Post on 01-Jul-2015
Laporan Akhir
Praktikum Metalurgi Ekstraksi
Nama : M. Ekaditya Albar
NPM : 0806331683
Kelompok : 1
Tgl Praktikum : 6 Desember 2010
Laboratorium Metalurgi Ekstraksi
Departemen Metalurgi dan Material
Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Depok, 2010
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 2
Modul 1
Froth Flotation
1. Data
Bijih yang digunakan = PbS (Hitam Keabu-abuan)
Massa PbS = 100 gr
Luas Permukaan Bijih = 200#
Frother (Vine Oil) = 0,03 ml
Collector (Oleic Acid) = 0,15 ml
Kadar pH = ~ 9,9
Waktu Flotasi = ~ 8 menit
Kecepatan Alat = 2000 rpm
F = 300 gr f = 1,45 %
C = 146,38 gr c = 1.1 %
T = 153,62 gr t = 0,98 %
2. Pengolahan Data
2.1. % Recovery
).(
).(.100covRe
tcf
tfcery
→ )98,01,1(45,1
)98,045,1(1,1.100
→ 174,0
7,51
→ 297,13 %
2.2. Ratio Concentration
tf
tcntrationRatioConce
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 3
→ 98,045,1
98,01,1
→ 0,255
2.3. Enrichment Ratio
f
cRatioEnrichment
→ 45,1
1,1
→ 0,76
3. Analisa
3.1. Analisa Prosedur
Flotation (flotasi) berasal dari kata float yang berarti
mengapung atau mengambang. Flotasi dapat diartikan sebagai
suatu pemisahan suatu zat dari zat lainnya pada suatu cairan atau
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.
Percobaan froth flotation pada praktikum kali ini bertujuan
untuk mendapatkan logam Pb dari bijih galena (PbS) dengan
memanfaatkan sifat hidrofilik (tidak suka udara) dari mineral,
sehingga bijih berharga yang ingin diambil dapat mengendap di
dasar bejana. Bijih galena (PbS) berukuran 200# yang telah
dicrushing dan digrinding tersebut dimasukkan ke wadah flotasi,
lalu ditambahkan 1000 mL aquades. Penambahan reagen oleic
acid sebagai collector sebanyak 0,4 ml dapat meningkatkan sifat
hidrofobik mineral. Untuk menurunkan tegangan permukaan, agar
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 4
gelembung udara tidak mudah pecah, ditambahkan reagen vine
oil sebagai frother sebanyak 0,06 ml. Untuk mengatur pH sistem,
ditambahkan soda ash hingga pH mencapai nilai 9. Dimana,
proses flotasi sebaiknya dilakukan pada pH diatas 7 supaya
peralatan dari proses flotasi tersebut tidak mudah terserang
korosi. Namun pada percobaan, pH yang didapat untuk proses
flotasi melebihi angka 9, yaitu mencapai pH 9,9 karena kesalahan
praktikan dalam memasukkan soda ash. Di bawah ini merupakan
gambar pengaruh pH terhadap konsentrasi collector yang
ditambahkan sesuai dengan mineral yang diekstraksi:
Setelah bijih galena, reagen collector, frother, dan modifier
dimasukan ke dalam bak flotasi dalam jumlah yang telah
ditentukan, dilakukan conditioning selama 5 menit dengan
kecepatan 250 rpm, kemudian proses flotasi dilakukan selama
sekitar 8 menit dengan kecepatan 2000 rpm.
Setelah proses flotasi (reverse), buih yang mengapung
bersama sulfide disisihkan, kita akan memisahkan endapan Pb
yang terdapat pada dasar bejana dari air, dan kemudian
dikeringkan dalam oven selama ±4 jam. Jika tidak digunakan
oven, dapat dilakukan pengeringan melalui udara selama 2 sampai
3 hari. Setelah proses tersebut, dilakukan penimbangan kadar dan
kemudian analisa kadar dengan X-ray diffraction dan XRF.
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 5
Pada praktikum ini praktikan melakukan percobaan dari
persiapan bijih galena serbuk sampai dengan proses flotasi, untuk
tahapan penyaringan dan pemanasan untuk tahap selanjutnya
tidak dilakukan karena akan memakan waktu yang cukup lama
dan biaya yang cukup besar. Sehingga proses selanjutnya hanya
dijelaskan oleh asisten, dimana diharapkan pada praktikum
kedepannya semua praktikan juga dapat mengikuti proses
selanjutnya, dengan persiapan perencanaan waktu dan
manajemen lainnya.
