TAMBANG TERBUKA : METODE EKSTRAKSI DENGAN AIR

Dalam tambang terbuka terdapat dua cara ekstraksi yaitu ekstraksi secara mekanik dan ekstraksi dengan air. Metode ekstraksi dengan air berhubungan dengan air atau cairan pelarut untuk memperoleh mineral dari dalam bumi baik dengan cara hidrolik maupun dengan semprotan air. Metode ekstraksi dengan air masih jarang digunakan, tetapi untuk mineral tertentu penerapan metode ekstraksi dengan air dapat meningkatkan produksi dalam kegiatan penambangannya.

Metode ekstraksi dengan air dibagi menjadi dua yaitu placer mining dan solution mining. 1. Placer mining

A. Tambang semprot (hydraulicking)B. Kapal keruk (dredging)

a) Shallow- water dredgingb) Deep-sea deredging

2. Solution miningA. Borehole extraction

a) Frasch methodeb) Multiple-well methode

B. Leanching proceduresa) Dump/ heap leancingb) In situ leanching

C. Evaporite/ evaporation methodes

1. Placer mining Endapan placer adalah suatu konsentrasi mekanik dari mineral berat yang disebabkan

adanya aliran fluida. Endapan placer dapat diklasifikasikan oleh media pengendapannya (media transportasi) yaitu alluvial (media air sungai), eolin (media angin), marine (media air laut), glacial (media es).

Kualitas yang berbeda dari endapan placer sehingga memungkinkan dikatagorikan sebagai metode ekstraksi dengan air adalah (Daily, 1968) :

Kondisi material yang mudah terberaikan oleh semprotan air Ketersediaan air mencukupi Ketersediaan lokasi untuk lokasi pencucian Terdapat perbedaan densitas antara mineral logam dan mineral pengotor, untuk

didapat pengolahan yang efisien Pada umumnya, lahan memiliki kemiringan yang sudah memungkinkan

mentransportasikan mineral Dapat mematuhi peraturan-peraturan lingkungan

A. Tambang semprot (hydraulicking)Pembongkaran material pada tambang semprot dilakukan dengan memanfaatkan

aliran air bertekanan tinggi, aliran air dihasilkan dari alat monitor yang terhubung dengan pompa melalui pipa. Hasil pembongkaran berupa lumpur akan dialiran melalui parit- parit menuju penampungan (berupa palung atau kotak kayu) yang kemudian dipompa menuju instalasi pencucian.

Faktor utama dalam penerapan tambang semprot yaitu faktor ketesedian air, kegiatan penambangan dapat diteruskan apabila kebutuhan air kerja dapat terpenuhi. Penambangan

sebaiknya dimulai dari daerah rendah (hilir) ke daerah tinggi (hulu), sehingga lokasi penampungan hasil pembongkaran akan selalu berada di daerah rendah (daerah hilir). Kegiatan pengupasan lapisan tanah penutup pada tambang semprot umumnya jarang diperlukan, dan apabila diperlukan pengupasan dilakukan dengan menggunakan semprotan air yang berasal dari monitor atau dengan alat mekanik.

Gambar 1 : Hydraulicking (Sumber : Morgantown, W.V., dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

Kondisi yang dibutuhkan untuk penerapan tambang semprot dalam penjelasan Daily (1968), Morrison and Russel (1973), dan McLean et al. (1992) :

Kekuatan bijih : material yang tidak kompak atau kerikil dengan jumlah batu yang sedikit, kecenderungan mineral berharga lebih berat dari limbah

Kekuatan batuan : tidak kompak Jenis endapan : placer, tabular, bank atau bangku Kemiringan endapan : hampir datar (2 - 6%) Ukuran endapan : kecil - menengah (ketebalan 15 - 200 ft atau 5 - 60 m) Kadar bijih: bisa sangat rendah Ukuran butir : cukup seragam Kedalaman: sangat dangkal dan sedikit overburden Lainnya: membutuhkan jumlah air yang besar

