Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakar Nuklir PEBN-BATAN. Jakarta 18-19Maret 1996
1..\'SN/4/0-/998
KARAKTERISASI DAN SISTEM PENGELOLAAN TAILINGS PADA PROSESPENGOLAHAN BIJIH URANIUM RIRANG Achmad SorotSudiro daDTati Heryati PusatPengembangan BahanGalian Nuklir
ABSTRAK Tailingss proses pada pengolahan bijih uranium Rirang yang berbentuk padat dan slurry, masih mengand\lllg\lllsur-\lllsur radioaktif mallpun non radioaktif. Hal ini karena \lllSUf-\lllSUftersebuttidak terlarut pada prosespengolahanbijih uranium. Tuj\Jandari penelitian ini adalah\llltuk mengetahllikand\lllganunsur yang masih tersisa pada tailings, mengevaluasi dan mempelajari sistem pengelolaan tailings sehingga tidak mencemari lingk\lllgan sekitarnya. Analisis yang dilakukan menggunakanmetoda Spektrofotometri Serapan Atomik, SpektrofotometriUV-VIS, Radiometri clanGravimetri. Hasil yang diperolehdari analisis ialah silikat, rare eal1h, uranium, torium, besi, nikel, seng,posfor, vanadium,timbal, molibdenumclanradium. Dari basil evaluasianalisis \lllsur dapat disimpulkwl bahwa tailings padat dalam skala besar (asumsi2,5 ton/hari) perlu dikenai pencucian dengan air melalui sahlfan tertentu sebelumditarnp\mg dalam kolam sementara(kolam limbah I) dengan spesifikasi tertentuyang berkapasitas1500m kubik. Prosesini dig\lllakan \llltuk menclici sisa \lllsur terlarut yang terdapatdalam tailings. Air YWlgdialirkan secaraoverflow, ditarnp\lllg dalamkolam limbah n yang berkapasitas 1200 m kubik. Cairan dikeluarkan secarateratur melalui valve \llltuk diolah dengansistem pengolahanlimbah pada beberapatangki clan dinetralkandengan CaO+ NaOH clanBaCI2. Dengancara ini kand\lllgan\lllsur radioaktif clannon radioaktif dalamefluenyangkeluar diharapkan sangatrendah,sehinggadapatdialirkan ke lingk\lllgan.
ABSTRACT Tailings generatedfrom Rirang uranium ore processingstill containsboth radioactiveand non radioactive elements. This is due to the incomplete dissolution of such elementsin the ore processing. The aims of this investigation is to characterize the tailings elemental conlposition, to evaluate,and to plan a good tailings managementsystem,hence,environmentalcontanlinationcan be avoided.Severalmethods of analysis have been utilized, including Atonlic Absorption Spectrophotonletry(AAS), llV-Vis spectrophotometry, radiometry and gravimetry, to dl!temline elements of interest i.e. silicon, rare earths, uranium, thorium, iron, nickel, zink, phosphor,vanadium, lead, nlolybdenumand radium.Basedon the analytical data evaluation,it is concludedthat big scale solid tailings (2,5 ton per day) should be washedwith water in a designatedplace beforefinally being stored in a 1500 cubic nleterpOtld(pond#1). L\'ucha washing step is aimed to removeelementfrom the tailings. The overflowing water is thenfed into thesecond pond of1100 cubic metercapacity. The liquid is then neutralized by adding CaO + NaOH andBaCh solution. The effluentcontains considerablysmall amount of radioactive and non radioactive elements,hencesuitablefor direct disposal to the environment(waterbody).
PENDAHULUAN
radioaktif yang berbahaya bagi lingkungan sekitamya.
Latar belakang Untuk mengantisipasi kegiatan pertambangan uranium yang meliputi penelitian penambangan daD studi pengolahan bijih uranium skala teknik, perlu dilakukan studi penyimpanan limbah padat dan cairnya. Limbah pengolahan bijih uranium pada umumnya berbentuk limbah padat daD cair yang dinamakan
tailings.
Unsur radioaktif pada cairan basil pengolahan limbah cair dimonitor sesuai dengan ketentuan Keputusan Dirjen BAT AN No.293/ DJMI/ 1995 tentang konsentrasi tertinggi yang diizinkan untuk uranium dan torium alam dalam udara daD air'. Pemonitoran unsur non radioaktif pada cairan dilakukan sesuai dengan Keputusan Menteri KLH No. 02/MEN. KLH/I/ 1988 tentang pedoman penetapan baku routu lingkungan2.
