PENDAHULUAN

PROSES PEMISAHAN TEMBAGA DAN EMAS DARI MINERAL CHALCOPYRITE DENGAN METODA AQUAREGIA

Oleh : Noor Yudhi

Metode ini ramah lingkungan, dan baru dilakukan scr laboratorium dan diharap kan mineral yang mengandung >> 500 ppm

ABSTRAK

PROSES PEMISAHAN TEMBAGA DAN EMAS DARI MINERAL CHALCOPYRITE DENGAN METODA AQUAREGIA, telah dilakukan proses pemisahan tembaga dan emas dari mineral chalcopyrite. Mineral chalcopyrite (CuFeS2) dengan kandungan logam Cu maksimum 20% dengan pengotor logam emas maksimum 30 ppm dan logam perak maksimum 20 ppm sisanya logam besi dan sulfur, dilarutkan dengan larutan aquaregia dan aquadest dengan komposisi 1:1. Pelaruatan dilakukan pada suhu 100 oC selama 1jam, larutannya dikondisikan pada pH 1 agar Fe tidak ikut mengendap pada saat penambahan asam oksalat, tujuannya yang terendapkan hanya logam Cu dan logam emas. Untuk pengujian bahwa endapannya mengandung emas dilakukan peleburan pada suhu 1100 oC sampai kedua logam tersebut meleleh (emas = 1060 oC, tembaga = 1080 oC), kemudian tambahkan larutan indikator SnCl2 5% sehingga terjadi warna violer berarti campuran logam tersebut ada emasnya. Tujuan dari teknologi pengolahan adalah untuk memisahkan campuran logam tembaga dan emas dari besi dan sulfur (pyrite) yang terdapat pada mineral chalcopyrite. Percobaan dilakukan 3 kali masing masing 50g serbuk chalcopyrite 200 mesh hasilnya campuran logam dengan berat masing-masing 2,308, 2,035 dan 1,867 g. Kesimpulan dari percobaan ini logam tembaga dan emas tercampur jadi satu, perlu dilakukan penelitian lanjutan baik untuk memisahkan emas dari tembaga dan perlu dilakukan analisis secara kwantitatif untuk mengetahui prosentasi logam Cu dan pengotornya.

Kata kunci : Proses, chalcopyrite, aquaregiaPENDAHULUANSelama ini proses pengolahan emas yang umum dilakukan dengan dua macam proses, yang pertama proses cyanida dan yang kedua proses amalgamasi (air raksa). Kedua proses tersebut banyak digunakan pada pertambangan emas baik dalam skala besar maupun pertambangan dalam skala kecil., tapi dari kedua proses tersebut menghasilkan limbah yang beracun. Dalam hal ini penulis ingin mengolah emas yang tidak menghasilkan limbah yang beracun dengan bahan kimia yang murah dan mudah dikerjakan, keinginan penulis mudah mudahan bisa digunakan pada petambangan rakyat.

Teknologi pengolahan ini menggunakan chalcopyrite dengan rumus kimia CuFeS2 yaitu salah satu mineral induk yang sering membawa emas dalam jumlah kecil. Mineral ini mengandung tembaga maksimum 20 % dengan pengotor emas maksimal 30 ppm dan perak maksimal 20 ppm sisanya unsure besi (Fe) dan belerang (S) diproses dengan pelarut aquaregia dan reduktor asam oksalat.

Ruang lingkup dari pengolahan adalah pelarutan dengan aquaregia, penyaringan untuk memisahkan sulfur, pengendapan dengan asam oksalat untuk mengendapkan tembaga dan mereduksi ion Au+3 menjadi logam emas (Au), peleburan pada suhu1100oC untuk melebur endapam cupri oksalat dan logam emas (Au) menjadi campuran logam tembaga (Cu) dan emas (Au). Tujuan dari teknologi pengolahan adalah untuk memisahkan campuran logam tembaga dan emas dari besi dan sulfur (pyrite) yang terdapat pada mineral chalcopyrite, hasil yang diharapkan dari teknologi pemisahan ini adalah tembaga (Cu) dan emas (Au).Dalam percobaan ini bahan / batuan yang digunakan adalah chalcopyrite dengn rumus molekul CuFeS2. Penelitian ini dititik beratkan pada proses pemisahan tembaga dan emasnya dan diproses dengan metode Aquaregia dengan reduktor asam oksalat, hasilnya masih tercampur logam Cu dengan pengotor Au. Karena waktu yang terbatas tidak dilakukan anlisis secara kwantitatif, anlisis hanya dilakukan secara kwalitatif dengan indikator SnCl2 5% dan tidak dilakukan pemisahan emas dari tembaga karena kadar emasnya sangat kecil (maksimum 30 ppm). Reaksi yang terjadi selama proses berlangsung sebagai berikut.

