Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 fSSN 0852 - 2979

PENGKAJIAN PENGARUH OKSIDASI H202 DAN IRADIASI Y

PAD A SENYAWA NATRIUM SIAN IDA

SutotoPusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN

ABSTRAKPENGKAJIAN PENGARUH OKSIDASI H202 DAN IRADIASI Y PADA

SENYAWA NATRIUM SIANIDA. Solven natrium sianida banyak dipakai oleh industripertambangan emas untuk mengambil logam emas dari bijih tambangnya. Oari operasiproses sianidasi ditimbulkan tailing efluent yang mengandung sianida yang bersifat racundan besar volumenya. Untuk keselamatan pekerja dan lingkungan di sekitarnya, makapemakaiannya dibatasi pada konsentrasi rendah dan ditempat terisolasi. Limbah yangkeluar diolah terlebih dahulu sebelum didispersikan ke lingkungan bersama aliran sungai.Proses pengolahan ekonomis dilakukan dengan cara bertahap, yaitu denganpengenceran maksimum dan hasilnya ditampung di sebuah tailing dam untuk berprosesdistruksi dan terurai secara alamiah (natural degradation). Lama waktu tinggal limbah ditailling dam sangat menentukan hasil peruraiannya. Oleh karena keterbatasan lahanuntuk meningkatkan daya tampung tailling dam, maka cairan luapan tailling dan(overflow) yang masih mengandung sianida dengan konsentrasi ± 1° ppm diturunkankorradiation thatnsentrasinya hingga < 0,5 ppm dengan proses oksidasi kimiamenggunakan oksidator H202. Nilai konsentrasi sianida tersebut memenuhi baku mutuair limbah kategori II yang dapat didispersikan kelingkungan. Pada penelitian ini telahdikaji kemungkinan aplikasi oksidasi H202 dan iradiasi V yang sinergi untuk menurunkankandungan sianida limbah

ABSTRACTINFLUENCE STUDY OF H202 OXIDATION Y IRRADIATION TO SODIUM

CYANIDE COMPOUND. Sodium Cyanide solvent oftenly use by gold mining industry.Cynidation from it process produce tailing efluent that contain a mount of cyanide which ispoisonous. Hence, for the workers and enviroment safety, the use of cyanide shouldlimited in the isolated place. Waste must be processed before it dispersed with river flowin enviroment. It process in economical could be done in 3 steps; whitch are maximumthinning, destruction and national degradation product. Because of limited place to holdthe waste in tailing dam, the over flow still contain cyanide in :!:. 1° ppm concentration andcould reduced untill and less than 0,5 ppm using chemical oxidation process with H202

oxidatiator. It concentration meet the liquid water quality standart in catagory II that coulddispersed to enviroment. The research has study the possibility of H202 oxidationaplication V Irradde contents in waste.

PENDAHULUAN

Oi dalam industri pertambangan emas, termasuk di Pongkor, senyawa

natrium sianida (NaCN) dipakai sebagai solven untuk mengambil logam emas

dari batuan bijih hasil penambanganya. Proses yang ekonomis tersebut dikenal

sebagai proses sianidasi dan memberikan nilai rekoveri proses yang besar,

yaitu sekitar 97 %. Senyawa terse but tergolong sebagai senyawa 83 (bahan

berbahaya dan beracun) sehingga penggunaannya harus mengikuti prosedur

yang telah ditentukan karena berpotensi menyebabkan keracunan pada

manusia. Akibat dampak keracunan sianida dapat bervariasi, tergantung dari

188

Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Ta/111112006 ISSN 0852 - 2979

jumlah sianida yang masuk kedalam tubuh manusia dan dampak terberatnya

adalah cacat penglihatan dan kematian. Sianida tidak diakumulasikan oleh organ

tubuh manusia.

Pada proses ekstrasi dengan metode sianidasi ditimbulkan sejumlah

limbah cair (tailling effluent) yang berwarna coklat kekeruhan, mengandung

sianida dan besar volumenya. Berwarna coklat kekeruhan diakibatkan karena

limbah mengandung suspensi tanah yang terikut dalam aliran limbah. Oleh

karena mengandung sianida, maka limbah harus diolah terlebih dahulu sebelum

didispersikan ke lingkungan. Batasan kandungan maksimum sianida dalam

limbah cair yang diperbolehkan didispersikan ke lingkungan diatur dalam

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 51/Men.LK/1 0/1995, yaitu harus lebih

kecil dari 0,5 ppm. Untuk meningkatkan keselamatan pekerja dan lingkungan

sekitarnya industri pertambangan emas di Pongkor membatasi konsentrasi

penggunaan sianidanya, yaitu maksimum 1500 ppm dan dilakukan di lokasi

tertutup untuk umum serta sangat berjauhan dari pemukiman penduduk. Tailling

effluent yang ditimbulkan diolah secara sistematis dengan sistem pengolahan

limbah yang sedemikian rupa sehingga tidak berbahaya ke lingkungan.

