Flotasi adalah proses konsentrasi mineral berharga berdasarkan perbedaan tegangan permukaan dari mineral didalam air (aqua) dengan cara mengapungkan mineral ke permukaan.

Beberapa jenis partikel yang tercampur dapat dipisahkan salah satu jenisnya dari campurannya atau bila memungkinkan dan dapat terpisah keseluruhan jenis sehingga dapat terkonsentrasi dari tiap – tiap jenis. Pemisahan dari partikel – partikel dalam flotasi ini ditunjukkan oleh penentuan kontak antara tiga fasa, yaitu fasa partikel padat yang akan diapungkan, larutan aqua elektrolit, dan gas ( biasanya dipakai udara ) hampir semua zat anorganik dapat dibasahi oleh fasa aqua. Oleh karena iu langkah pertama dalam flotasi adalah menggantikan sebagian dari antar fasa padat-cair menjadi antara fasa padat-gas. Sebagian hasilnya didapat bahwa permukaan partikel akan menjadi pobi air (hidropobik). Flotasi dari mineral – mineral umumnya dibagi atas dua bagian yaitu :1. flotasi mineral – mineral logam (metallic minerals) umumnya mineral – mineral sulfida.2. fotasi mineral – mineral bukan logam ( non metallic minerals ), meliputi logam – logam oksida, silikat, sulfat, karbona, halit dan fosfat , juga felsfar, garnet, muskovit, batu semen, fluosfar dan lain-lain.

Mekanisme flotasi didasarkan pada adanya pertikel mineral yang dibasahi (hidropilik) dengan partikel mineral yang tidak dibasahi (hidropobik). Partikel – partikel yang basah tidak mengapung dan cenderung tetap berada dalam fasa air. Di lain pihak partikel – perikel hidropobik (tidak dibasahi)

menempel pada gelembung , naik ke permukaan, membentuk buih yang membentuk partikel dan dipisahkan.

Secara garis besarnya pemisahan dengan cara flotasi dilakukan dengan menggunakan 2 tahap : yaitu tahap conditioning dan tahap pengapungan mineral (flotasi). Pada tahap conditioning bertujuan untuk membuat suatu mineral tertentu bersifat hidropobik dan menpertahankan mineral lainnya bersifat hidropilik. Pada tahap conditioning ini ini kedalam pulp dimasukkan beberapa reagen flotasi. Sedangakan pada tahap flotasi atau aerasi adalah tahap pengaliran udara kedalam pulp secara mekanis baik agitasi maupun injeksi udara.

A.     Reagen FlotasiAgar proses flotasi dapat berlangsung maka

diperlukan reagen flotasi. Penggunaan reagen flotasi ini tidak dimaksudkan untuk mengubah sifat – sifat kimia dari partikel tersebut tetapi hanya mengubah sifat permukaan dengan menyerap ( adsorsi) reagen flotasi tersebut. Keberhasilan pemisahan mineral secara flotasi ditentukan oleh ketepatan penentuan reagen kimia yang digunakan. Secara garis besarnya reagen yang digunakan dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu : kolektor, modifier dan frother.

I. Kolektor         Kolektor adalah senyawa organic yang

ditambahkan kedalam pulp untuk mengubah permukaan mineral dari hidropilik menjadi hidropobik dengan proses penyerapan (adsorbsi). Klasifikasi dari kolektor berdasarkan sifat ionnya, yaitu kationik dan

anionic umumnya kolektor dari golongan ini dipakai pada pekerjaan flotasi sulfide. Tetapi ini juga memungkinkan dipakai dalam pekerjaan flotasi mineral non sulfida . sedangkan kolektor kationic untuk flotasi non sulfide.  Dalam pemakaian harus diperhatikan mengenai jumlah kolektor. Kolektor yang digunakan bila digunakan terlalu sedikit tidak dapat mengapungkan mineral secara selektif, sedangkan bila terlalu banyak akan menghasilkan flotasi yang tidak terlalu baik.

