1-1

MODUL 1

PENGOLAHAN BIJIH-BIJIH LOGAM

Materi ini membahas tentang proses pengolahan bijih-bijih logam,

khususnya dipertambangan terbuka. Tujuan Instruksional khusus yang ingin

dicapai adalah; (1) Menjelaskan definisi dari bijih-bijih logam, (2) Menyebutkan

jenis-jenis senyawa dari bijih-bijih logam, (3) Menjelaskan urutan proses

pengerjaan bijih-bijih logam, (4) Menjelaskan beberapa metode pemurnian bijih-

bijih logam.

1.1. 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.

1-2

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.

1.2. 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 kedalaman lapisan tanah dari mana bijih tersebut diperoleh,

1-3

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.).

1.3. 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) 1500-300 300-1002. Crushing 300-100 50-103. Fine Crushing 50-10 10-24. Grinding 10-2 0,05

Pada gambar di bawah ini ditunjukkan beberapa bentuk mesin pemecah

bijih-bijih yang banyak digunakan.

1-4

Gambar 1.1. Gyratory Crusher 1.Pemecah yang berputar, 2. Kerucut landasan pemecah, 3. Poros, 4. Eksentrik, 5. Alat transmisi.

Gyratory Crusher 1

Gambar 1.2. Beater Mill (pemecah awal) 1. Poros, 2. pemukul, 3. Ayakan (saringan).

1-5

Gambar 1.3. 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 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 1.4 diperlihatkan diagram aliran proses pemecahan dan

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

diinginkan.

1-6

Gambar 1.4. 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

1-7

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.

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.

1-8

1.4. Pemerosesan Bijih-bijih ( Ores Processing )

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, 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.

1-9

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 kelembaban 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.

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.

1-10

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:

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.

1-11

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.

1.5. Rangkuman

Bijih-bijih logam adalah material yang diperoleh dari hasil penambangan

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

pengolahan bijih-bijih logam terdiri dari beberapa tahap yang dimulai dari proses

pemecahan dan pengayakan, proses pemisahan untuk mendapatkan bahan

tambang dengan konstentrat yang lebih tinggi, dan proses pemurnian.

1-12

1.6. Soal-soal Latihan

1. Uraikan tahapan operasi penambangan bijih-bijih logam?

2. Sebutkan sifat-sifat umum logam?

3. Sebutkan klasifikasi logam berdasarkan sifat oksida-oksida pembentuk basa?

4. Logam-logam yang terdapat pada bijih-bijih ini biasanya masih dalam

keadaan terikat dengan unsur-unsur lain (berupa senyawa), Sebutkan?

5. Mengapa bijih-bijih logam hasil penambangan harus dipecahkan. Sebutkan

tahapannya?

6. Sebutkan metode yang digunakan untuk memisahkan bahan tambang dari

bahan ikutannya?

7. Apa perbedaan antara proses pyrometallurgi dan hidrometallurgi. Apa

kelebihan dan kekurangan dari kedua proses tersebut?