Berikut keuntungan dan kerugian dari tambang semprot berdasarkan pada deskripsi Daily (1968), Morrison and Russel (1973), and McLean et al. (1992) :Keuntungan :

Produktivitas yang cukup tinggi dari 100-300 yd3 (75-230 m3) per shift Biaya penambangan yang rendah Tingkat produksi menengah Biaya modal yang rendah; peralatan dan cara penambangan yang sederhana Dapat mengotomatisasi beberapa operasi Dapat mengoperasikan tambang dengan beberapa pekerja

Kerugian : Kerusakan lingkungan yang parah kecuali penerapan rencana perbaikan lahan

dilakukan Kebutuhan air yang banyak Hanya untuk jenis endapan yang hancur dengan adanya semprotan air Pembongkaran sulit dilakukan pengontrloan

B. Pengerukan (dredging)Pengerukan yang dimaksud yaitu penggalian endapan placer yang berada di bawah air,

alat yang digunakan yaitu alat apung atau disebut kapal keruk. Pada umumnya kapal keruk dilengkapi dengan instalasi pengolahan (pencucian) dan pembuangan limbah. Kapal keruk sudah lama dikenal, pertama kali penggunaannya di belanda pada tahun 1565 (Macdonald, 1983). Badan air untuk lokasi pengerukan dapat berupa bentuk alam ataupun buatan manusia. Metode pengerukan sering dibagi menjadi dua metode yaitu metode perairan dangkal (shallow- water dredging) dan metode laut dalam (deep-sea deredging).

Kapal keruk perairan dangkal sering diklasifikasikan dengan metode penggalian dan pengangkutan (Turner 1996, Herbich 1992). Kapal keruk mekanik yaitu kapal yang melakukan penggalian dan pengangkutan (dipper, bucket, and ladder dredges), dengan beberapa variasi dalam kategori kapal keruk (Herbich 1992). Kapal keruk hidrolik (juga disebut kapal keruk hisap) dirancang untuk mengangkut mineral dalam bentuk lumpur, menggunakan air sebagai media transportasi (Herbich 1992). Banyak sekalai kategori dari kapal keruk yang dapat digunakan pada sungai dan pelabuhan yang tidak dibahas disini. Jenis utama kapal keruk yang digunakan dalam penanganan mineral dalam metode ekstraksi dengan air yaitu bucket-line dredges, cutter-head suction dredges, cutter-wheel suction dredges.1) Bucket-line dredges

Bucket-line dredges telah digunakan dari dahulu untuk penambangan emas yang berupa endapan placer, penggalian dilakukan hingga mencapai kedalam 160 ft (50 m). Sistem kerja bucket-line dredges yaitu menggali dan mengangkat bahan galian ke instalasi pengolahan yang teletak pada kapal. Bucket terus bergerak di sekitar ladder (tangga bucket) untuk menggali dan pengangkatan material, untuk menaikan dan menurunkan ladder dilakukan dengan menggunakan derek besar. Bahan limbah dibuang dari bagian belakang kapal keruk melalui conveyor.

Gambar 2 : Bucket Line Dredge (Sumber : Brooks, dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

Kapal keruk dilengkapi dengan spuds dibagian belakang ponton, spud berfungsi sebagai poros kapal untuk berputar. Selain spud kapal keruk juga dilengkapi dengan tali kawat yang ujungnya ditambatkan ke tepi, tali kawat berfungsi sebagai penggerak kapal.Pada umumnya, bentuk kolam dibuat secara spesifik untuk mengapungkan kapal keruk. Jenis bucket-line dredges juga dapat diterapkan pada endapan laut dangkal, telah digunakan untuk emas, timah, dan berlian2) Cutter-head suction dredges

Cutter- head suction dredges merupakan salah satu kapal keruk yang dapat menggali hingga kedalam 60 ft (18 m). Pada jenis kapal keruk ini digunakan kepala pemotong yang dipasang diujung ladder, kepala pemotong digunakan untuk membongkar endapan placer.

Hasil dari pembongkaran endapan placer akan diangkut dengan cara hidrolik mengunakan pipa hisap yang dipasang didekat kepala pemotong.

