ii,bijih bijih logam

11
Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR Jurusan Teknik Mesin-PNUP 2-1 II. BIJIH-BIJIH LOGAM Setelah mempelajari Bab II ini, mahasiswa diharapkan dapat: Menjelaskan definisi dari bijih-bijih logam. Menyebutkan jenis-jenis senyawa dari bijih-bijih logam. Menjelaskan urutan proses pengerjaan bijih-bijih logam. Membedakan proses pemurnian bijih-bijih logam. 2.1. Pendahuluan Bijih-bijih logam adalah material yang diperoleh dari hasil penambangan yang biasanya masih berbentuk butiran-butiran atau gumpalan-gumpalan. Bijih- bijih logam ini masih bercampur dengan bahan-bahan ikutan lainnya. Prosentase berat dari unsur-unsur yang terkandung di dalam bijih-bijih ini bergantung pada kedalaman lapisan tanah dimana biji tersebut diperoleh. Operasi penambangan bijih-bijih logam (tambang terbuka) dengan tahapan sebagai berikut: a) Pemboran, pada jarak spasi 25 - 50 meter untuk mengambil sample batuan dan tanah guna mendapatkan gambaran kandungan logam yang terdapat di wilayah tersebut b) Pembersihan dan pengupasan, lapisan tanah penutup setebal 10– 20 meter yang kemudian dibuang di tempat tertentu ataupun dipakai langsung untuk menutupi suatu wilayah purna tambang. c) Penggalian, lapisan bijih logam yang berkadar tinggi setebal 5-10 meter dan dibawa ke stasiun penyaringan. d) Pemisahan, bijih di stasiun penyaringan berdasarkan ukurannya. Produk akhir hasil penyaringan bijih tipe Timur adalah -6 inci, sedangkan produk akhir bijih tipe Barat adalah – 4/-2 inci.

Upload: sal-st

Post on 24-Dec-2015

53 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

oke

TRANSCRIPT

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-1

II. BIJIH-BIJIH LOGAM

Setelah mempelajari Bab II ini, mahasiswa diharapkan dapat:

Menjelaskan definisi dari bijih-bijih logam.

Menyebutkan jenis-jenis senyawa dari bijih-bijih logam.

Menjelaskan urutan proses pengerjaan bijih-bijih logam.

Membedakan proses pemurnian bijih-bijih logam.

2.1. Pendahuluan

Bijih-bijih logam adalah material yang diperoleh dari hasil penambangan

yang biasanya masih berbentuk butiran-butiran atau gumpalan-gumpalan. Bijih-

bijih logam ini masih bercampur dengan bahan-bahan ikutan lainnya. Prosentase

berat dari unsur-unsur yang terkandung di dalam bijih-bijih ini bergantung pada

kedalaman lapisan tanah dimana biji tersebut diperoleh.

Operasi penambangan bijih-bijih logam (tambang terbuka) dengan tahapan sebagai

berikut:

a) Pemboran, pada jarak spasi 25 - 50 meter untuk mengambil sample batuan dan

tanah guna mendapatkan gambaran kandungan logam yang terdapat di wilayah

tersebut

b) Pembersihan dan pengupasan, lapisan tanah penutup setebal 10– 20 meter yang

kemudian dibuang di tempat tertentu ataupun dipakai langsung untuk menutupi

suatu wilayah purna tambang.

c) Penggalian, lapisan bijih logam yang berkadar tinggi setebal 5-10 meter dan

dibawa ke stasiun penyaringan.

d) Pemisahan, bijih di stasiun penyaringan berdasarkan ukurannya. Produk akhir hasil

penyaringan bijih tipe Timur adalah -6 inci, sedangkan produk akhir bijih tipe Barat

adalah – 4/-2 inci.

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-2

e) Penyimpanan, bijih yang telah disaring di suatu tempat tertentu untuk

pengurangan kadar air secara alami, sebelum dikonsumsi untuk proses pengeringan

dan penyaringan ulang di pabrik.

f) Penghijauan, lahan-lahan purna tambang. Dengan metode open cast mining yang

dilakukan sekarang, dimana material dari daerah bukaan baru, dibawa dan dibuang

ke daerah purna ambang, untuk selanjutnya dilakukan landscaping, pelapisan

dengan lapisan tanah pucuk, pekerjaan terasering dan pengelolaan drainase sebelum

proses penghijauan/penanaman ulang dilakukan.

2.2. Sifat-sifat Umum Logam

Logam-logam yang banyak ditemukan dalam kehidupan kita sehari-hari, secara

umum mempunyai sifat-sifat dapat mengkilat, dapat mengantar kalor dan listrik,

berwarna putih seperti perak (kecuali tembaga berwarna kemerah-merahan dan emas

berwarna kuning). Logam-logam tersebut mempunyai kekerasan yang berbeda-beda

mulai dari lunak sekali (natrium dan kalium) sampai keras sekali (seperti, chromdll.)

sementara raksa berbentuk cair. Menurut massa jenisnya logam digolongkan atas logam

berat (yang massa jenisnya diatas 5) dan logam ringan (yang massa jenisnya kurang dari

5).