Air clari sekitar

Flo1~11au dau kOO~\ll"'ll

Sung';C,kaniki

Gambar.1 Sistimatika pengolahan limbah cair dan rencana penempatan sistemiradiasi sianida

189

Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006 ISSN 0852 - 2979

Sistematika pengolahan tailling effluent dilakukan dengan cara bertahap,

dimulai dengan proses pencucian/pengenceran sehingga konsentrasi sianida

pada limbah menjadi 125 ppm dan ditampung di fasilitas tailling dam yang daya

tampungnya besar. Alur pengolahan tailing efluent sianida seperti pada

Gambar. 1. Pada tahapan tersebut, retensi waktu tinggal limbah dibuat panjang

agar supaya terjadi proses biodegradasi sianida secara maksimal. Proses

tersebut dikenal sebagai cyanide natural degradation sehingga kandungan

sianida pada limbah turun menjadi < 10 ppm. Kemudian untuk memenuhi

persyaratan agar dapat didispersikan ke lingkungan melalui sungai, maka cairan

luapan dam yang kandungan sianidanya < 10 ppm dioksidasi secara kimia

dengan oksidator H202. Proses tersebut dimaknai sebagai cyanide rapid

destruction yang membutuhkan bahan oksidator H202 0,236 kg/m3limbah.

Fenomena distruksi sianida dengan iradiasi y dari sumber radium

terkapsulasi (Iaju dosis 760 \.lSv/jam) telah dilakukan dan menunjukkan adanya

penurunan kandungan sianida dari 1500 ppm menjadi 22 ppm dengan waktu

iradiasi selama 33 hari. Kemudian untuk meningkatkan penelitian di atas, yaitu

untuk mendapatkan waktu iradiasi yang lebih pendek dan faktor penurunan

sianida yang besar, maka dilakukan pengkajian penggabungan kedua metode

distruksi sianida tersebut. Sebagai hipotesa pada pengkajian tersebut adalah :

- Kedua metode tersebut membentuk radikal atom oksigen yang reaktif

- Sangat dimungkinkan pembentukan radikal atom oksigen dari H202 akan lebih

cepat karena teriradiasi.

METODOLOGI.

Sifat penelitian yang dilakukan adalah pengkajian penggabungan 2 metode

distruksi sianida, yaitu dengan oksidasi kimia dan iradiasi y. Persamaan

penggunaan kedua metode tersebut adalah untuk menurunkan kandungan

sianida limbah dengan mekanisme pembentukan ion radikal dari atom oksigen.

Jenis dan jumlah ion radikal yang terbentuk karena iradiasi tergantung dari

besaran dosis radiasi yang diserap oleh limbah. Penggabungan kedua metode

tersebut dapat dilakukan di sebuah tangki yang berfungsi sebagai reaktor kimia

dan sekaligus tempat proses iradiasi dilakukan. Bahan oksidator H202

disuntikkan ke aliran limbah yang akan masuk ke tangki dan kemudian diiradiasi

dengan iradiator radium terkapsulasi. Proses yang diharapkan terjadi adalah

190

Hasil Peneli/ian dan Kegia/an PTLR Tahlln 2006 fSSN 0852 - 2979

meningkatnya faktor pembentukan ion radikal atom oksigen dari bahan oksidator

sehingga akan mempercepat laju reaksi oksidasinya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengolahan limbah sianida (tailing effluent) dengan metode distruksialamiah dan kendala yang akan muncul kedepan

