BabIIITeoriDasar

BAB III

TEORI DASAR

3.1 Genesa Endapan serta Hubungannya dengan Pelapukan

Banyak dari mineral bijih, terutama mineral sulfida dan sulfosalt terbentuk pada

lingkungan yang tereduksi serta pada temperatur dan tekanan yang tinggi

dibandingkan atmosfer. Saat mineral mineral ini muncul pada kondisi

permukaan dimana terjadi pelapukan dan erosi, maka terjadi perubahan unsur

kimia, membentuk mineral baru. Mengacu pada material, lingkungan, pergerakan,

serta produk yang terlibat, pelapukan dapat menghancurkan endapan secara

mekanis, melindikan satu atau lebih unsur yang bernilai, mendistribusikan ulang

satu atau lebih komponen dari endapan menuju ke pengkayaan dan peningkatan

nilai, serta mengalterasi mineralogi untuk membentuk produk baru dari unsur

unsur yang hilang tersebut. Secara umum, proses pelapukan dapat melepas unsur

unsur, mentransport, dan mengkonsentrasikan dengan mengendapkan ulang satu

atau lebih elemen. Dan juga, pelapukan dapat mengkonversi material tidak

berguna menjadi material yang bernilai, secara normal dengan merubah komposisi

mineraloginya. Selain itu, pelapukan juga dengan mudah dapat membebaskan

mineral aksesori yang resisten dengan mendisintegrasikan mineral pembentuk

batuan di sekitarnya.

Secara geologi, pelapukan didefinisikan sebagai perubahan material secara fisik

dan kimiawi, terutama yang berada dalam lingkungan atmosfer. Hasil dari proses

pelapukan ini berupa pecahan batuan batuan lepas yang menutupi permukaan

bumi secara tidak teratur yang dinamakan regolith. Untuk itu, derajat pelapukan

terukur dari profil tubuh tanah yang berkembang secara bertahap dari bawah ke

atas yang berupa lapisan lapisan subhorizontal dan mempunyai sifat fisik dan

kimia yang berbeda. Sifat yang berbeda ini dipengaruhi oleh beberapa faktor

seperti iklim, komposisi batuan dasar, topografi, vegetasi dan organisme serta

waktu.

38

BabIIITeoriDasar

Proses pelapukannya sendiri terbagi atas dua, yaitu :

Pelapukan mekanis ( mechanical weathering )

Faktor faktor yang mempengaruhi proses antara lain perkembangan

rekahan ( sheeting joints ) yang berpengaruh pada tekanan batuan.

Pertumbuhan kristal garam yang mengisi celah/rongga, tekanan es ( frost

wedging ), pengaruh perbedaan suhu, serta pengaruh tumbuhan.

Pelapukan kimia ( chemical weathering )

Dalam proses ini terjadi perubahan komposisi kimia mineral yang

terlapukkan, yang dipengaruhi oleh faktor faktor seperti proses Hidrolisa,

proses Leaching ( pencucian ) oleh air, proses Karbon, serta proses

Oksidasi.

Untuk pelapukan batuan pada singkapan atau bongkah, terlihat adanya lapisan

tipis seperti kulit atau cangkang di permukaannya yang terlepas dari tubuh batuan

tersebut. Proses ini dinamakan eksfoliasi. Eksfoliasi disebabkan oleh adanya

differensial stress dalam batuan, terutama pelapukan kimia, misalnya feldspar

yang lapuk menjadi mineral lempung. Di bawah permukaan tanah pelapukan

kimia seringkali membuat hasil lapukannya melingkari batuan yang segar

( belum lapuk ). Air yang bergerak pada seluruh sisi permukaan batuan segar

menjadikan batuan segarnya makin kecil dan membulat, dilingkari pelapukannya.

Gejala ini dinamakan pelapukan mengulit bawang ( Spheroidal Weathering ).

Untuk jenis dan struktur batuan tertentu, maka derajat pelapukannya dipengaruhi

oleh mineral pembentuknya sesuai dengan Deret Reaksi Bowen.

Untuk nikel laterit sendiri, endapannya merupakan hasil pelapukan fisik dan kimia

yang dalam dari batuan induk jenis ultrabasa yang umumnya terbentuk pada iklim

tropis sampai subtropis. Endapan bijih tersebut merupakan konsentrasi dari

material yang berasal dari batuan induk. Sedangkan untuk istilah laterit itu

sendiri merupakan hasil dari proses lateritisasi. Proses ini adalah perubahan

komposisi kimia akibat dari iklim tropis dalam jangka waktu yang cukup lama

dalam kondisi tektonik yang relatif stabil sehingga memungkinkan terbentuknya

39

BabIIITeoriDasar

regolith tebal dengan karakteristik tertentu (Trescases, in Butt and Zeegers, 1992).