Contoh Kolektor : Xanthate                                      Asam oleik                                      Thiokarbanilid  pemakaian : 25 – 100 g/t

Flotasi

04JUN

Floatasi adalah suatu proses separasi (pemisahan) antara mineral yang berharga dan pengotornya

(gangue) dengan memanfaatkan sifat kimia fisik dari permukaan partikel mineral. Dimana partikel mineral

memiliki sifat hidrofobik dan hidrofilik. Mineral yang memiliki sifat hidrofobik akan berikatan dengan

gelembung udara dan naik ke permukaan membentuk buih. Buih yang dihasilkan diambil dan dikeringkan

sehingga didapat mineral berharga yang diinginkan.

Flotation (flotasi) berasal dari kata float yang berarti mengapung atau mengambang. Flotalasi dapat

diartikan sebagai suatu pemisahan suatu zat dari zat lainnya pada suatu cairan/larutan berdasarkan

perbedaan sifat permukaan dari zat yang akan dipisahkan, dimana zat yang bersifat hidrofilik tetap

berada fasa air sedangkan zat yang bersifat hidrofobik akan terikat pada gelembung udara dan akan

terbawa ke permukaan larutan dan membentuk buih yang kemudian dapat dipisahkan dari cairan

tersebut. Secara umum flotation melibatkan 3 fase yaitu cair (sebagai media), padat (partikel yang

terkandung dalam cairan) dan gas (gelembung udara).

Proses flotasi dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu directional flotation dan reverse flotation.

Directional flotation yaitu proses flotasi dimana mineral berharga akan terangkat ke atas membentuk buih

yang mengapung di permukaan pulp. Sedangkan reverse flotation adalah proses floatasi dimana partikel

mineral yang diapungkan merupakan mineral pengotor (gangue)

Klasifikasi Mineral

Semua mineral yang ada di muka bumi ini diklasifisikan ke dalam tipe polar dan nonpolar sesuai dengan

karakteristik permukaannya.

Permukaan dari mineral nonpolar diindikasikan dengan ikatan molekul yang lemah dan biasanya hidrofobik.

Contoh: grafit, sulfur, molybdenite, berlian, batu bara, talc, dll. Mineral dengan ikatan kovalen atau ionic permukaan yang kuat dikenal dengan tipe polar. Tipe ini

memperlihatkan nilai energi bebas yang tinggi yang ada di permukaan polar. Permukaan polar bereaksi kuat dengan molekul air dan mineral-mineral ini secara alami akan menjadi hidrofibik.

Contoh: sulfat, karbonat, halide, fosfat, dll

Proses floatasi dapat berlangsung optimal bergantung dari reagen-reagen yang digunakan. Reagen-

reagen yang digunakan juga beragam tergantung dari mineral yang ingin kita peroleh. Reagen – reagen

yang digunakan tersebut memiliki masing-masing kegunaan ataupun saling melengkapi antar reagen.

Berikut kegunaan masing-masing reagent yang digunakan:

1. Collector

Collector adalah senyawa yang dapat menyebabkan prmukaan mineral menjadi suka udara (hidrofobik).

Collector biasanya merupakan mineral organic heteropolar, mengandung gugus polar dan non-polar.

Gugus non-polar cenderung bersifat hidrofobik dan akan menempel pada gelembung udara, sedangkan

gugus polar akan menempel pada partikel solid tertentu sehingga partikel solid tersebut ikut terapung

bersama gelembung udara.

2. Frother

Frother adalah senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan gelembung, sehingga tidak

mudah pecah. Frother yang efektif biasanya mengandung setidaknya 5 atom karbon dalam tantai

utamanya. Ketika permukaan partikel telah menjadi hidrofobik, partikel tersebut harus mampu menempel

pada gelembung udara yang disuntikkan (aerasi). Namun muncul masalah ketika gelembung –

gelembung tersebut tidak stabil dan mudah pecah akibat tumbukan dengan partikel padat, dinding sel

dalam gelembung – gelembung lain. Oleh karena itu perlu adanya penambahan material ke dalam pulp

yang dapat menstabilkan gelembung udara. Material yang ditambahkan tersebut dikenal dengan frother.