Namun, sampai tahapan flotasi praktikan dapat melihat dan
menganalisa hambatan-hambatan yang mungkin terjadi, seperti
kebersihan proses, komposisi reagen dan pengaturan kadar pH
yang dapat mempengaruhi terbentuknya gelembung.
Urutan proses praktikum Froth Flotation:
Bijih Galena Menimbang Galena
Conditioning
Proses Froth Flotasi
Logam Pb Final
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 6
3.2. Analisa Hasil vs % Frother dan % Collector
Data Kelompok 1 (6 Desember 2010, 08.00 WIB)
Frother (Vine Oil) = 0,03 ml
Collector (Oleic Acid) = 0,15 ml
F = 300 gr f = 1,45 %
C = 146,38 gr c = 1.1 %
T = 153,62 gr t = 0,98 %
).(
).(.100covRe
tcf
tfcery
→ )98,01,1(45,1
)98,045,1(1,1.100
→ 174,0
7,51
→ 297,13 %
tf
tcntrationRatioConce
→ 98,045,1
98,01,1
→ 0,255
f
cRatioEnrichment
→ 45,1
1,1
→ 0,76
Data Kelompok 2 (6 Desember 2010, 13.00 WIB)
Frother (Vine Oil) = 0,075 ml
Collector (Oleic Acid) = 0,75 ml
F = 300 gr f = 1,45 %
C = 169,03 gr c = 1.12 %
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 7
T = 130,97 gr t = 0,99 %
).(
).(.100covRe
tcf
tfcery
→ )99,012,1(45,1
)99,045,1(12,1.100
→ 189,0
52,51
→ 273,32 %
tf
tcntrationRatioConce
→ 99,045,1
99,012,1
→ 0,283
f
cRatioEnrichment
→ 45,1
12,1
→ 0,77
Berikut adalah tabel perbandingan hasil proses flotasi kelompok 1
dan kelompok 2:
Perbandingan Kel.1 Kel.2
Collector 0,15 0,75
Frother 0,03 0,075
Recovery 297,13 % 273,32 %
Ratio Concentration 0,255 0,283
Enrichment Ratio 0,76 0,77
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 8
Berdasarkan tabel perbandingan antara kelompok 1 dan 2, dapat
terlihat bahwa pada kenaikan jumlah collector dan jumlah frother
menunjukkan pengaruh yang berbeda terhadap % recovery dari
mineral yang diekstraksi. Pada frother dan collector yang tinggi akan
menyebabkan penurunan nilai % recovery, yaitu dari 297,13 % menjadi
273,32 %. Analisa yang menjelaskan mengapa hasil ini dapat diperoleh
yaitu setiap logam memiliki kadar collector dan frother optimal yang
berbeda-beda. Pada kasus saat praktikum (mineral PbS yang akan
diekstrak logam Pb-nya) kemungkinan kadar collector dan frother yang
optimal berturut-turut adalah 0,15 ml dan 0,03 ml dibanding data pada
gelombang 2 (0,75 ml dan 0,075 ml). Sedangkan untuk nilai ratio
concentration dan enrichment ratio terjadi hal yang sebaliknya
dibanding % recovery, yaitu mengalami kenaikan seiring dengan
kenaikan kadar collector dan frother. Pada ratio concentration terjadi
kenaikan dari 0,255 menjadi 0,283, sedangkan pada enricment ratio
terjadi kenaikan dari 0,76 menjadi 0,77.
Gambar di atas menggambarkan pengaruh penambahan collector
terhadap % recovery dari material yang akan diekstraksi. Berdasarkan
grafik tersebut dapat dilihat bahwa penambahan collector akan
meningkatkan % recovery dari mineral berharga yang akan diekstraksi
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 9
hingga mencapai % recovery maksimum atau optimal, setelah itu %
recovery akan menurun seiring dengan penambahan kadar collector.
Teori ini sesuai dengan hasil praktikum dimana pada penambahan
0,75ml collector akan menurunkan % recovery dari ekstraksi galena
karena penambahan tersebut telah melewati jumlah collector yang
optimal untuk menghasilkan % recovery maksimal untuk bijih galena.
4. Kesimpulan
Proses froth flotation merupakan proses ekstraksi logam dari
mineralnya dengan memanfaatkan sifat hidrofobik dan hidrofilik
dari mineral tersebut.