Gambar 3 : Cutter Head Suction Dredge (Sumber : John Huston, dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

3) Cutter-wheel suction dredgesKonsep kapal keruk ini sama dengan cutter-head suction dredges, yaitu pengakutan

material hasil penggalian berupa lumpur menggunakan pipa hisap. Yang membedakan dari kedua sistem ini yaitu pada alat pemotong (alat pembongkaran), pada cutter-wheel suction dredges pembongkaran endapan menggunkan bucket yang berputar seperti roda pada ujung leader. Kapal keruk ini mampu menggali hingga kedalaman 115 ft (35 m).

Gambar 4 : Cutter Wheel Suction Dredge (Sumber : Ellicot International, dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

Kondisi berikut ini merupakan kondisi yang dibuthkan dalam pengaplikasian kapal keruk, Daily (1968), Huston (1970), Turner (1996), Morrison and Russel (1973) :

Kekuatan bijih : material yang tidak kompak atau kerikil dengan jumlah batu yang sedikit (tergantung pada jenis pengeruknya), kecenderungan mineral berharga lebih berat dari limbah

Kekuatan batuan : tidak kompak Bentuk endapan : placer, tabular, bank atau bangku Kemiringan endapan : sebaiknya datar (maksimal 2% - 6%) Ukuran endapan : menengah - besar (ketebalan 25 - 200 ft atau 8 - 60 m) Kadar bijih: bisa sangat rendah Ukuran butir : cukup seragam Kedalaman: sangat dangkal, sedikit overburden

Lainnya : kebutuhan air (200 -2000 gal/min, atau 33 - 125 lt/detik)Keuntungan dan kerugian dari pengunaan kapal keruk untuk penambangan. Berikut

ini diuraikan oleh morrison dan Russell (1973), Pfleider (1973), Macdonald (1983), dan McLean et al. (1992). Karakteristik ini hanaya berlaku untuk tambang air dangkal saja.Keuntungan :

Paling produktif dari semua metode penambangan (250 - 400 yd3, atau 190 - 300 m3

per shift) Biaya penambangan terendah (relatif biaya <5%) Tingkat produksi yang tinggi (maksimal 9 juta yd3 atau 7 juta m3 per tahun) Tidak membutuhkan banyak pekerja (2 orang - 30 orang) Hasil produksi yang baik (hingga 90%) Operasi terus menurus

Kerugian : Terjadi kerusakan lingkungan yang parah, perlindungan terhadap lingkungan harus

dilakukan, dilarang di beberapa negara Kebutuhan air sedang (600 - 800 gal/yd3, atau 3.000 - 4.000 l/m3 bahan yang

ditambang) Hanya jenis endapan yang hancur dengan adanya aksi mekanis maupun hidraulik Investasi modal yang tinggi untuk kapal keruk besar

2. Solution miningBila produksi bijih konvensional menjadi lebih sulit dan lebih mahal, maka daya tarik

terhadap solution mining sebagai metode eksploitasi akan meningkat. Solution mining adalah salah satu metode ekstrasi aqueous dimana mineral biasanya diperoleh ditempat dengan dilarutkan, dicairkan, diluluhkan atau dibuat lumpur meskipun didahului dengan beberapa persiapan atau eksploitasi di bawah tanah. Tetapi hampir semua operasi dilakukan di permukaan. Metode solution mining pertama kali digunakan pada tahun 1922 untuk penambangan garam, sulfur, dan tembaga. Namun, kini pertumbuhannya sangat signifikan dalam industri mineral. Solution mining memiliki beberapa katagori yaitu borehole extraction systems, leaching methods, evaporite / evaporative procedures.

