MM091322

TEKNOLOGI PENGOLAHAN MATERIAL Kredit: 2 sks Semester: 2

PERKULIAHAN 2

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc. NIP. 198012072005011004

TEKNOLOGI PENGOLAHAN MATERIAL

KONSEP DASAR PENGOLAHAN MATERIAL

* Kebanyakan logam terdapat di bumi dalam bentuk bukan

logam kecuali emas

* Logam (metal) yang berasal dari mineral sulfida adalah tembaga,

timbal, seng, nikel, antimoni, merkuri, bismut, molibdenum,

kadmium

* Logam yang berasal dari mineral oksida adalah besi, timah,

aluminum, kromium, tungsten, mangan, berilium, zirkonium,

titanium, uranium

* Logam murni diperoleh dari pemisahan elemen-elemen

mineralnya

Beberapa mineral deposit ditemukan pada keadaan relatif murni. Kebanyakan metal diperoleh dari deposit yang mengandung bagian kecil bijih (ore) logam

Proses ekstraksi dilakukan untuk mengambil logam dari bijihnya dengan menggunakan pelarut kimia seperti larutan air sodium atau sianida potassium untuk emas dan bijih perak. Larutan asam untuk bijih tembaga atau seng

Ekstraksi dapat juga dilakukan dengan melalui fusion yang diawali pemanasan bijih dan udara untuk membakar sulfur

Fusion menghasilkan metal terkonsentrasi berupa metal tak-murni atau senyawa metal sulfur yang disebut matte. Metal terkonsentrasi mengendap di bawah tungku (furnace)

Jika metal dan matte dihasilkan , matte yang memiliki gravitasi spesifik yang lebih rendah akan mengambang pada logam

Konstituen (komponen) ringan lainnya adalah slag yang berupa silikat kompleks. Slag adalah bagian yang tidak dipakai (waste)

Jika bijih grade rendah dilakukan fusi langsung (direct), slag merupakan produk utamanya. Panas banyak yang hilang. Hal ini juga akan menghasilkan kehilangan (loss) yang besar

Pemisahan mineral perlu dilakukan sebelum fusion. Hal ini dilakukan melalui penghancuran (milling), konsentrasi (concentration) atau ore dressing (mineral dressing). Hal ini dilakukan secara smelting

Fe Cu O Si S Cu

? ?

Tahapan produksi metal adalah:

1. Mining , penambangan, yaitu pemisahan bijih dari lapisan bumi

2. Concentration, pengumpulan, atau pemisahan ore mineral menjadi dua grup. Grup yang berupa waste material dan grup yang berupa mineral berharga atau konsentrat

3. Roasting , pemanasan, yaitu pemisahan sulfur pada bijih sulfida. Bijih oksida tidak memerlukan perlakuan ini

4. Smelting, pemanasan, yaitu fusion bijih kaya atau konsentrat untuk memperoleh logam mentah (crude metal) atau matte

5. Refining , pemurnian, eliminasi akhir pengotor dari produk smelting

Seng, kadmium dan raksa (merkuri) memiliki temperatur volatilitas yang rendah

MINING

* Penambangan (mining) melakukan pengumpulan bijih (ore)

* Penambangan dilakukan dipermukaan tanah dan dibawah tanah

* Penambangan dilakukan melalui proses pengeboran lubang,

kereta tambang, penggerak udara, penggerak uap, penghancur

(jaw crusher)

CONCENTRATION

Pemisahan mekanik mineral pada bijih melalui concentration menghasilkan padatan ore grade tinggi dan memisahkan bagian grade rendahnya

Concentration dilakukan dengan beberapa proses seperti spesific gravity, magnetic properties dan sifat kimia bergantung dari sifat mineral

Bentuk awal konsentrasi adalah hand picking, pengambilan tangan, yaitu mineral yang relatif murni metal dipilih dan diambil dari pecahan bijih. Pengambilan tangan bernilai tidak ekonomis untuk jumlah besar mineral atau mineral halus/kecil (fine)

Hand picking dilakukan pada material yang diletakkan pada rantai karet yang bergerak di depan pekerja