Ditinjau dari sifat kimianya logam-logam mempunyai oksida-oksida pembentuk

basa dan berdasarkan sifat-sifat logam terhadap oksida ini logam-logam tersebut dapat

digolongkan menjadi;

Logam Mulia, yaitu logam yang tidak dapat mengalami oksida, misalnya; Au, Pt,

Ag dan Hg.

Logam setengah mulia, yaitu logam yang agak sukar teroksida, misalnya Cu.

Logam tidak Mulia, yaitu logam-logam yang dalam keadaan biasa dan pada

perubahan temperatur mudah teroksidasi, misalnya K, Na, Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Sn,

Pb dll.

Sumber logam (source of metal) adalah bijih-bijih logam yang diperoleh dari

penambangan biasanya masih bercampur dengan bahanbahan ikutan lainnya. Prosentase

berat dari unsur-unsur yang terkandung didalam bijih-bijih ini bergantung pada

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-3

kedalaman lapisan tanah dari mana bijih tersebut diperoleh, misalnya untuk lapisan

tanah dengan kedalaman 16 Km akan diporoleh bijih-bijih dengan 46,59% Oksigen,

27,72 % Silikon dan selebihnya unsur lain termasuk logam-logam.

Logam-logam yang terdapat pada bijih-bijih ini biasanya masih dalam keadaan

terikat dengan unsur-unsur lain (berupa senyawa), misalnya

Berupa oksida-oksida (untuk bijih-bijih Fe, Mn, Cr, Sn dll.)

Berupa karbonat-karbonat (untuk bijih-bijih Zn, Cu, Fe dll.)

Berupa sulfida (untuk bijih-bijih Pb, Zn, Cu dll.).

2.3. Pengerjaan Bijih-bijih (Work Ores)

Sebelum diproses lebih lanjut dilakukan terhadap bijih-bijih, terlebih dahulu

bijih-bijih tersebut dikerjakan, antara lain dengan cara pemecahan, pengayakan atau

sizing dan pembenahan (ores dressing).

A. Pemecahan bijih-bijih.

Bijih-bijih yang diperoleh dari penambangan biasanya mempunyai ukuran

melintang 1200 - 1500 mm. Dalam pengerjaan metallurgi biasanya dibutuhkan

ukuran bijih-bijih yang cukup halus (kadang sampai 0,1 mm), sehingga bijih-bijih

yang diperoleh dari penambangan tersebut harus diperkecil atau dipecah terlebih

dahulu.

Berdasarkan ukuran feed dan ukuran produk dari pemecahan, maka proses

pemecahan ini di bagi atas;

PengerjaanUkuran feed

(mm)Ukuran produk

(mm)

1. Breaking (crushing pendahuluan) 1500-300 300-100

2. Crushing 300-100 50-10

3. Fine Crushing 50-10 10-2

4. Grinding 10-2 0,05

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-4

Pada gambar di bawah ini ditunjukkan beberapa bentuk mesin pemecah bijih-

bijih yang banyak digunakan.

Gambar 2.1. Gyratory Crusher 1. Pemecah yang berputar, 2. Kerucut landasan pemecah, 3. Poros, 4. Eksentrik, 5. Alat transmisi.

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-5

Gambar 2.2. Beater Mill (pemecah awal) 1. Poros, 2. pemukul, 3. Ayakan (saringan).

Gambar 2.3. Ball Mill ( grinding ) 1. Pemasukan bijih-bijih, 2. Pengeluaran, 3. Roda pengerak.

B. Pengayakan (sizing).

Bijih-bijih yang sudah dipecah kemudian dipisah-pisahkan menurut besar /

ukuran butir, proses pemisahan ini dinamakan pengayakan atau sizing. Pengayakan ini

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-6

diperlukan agar jangan sampai terjadi pemecahan bijih yang terlalu kecil (lebih kecil

dari ukuran yang diperlukan).

Pengayakan ini biasanya dilakukan dengan menggunakan ayakan berupa

batang-batang baja yang berbentuk kisi-kisi (bar screen), berupa jarring-jaring kawat

(vibration screen) atau ayakan yang berupa siiinder (revolving / cylinder screen).

Pada Gambar 2.4 diperlihatkan diagram aliran proses pemecahan dan

pengayakan bijih-bijih tersebut sampai diperoleh ukuran bijih-bijilh yang diinginkan.

