Precious Metals Mineral
-
Upload
exsa-apriansyah-ritonga -
Category
Documents
-
view
28 -
download
9
description
Transcript of Precious Metals Mineral
BAB IX
Precious Metals and Non-Ferrous Metals
A. Logam Berharga (Precious Metals)
Dalam ilmu kimia, logam mulia adalah logam yang tahan terhadap korosi
maupun oksidasi. Contoh logam mulia adalah emas, perak dan platina.
Umumnya logam-logam mulia memiliki harga yang tinggi, karena sifatnya
yang langka dan tahan korosi. Logam mulia sangat sukar bereaksi dengan
asam. Sekalipun begitu, sebagian logam mulia (misalnya emas) dapat
dilarutkan dalam akua regia, yaitu campuran pekat dari asam nitrat dan asam
klorida. Semua logam mulia merupakan anggota dari logam transisi.
Secara umum logam mulia berarti logam-logam termasuk paduannya
yang biasa dijadikan perhiasan, antara lain emas, perak, tembaga dan platina.
Logam-logam tersebut memiliki warna yang bagus, tahan karat, lunak dan
terdapat dalam jumlah yang sedikit di alam. Emas dan perak memiliki sifat
penghantar listrik yang sangat baik sehingga banyak dipakai untuk melapisi
konektor-konektor pada perangkat elektronik.
Logam mulia biasa digunakan sebagai perhiasan dan mata uang (emas,
perak), bahan tahan karat (stainless) seperti lapisan perak, ataupun katalis
(misalnya platina).
1. Emas (Au)
a. Sifat dan Keterdapatannya
Emas (aurum) adalah logam mulia berwarna kuning,
mempunyai warna goresan kuning, sangat tidak reaktif. Berat jenisnya
15 sampai 19, kekerasannya 3 dalam sekala Mohs.
Mineral emas di alam didapat sebagai emas murni (native Au),
calaverite (Au Fe), sylvanite [(Au Ag)Te], krennerite [(Au Ag)Te2],
perzite [(Au Ag)Te3. Biasanya emas terdapat dalam cebakan pada
berbagai macam batuan seperti batuan sedimen, batuan volkanik,
batuan beku dan batuan metamorf pada semua formasi geologi.
Berdasarkan proses terbentuknya, endapan emas dikatagorikan
menjadi dua type yaitu :
1) Endapan primer / Cebakan Primer
Pada umumnya emas ditemukan dalam bentuk logam (native)
yang terdapat di dalam retakan-retakan batuan kwarsa dan dalam
bentuk mineral yang terbentuk dari proses magmatisme atau
pengkonsentrasian di permukaan. Beberapa endapan terbentuk
karena proses metasomatisme kontak dan aktifitas hidrotermal,
yang membentuk tubuh bijih dengan kandungan utama silika.
Cebakan emas primer mempunyai bentuk sebaran berupa urat/vein
dalam batuan beku, kaya besi dan berasosiasi dengan urat kuarsa.
2) Endapan plaser / Cebakan Sekunder
Emas juga ditemukan dalam bentuk emas aluvial yang
terbentuk karena proses pelapukan terhadap batuan-batuan yang
mengandung emas (gold-bearing rocks, Lucas, 1985). Proses
oksidasi dan pengaruh sirkulasi air yang terjadi pada cebakan emas
primer pada atau dekat permukaan menyebabkan terurainya
penyusun bijih emas primer. Proses tersebut menyebabkan juga
terlepas dan terdispersinya emas. Terlepas dan tersebarnya emas
dari ikatan bijih primer dapat terendapkan kembali pada rongga-
rongga atau pori batuan, rekahan pada tubuh bijih dan sekitarnya,
membentuk kumpulan butiran emas dengan tekstur permukaan
kasar. Akibat proses tersebut, butiran-butiran emas pada cebakan
emas sekunder cenderung lebih besar dibandingkan dengan butiran
pada cebakan primernya (Boyle, 1979). Dimana pengkonsentrasian
secara mekanis melalui proses erosi, transportasi dan sedimentasi
yang terjadi terhadap hasil disintegrasi cebakan emas primer
menghasilkan endapan emas letakan/aluvial (placer deposit).