Ore dipisahkan dari batu

Sebelum proses konsentrasi, pemisahan mineral dilakukan dengan crushing (pemecahan kasar) dan grinding (pemecahan halus) ore. Pemecahan dilakukan untuk mencapai partikel dengan kandungan satu mineral

Comminution (pemecahan) dilakukan berdasarkan struktur mineralogi ore seperti kekasaran partikel mineral. Terkadang, proses penghancuran merupakan proses teknik yang sulit dan memerlukan biaya

Reduksi tambang bijih berjalan untuk menghasilkan ukuran konsentrasi dilakukan dalam beberapa tahap. Tahapan ini melibatkan beberapa mesin dengan reduksi ukuran bermacam-macam

Umumnya, terdapat tiga tahapan pemecahan yaitu breaking (penghancuran) dan coarse crushing (pemecahan kasar), intermediate (medium) dan fine crushing (pemecahan kecil), dan grinding (pemecahan kecil halus)

Breaking and coarse crushing dilakukan pada jaw crusher atau gyratory crusher. Ore dimasukkan (fed) diantara dua steep yaitu permukaan pemecah yang berada pada sudut tajam antara satu dengan yang lain. Permukaan satu terletak pada stasioner dan permukaan dua bergerak maju-mundur untuk memecahkan ore sehingga pecahan kecil diperoleh dan jatuh keluar crusher

Pemecahan intermediate dan fine dilakukan pada crusher cone (kerucut) yang bekerja mirip dengan gyratory crusher atau bekerja dengan melewatkkan ore pada sepasang rol (penggiling)

Grinding dilakukan pada silinder mill berisi steel ball (bola baja), steel rod (batang baja) atau pebble yang bergerak. Grinding dilakukan menggunakan air, sementara crushing dilakukan pada kondisi kering

Sizing device (komponen pengukur) dipasang pada fine crusher dan grinding mill untuk memisahkan material yang selesai dan tak-selesai. Material tak-selesai akan direduksi lanjut

Vibrating screen (bidang kasa getar) digunakan pada coarse sizing (pengukur kasar)

Operasi kontinu dikoneksikan pada grinding basah untuk pemisahan ukuran halus

Ore diagitasi (diaduk) dengan air sehingga partikel kasar turun kebawah tanki dan partikel halus mengambang dalam suspensi

GRAVITY METHOD

Bentuk dasar (basis) konsentrasi berdasarkan specific gravity mineral

Silika, kalsit, dan silikat (piroksin) lebih ringan daripada mineral sulfida dan oksida logam

Perbedaan specific gravity digunakan untuk memisahkan waste rock (batu) yang mengandung silikat dan memperoleh mineral logam

CLASSIFICATION

Jika dua mineral dengan ukuran dan bentuk yang berbeda di jatuhkan ke dalam air tenang, mineral dengan specific gravity yang lebih tinggi akan tenggelam lebih cepat

Jika diletakkan pada air yang bergerak, aliran air diatur sehingga yang ringan akan naik sedangkan yang berat akan tenggelam

Pemisahan (separation) mineral ini disebut klasifikasi (classification)

Pemisahan dilakukan untuk mendapatkan ukuran partikel yg seragam

Hal ini sulit dicapai, sehingga digunakan kontinu klassifier untuk memisahkan ore kecil (halus) dengan pasir dan lumpur (pengotor) yang dibuang secara suspensi dalam air

Metode lain adalah menggunakan sianida pada bijih besi

JIGGING

Metode kedua pemisahan mineral berdasarkan specific gravity dikenal sebagai jigging (getaran/goncangan)

Jika campuran mineral diletakkan beberapa inci dalam kotak berisi kasa dan disuspensikan di dalam tanki air, pemisahan mineral diperoleh dengan menggerakkan kotak ke atas dan bawah di dalam air

Gerakan cepat ke bawah mendorong air bergerak ke atas melewati ore dan menyebabkan klasifikasi

Gerakan ke atas menyebabkan dorongan air ke bawah terhadap partikel berat

Efek yang sama dihasilkan dengan menggetarkan air

Proses ini diterapkan juga untuk mesin kontinu

Jig digunakan untuk ukuran partikel yang lebih kasar daripada klasifier