Proses ini melibatkan pecahnya mineral utama dan pelepasan sebagian komponen

kimia ke air tanah, pelarutan komponen bergerak, konsentrasi komponen sisa

yang tak bergerak atau yang tidak dapat terlarutkan, serta pembentukan mineral

baru yang stabil dalam lingkungan. Efek dari perubahan mineral dan pergerakan

khusus dari elemen yang terkait menghasilkan sebuah mantel berlapis material

yang terkena pelapukan, melapisi batuan induk asalnya, yang biasa disebut

dengan profil laterit.

Tabel 3.1 mengurutkan efek utama dari perubahan kimia akibat iklim pada batuan

secara umum dan bagaimana proses ini diterapkan pada batuan ultramafik.

Prosesnya dinamis, teratur, dan hasil pelapisan keseluruhan yang dilihat pada

profil laterit adalah sebuah gambaran singkat dari proses lateritisasi yang sedang

berjalan. Lapisan terbawah mencerminkan tahap awal pelapukan batuan induk,

dan tiap lapisan ke atas menggambarkan sebuah perubahan dari lapisan

bawahnya, menunjukkan tahap proses yang tengah berlangsung.

Tabel 3.1 proses pelapukan kimia dan efeknya pada batuan ultramafik (Butt and

Zeegers, 1992 )

Proses umum Efek pada batuan ultramafic

Larutnya unsur pokok bergerak (alkali

dan alkali tanah)

Pecahnya Olivine, Pyroxene, Serpentine

dan larutnya Mg, Ni, Mn, Co

Pembentukan mineral sekunder stabil (Fe,

Al-Oksida, Lempung)

Pembentukan Goethite, Smectite,

penyerapan Ni dari larutan

Pelarutan sebagian komponen yang lebih

stabil (Silika, Alumina, Ti)

Pelarutan silika akibat iklim hutan hujan

dan savana yang lembab

Pergerakan dan pengendapan ulang

sebagian unsur pokok yang dikendalikan

Pengendapan oksida Mn dan penyerapan

Ni dan Co dari larutan

Penahanan dan pemusatan residu tahan

mineral (zircon, chromite, quartz)

Pengentalan chromite sisa

40

BabIIITeoriDasar

Untuk kondisi tropis, dimana mineral mineral pada batuan ultramafik ( Olivin,

Piroksen ) sangat tidak stabil, sehingga terbentuk lapisan penutup hasil pelapukan

di atas batuan ultramafik. Secara umum, ciri khas pelapukan di daerah tropis

adalah proses hidrolisa silikat melalui pelarutan alkali, alkali tanah dan silicon.

Ion ion yang dapat dilarutkan akan berpindah pada pelarutan. Reaksi pertukaran

yang penting dalam pada suatu formasi nikel laterit adalah adanya pertukaran ion

Nikel dan Magnesium pada batuan Serpentin akibat aktivitas air tanah, seperti

pada persamaan reaksi berikut ini :

Mg Si O OH3 2 5 4 3( ) + ++ Ni (aq) + ++Ni Si O OH3 2 5 4 3( ) Mg (aq)

(serpentin) (Ni-serpentin)

Melalui penggantian Mg oleh Ni, kadar nikel dalam Ni-serpentin secara teoritis

dapat mencapai maksimum 46.2 % berat, dan dalam Ni-talk mencapai maksimum

36.4 % berat. Dari beberapa data endapan nikel laterit diketahui kadar nikel dalam

Ni-serpentin berkisar antara 7 s/d 25 % berat (Satsuma, 1975).

zone limonit atas

zone limonit bawah zone pelindian zone saprolit atas zone saprolit tengah

zone saprolit bawah

%.-berat

keda-laman

(m)

Gambar 3.1 Zonasi pelapukan di atas batuan ultramafik, Lubang borCIII-TB1511

endapan Ni-lateritik Gebe (Totok Darijanto, 1986)

41

BabIIITeoriDasar

Gambar di atas adalah penampang laterit pada endapan nikel laterit dari bawah ke

atas berturut-turut adalah zona saprolit, zona pelindian, dan zona limonit (Gambar

3.1). Pada setiap zona juga dilengkapi dengan nama senyawa yang mungkin

terdapat dan kandungan beratnya.

Terlihat pada setiap zonasi bahwa Silika (SiO2), Hematit (Fe2O3), dan Mg-Oksida

merupakan senyawa dominan, mencapai lebih dari 80%. Unsur Ni terkonsentrasi

di zona saprolit dengan kandungan 4% berat. Selain itu, terkonsentrasi juga oksida

Fe, Mn, Al dalam jumlah yang cukup besar di zona limonit.