Cebakan emas primer dapat ditambang secara tambang terbuka
(open pit) maupun tambang bawah tanah (underground minning).
Sementara cebakan emas sekunder umumnya ditambang secara
tambang terbuka.
b. Pengolahan
Pengolahan bijih emas secara Sianida, Amalgamasi, Flotasi,
konsentrasi gaya berat (gravity consentration) dan peleburan (melting)
atau secara kombinasi dari proses-proses tersebut.
1) Amalgamasi
Amalgamasi adalah proses penyelaputan partikel emas oleh air
raksa dan membentuk amalgam (Au – Hg). Amalgam masih
merupakan proses ekstraksi emas yang paling sederhana dan
murah, akan tetapi proses efektif untuk bijih emas yang berkadar
tinggi dan mempunyai ukuran butir kasar (> 74 mikron) dan dalam
membentuk emas murni yang bebas (free native gold). Proses
amalgamasi merupakan proses kimia fisika, apabila amalgamnya
dipanaskan, maka akan terurai menjadi elemen-elemen yaitu air
raksa dan bullion emas. Amalgam dapat terurai dengan pemanasan
di dalam sebuah retort, air raksanya akan menguap dan dapat
diperoleh kembali dari kondensasi uap air raksa tersebut.
Sementara Au-Ag tetap tertinggal di dalam retort sebagai logam.
2) Sianida
Leaching Sianida adalah proses pelindian selektif oleh sianida
dimana hanya logam-logam tertentu yang dapat larut, misalnya Au,
Ag, Cu, Zn, Cd, Co dan lain-lain. Proses pengolahan emas dengan
sianida terdiri dari dua tahap penting, yaitu proses pelarutan /
pelindian (leaching) dan proses pemisahan emas (recovery) dari
larutan kaya. Pelarut yang biasa digunakan dalam proses cyanidasi
adalah Sodium Cyanide (NaCN), Potassium Cyanide (KCN),
Calcium Cyanide [ Ca(CN)2 ], atau Ammonium Cyanide (NH4CN).
Pelarut yang paling sering digunakan adalah NaCN, karena mampu
melarutkan emas lebih baik dari pelarut lainnya.
3) Flotasi
Pemisahan pengapungan (Froth Flotation) yaitu proses
pemisahan mineral menjadi bijih dari pengotor dengan cara
mengapungkan bijih ke permukaan melalui pengikatan dengan buih
dengan menggunakan bahan kimia tertentu dan udara. Selain
pemisahan bijih emas, prosess ini banyak dipakai untuk beberapa
bijih seperti Cu, Pb, Zn, Ag, dan Ni.
Teknik pengerjaannya dilakukan dengan cara
menghembuskan udara ke dalam butiran mineral halus (telah
mengalami proses crushing) yang dicampur dengan air dan zat
pembuih. Butiran mineral halus akan terbawa gelembung udara ke
permukaan, sehingga terpisahkan dengan materi pengotor (gangue)
yang tinggal dalam air (tertinggal pada bagian bawah tank
penampung). Pengikatan butiran bijih akan semakin efektif apabila
ditambahkan suatu zat collector.
Prinsip dasar pengikatan butiran bijih oleh gelembung udara
berbuih melalui molekul collector adalah :
a) Butiran zat yang mempunyai permukaan hidrofilik akan terikat
air sehingga akan tinggal pada dasar tank penampung.
b) Butiran zat yang mempunyai permukaan non-polar atau
hidrofob akan ditolak air, jika ukuran butirannya tidak besar,
maka akan naik ke permukaan dan terikat gelembung udara.