Partikel hidrofobik akan menempel pada gelembung udara dan
terangkat ke permukaan sedangkan yang bersifat hidrofilik akan
tertinggal di wadah.
Proses froth flotasi dibagi dua, yaitu direct flotation (logam
berharga terbawa ke atas), contohnya logam Fe dan reverse
flotation (logam berharga tertinggal di wadah), contohnya logam
Pb.
Untuk mengoptimalkan proses froth flotasi, digunakan beberapa
reagen dari senyawa kimia, seperti collector (oleic acid), frother
(vine oil) dan modifier (pH regulator: soda ash).
Perbedaan jumlah reagen yang ditambahkan (collector, frother
dan modifier) akan mempengaruhi nilai % recovery, eratio
concentration dan enrichment ratio dari mineral yang akan
diekstrak.
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 10
5. Referensi
Wills, B.A. Mineral Processing Technology. Elsevier Science &
Technology Books. Australia: 2006.
Diktat Praktikum Metalurgi Ekstraksi. Modul 1 Froth Flotation.
Departemen Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas
Indonesia. Depok: 2010.
http://en.wikipedia.org/wiki/Froth_flotation
6. Saran
Berdasarkan praktikum proses flotasi yang telah dilakukan,
terdapat evaluasi yang coba dianalisis oleh praktikan agar praktikum
flotasi ke depannya dapat lebih dimaksimalkan lagi. Sarannya adalah
mencoba untuk menggunakan jenis-jenis modifier lain untuk
meningkatkan efektifitas dari proses flotasi. Pada percobaan yang lalu,
modifier yang dipakai hanya pH regulator dari soda ash. Untuk yang
selanjutnya dapat menggunakan modifier lain seperti dispersant,
depressant, dan aktivator. Hal ini dikarenakan pada proses flotasi yang
telah dilakukan oleh praktikan, kurang terlihat adanya endapan logam
Pb yang seharusnya ada di dasar wadah karena proses flotasi yang
dilakukan adalah reverse flotation (logam yang berharga tidak terbawa
oleh gelembung yang mengambang). Selain penggunaan modifier baru,
meminimalisasi sumber-sumber kesalahan pada saat praktikum juga
perlu dilakukan, contohnya adalah ketelitian saat mengayak,
menimbang, memasukkan kadar collector, frother dan soda ash dengan
takaran yang tepat sesuai prosedur.
Selain itu, jika memungkinkan maka alangkah baiknya apabila
jenis mineral logam yang akan diekstraksi selama praktikum
divariasikan, misalnya dalam lima gelombang yang dilakukan,
digunakan 2 atau 3 jenis mineral yang berbeda. Walaupun hal ini
tentunya akan menambah pekerjaan dari asisten, namun dampak
positifnya adalah kita (praktikan maupun asisten) dapat menambah
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 11
pengetahuan baru untuk proses ekstraksi dari suatu mineral logam.
Seperti yang kita ketahui bersama bahwa ilmu ekstraksi merupakan
cabang ilmu metalurgi yang sangat berperan dalam bidang kerja
pertambangan sehingga menjadi kebutuhan wajib bagi kita untuk
mengetahuinya.
Dari segi praktikum, sarannya adalah agar waktu dan jumlah
mahasiswa dalam satu kelompok dioptimalkan lagi karena pada
praktikum yang lalu, jumlah anggota terlalu banyak dan waktu
praktikum yang sempit sehingga pengetahuan para praktikan mengenai
praktikum yang dilakukan menjadi kurang dan tidak kondusif.
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 12
Modul 2
Electrowinning Zn
1. Data
1.1. Komposisi Larutan Leaching
Massa ZnO = 100 gr
Volume H2SO4 = 100 mL
Volume Aquades = 300 mL
Lama Leaching = ~ 20-30 menit
1.2. Proses Electrowinning
Lama elektrowinning (t) = 20 menit
Arus listrik (I) = 0,08 Ampere
Katoda Al
Massa awal = 5,6783 gr
Massa akhir = 5,8414 gr
Perubahan massa = 0,1631 gr
Anoda Pb
Massa awal = 52,1377 gr
Massa akhir = 52,2303 gr
Perubahan massa = 0,0926 gr
2. Pengolahan Data
Fn
tIArw
.
..