Senyawa sianida adalah senyawa yang termasuk golongan B-3 (bahan

berbahaya dan beracun) dan harus dikendalikan keberadaannya. Senyawa

tersebut berpotensi menimbulkan gas racun asam sianida yang dapat merusak

sistem saraf manusia dan binatang. Industri pertambangan emas dengan proses

sianidasi menggunakan NaCN (natrium sianida) sebagai solven ekstraksi untuk

mengambil logam emas dari batuan bijih hasil penambangannya. Limbah proses

yang ditimbulkan masih mengandung sianida yang harus diolah sehingga tidak

berbahaya ke lingkungan. Pengisolasian area produksi dan fasilitas pengolahan

limbahnya dari publik umum bertujuan untuk menghindarkan sedini mungkin

terjadinya keracunan sianida pada manusia di sekitarnya. Oi malam hari,

potensial terjadinya pencemaran oleh uap sianida akan meningkat karena proses

pengolahan distruksi secara alamiah yang berproses dengan mekanisme adanya

sinar matahari berjalan lambat. Mekanisme proses yang harus berjalan di

tahapan terse but adalah biosintesa sianida oleh jasad mikroorganisme dan

tanaman air. disamping keberadaan angin yang akan berfungsi sebagai

pengenceran gas hasil biosintesanya. Untuk menurunkan potensial terjadinya

pencemaran ·tersebut, maka konsentrasi pemakaian sianidanya dibatasi < 1500

ppm. Kejadian kritis tersebut di atas dapat terjadi karena penggunaan sianida di

atas konsentrasi yang diijinkan atau adanya kekurangan pasokan air untuk

mencuci limbah sianida. Proses distruksi alamiah di tailing dam dapat berjalan

normal sampai batas maksimum konsentrasi sianida 300 ppm dengan waktu

proses selama 91 hari. Pendangkalan tailing dam adalah kendala yang dapat

terjadi dikemudian waktu mengingat karakteristik limbah masih mengandung

padatan berukuran < 10 mikron. Oleh terjadinya pendangkalan maka waktu

tinggal limbah untuk berproses degradasi alamiah akan turun, demikian juga

mekanisme sorpsi sianida oleh batuan lahan sekitar ekan rendah. Oleh dampak

yang akan diakibatkan pada kejadian pendangkalan tersebut, maka laju overflow

limbah yang akan diproses koogulasi-flokulasi dan oksidasi relatif meningkat dan

mengandung sianida.

191

Hasi/ Penelitian dan Keg/alan PTLR Tahlm 2006 ISSN 0852 - 2979

Pengolahan limbah sianida secara radiolitik y

Oampak interaksi iradiasi y pada suatu materi atau senyawa adalah adanya

perubahan kesetimbangan ikatan kimia penyusun materi tersebut. Tingkat

perubahan kesetimbangannya tergantung dari besar kecilnya jumlah dosis

iradiasi yang terserap. Mekanisme proses perubahannya, diawali dengan

penggetaran ikatan sampai terjadinya proses ionisasi atau pemutusan ikatan

molekulnya. Untuk iradiasi senyawa berbentuk larutan maka proses ionisasi yang

diakibatkan oleh radiasi dikenal dengan proses radiolitik. Limbah proses

pengambilan emas dari bijih tambangnya dengan sianidasi mengandung

berbagai senyawa, diantaranya adalah sianida, air dan polutan yang terikut

didalamnya. Pada pengolahan dengan metode iradiasi y , maka semua senyawa

yang ada di limbah akan teriradiasi dan menyerap energi radiasi y. Besarnya

dosis radiasi yang terserap oleh masing-masing senyawa tergantung dari nilai

faktor spesifik penyerapannya. Fenomena penyerapan energi y oleh molekul air

dapat berakibat terbentuknya ion-ion hidronium yang radikal dengan mekanisme

yang komplek. Oleh terbentuknya molekul air yang radikal tersebut maka dapat

menyebabkan terurainya sianida menjadi sianat. Mekanisme pembentukan

molekul air yang radikal seperti pada persamaan reaksi dibawah ;

H20 + y ~ H20+ + e'H20 + y ~ H2 O·H20+ + H20 ~ H30+ + OH'H2 O· ~ H + + OH-HCN + H + + OH - + e' ~ (HCN) terurai

Hasil percobaan yang telah dilakukan dengan sampel limbah KCN dan

menggunakan iradiator sumber radium bekas yang telah diolah kapsulasi

menunjukkan adanya penurunan kandungan sianida dari 1500 ppm menjadi 22

ppm dengan waktu iradiasi selama 33 hari. Hasil percobaan tersebut diatas

dapat dilihat seperti pada Tabel. 1 dan Gambar. 2

Tabel1. Hasil analisis sianida dalam sampel KCN pada berbagai dosisiradiasi gamma dengan sumber Ra-226 terkapsulasi

Oasisancarkan

o361,52795,56

2386,69

No

1234

Sianidaterdistruksi

o

194,44481 ,131477,36

192

Nasi! Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006

Grafik Hubungan antara Waktu Irradiasi

terhadap Perubahan Sianida

::::::-1600oE-

ISSN 0852 - 2979

500 1000 1500 2000 2500 3000

Oasis terpancarkan (Sv)

Gambar.2 Kurva hubungan antara penurunnan kandllngan sianida denganbe saran paparan radiasi yang terpancar.