Kebanyakan mineral terdiri dari ion yang mempunyai
permukaan hidrofil, sehinga partikel tersebut dapat diikat air.
Dengan penambahan zat collector, permukaan mineral yang terikat
molekul air akan terlepas dan akan berubah menjadi hidrofob.
Dengan demikian ujung molekul hidrofob dari collector akan
terikat molekul hidrofob dari gelembung, sehingga mineral ( bijih )
dapat diapungkan. Molekul collector mempunyai struktur yang
mirip dengan detergen.
Metoda ini digunakan di beberapa industri pertambangan
dengan menggunakan reagen utama Xanthate sebagai Collector
(misalnya : potassium amyl xanthate, C5H11OCS2K), Pine Oil
sebagai Frother dan campuran bahan kimia organik lainnya sebagai
pH Modifiers. Reagents yang digunakan untuk pengapungan pada
umumnya tidak beracun, yang berarti bahwa biaya pembuangan
limbah / tailing menjadi rendah.
Keuntungan lain dari proses pengapungan adalah biaya
penggilingan bijih dapat diminimalkan karena pada umumnya
cukup efektif pada bijih dengan ukuran yang cukup kasar, misalnya
:
a. Emas, galen = 200 microns ( #65 mesh )
b. Pyrite, sphalerite = 3-500 microns ( #48-28 mesh )
c. Silicates = 1000 microns ( #10 mesh )
d. Coal = 2500 microns ( #8 mesh )
Froth Flotation sering digunakan mengkonsentrasi emas
bersama-sama dengan logam lain seperti tembaga, timah, atau
seng. Partikel emas dari batuan oksida biasanya tidak merespon
dengan baik namun efektif terutama bila dikaitkan dengan emas
sulfida seperti pyrite.
c. Penggunaan Emas
Penggunaan emas sebagian besar dipergunakan dalam bidang
moneter dan perhiasan. Hanya sebagian kecil dipergunakan dalam
bidang industry seperti antara lain untuk; penyepuhan huruf emas,
photografi, kedokteran (gigi), "ruby gold glass", kontak termokopel
listrik, karet tiruan dan perkakas laboratorium.
2. Perak ( Ag )
a. Sifat sifat umum
Perak adalah sejenis logam mulia berformula Ag (argentum),
berwarna khas putih perak dengan warna goresan abu-abu, kekerasan
3 dalam skala Mohs, berat jenisnya 10,1 sampai 11,1. Mineral perak
terpenting antara lain perak alam (native Ag), argentit (AgS),
karrargirit (AgCl), polibasit (Ag2SbS3), proustit (AgAsS3) dan
pirargirit (AgSbS3).
b. Keterdapatannya
Kebanyakan perak berasal dari cebakan hidrothermal tipe pengisian
pada urat-urat (fissure filling), biasanya berasosiasi dengan mineral
barit dan karbonat.
c. Pengolahan
Pengolahan dari bijih-bijih perak antara lain; bijih yang sudah digiling
halus diklasifikasi akan menjadi 60% lewat saringan 200 mesh. Dalam
bentuk bubur diflotasi dengan alat flotasi "Ezil Fagergren". Campuran
antimony dan arsen dipisahkan dengan sistem melindi (leach) Na2S.
d. Penggunaan
Penggunaan perak sebagian besar sebagai perhiasan dan mata uang.
Penggunaan dalam industry antara lain sebagai campuran logam
(alloy), solder perak, photografi, industri kimia, obat-obatan, alat
listrik, baterai berefisiensi tinggi pada jet dan peluru kendali, kamera
televisi dan alat-alat presisi (ilmiah).
3. Platina (Pt)
a. Sifat sifat Umum
Platina adalah sejenis logam mulia dengan formula Pt berwarna abu-
abu logam dengan warna goresan abu-abu. Berat jenis 14 sampai 19,
kekerasannya 4 dalam skala Mohs dan bersifat sangat tidak reaktif.