ORES(bijih-bijih)

GRINDING

Classification

-150 mm Bar screen +150 mm

Breaking

-30 mm Vibration screen +30 mm

Crushing

-5 mm Vibration screen +5 mm

Secondary Crushing

Over flow-0,15 mm

Sands+0,15 mm

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-7

Gambar 2.4. Diagram aliran pengerjaan bijih.

C. Pembenahan bijih-bijih (ores dressing)

Yang dimaksud dengan pembenahan bijih-bijih (ores dressing) adalah

pemrosesan bijih-bijih dengan tidak merubah sifat-sifat kimia atau sifat fisik dari bijih-

bijih tersebut.

Tujuan dari ores dressing ini adalah untuk memisahkan bijih-bijih dari bahan-

bahan ikutan dari kotoran-kotoran yang biasa disebut tailing. Dengan pemisahan tailing

akan diperoleh bijih-bijih dengan prosentase bahan tambang yang lebih tinggi yang

biasa disebut consentrate.

Ores dressing ini sangat panting datam metallurgy modern karena dengan proses

ini biaya/ongkos pemisahan barang-barang tambang dari bijih-bijihnya menjadi

diperkecil, dan juga dapat menyederhanakan pengerjaan bijih-bijih yang lebih lanjut.

Cara-cara yang biasa digunakan untuk pemisahan barangbarang tambang dari

bahan-bahan ikutannya :

1. Bijih-bijih yang berharga dipilih / disortir antara lain berdasarkan warna dan bentuk

bijih-bijihnya. Pemilihan ini biasanya dilakukan pada permukaan yang datar atau

pada konveyor sortir.

2. Pemisahan berdasarkan perbedaan kekerasan l kerapuhan bijihbijih.

3. Pemisahan berdasarkan sifat gesekan bijih-bijih. Dalam hal ini bijih-bijih

diluncurkan pada bidang miring sehingga bahan-bahan yang lebih ringan akan

meluncur lebih cepat.

4. Pemisahan secara elektro static, yaitu pemisahan bijih-bijih berdasarkan

konduktifitas listriknya, kapasitat dan sifat-sifat kelistrikannya.

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-8

5. Pemisahan secara magnetis, dimana bahan-bahan tambang dipisahkan berdasarkan

perbedaan sifat amgnetiknya.

6. Pemisahan berdasarkan grafitasi bijih-bijih tambang. Dalam hal ini bijih-bijih

dibedakan berdasarkan kecepatan tenggelam atau jatuhnya bijih-bijih tersebut dalam

suatu cairan atau udara.

7. Pemisahan dengan menggunakan suatu medium berat, dalam hal ini akan terdapat

bijih-bijih yang mengapung dan yang tenggelam tergantung pada massa jenis bijih

dan massa jenis medium yang digunakan. Medium yang biasa digunakan antara lain

berupa cairan organic atau larutan-larutan.

8. Flotasi atau pengapungan bijih-bijih yang sudah berbentuk bubuk dengan bantuan

peniupan udara pada bijih-bijih tersebut.

2.4. Pemerosesan Bijih-bijih ( Ores Prosessing )

Yang dimaksud dengan pemerosesan bijih-bijih adalah proses pemisahan

logam murni atau senyawanya dari bijih-bijihnya. Proses pemisahan ini secara umum

dibagai atas dua golongan yaitu pyrometaiiurgy dan hydrometallurgy.

A. Pyrometalurgy:

Pada proses pyrometallurgy, pemisahan logam dilakukan dengan cara menaikkan

temperatur bijih-bijih tersebut. Proses dasar dari pyrometallurgy adalah peleburan,

pemanggangan, dan destilasi.

Pada proses peleburuan, bijih-bijih dipanaskan sampai tempertur tertentu sehingga

cukup untuk mencairkan logam yang dikehendaki dari biji-biji tersebut. Dengan demikian

bahan yang sudah melebur akan terpisah dengan sendirinya dari bahan-bahan fainnya

akibat perbedaan berat jenis dari bahan-bahan yang terdapat pada bijih-bijih tersebut.

Pada proses peieburan akan terjadi proses reduksi dan oksidasi yang bergantung

pada jenis bijih-bijih yang diolah. Misalnya bijih-bijih yang bersifat oksida (bijih-bijih Fe,

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-9

Mn, Cr, Sn), dipisahkan secara reduksi, dan untuk bijih-bijih yang bersifat karbonat

clan sulfida (bijih-bijih Zn, Cu, re) dilakukan dengan cara oksida kemudian diikuti

reduksi.

Pada proses pemanggangan, temperaturnya tidak sampai meleburkan iogam

yang bersangkutan. Tujuan pemanggangan ini adalah untuk mempersiapkan bijih-

bijih sebelum dikerjakan lebih lanjut, misalnya untuk menghilangkan gas-gas atau

lembab dari bijih-bijih. Pada pemanggan ini dapat terjadi reduksi, aksidasi, klorisasi,

sulfatisasi atau jenis-jenis lain sesuai dengan jenis bijih-bijih yang dikerjakan.