→ gr0325,096500.2
1200.08,0.39,65
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 13
3. Analisa
3.1. Analisa Prosedur
Tahapan pertama praktikum kali ini adalah pembuatan
larutan leaching, yang terdiri dari bijih ZnO 100 gr, H2SO4 pekat
100 ml, dan aquadest 300 ml, kemudian dimixing dengan
menggunakan magnetic stirer selama ± 30 menit sampai tidak
ada endapan ZnO. Fungsi magnetic stirrer di sini adalah untuk
mengaduk campuran mineral ZnO dengan H2SO4 dengan
memanfaatkan sifat magnetic dari batang pengaduk yang akan
berputar di dalam bejana. Pada saat pengadukan dilakukan juga
pemanasan agar proses pelarutan lebih cepat.
Proses elektrowinning Zn dilakukan dengan menggunakan
katoda alumunium dan anoda Pb. Alumunium adalah salah satu
jenis starting cathode untuk elektrowinning Zn, untuk menghindari
pembentukan gas hidrogen saat pengendapan Zn di katoda.
Berdasarkan hukum termodinamika, potensial reversibel
Zn2+/Zn lebih rendah daripada potensial reversibel H+/H2 M
sehingga seluruh hidrogen akan tereduksi pada potensial di mana
pengendapan Zn berlangsung kemudian dapat mengakibatkan
penurunan efisiensi arus yang digunakan. Oleh karena itu
kecepatan reaksi reduksi hidrogen harus dibatasi, yaitu dengan
menggunakan katoda awal (starting cathode) yang memiliki
hidrogen overpotensial yang tinggi misalnya katoda aluminium
sehingga pada potensial pengendapan Zn, reduksi ion hidrogen
belum berlangsung. Endapan Zn sendiri memiliki hidrogen
overpotensial yang cukup besar sehingga proses pengendapan Zn
dapat berlangsung secara kontinyu dengan efisiensi yang tinggi
setelah satu lapisan endapan Zn terbentuk pada permukaan
katoda aluminium.
Pada proses elektrowinning digunakan rectifier (pengubah
arus AC menjadi DC) sehingga aliran arus searah. Karena apabila
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 14
digunakan arus AC pengendapan tidak akan terjadi. Selain itu, kita
juga menggunakan coulometer (pelat Cu dalam larutan CuSO4)
yang berfungsi untuk mengetahui ketepatan arus yang dipakai
untuk proses electrowinning. Proses dilakukan selama 20 menit,
dan digunakan es batu untuk menurunkan temperature hingga ~
300C. temperature proses perlu diturunkan untuk mencapai
temperature optimal karena pada proses ini reaksi yang terjadi
adalah eksotermik atau melepas panas. Setelah terjadi
pengendapan selama 20 menit, anoda dan katoda dikeringkan
dengan bantuan hair dryer dan kemudian ditimbang untuk
mengetahui massa akhirnya.
Keseluruhan prosedur dilakukan dengan hati-hati dan
seksama oleh gelombang kami, mulai dari pengamplasan
elektroda, penghitungan massa awal dan massa akhir, persiapan
larutan leaching dan proses elektrowinning diamati dengan
seksama. Hal ini harus dilakukan mengingat proses pengendapan
Zn2+ + 2e- (dari larutan leaching dan proses elektrowinning) Zn
(yang mengendap pada katoda Al), sangat tergantung dengan
variabel-variabel proses dan ketilitian praktikan, untuk
mendapatkan pengendapan yang optimal.
Proses Leaching
• ZnO dimasukkan ke dalam H2SO4
Elecrowinning Zn
• Katoda : Al
• Anoda : Pb
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 15
3.2. Analisa Hasil Aktual vs Rumus
Berdasarkan praktikum electrowinning Zn yang telah
dilakukan, terdapat perbedaan massa yang diperoleh (massa Zn
yang mengendap di katoda) saat praktikum dengan massa yang
diperoleh berdasarkan perhitungan yang dilakukan, seperti yang
terlihat pada bagian Pengolahan Data. Pada pengolahan data
didapat massa Zn yang mengendap sebesar 0,0325 gr, sedangkan
berdasarkan praktikum didapat massa sebesar 0,1631 gr.
Perbedaan hasil yang didapat ini kemungkinan disebabkan karena
arus yang diambil untuk perhitungan saat pengolahan data adalah
nilai arus yang cukup sering muncul di layar multitester.
Sedangkan pada prosesnya, arus yang mengalir selama 20 menit
itu tidak pernah fix atau stabil.