Hal ini merupakan kondisi yang paling umum dijumpai pada endapan laterit

karena proses pelapukan batuan ultramafik akan menghasilkan senyawa oksida di

bagian atas. Berlangsungnya pelapukan yang cukup intensif di satu lokasi akan

mengoksidasi unsur-unsur dengan mobilitas lebih rendah seperti Fe, Mn, Al, Cr,

dan Co. Oksidasi unsur-unsur ini akan lebih terkonsentrasi di dekat permukaan

karena banyak berhubungan dengan faktor-faktor penyebab pelapukan. Selain itu,

berlangsungnya pelapukan yang intensif juga akan memperangkap unsur-unsur

yang lain pada zona-zona tertentu tergantung pada sifat kimia dan mobilitas

unsurnya.

Proses pelapukan dan lateritisasi di atas menghasilkan endapan nikel laterit yang

terbagi atas 3 tipe endapan berdasarkan mineraloginya, adapun tipe endapannya

adalah sebagai berikut :

1. Hydrous Mg Silikat Deposits

Profil dari tipe ini secara vertikal dari bawah ke atas : Ore horizon pada

zona saprolit ( Mg Ni Silikat ). Grade nikel berada antara 1.8% - 2.5%.

Pada zona ini berkembang silika boxworks, vein, struktur relik, fracture

dan grain boundaries dan dapat terbentuk mineral yang kaya akan

kandungan nikel yaitu Garnierit ( max 40% Ni ). Ni terlarut ( leached )

dari fase limonit ( Fe Oksihidroksida ) terendapkan bersama mineral silikat

hydrous atau mensubtitusi unsur Mg pada Serpentinit yang teralterasi

( Pelletier, 1996 ). Jadi, meskipun nikel laterit adalah produk pelapukan,

42

BabIIITeoriDasar

dapat dikatakan juga bahwa proses pengkayaan supergen sangat penting

dalam pembentukan formasi dan nilai dari endapan hydrous silikat ini.

2. Clay Silikat Deposits

Pada endapan ini, Si hanya sebagian terlarut melalui groundwater. Si yang

tersisa akan bergabung dengan Fe, Ni, Al untuk membentuk mineral

lempung seperti Ni-rich notronite pada bagian tengah profil saprolit. Ni-

rich serpentin juga dapat digantikan oleh Smectite atau Kuarsa jika profil

endapan ini tetap kontak dalam waktu yang lama dengan groundwater. Ni

grade pada endapan ini lebih rendah dari hidrosilikat deposit ( 1.2%,

Brand et all, 1998 ).

3. Oxide Deposits

Tipe terakhir adalah oksida. Profil bawah menunjukkan protolith dari jenis

Harzburgit Peridotit yang sangat rentan terhadap pelapukan terutama di

daerah tropis. Di atasnya terbentuk saprolit dan mendekati permukaan

terbentuk limonit dan ferricrete. Pada tipe endapan ini, nikel berasosiasi

dengan Goethit ( FeOOH ) dan Mn oksida.

3.2 Grizzly

Grizzly pada operasi penambangan nikel laterit ini merupakan alat untuk

memisahkan material. Material yang diumpankan merupakan material yang

berasal dari stockyard ETO ( Exportable Tansit Ore ). Dalam hal ini, bijih akan

terpisah menjadi 2, yaitu bijih ( ore ) dengan ukuran -20cm, dan boulder ( waste )

dengan ukuran +20cm. Dalam hal ini, yang didefinisikan sebagai boulder

adalah material hard yang berada di antara material yang soft pada zona

laterit nikel, dan bukanlah skala butir Wentworth dan untuk selanjutnya istilah

tersebut akan tetap digunakan sebagai boulder.

Perubahan gradasional dari batuan dasar ( parent rock ), zona saprolit, menuju

weathering zone disertai dengan berubahnya ukuran boulder secara gradasional

43

BabIIITeoriDasar

pula. Selain itu, spheroidal weathering ( pelapukan mengulit bawang ) yang

terbentuk sepanjang joint dan fracture ( boulder saprolit ) juga memiliki ukuran

yang berbeda bergantung pada tipe endapan dan kondisi faktor pembentukannya.

Hal ini juga akan terimbas pada sebaran kadar Ni secara vertikal pada ukuran

boulder tertentu.

Dengan ukuran boulder yang semakin besar, hipotesa menyatakan bahwa kadar

Ni akan semakin rendah. Hal ini dikarenakan ukuran batuan segar yang diselimuti

oleh bagian yang lapuk semakin besar, sementara bagian lapuknya berukuran

relatif tetap. Padahal, kadar Ni yang tinggi justru dimiliki oleh bagian lapuk

tersebut. Tebal pelapukan tersebut dapat dikatakan sama mengingat kondisi

pembentukan serta derajat pelapukan pada satu zona laterit secara lateral relatif

sama. Batuan segar pada bagian boulder justru menjadi bagian pengotor yang

mengurangi kadar Ni secara keseluruhan. Pada saat penambangan di front,

boulder boulder yang terlepas dari zona saprolitnya ini akan diumpankan secara

langsung ke grizzly. Mengingat ukuran dari grizzly tersebut yang terus menerus

sama, bukan tidak mungkin bahwa pada boulder dengan kadar yang sebenarnya

masih berada dalam kadar batas, justru terpisahkan dari keseluruhan material bijih

sehingga mengurangi tonase bijih yang seharusnya didapat. Selain itu, pada kadar

Ni yang rendah, ukuran tersebut juga akan menyebabkan masuknya boulder waste

ke dalam fine ore.