Distruksi sianida dengan oksidasi HzOz sebelum dispcrsi ke Iingkungan

Oleh karena jumlah limbah cair yang ditimbulkan dari kegiatan indllstripertambangan emas adalah besar voillmenya dan kapasitas tampllng fasilitas damadalah terbatas, maka cairan Illapannya (over flow) harus didispersikan kelingkllngan. Oleh karena kandllngan sianida limbahnya masih ± 10 ppm yaitudiatas bakll mutu yang diijinkan, maka harus dilakukan proses penllrllnan sianidasehingga konsentrasinya < 0,5 ppm dan memenllhi baku mutll limbah kategori IIyang dapat didispersikan ke lingkllngan. Cara pengolahan cepat dengan oksidasikimia menggunakan l-h02 dan katalisator CUS04. dipakai lIntllk menllrunkankandllngan sianida limbah sehingga memenuhi baku mutll yang dipersyaratkanterse but. Untllk menurunkan konsentrasi sianida dari ± 10 ppm menjadi < 0,5 ppmdiblltllhkan jllmlah oksidator H202 0,236 kg/m3. Keberhasilan tahapan prosesoksidasi ini adalah sangat penting dan merupakan sllmber kemllngkinan teljadinyapencemaran lingkllngan sllngai yang dialirinya.

Pcnggabungan metode distruksi sianida dcngan oksidasi flzOz dan radiolitik

Mekanisme proses distruksi sianida dengan oksidasi kimia beljalanmelalui pembentukan ion oksigen radikal (On) dan menggllnakan katalisatorClIS04. sehingga membentuk sianat dengan persamaan reaksi sbb :

H202 -) H20 + OnNaCN + H20 B NaOH + HCNHCN + H20 B H30+ + CN-CN- + On -) NCO-

Sedangkan pada proses distruksi sianida dengan iradiasi y maka akan didapatkanion-ion radikal yang selanjutnya jika berinteraksi dengan sianida limbah maka

193

Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Talllln 2006 ISSN 0852 - 2979

dimungkinkan sianida berubah ke bentuk sianat yang tidak bersifat racun.Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

H20 + y ~ H20+ + e-H20 + y ~ H20'H20+ + H20 ~ H30+ + OH-H2O· ~ H + + OH-HCN + H + + OH - + e ~ HCN terurai

Apabila kedua metode terse but dibandingkan, maka hasil ion-ion radikal yangdihasilkan dari proses radiolitik lebih besar jumlah dan jenisnya. Tingkatpembentukannya sangat tergantung dari jumlah dosis iradiasi yang terse rap dandipengaruhi oleh panjang waktu dan jarak iradiasi. Semakin pendek jarak sum bel'iradiasi terhadap Iimbahnya dan semakin panjang waktu iradiasinya , maka akandidapatkan tingkat distruksi sianidanya yang besar. Bahwa pada penggabungankedua metode maka bahan oksidator H202 juga teriradiasi, sehingga tingkatreaktifitas pembentukan ion radikal On akan semakin besar dan cenderungmeningkatkan laju perubahannya sianida ke sianat. Oleh karena sifat dispersinyalarutan H202 besar dan mudah terdispersi dan campur homogen dengan cairanlimbah, maka sangat dimungkinkan terjadinya peningkatan laju proses distruksisianida Iimbah yang keberadaannya jauh dari sum bel' radiasi. Kedua metodetersebut bersinergi untuk menurunkan kandungan sianida limbah.

Sum bel' y Limbah dan oksidator

Inlet Lead Shieding

Gambar. 3 Rancangan gabungan sistem distruksi sianida sccara radiolitikdan oksidasi kimia.

KESIMPULAN

Sianida adalah senyawa B3 yang pengelolaannya harus dilakukan secaraberhati-hati dan memperhatikan ketentuan keselamatannya. Lim bah tailingeffluent yang mengandung sianida berkonsentrasi rendah dapat diolah oksidasikimia menggunakan bahan oksidator H202 dan untuk meningkatkan laju prosesdistruksi sianida dengan metode radiolitik dilakukan pengkajian penggabunganterhadap kedua metode tersebut. Hasil pengkajian menunjukkan adanya prosessinergi dalam menurunkan kandungan sianida limbah (}i-esh waste) keluaranproses dengan spesifikasi volumenya relatif masih kecil dan konsentrasinya relatifbesar. Sifat mudah bercampurnya secara homogen antara cairan H202 denganlimbah mengakibatkan laju distruksi dan efisiensi sianida naik.

194

Hasil Pene/ilian dan Kegiatall PTLR Ta/Illn 2006 ISSN 0852 - 2979

DAFT AR PUST AKA

I. SIREGAR DOHAR, YULIANTO AGUS, Tambang Emas Pongkor

Pertambangan Emas Berwawasan Lingkungan. Seminar Teknologi

Pengolahan Limbah II BAT AN, Jakarta 16-17bFebruari 1999

2. EULINIA M. VALDEZCO, Management of Spent Radiation Sources and

Other Waste from Small Nuclear Application, FNRI-IAEA, Philippines, 23

January-I 0 February 1995

3. MICHELL J. SIENKO, ROBERT A.PLANE, Chemistry, McGraw-Hili, Fifth

Edition, Tokyo, 1963

195