Platina umumnya didapat sebagai platina alam (Native Pt) di samping
itu terdapat juga sebagai mineral perrilit (PtAs2), kopertit (PtAsS) dan
Braggit (PtPdNiS).
b. Keterdapatannya
Bijih platina terutama terjadi secara konsentrasi magmatic di dalam
batuan beku ultrabasa. Di dalam cebakan hydrothermal tidak jarang
terkandung platina (seperti contoh di Ontario) juga dalam cebakan
kontak metasomatik (sebagai contoh di Afrika). Bijih placer (endapan
sekunder), terbentuk karena proses pengendapan kembali dari hasil
pelapukan/erosi terhadap endapan bijih primer (rework).
c. Pengolahan
Pengolahan bijih placer dilakukan secara konsentrasi gaya berat
(gravity concentration), dengan menggunakan meja beludru
(corduroy), "sluicing box" dan sebagainya. Pembersihan
konsentratnya dengan menggunakan pemisah magnet. Pengolahan
bijih platina ini tergantung dari jenis mineral logam penyerta, antara
lain dengan cara kombinasi dari konsentrasi gaya berat dengan
pemisahan magnet.
d. Penggunaan
Kegunaan platina pertama-tama untuk alat laboratorium, "handling
melten glass", "thermokopel" tungku listrik, "winding anode",
katalisator, "gas ignifer", kontak listrik, alat kedokteran, alat
kendaraan dan barang perhiasan.
4. Air Raksa (Hg)
a. Sifat-sifat Umum
Air raksa (mercury) adalah sejenis logam berbentuk cair dalam
kondisi alam normal, berwarna abu-abu berkilap logam. Berat
jenisnya 13,6, pemuaian akibat kenaikan temperatur stabil. Mineral
komersial air raksa antara lain cinnabar (HgS), kolomel (HgCl),
sedikit sebagai logam air raksa (native mercury, Hg).
b. Keterdapatannya
Hampir semua bijih air raksa terjadi dari larutan hydrothermal suhu
rendah sebagai aktivitas pengisi lobang batu (cavity filling) dan alih
tempat (replacement). Bijih placer (sekunder) terjadi karena
pengendapan kembali dari proses lapukan/erosi/ rework).
c. Pengolahan
Bijih mengandung air raksa lebih dari 0,25%. Hg biasanya dilebur
langsung. Pengolahan pada umumnya dilakukan dengan cara "flotasi".
d. Penggunaan
Air raksa dipergunakan dalam alat listrik, (lampu rectifiers, switcher
dan sebagainya), alat-alat control dan industry thermometer,
barometer, obat obatan, fulminat, "vermillion", cat, industri,
photograf, pengolahan emas (amalgamasi), katalisator, insektisida dan
fungsider.
B. Logam Bukan Besi (Non-Ferrous Metals)
Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak
mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak
digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya
sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non
ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki
sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik
serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi
karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk
keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium, di
samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.
Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan
tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang
sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nikel, kromium,
molebdenum, willfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro
ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya. Logam-
logam non ferro dan paduannya tidak diproduksi secara besar-besaran seperti
logam besi, tetapi cukup vital untuk kebutuhan industri karena memiliki sifat
sifat yang tidak ditemukan pada logam besi dan baja. Sifat-sifat paduan
logam non ferro adalah :
1. Mampu dibentuk dengan baik
2. Massa jenisnya rendah
3. Penghantar panas dan listrik yang baik
4. Mempunyai warna yang menarik
5. Tahan karat
6. Kekuatan dan kekakuannya umumnya lebih rendah dari pada logam ferro
7. Sukar dilas
Logam bukan besi (non ferrous) tidak ditemukan sebagai logam murni di
alam bebas biasanya terikat sebagai oksida dengan kotoran-kotoran
membentuk bijih-bijih.