Reaksi yang terjadi selama proses pelarutan dengan aquaregia :

Au + 3HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + 3NO2 + 3H2O

Reaksi yang terjadi selama reduksi dengan asam oksalat :

2HAuCl4 + 3H2C2O4 = 2Au + 8HCl + 6CO2

TEORIEmas adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol au (bahasa latin: 'aurum') dan nomor atom 79. Sebuah logam transisi (trivalen dan univalen) yang lembek, mengkilap, kuning, berat, "malleable", dan "ductile". Emas tidak bereaksi dengan zat kimia lainnya tapi terserang oleh klorin, fluorin dan aqua regia. Logam ini banyak terdapat di nugget emas atau serbuk di bebatuan dan di deposit alluvial dan salah satu logam coinage. Emas melebur dalam bentuk cair pada suhu sekitar 1060 derajat celcius. Emas berasosiasi dengan kebanyakan mineral-mineral yang biasanya membentuk batuan. Emas biasanya berasosiasi dengan sulfida (mineral yang mengandung sulfur/belerang). Pyrite merupakan mineral induk yang paling umum. Emas ditemukan dalam pyrite sebagai emas nativ dan elektrum dalam berbagai bentuk dan ukuran, yang tergantung pada kadar emas dalam bijih dan karakteristik lainnya. Urutan selanjutnya Arsenopyrite, Chalcopyrite mineral sulfida lainnya berpotensi sebagai mineral induk terhadap emas. Bila mineral sulfida tidak terdapat dalam batuan, maka emas berasosiasi dengan oksida besi ( magnetit dan oksida besi sekunder), silica dan karbonat, material berkarbon serta pasir dan kerikil (endapan plaser).Mineral pembawa emas biasanya berasosiasi dengan mineral ikutan (gangue minerals). Mineral ikutan tersebut umumnya kuarsa, karbonat, turmalin, flourpar, dan sejumlah kecil mineral non logam. Mineral pembawa emas juga berasosiasi dengan endapan sulfida yang telah teroksidasi. Mineral pembawa emas terdiri dari emas nativ, elektrum, emas telurida, sejumlah paduan dan senyawa emas dengan unsur-unsur belerang, antimon, dan selenium. Emas native merupakan mineral emas yang paling umum ditemukan di alam. Sedangkan elektrum, keberadaannya di alam menempati urutan kedua. Mineral-mineral pembawa emas lainnya jarang atau bahkan langka.Emas native mengandung perak antara 8 - 10%, tetapi biasanya kandungan tersebut lebih tinggi, dan kadang-kadang mengandung sedikit tembaga atau besi. Oleh karenanya, warna emas native bervariasi dari kuning emas, kuning muda, sampai keperak-perakan, bahkan berwarna merah oranye. Berat jenis emas native bervariasi antara 19,3 (emas murni) sampai 15,6 tergantung pada kandungan peraknya. Bila berat jenisnya 17,6 maka kandungan peraknya sebesar 6%, dan bila berat jenisnya 16,9 kandungan peraknya sebesar 13,2%. Sementara itu elektrum adalah jenis lain dari emas native yang mengandung perak di atas 18%. Dengan kandungan perak yang lebih tinggi, warna elektrum bervariasi antara kuning pucat sampai warna perak kekuning-kuningan. Berat jenisnyapun bervariasi antara 15,5 - 12,5. Bila kandungan emas dan perak berbanding 1 : 1 berarti kandungan peraknya 36%, dan bila perbandingannya 2,5 : 1 berarti kandungan peraknya 18%.Tabel 1. Beberapa mineral pembawa emas dan berat jenisnya