Keadaan bijih-bijih diantara temperatur pemanggangan clan temperatur peleburan

disebut sintering. Dalam hal ini sebagian logarn sudah mencair, kemudian jika

didinginkan kembali, bagian-bagiar tersebut akan memadat clan bersatu dengan

partikel-partikel lain yang belum mencair.

Tujuan sintering ini adalah untuk merubah bijih-bijih yang dipecah terlalu

keci!/halus menjadi gumpalan yang lebih besar.

Pada proses destilasi, logam atau senyawanya diuapkan dari bahan tambang

yang sukar menguap terdapat pada bijih-bijih tersebut.

Peralatan yang umumnya dipakai proses pirometalurgy adalah 1. Tanur tiup (blast

furnace), 2. Reverberatory furnace. Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :

a. Pierce-Smith converter.

b. Bessemer converter.

c. Kaldo cenverter.

d. Linz-Donawitz (L-D) converter.

e. Open hearth furnace.

Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu :

1. Drying (Pengeringan)

Adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material. Pengeringan

biasanya sering terjadi oleh kontak padatan lembab dengan pembakaran gas yang

panas oleh pembakaran bahan bakar fosil. Biasanya suhu pengeringan di atur pada

nilai diatas titik didih air sekitar 120ºC.pada kasus tertentu, seperti pengeringan air

garam yang dapat larut, suhu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-10

2. Calcining (Kalsinasi)

Kalsinasi adalah dekomposisi panas material. Contohnya dekomposisi hydrate

seperti ferric Hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium

karbonat menjadi kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi

besi oksida.Proses kalsinasi membawa dalam variasi tungku/furnace termasuk shaft

furnace, rotary kilns dan fluidized bed reactor.

3. Roasting (Pemanggangan)

Adalah pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara dihembuskan pada bijih

yang dipanaskan disertai penambahan regen kimia dan pemanasan ini tidak mencapai

titik leleh (didih).

4. Smelting

Adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga logam ,leleh dan

mecair setelah mencapai titik didihnya. Oven yang digunakan, yaitu: a. Schacht

Oven, b. Scraal Oven (revergeratory Furnace), dan c. Electric Oven (Electric

Furnace)

5. Refining (Pemurnian)

Pemunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan proses panas.

B. Hidrometallurgy

Prinsip dasar hidrometalurgy adalah pelarutan bijih-bijih dengan asam atau

basa yang sesuai dengan jenis logarn yang terdapat pada bijih-bijih yang dikerjakan,

kemudian dari larutan tersebut logarn atau senyawanya dipisahkan dari larutan

dengan cara elektrolisa atau dengan cara pengendapan.

Hidrometalurgi dapat juga diartikan sebagai proses ekstraksi metal dengan

larutan reagen encer (< 1 gram/mol) dan pada suhu < 100º C. Reaksi kimia yang dipilih

biasanya yang sangat selektif. Artinya hanya metal yang diinginkan saja yang akan

bereaksi (larut) dan kemudian dipisahkan dari material yang tak diinginkan. Peralatan

yang dipergunakan adalah : a. Electrolysis / electrolytic cell, b. Bejana pelindian

(leaching box). Proses pemisahan seperti ini biasa dilakukan untuk logam-logam

ringan ( Al, Mg, Na, K, Cu, dsb).

Hidrometalurgi memberikan beberapa keuntungan:

Bahan Ajar “Teknologi Bahan I oleh MSR

Jurusan Teknik Mesin-PNUP

2-11

1. Bijih tidak harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan menjadi bagian-

bagian yang lebih kecil.

2. Pemakaian batubara dan kokas pada pemanggangan bijih dan sekaligus sebagai

reduktor dalam jumlah besar dapat dihilangkan.

3. Polusi atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerang dioksida,

arsenik (III) oksida, dan debu tungku dapat dihindarkan.

4. Untuk bijih-bijih peringkat rendah (low grade), metode ini lebih efektif.

5. Suhu prosesnya relatif lebih rendah.

6. Reagen yang digunakan relatif murah dan mudah didapatkan.

7. Produk yang dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian yang tinggi.

Secara garis besar, proses hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan yaitu:

1. Leaching atau pengikisan logam dari batuan dengan bantuan reduktan organik.

2. Pemekatan larutan hasil leaching dan pemurniannya.

3. Recovery yaitu pengambilan logam dari larutan hasil leaching.

C. Elektrometalurgy

Elektrometalurgi merupakan proses ekstraksi metalurgi yang menggunakan

sumber listrik sebagai sumber panas. Tujuan dari proses ini adalah untuk

mengendapkan logam dari suatu larutan sebagai hasil pelindian.