Batuan segar yang didefinisikan pada penelitian ini bukanlah batuan segar yang

berupa bedrock, melainkan batuan setengah lapuk yang sudah terubah mineralnya

namun belum mengalami pelapukan secara keseluruhan. Biasanya boulder seperti

ini diketemukan pada zona lower saprolit dimana ukuran boulder sangat

bervariasi.

44

BabIIITeoriDasar

Gambar 3.2 Penggunaan Grizzly sebagai alat pemisah boulder

Untuk itu, ukuran alat grizzly sebagai screening haruslah mencermati hal hal di

atas. Dengan ukuran screen yang tidak dinamis, maka kadar Ni yang di dapat dari

boulder tidak dapat dikatakan efektif.

Untuk selanjutnya, maka penelitian ini didasarkan pada hipotesa pelapukan di atas

dan hubungannya dengan kadar Ni, mengacu pada ukuran boulder yang

dinyatakan dalam fraksi fraksi yang meningkat secara gradasional dengan basis

metrik ( cm ).

3.3 Cut-off Grade

Cut-off Grade memiliki pengertian sebagai kadar rata rata minimum dari

endapan bahan galian yang masih bernilai ekonomis untuk ditambang. Pada saat

bijih yang terjual mencapai nilai ini, hal ini mengartikan bahwa profit yang diraih

adalah minimum dengan cost recovery yang telah tercapai. Variabel dalam

menentukan nilai Cut-off Grade ini antara lain adalah Harga Jual ( Price ),

45

BabIIITeoriDasar

revenue yang diinginkan, serta ongkos produksi yang dimiliki. Selain dari faktor

teknis sebagai faktor utama, maka faktor non-teknis lainnya seperti legal, analisis

lingkungan, dan stabilitas menjadi faktor yang perlu diperhitungkan. Seluruh

faktor penentu di atas harus disesuaikan dengan kondisi paling aktual saat ini,

yang menyebabkan nilai Cut-off Grade ini bersifat dinamis.

Nilai Cut-off grade ini akan berpengaruh pada :

1. Penentuan jumlah cadangan dengan mendeliniasi antara ore dan waste

2. Perlu tidaknya pencampuran antara bijih berkadar rendah dengan yang

tinggi.

Sesuai dengan teori besar boulder, maka nilai kadar Ni sendiri akan berbanding

terbalik dengan besar diameter boulder. Oleh karena itu, nilai Cut-off Grade ini

tentu saja akan dicapai pada ukuran diameter boulder tertentu. Pada saat nilai ini

dicapai, pada saat itulah jumlah tonase bijih akan mencapai nilai maksimum.

3.4 Metoda Statistik

Dalam penentuan diameter boulder ini, diperlukan data tebal pelapukan pada

bagian boulder. Data yang merupakan hasil pengamatan memiliki variasi yang

tinggi pada jumlah yang cukup banyak. Oleh karena itu, pada tiap fraksi nilai

tebal pelapukan ini akan dirata-ratakan untuk mendapat nilai yang mewakili tebal

lapuk pada masing masing rentang fraksi. Untuk menghitung rata rata tebal

lapuk pada tiap fraksi digunakan :

n

tt

n

ii

=

46

BabIIITeoriDasar

Dengan :

: Tebal rata rata lapuk tiap rentang fraksi ( cm )

t : Tebal lapuk pada setiap bagia pengamatan boulder ( cm )

n : jumlah data pengamatan.

Metoda ini akan digunakan untuk menghitung kapasitas dari masing masing

rentang fraksi yang akan mewakili ukuran dari bagian lapuk, bagian segar, serta

keseluruhan dari boulder.

47

BabIIITeoriDasar

48

COVER DRAFT.docLembar Pengesahan.doc

Abstract.docKATA PENGANTAR.docDAFTAR ISI.docDaftar Gbr,Tab,lampiran.docBAB_I ( revisi ) trakhir.docBAB_II ( revisi ) trakhir.docBAB III trakhir.docBAB IV (revisi) trakhir.docBAB V trakhir.docDaftar Pustaka.docData curah hujan PT Yudhistira.docLAMPIRAN B.docLAMPIRAN C.docLampiran D.docLampiran E.doc