Terkadang sulit mengidentifikasi emas dengan mineral yang menyerupainya, seperti pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, pentlandite dan mika berwarna emas. Pyrite berwarna kuning dengan bau khas logam dengan bentuk kristal kubus. Chalcopyrite juga kuning-kuningan dengan dengan bau khas logam tetapi bentuknya kristal bersegi empat. Sebuah uji kimia dengan menggunakan acid nitric mungkin diperlukan untuk membedakan pyrite dan chalcopyrite.Pyrrhotite mudah diidentifikasi menggunakan batang magnet karena bersifat magnetis. Arsenopyrite adalah perak putih ke-abu-abu baja dengan kilau logam dan biasanya kristal berbentuk prisma. Arsenopyrite bila dipukul dengan palu sering tercium aroma bawang putih. Emas berbentuk butiran sedangkan bentuk mika adalah kepingan.Emas merupakan logam yang bersifat lunak dan mudah ditempa, kekerasannya berkisar antara 2,5 3 (skala mohs), serta berat jenisnya tergantung pada jenis dan kandungan logam lain yang berpadu dengannya. Mineral pembawa emas biasanya berasosiasi dengan mineral ikutan (gangue minerals). Mineral ikutan tersebut umumnya kuarsa, karbonat, turmalin, flourpar, dan sejumlah kecil mineral non logam. Mineral pembawa emas juga berasosiasi dengan endapan sulfida yang telah teroksidasi. Mineral pembawa emas terdiri dari emas nativ, elektrum, emas telurida, sejumlah paduan dan senyawa emas dengan unsur-unsur belerang, antimon, dan selenium. Elektrum sebenarnya jenis lain dari emas nativ, hanya kandungan perak di dalamnya >20%.

Penampakan fisik bijih emas hampir mirip dengan pirit, markasit, dan chalcopyrite dilihat dari warnanya, namun dapat dibedakan dari sifatnya yang lunak, berat jenis tinggi, dan ceratnya yang keemasan. Emas berasosiasi dengan kuarsa, pirit, arsenopirit, dan perak. Sifat fisik emas sangat stabil, tidak korosif ataupun lapuk dan jarang bersenyawa dengan unsur kimia lain. Konduktivitas elektrik dan termalnya sangat baik, malleable sehingga dapat dibentuk dan juga bersifat ductile.Gambar1. Mineral pyrite (FeS2)

Emas adalah logam yang paling tinggi densitasnya. Orang sering mengira penampakan pirit sebagai emas, yang kilapnya memang menyerupai emas. Kadang ada yang bertanya, apakah pyrite ini emas? Atau apakah pyrite ini mengandung emas? Pyrite dengan rumus kimia FeS2, merupakan salah satu dari jenis mineral sulfida yang umum dijumpai di alam, Gambar2. Mineral Emas (Au)

sebagai hasil sampingan suatu endapan hidrotermal ataupun sebagai mineral asesoris dalam beberapa jenis batuan. Secara deskriptif, pyrite ini mempunyai warna kuning keemasan dengan kilap logam. Struktur kristalnya pyrite dan emas sama-sama kubis, namun sifat dalamnya yang berbeda. Emas lebih mudah ditempa daripada pyrite. Kalau dipukul, pyrite akan hancur berkeping-keping, sedangkan emas tidak mudah hancur karena lebih mudah ditempa (maleable). Cara yang cukup mudah untuk membedakan emas dengan pyrite adalah dengan melihat asahan polesnya di bawah mikroskop. Biasanya di bawah mikroskop pantul, emas tampak berbentuk tak beraturan dibandingkan pyrite yang kadang bentuk kubisnya masih tampak. Meskipun sama-sama isotropik, tetapi kecemerlangan emas tidak dapat ditandingi oleh pyrite, begitu juga bentuknya. Cara lain adalah menganalisis kandungan kimianya, misalnya dengan microprobe atau SEM plus EDX, dengan cara ini dapat dibedakan pyrite atau emas. Karena emas apat berasosiasi dengan pyrite, maka emas memungkinkan terdapat di dalam pirit, yang dikenal dengan istilah refractory gold. Emas ini biasanya hadir bersama-sama arsen (arsenian pyrite atau arsenopyrite). Emas merupakan bahan galian logam yang bernilai tinggi baik dari sisi harga maupun sisi penggunaan. Logam ini juga merupakan logam pertama yang ditambang karena sering dijumpai dalam bentuk logam murni. Bahan galian ini sering dikelompokkan ke dalam logam mulia (precious metal). Secara geokimia, emas merupakan unsur siderophile (suka akan besi), dan sedikit chalcophile (suka akan belerang). Karena sifatnya ini maka emas banyak berikatan dengan mineral-mineral besi atau stabil pada penyangga besi (magnetit/hematit). Di alam sumber emas terbesar adalah pada inti bumi, karena kandungan inti bumi adalah ~100% besi, dengan sedikit unsur-unsur ringan, seperti belerang, silikon dan oksigen. Emas secara alamiah dapat dijumpai pada beberapa mineral, seperti emas murni, silvanit, kalaverit, krenerit, nagyagit, elektrum, dan uytenbogaardtit. Emas murni (native gold) mengandung sekitar 2-20% perak dan 0,1-0,5% tembaga. Elektrum adalah emas yang mengandung 30-50% perak. Berdasarkan hasil analisis geokimia, kandungan emas rata-rata di permukaan bumi (kerak bumi) sebesar 0,002 g/t (gram per ton).Emas memiliki nomor atom 79 dan nama kimia aurum atau Au. Emas termasuk golongan native element, dengan sedikit kandungan perak, tembaga, atau besi. Warnanya kuning keemasan dengan kekerasan 2,5-3 skala Mohs. Bentuk kristal isometric octahedron atau dodecahedron. Specific gravity 15,5-19,3 pada emas murni. Makin besar kandungan perak, makin berwarna keputih-putihan.Emas dapat dijumpai dalam jumlah cukup besar pada inti bumi dan batuan-batuan yang berukuran halus, seperti lempung hitam. Dua hal ini merupakan reservoar potensial dari logam emas ini. Perpindahan emas dari reservoar ke permukaan bumi diperlukan pengangkut, dalam hal ini larutan airpanas (larutan hidrotermal). Di samping itu harus ada suatu logan yang dapat menyebabkan emas dapat larut ke dalam larutan hidrothermal, misalnya larutan komplek sulfida, larutan komplek klorida dan larutan tiokomplek. Dalam proses geokimia, emas biasanya dapat diangkut dalam bentuk larutan komplek sulfida atau klorida. Proses pengangkutan emas dapat dilihat pada reaksi berikut:

[Au(HS)2]- + H+ + 1/2 H2O = Au0 + 2H2S + 1/4O2

Dari reaksi ini dapat dilihat bahwa pengendapan emas sangat tergantung kepada besarnya perubahan pH, H2S, oksidasi, pendidihan, pendinginan, dan adsorpsi oleh mineral lain. Sebagai contoh, emas akan mengendap jika keadaan sedikit basa dan terjadi perubahan dari reduksi menjadi oksidasi. Atau emas akan mengendap jika terikat mineral lain, seperti pirit. Emas murni sangat mudah larut dalam KCN, NaCN, dan Hg (air raksa). Sehingga emas dapat diambil dari mineral pengikatnya melalui amalgamasi (Hg) atau dengan menggunakan larutan sianida (biasanya NaCN) dengan karbon aktif. Di antara kedua metode ini, metode amalgamasi paling mudah dilakukan dan dengan biaya relatif rendah. Hanya dengan modal air raksa dan alat pembakar, emas dengan mudah dapat diambil dari pengikatnya. Metode ini umumnya dipakai oleh penduduk lokal untuk mengambil emas dari batuan pembawanya.

METODOLOGIAlat yang digunakanHot Plate, pemanas listrik berpengaduk magnit dan bisa diatur temperaturnya sesuai yang diinginkan. Oven ultra clean 100, pemanas oven untuk menghilangkan uap air pada suhu 110 oC. Muffel Furnace, untuk pemanasan pada suhu 1100 oC untuk melebur emas (1060 oC) dan tembaga (1080 oC) . Timbangan Analitik, untuk menimbang emas dan tembaga hasil proses.

Bahan yang digunakanAsam Oksalat (H2C2O4), bahan untuk mereduksi emas dalam suasana pH1, NH4OH, untuk menetralkan larutan. Larutan Aquaregia, campuran HClp : HNO3p dengan komposisi 3:1. Chalcopyrite (CuFeS2), batuan pyrite dengan pengotor Au maksimal 30 ppm dan Ag maksimal 20 ppm Cara kerja1. Batuan chalcopyrite dihaluskan dengan ball mill hingga 200 mesh dan ditimbang sebanyak 50 gram.2. Buat larutan aquaregia dengan komposisi HCl : HNO3 = 3 : 1

3. Buat larutan indikator SnCl2 5%, timbang 5 g SnCl2 dan larutkan dalam 100 mL HCl p.

4. Tuangkan aquaregia kedalam beker 1L yang telah berisi aquadest dengan komposisi aquaregia : aquadest adalah 1 : 1 sebanyak 400 mL dengan tujuan untuk menghemat penggunaan aquaregia namun masih efektif untuk melarutkan chalcopyrite.