3. Modifier

Adalah beberapa jenis reagen yang ditambahkan untuk mengoptimalkan proses flotasi. Modifier itu

sendiri terdiri dari beberapa jenis reagent tertentu, yaitu:

Aktivator, adalah reagen yang ditambahkan untuk menambah interaksi antara partikel solid dengan kolektor

Dispersant, adalah reagen yang digunakan untuk mencehah terjadinya penggumpalan antara partikel solid sehingga menambah sifat hidrofobik ke partikel solid lain yang tidak diinginkan

Depresant, adalah reagen yang ditambahkan untuk membentuk lapisan polar yang membungkus partikel solid sehingga menambah sifat hidrofobik ke partikel solid lain yang tidak diinginkan

pH Regulator, adalah reagen yang digunakan untuk mengontrol pH karena sifat hidrofobik akan berlangsung optimal pada range pH tertentu.

Dalam proses floatasi, besarnya ukuran partikel yang akan diflotasi sangatlah penting. Karena besarnya

ukuran partikel dapat mempengaruhi laju flotasi. Seperti ditunjukan pada kurva dibawah ini.

Ukuran partikel yang semakin besar awalnya menaikkan laju konstanta flotasi secara perlahan, tetapi

setelah mencapai puncak(batasan maximum ukuran partikel), laju konstanta flotasi turun secara drastic.

Hal ini dikarenakan derajat liberasi yang berkurang dari mineral menurunkan kemampuan bubble untuk

mengangkat partikel yang kasar(coarse).

Faktor- faktor yang mempengaruhi flotation adalah:

Ukuran partike

Ukuran partikel yang besar membuat partikel tersebut cenderung untuk mengendap sehingga susah

untuk terflotasi

pH larutan

sifat hidrofobik akan berlangsung optimal pada range pH tertentu

surfaktan

surfaktan adalah kolektor yang merupakan reagen yang memiliki gugus polar dan gugus non polar

sekaligus

laju udara

berfungsi sebagai pengikat partikel yang memiliki sifat permukaan hidrofobik, persen padatan, untuk

flotasi pada partikel kasar dapat dilakukan dengan persen padatan yang besar demikian sebaliknya,

besar laju pengumpanan yang berpengaruh terhadap kapasitas dan waktu tinggi.

Sedimentasi

Sedimentasi

Sedimentasi adalah salah satu operasi pemisahan campuran padatan dan cairan (slurry) menjadi cairan beningan

dan sludge (slurry yang lebih pekat konsentrasinya),

Pemisahan dapat berlangsung karena adanya gaya gravitasi yang terjadi pada butiran tersebut. Proses sedimentasi

dalam industri kimia banyak digunakan ,misalnya pada proses pembuatan kertas dimana slurry berupa bubur

selulose yang akan dipisahkan menjadi pulp dan air, proses penjernihan air (water treatment),dan proeses

pemisahan buangan nira yang akan diolah menjadi gula.

Proses sedimentasi dalam dunia industri dilakukan secara sinambung dengan menggunakan alat yang dikenal

dengan nama thickener,sedangkan untuk skala laboratorium dilakukan secara batch. Data-data yang diperoleh dari

prinsip sedimentasi secara batch dapat digunakan untuk proses yang sinambung.

Di industri aplikasi sedimentasi banyak digunakan, antara lain :

1. Pada unit pemisahan , misalnya untuk mengambik senyawa magnesium dari air laut

2. Untuk memisahkan bahan buangan dari bahan yang akan diolah, misalnya pada pabrik gula

3. Pengolahan air sungan menjadi boiler feed water.

4. Proses pemisahan padatan berdasarkan ukurannya dalam clarifier dengan prinsip perbedaan terminal velocity

Sedimentasi adalah suatu proses pemisahan suspensi secara mekanik menjadi dua bagian,

yaitu slurry  dan supernatant. Slurry adalah bagian dengan konsentrasi partikel terbesar, dan supernatant adalah

bagian cairan yang bening. Proses ini memanfaatkan gaya gravitasi, yaitu dengan mendiamkan suspensi hingga

terbentuk endapan yang terpisah dari beningan (Foust, 1980).

