.