A. Borehole extraction systemsSalah satu sistem pada solution mining yaitu borehole extraction systems (sistem

ekstraksi lubang bor), sistem ini memanfaatkan lubang bor untuk menjangkau mineral yang berada di bawah bumi. Air diinjeksi melalui lubang bor ke dalam endapan mineral yang kemudian dilarutkan atau dicairkan sehingga menjadi lumpur mineral berharga dan dipompa ke permukaan melalui lubang bor. Contoh mineral yang dapat dieksploitasi dengan borehole mining adalah :

Belerang dengan proses melting (frasch process) Uranium, tembaga, emas, dan perak dengan proses in situ leaching Garam, potash, dan trona dengan proses dissolusi Phospat, kaolin,oil sand, batubara, gilsonite, uranium dengan proses slurrying

(teknologi layak tetapi tidak banyak digunakan karena faktor ekonomi)Kondisi untuk menerapkan sistem ini, dirangkum dari White (1975), Kostick (1982),

Ahlness et al. (1992), dan bartlett : Kekuatan bijih : material yang cukup kompeten (keras) tetapi memiliki pori (tujuan :

dapat larut, dapat meleleh atau dapat menjadi lumpur) Kekuatan batuan : batuan disekitar kompak dan tahan (kedap) Jenis endapan : endapan apapun, tetapi lebih baik endapan tabular Kemiringan endapan : apapun, tetapi lebih baik datar

Ukuran endapan : sedang sampai besar, ketebalan >50 ft (15 m) Kadar bijih: menengah (sulfur >5%) Ukuran butir : seragam Kedalaman : menengah - tinggi (sulfur umumnya 200 - 2500 ft atau 60 - 750 m, dan

10.000 ft atau 3000 m untuk komoditas lainnya)

Gambar 5 : Multiple Wells (Sumber : Kostick, dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

Gambar 6 : Frasch Process (Sumber : Marsden dan Lucas, dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

Keuntungan dan kerugian dalam penerapan borehole extraction systems, disusun dari informasi Bhappu (1982), Hrabik (1986), Shock (1992), Ahlness et al. (1992), dan Bartlett (1998).Keuntungan :

Jumlah produksi yang tinggi dilihat dari biaya oprasional yang sedang Modal yang kecil dibangdikan dengan metode lain Biaya penambangan yang rendah (rata- rata 5%) Dapat dilakukan pada endapan yang dalam dan memiliki kadar yang rendah Waktu yang singkat (tidak memerlukan development) sehinga menghemat biaya

Operasi terus menerus Lokasi yang terpengaruh minim (kerusakan lahan sedikit)

Kerugian : Terbatas untuk endapan yang larut, meleleh, atau menajadi lumpur dalam air Kebutuhan air sedang Sulit dilakukan pengujian Pengendalian zona ekstraksi sulit Perolehan relatif rendah hingga sedang Kemungkinannya tercemarnya air tanah

B. Leaching Leaching adalah ekstraksi kimia untuk logam atau mineral dari ikatan suatu cadangan

bijih atau dari material yang telah digali dan ditambang (Fchlitt 1982). Pada dasarnya proses yang dilakukan adalah proses kimiawi tetapi dapat juga proses bakteri (beberapa bakteri beraksi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi pada leaching sulfida). Jika ekstraksi dilakukan ditempat mineral tersebut maka dinamakan leaching insitu, dan bila dilakukan di tempat penimbunan disebut heap leaching (kategori metode penambangan sekunder).

Gambar 7 : Heap Leach Operation (Sumber : Hutchinson dan Ellison. dalam buku Introductory Mining Engineering 2nd ed, Hartman, H. L.)

Leaching pada saat ini adalah proses kombinasi, karena ditambahkan pada ekstraksi. Metode ini dilengkapi beneficiation dalam tahap awal dari pengolahan mineral (Lastra dan Chase 1984). Akibatnya, biaya produksi cenderung relatif lebih rendah dari pada metode penambangan konvensional. Sebagai perbandingan (Bhappu 1982), untuk penambangan tembaga, biaya produksi total yang diperkirakan untuk metoda open pit sekitar $ 5,00 - $ 6,8 / ton sedangkan leaching insitu sekitar $ 3,60 - $ 4,4 / ton.