Berikut ini beberapa paduan logam non ferro:
1. Paduan aluminium (aluminium alloy)
Proses Bayer, yang dikembangkan oleh Karl Josef Bayer , seorang
ahli kimia berkebangsaan Jerman, biasanya digunakan untuk memperoleh
alumunium murni. Bauksit halus yang kering dimasukan ke dalam
pencampur, diolah dengan soda api (NaOH) dibawah pengaruh tekanan
dan pada suhu di atas titik didih. NaOH bereaksi dengan bauksit
menghasilkan aluminat natrium yang larut.
Setelah proses selesai, tekanan dikurangi dan ampas yang terdiri dari
oksida besi yang tak larut, silikon, titanium dan kotoran lainya ditekan
melalui saringan dan dikesampingkan. Cairan yang mengandung alumina
dalam bentuk aluminat natrium dipompa ke dalam tangki pengendapan,
kemudian dibubuhkan kristal hiroksida alumunium terpisah dari larutan.
Hiroksida alumunium kemudian disaring dan dipanaskan sampai mencapai
suhu 980 oC. Alumina siap dilebur. Logam alumunium dihasilkan melalui
proses elektrolisa dimana alumina berubah menjadi oksigen dan
alumunium. Alumina murni dilarutkan kedalam eriolit cair (natrium
alumunium flourida) dalam dapur elektrolit. Arus listrik dialirkan dalam
campuran melalui elektroda karbon. Pada saat tertentu, alumunium
disadap darisel dan logam cair tersebut dipidahkan ke dapur penampung
untuk dimurnikan atau untuk kerperluan paduan, setelah itu tuang kedalam
ingot untuk diolah lebih lanjut.
Paduan aluminium banyak dipakai dalam industri yang dapat dibagi
dalam dua golongan utama:
a. Wrought alloy: dibuat dengan cara rooling, (paduan tempa) forming,
drawing, forging dan press working.
b. Casting alloy: dibuat berdasarkan pengecoran (paduan tuang)
Paduan aluminium tempa mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi
mendekati baja. Paduan ini dibedakan lagi berdasarkan:
a. Dapat di heat treatment
b. Tak dapat di heat treatment
Paduan aluminum yang tak dapat di heat treatment yaitu Al – Mn
(1,3% Mn) dan Al – Mg Mn (2,5% Mg dan 0,3% Mn), memiliki kekuatan
mekanik yang tinggi, ductil, tahan korosi dan dapat dilas. Paduan
aluminium tuang merupakan paduan yang komplek dari aluminium dengan
tembaga, nikel, besi, silikon dan unsur lain.
Duraluminium (dural) adalah paduan Al – Cu – Mg, dimana Mg dapat
ditambahkan (untuk meningkatkan kekuatan, dan ketahanan korosi) dan
begitu juga dengan penambahan Si & Fe. Komposisi dural : 2,2-5,2% Cu,
diatas 1,75 % Mg, di atas 1% Si,diatas 1% Fe, dan diatas 1% Mn. Paduan
aluminium yang terdiri dari 8-14% Si disebut silumin. Paduan aluminium
dengan (10 – 13% Si & 0,8% Cu) dan (8 -10% Si, 0,3% Mg & 0,5% Mn)
mempunyai sifat-sifat dapat dituang dengan baik dan tahan korosi serta
ductile.
2. Paduan Magnesium
Magnesium berasal dari air laut. Air laut mengandung 1300/ sejuta
bagian magnesium yang direaksikan dengan kapur. Kapur dihasilkan
dengan membakar kulit kerang pada 1320 oC. Kapur dan air laut akan
menghasilkan endapan Mg(OH)2.
Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang
sangat rendah. Oleh karena itu, magnesium murni tidak dibuat dalam
teknik. Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik
serta banyak digunakan. Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah
aluminium, seng dan mangan. Penambahan Al diatas 11% agar
meningkatkan kekerasan, kuat tarik, dan fluidity (keenceran). Penambahan
seng meningkatkan ductility (perpanjangan relatif) dan castability (mampu
tuang). Penambahan 0,1 – 0,5% meningkatkan ketahanan korosi.
Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat membuat
struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi
pada peningkatan suhu. Ada dua kelompok besar magnesium paduan:
a. Wrought alloy : (0,3% Al, 1,3% – 2,5% Mn ) dan (3 – 4% Al, 0,6%
Zn & 0,5% Mn).
b. Casting alloy : (5 – 7% Al, 2 – 3% Zn & 0,5% Mn) dan (8 % Al, 0,6
% Zn & 0,5 % Mn).
Berikut ini gambaran pembentukan magnesium:
Gambar 11.1Proses Pembentukan Magnesium
3. Paduan Tembaga
Tembaga diperoleh dari bijih tembaga yang disebut Chalcopirit. Besi
yang ada larut dalam terak dan tembaga yang tersisa/ matte dituangkan ke
dalam konverter. Udara dihembuskan ke dalamnya selama 4 atau 5 jam,
kotoran teroksidasi, dan besi membentuk terak yang dibuang pada waktu
tertentu. Bila udara dihentikan, oksida kupro bereaksi dengan sulfide
kupro maka akan membentuk besi blister dan dioksida belerang. Tembaga
blister ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah secara
elektrolitik menjadi tembaga murni.
Ada dua kelompok besar dari tembaga yaitu: Brass dan Bronze Brass
(kuningan). Paduan tembaga dan seng dinamakan Brass. Penambahan
sedikit timah, nikel, mangan, aluminium, dan unsur-unsur lain dalam
paduan tembaga seng dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan serta
tahan korosi (Special Brass).
Paduan tembaga dan timah dengan penambahan sedikit aluminium,
silikon, mangan, besi dan beryllium disebut Bronze. Dalam prakteknya
yang paling banyak digunakan adalah perunggu dengan 25 – 30% Sn.
Beberapa jenis Bronze adalah sebagai berikut.
a. Wrought bronze, terdiri dari paling tinggi 6% Sn.
b. Special bronze, yaitu paduan dengan dasar tembaga dicampur Ni,Al,
Mn, Si, Fe, Be dll.
c. Aluminium bronze, terdiri dari 4 – 11% Al, mempunyai sifat-sifat
mekanik yang tinggi dan tahan korosi serta mudah dituang.
d. Bronze dengan penambahan besi dan nikel memiliki kekuatan
mekanik yang tinggi, tahan panas, digunakan untuk fitting dapur dan
bagian-bagian mesin yang permukaannya bersinggungan dengan
metal, yaitu perunggu dengan penambahan seng.
e. Phosphor bronze terdiri dari – 95% Cu, 5% Sn dan 0,2% P, di
gunakan untuk saringan kawat, koil dan pegas pelat.
f. Silikon bronze, memiliki sifat-sifat mekanik yang tinggi, tahan aus
dan anti korosi dan mudah dituang maupun dilas.
g. Beryllium bronze, memiliki sifat mekanik yang tinggi tahan koros,
tahan aus dan ductil, daya hantar panas/listrik yang tinggi.
h. Casting bronze, terdiri lebih dari 6% Sn.
i. Monel, komposisinya 31% Cu, 66% Ni, 1,35% Fe, 0,9% dan 0,12% C
sifat tertarik bagus dan ductil, tahan korosi dalam air lautan Iarutan
kimia.
Berikut ini adalah proses pengolahan tembaga.
Gambar 11.2Proses Pengolahan Tembaga
4. Paduan Tahan Aus (anti friction alloy).
Bahan paduan tahan aus terutama digunakan untuk permukaan bantalan
(bearing). Logam bantalan harus memenuhi syarat, koefisien gesek antara
poros dan bantalan harus serendah mungkin mampu menahan panas akibat
gesekan, tahan tekanan beban, dll.
Beberapa logam bantalan :
a. Babbit
b. Bronze tahan aus
c. Besi tuang tahan aus
d. Non logam tahan aus