Analisa lainnya adalah penggunaaan larutan leaching ZnSO4,
hasil leaching (pelarutan) ZnO dengan H2SO4, yang tidak larut
secara sempurna. Di dalam campuran tersebut terlihat adanya
endapan-endapan putih pada bejana electrowinning. Pengaruhnya
terhadap proses adalah konsentrasi pada larutan yang tak
seragam. Pada satu bagian ada yang kaya akan ion Zn2+
sedangkan pada bagian lain mengalami hal sebaliknya.
3.3. Pengaruh Arus dan Waktu
Berdasarkan rumus massa yang mengendap melalui proses
electrowinning (Hukum Faraday 1), yaitu :
Fn
tIArw
.
..
Dapat dilihat adanya pengaruh variabel arus listrik yang diberikan
(I) dan waktu untuk proses yang dilakukan (t) terhadap massa
yang akan mengendap di elektroda (katoda). Kenaikan jumlah
arus dan waktu proses akan menaikkan jumlah massa logam yang
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 16
akan diendapkan melalui proses electrowinning. Hal ini
dikarenakan, dengan arus yang besar, maka energi yang tersuplai
bagi ion-ion Zn2+ menjadi lebih banyak untuk mengendap di
katoda sebagai logam Zn. Dengan penambahan waktu yang lebih
lama, maka ion-ion Zn2+ tersebut memiliki waktu yang lebih lama
untuk mengendap sehingga akan diperoleh massa yang lebih
banyak.
W ~ I dan t
4. Kesimpulan
Electrowinning merupakan salah satu proses electrometallurgi
yang merupakan proses lanjutan dari proses hydrometallurgy.
Larutan yang digunakan untuk mengendapkan logam Zn pada
elektroda (katoda) adalah larutan leaching ZnO dalam asam
H2SO4.
Pada proses electrowinning zinc (Zn), pada katoda aluminium (Al)
akan terjadi dekomposisi atau pembentukan endapan logam zinc
(Zn) yang menempel pada katoda aluminium (Al) sesuai dengan
persamaan reaksi reduksi berikut ini:
Zn2+(aq) + 2e-
Zn(s)
Pada proses electrowinning zinc (Zn), pada anoda timbal (Pb)
akan terbentuk banyak gelembung gas oksigen (O2) sesuai
dengan persamaan reaksi oksidasi berikut ini:
2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e-
Starting cathode adalah elektroda yang digunakan untuk
mencegah reduksi hidrogen yang berlebihan pada katoda agar
arus yang disuplai benar-benar terpakai secara optimal, contohnya
adalah elektroda Al yang memiliki hydrogen overpotential yang
cukup besar.
M.Ekaditya Albar / 0806331683 / 6 Desember 2010 / Kelompok 1
Laporan Akhir Praktikum Ekstraksi 2010 Page 17
Jumlah massa yang mengendap pada elektroda (katoda) sesuai
dengan rumus pada Faraday I yang bergantung pada arus yang
diberikan dan waktu proses.
5. Referensi
Diktat Praktikum Metalurgi Ekstraksi. Modul 1 Froth Flotation.
Departemen Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik Universitas
Indonesia. Depok: 2010.
http://www.bookrags.com/wiki/Electrowinning
6. Saran
Berdasarkan praktikum proses electrowinning Zn yang telah
dilakukan, terdapat evaluasi yang coba dianalisis oleh praktikan agar
praktikum elektrowinning ini ke depannya dapat lebih dimaksimalkan
lagi. Sarannya adalah mencoba menggunakan rectifier yang lebih stabil
untuk mensuplai arus yang akan digunakan pada saat proses
praktikum. Sebagaimana yang telah dijelaskan oleh asisten pada saat
presentasi praktikum korosi dan telah dibuktikan pada saat percobaan
di laboratorium bahwa rectifier yang digunakan tidak stabil dalam
proses suplai arus.
Saran lainnya adalah penggunaan larutan leaching lainnya, selain
dari logam Zn, untuk proses electrowinning agar pengetahuan praktikan
dapat bertambah mengenai proses electrometallurgy ini. Atau jika
memungkinkan untuk mencoba proses electrometallurgy lain selain
electrowinning, seperti electroplating dan electrorefining.
Dari segi praktikum, sarannya adalah agar waktu dan jumlah
mahasiswa dalam satu kelompok dioptimalkan lagi karena pada
praktikum yang lalu, jumlah anggota terlalu banyak dan waktu
praktikum yang sempit sehingga pengetahuan para praktikan mengenai
praktikum yang dilakukan menjadi kurang dan tidak kondusif.