Aplikasi leaching insitu pada saat ini masih terbatas hanya untuk tembaga dan uranium, sedangkan leaching timbunan diterapkan untuk penambangan emas dan perak. Penelitian mengidikasikan bahwa banyak logam seperti mangan, emas, perak, alumunium, dan nikel merupakan kandidat utama untuk penerapan metode leaching isitu (Porter etl,al,. 1982). Parameter di bawah ini berlaku terutama dalam operasi-situ, informasi tambahan dapat ditemukan di Schlitt (1982) dan Bartlett (1998):

Kekuatan bijih : material permeable Kekuatan batuan : bisa lemah tetapi harus tahan (kedap) terhadap pengangkutan

fluida Bentuk endapan : vein (urat) Kemiringan endapan : curam

Ukuran endapan : apa saja, lebih diutamakan besar Kadar bijih: bisa sangat rendah Ukuran butir : bermacam- macam Kedalaman : tergantung pada jenis leach, umumnya kurang dari 1000 ft (300 m) Lainnya: diperlukan jumlah air yang besar

Penggunaan leaching dalam penambangan mineral terus berkembang. Akan tetapi, aspek ekonomi dan lingkuangan harus dipertimbangakan dalam metode leaching. Keuntungan dan kerugian diuraikan di sini berasal dari diskusi Schlitt (1992) Marcus (l997 b), dan Bartlett (1998).Keuntungan :

Biaya penambangan yang rendah (rata-rata sekitar 5%) Kebutuhan tenaga kerja yang rendah Berlaku untuk endapan dengan kadar rendah Waktu yang singkat (tidak memerlukan development) sehinga menghemat biaya Sebagai pelengkap pertambangan utama Faktor kesehatan dan keselamatan baik Ilmu biologi dapat membantu meningkatkan reaksi dan membantu melindungi

lingkunganKerugian :

Hanya untuk material yang larut dalam pencucian kimia Kebutuhan air yang sedang Diperlukan lahan yang luas Hasil yang didapat rendah dalam beberapa kasus Bahaya pencemaran lingkungan terutama pencemaran air tanah

C. Evaporite Evaporite merupakan hasil sedimentasi yang dihasilkan dari larutan garam yang

terakumulasi dalam cekungan. Mineral yang khas dalam kategori ini antara lain halit (NaCl), kalium, dan trona. Mineral ini dapat dilukakan penambangan secara konvensional atau dengan solution mining. Pengoprasian sistem ini pada umumnya membutuhkan penggunaan energi surya. Sistem ini dilakukan dengan cara memompakan larutan garam kedalam kolam yang dangkal agar air dapat menguap dengan bantuan sinar matahari. Penguapan air disini bertujuan untuk mengkonsentrasikan dan mengkristalkan mineral. Dalam pengambilan garam yang telah mengkristal, pada umumnya disisahkan lapisan garam untuk melindungi dasar kolam.

Kondisi yang dibutuhkan dalam metode ini sangat berbeda dengan metode lain, kondisi yang diperlukan antara lain :

Ore : air asin atau evaporites yang mungkin berubah menjadi air asin Kekuatan batuan : menegah sampai kuat jika ekstraksi dilakukan secara in situ Jenis endapan : evaporit yang terdapat di bawah permukaan tanah atau kandungan

mineral dalam air asin Kemiringan endapan : tidaklah penting Kadar : bervariasi Ukuran butir : bervariasi Kedalaman : bervariasi

Keuntungan metode ini : Biaya rendah, terutama dengan air asin danau Konsentrasi alami Menggunakan energi matahari Mineral yang relatif mudah ditemukan

Mengurangi waktu dan biaya pembangunan Recovery yang tinggi Faktor kesehatan dan keselamatan baik Biaya tenaga kerja yang rendah

Kerugian : Khusus untuk air asin Kebutuhan air sedang Membutuhkan lahan yang luas Kemungkinan terjadi pencemaran lingkungan

Sumber bacaan :Hartman, H. L., Mutmansky, J. M., 2002, Introductory Mining Engineering 2nd ed, New Jersey : John Wiley & Sons, Inc.