Proses sedimentasi dapat dilakukan dengan tiga macam cara, yaitu :

1. Cara Batch

Cara ini cocok dilakukan untuk skala laboratorium, karena sedimentasi  batch paling mudah dilakukan, pengamatan

penurunan ketinggian mudah. Mekanisme sedimentasi batch pada suatu silinder / tabung bisa dilihat pada gambar

berikut :

Gambar 1 . Mekanisme Sedimentasi   Batch

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

 

Gambar di atas menunjukkan slurry awal yang memiliki konsentrasi seragam dengan partikel padatan yang seragam

di dalam tabung (zona B). Partikel mulai mengendap dan diasumsikan mencapai kecepatan maksimum dengan

cepat. Zona D yang terbentuk terdiri dari partikel lebih berat sehingga lebih cepat mengendap. Pada zona transisi,

fluida mengalir ke atas karena tekanan dari zona D. Zona C adalah daerah dengan distribusi ukuran yang berbeda-

beda dan konsentrasi tidak seragam. Zona B adalah daerah konsentrasi seragam, dengan komsentrasi dan distribusi

sama dengan keadaan awal. Di atas zona B, adalah zona A yang merupakan cairan bening.

Selama sedimentasi berlangsung, tinggi masing-masing zona berubah (gambar 2 b, c, d). Zona A dan D bertambah,

sedang zona B berkurang. Akhirnya zona B, C dan transisi hilang, semua padatan berada di zona D.  Saat ini

disebut critical settling point, yaitu saat terbentuknya batas tunggal antara cairan bening dan endapan (Foust, 1980).

2. Cara Semi-Batch

Pada sedimentasi semi-batch , hanya ada cairan keluar saja, atau cairan masuk saja. Jadi, kemungkinan yang ada

bisa berupa slurry yang masuk atau beningan yang keluar. Mekanisme sedimentasi semi-batch  bisa dilihat pada

gambar berikut :

Gambar 2. Mekanisme Sedimentasi Semi- Batch

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

3. Cara Kontinyu

Pada cara ini, ada cairan slurry yang masuk dan beningan yang dikeluarkan secara kontinyu. Saat steady state,

ketinggian tiap zona akan konstan. Mekanisme sedimentasi kontinyu bisa dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3. Mekanisme Sedimentasi Kontinyu

Keterangan :

A = cairan bening

B = zona konsentrasi seragam

C = zona ukuran butir tidak seragam

D = zona partikel padat terendapkan

Kecepatan sedimentasi didefinisikan sebagai laju pengurangan atau penurunan ketinggian daerah batas

antara slurry (endapan) dan supernatant (beningan) pada suhu seragam untuk mencegah pergeseran fluida karena

konveksi (Brown, 1950).

Pada keadaan awal, konsentrasi slurry seragam di seluruh bagian tabung. Kecepatan sedimentasi konstan, terlihat

pada grafik hubungan antara ZL dan θL membentuk garis lurus untuk periode awal (dZ/dt=V=konstan ). Periode ini

disebut free settling, dimana padatan bergerak turun hanya karena gaya gravitasi. Kecepatan yang konstan ini

disebabkan oleh konsentrasi di lapisan batas yang relatif masih kecil, sehingga pengaruh gaya tarik-menarik antar

partikel, gaya gesek dan gaya tumbukan antar partikel dapat diabaikan. Partikel yang berukuran besar akan turun

lebih cepat, menyebabkan tekanan ke atas oleh cairan bertambah, sehingga mengurangi kecepatan turunnya

padatan yang lebih besar. Hal ini membuat kecepatan penurunan semua partikel (baik yang kecil maupun yang

besar) relatif sama atau konstan.

Semakin banyak partikel yang mengendap, konsentrasi menjadi tidak seragam dengan bagian bawah slurry menjadi

lebih pekat. Konsentrasi pada bagian batas bertambah, gerak partikel semakin sukar dan kecepatan turunnya

partikel berkurang. Kondisi ini disebuthindered settling.

Kondisi free settling dan hindered settling dapat diamati pada grafik hubungan antara ZL dan θL. Dimana untuk

kondisi free settling ditunjukkan saat grafik masih berupa garis lurus, sedangkan saat grafik mulai melengkung

merupakan kondisi hindered settling.