5. Panaskan larutan aquaregia sapai suhu 100 oC dan masukkan chalcopyrite yang sudah dihaluskan sedikit demi sedikit dan panaskan selamaa 1 jam..6. Dinginkan hasil pelarutan kemudian disaring dengan kertas saring sampai endapan sulfur terpisah semuanya..

7. Filtrat dari penyaringan dikondisikan dengan larutan NH4OH sampai pH 1 dan pertahankan besi dalam larutan pada keadaan Fe+3 agar besi tidak mengendap dengan oksalat.8. tambahkan oksalat sedikit demi sedikit sebanyak 75 g sampai terjadi endapan kehijau hijau an.9. Pisahkan endapan dengan menggunakan centrifius kemudian dikeringkan dengan oven pada suhu 110 oC, selanjutnya dikalsinasi pada suhu 1100 oC dengan menggunakan furnace.10. Hasil yang diperoleh berupa tembaga dengan pengotor Au , campuran logam tersebut dilarutkan dengan 20 mL Aquaregia dan panaskan selama 0,5 Jam.

11. Larutan yang diperoleh diuapkan dan diencerkan sampai nitrat hilang kemudian di test dengan indikator SnCl2 warna violet menunjukkan adanya emas.

HASIL DAN PEMBAHASANHASILPercobaan ini dititik beratkan pada proses pemisahan tembaga dan emasnya dan diproses dengan metode Aquaregia dengan reduktor asam oksalat, hasilnya masih tercampur logam Cu dengan pengotor Au seperti terlihat pada Tabel 1.

Tabel 2. Hasil percobaan dilakukan sebanyak 3 kali hasilnya berupa campuran logam Cu dengan pengotor Au.No.Chalcopyrite, gramAquaregia:aquadest= 1:1, mLAsam Oksalat, gramHasil, gram

1.50400752.308

2.50400752.035

3.50400751,867

PEMBAHASAN

Seperti terlihat pada cara kerja selama percobaan dikondisikan, serbuk digerus/giling sampai 200 mesh, komposisi larutan aquaregia : air = 1:1, lama pelarutan 1 jam, selama pengendapan dengan asam oksalat diatur pH nya = 1 menggunakan ammonium hidroksida, maksud itu semua adalah

Serbuk chalcopyrite seharusnya digerus minimal 200 mesh dan digiling dengan ball mill paling tidak selama 4 jam untuk memperoleh ukuran butir 200 mesh, sedang pada percobaan penggilingan hanya dilakukan selama 1 jam dan tanpa pengayakan. Hal ini dilakukan mengingat waktu yang sangat terbatas, salah satu akibatnya menyebabkan hasil yang diperoleh berfluktuasi beratnya. Perbandingan pemakaian aquaregia : air = 1 : 1 hal ini untuk penghematan ongkos produksi, tapi dengan perhitungan reaktifitasnya masih effektif untuk melarutkan serbuk chalcopyrite. Dalam proses reduksi/pengendapan perlu diatur pHnya = 1 dengan menambahkan ammonium hidroksida dengan maksud besi (Fe), dan perak(Ag) tidak ikut mengendap. Hal ini disebabkan perak akan membentuk larutan komplek dengan adanya ammonia sedangkan besi pada pH = 1 akan tetap pada kondisi ion Fe+3 dan tidak terendapkan dengan penambahan oksalat. Pada kondisi ini tembaga akan terendapkan dengan penambahan oksalat membentuk cupri oksalat (CuC2O4) sedangkan emas akan tereduksi dari ion Au+3 menjadi logam emas (Au). Endapan yang terbentuk dalam proses ini adalah cupri oksalat dan logam emas setelah dilebur terbentuk campuram logam tembaga (Cu) dan logam emas (Au). KESIMPULAN

Kesimpulan dari percobaan ini logam tembaga dan emas tercampur jadi satu, perlu dilakukan penelitian lanjutan baik untuk memisahkan emas dari tembaga dan perlu dilakukan analisis secara kwantitatif untuk mengetahui prosentasi logam Cu dan pengotornya. DAFTAR PUSTAKA

1. VOGEL A.I, A Text Book of Quantitative Inorganic Analysis , London, (1951) Hal.445

2. Http://ikatanpenambangemasrakyat.blogspot.com

120