Tailings padat berbentuk slurry dan pengolahan bijih uranium skala teknik dialiri dengan air, kemudian disimpan pada kolam limbah sementara, sedangkan tailings cair diolah dengan sistem pcngolahan limbah cairo Hal ini dilakukan karena tailings tersebut mempunyai kandungan unsur radioaktif maupun non
"
Tujuan
penelitian
karakterisasi
sistem
pengelolaan tailings pada proses pengolahan bijih uranium Rirang adalah untuk : I
menget.'lhui kandungan unsur radioaktif maupun non radioaktif pada tailings, dan
2.
Prosidillg Preselltasi /lmiah Daur Bahall Bakar Nuklir PEBN-BATAN.Jakarta 18-19 Maret 1996
mempelajarisistempengelolaantailings agar limbah cair yang dilepas ke lingkungan mengikuti pedomanyang berlaku.
TEORI Tailings adalah buangan basil pengolahan bijih uranium yang dapat berbentuk padat dan/ataucairan. Kandunganyang terdapatpada tailings pengolahanbijih uranium adalah unsur radioaktif dan non radioaktif. Untuk melindungi lingkungan agar bcbas dari pencemaran,perlu dilakukan pengelolaan tailings yang dapat mengolah cairan daD menyimpan padatanpada suatu kola'm lestari. Cairan yang telah diolah diharapkanmengandungunsurradioaktif maupun non radioaktif yang relatif rendah agar dapat dilepaske lingkungandenganarnan.Effiuen yang dilepas ke lingkungan tersebutdimonitor sesuai dengan peraturan berdasarkanKeputusanDirjen BAT AN, Keputu&w Menteri, daD ketentuan BAPEDAL. Padatan yang terpisab dari cairan ditampung dalam suatu kolam sementara yang tidak memungkinkan mencemari lingkungan sekitarnya. Kolam tersebut berkapasitas 1500 m3. Bagian dasar dari kolam ini terdiri dari kerikil daD ditutup dengan pasir atau taoab liat. Material tersebut terletak di alas bangunan berpondasi semen yang cukup kuat. Hal ini dilakukan agar tidak terjadi perembesan cairan keluar.
TATA KERJA 1. Bahan yang digunakan adalah HCI, HN03, HCI04, Na2, C03, H2SO4pekat, asam tartrat, asetamida,dan kertas saTing. Peralatanyang digunakanadalahFluorimeter,spektrofotometer UV-Vis, spektrofotometerserapanatomik, aat pencacahSAC-RsEBERLlNE. 2. Pengambilancuplikan tailings yang diperlukan untuk analisis diperoleh dari residupengolahan bijih uranium monasit Rirang dengan asam sulfatskalalaboratorium. 3. Analisis a. Penentuan uranium, tonum, molibdenum, posfor, besi, nikel, dan silikon. Preparasi cuplikan untuk analisis menggunakan spektrofotometer serapan atom dan spektrofotometerUV-Vis dilakukan dengan cara sebagai berikut: tailings yang sudah kering dimasukkan ke dalam gelas piala, kemudian ke dalamnya ditambahkan HCI, HN03 daD HCIO4dan kemudiandipanaskan di at.1Shot plate Sc1mpaiberbentuk pasta, kemudian ditambah HCI, akuades lalu terakhir dipanaskan. Setelahdingin, filtrat
dipiSc'lhkan untuk dianalisis guna menentukan kadar uranium, torium. molibdenum,posfor, besi, daD nikel denganspektrofotometer UVVis. Sedangkananalisis seng daD timbal dilakukan dengan spektrofotometerserapan atomik. Residu digunakan untuk analisis silikon secaragravimetrik. b. Penentuanradium Preparasi confab untuk analisis menggunakan metoda radiometri dilakukan dengan menambahkan Na2C03 kepada confab dalam cawanplatina, lalu dipanaskan sampai meleleh, kemudian didinginkan dan ditambah dengan akuades. Alikot tersebut dipanaskan kembali sampai lelehan terlarut daD disaring. Residu dicuci dengan akuades,kemudiandilarutkan denganHCI di dalam labu erlenmeyer1000ml, didinginkan, ditutup, dan disimpan selama30 hari. Gas radon yang keluar dipindahkan ke d.'llam t.:'lbung sintilasi yang telah divakumkan. dibiarkan 3,5 jam, kemudian dicacah dengan alat SAC-R5 EBERLlNE sehingga kandunganradiumnyadiketahui. c. Penentuanlogam tanah-jarangatauRE (rareearths) Preparasi cuplikan untuk analisis dengan metodagravimetri dilakukansebagaiberikut : tailings padat ditimbang daDdimasukkan ke dalam gelas piala. Kemudian ditambah H2SO4 pekat daD dipanaskan selama satu jam, setelahdingin ditambah asam tartrat daDasetamida,kemudiandipanaskankembali sampaimendidih. Filtrat disaring, daD residu dicuci denganH2SO450 %. Kemudian filtrat tersebutdiendapkandengan oksalatsehingga berbentuk RE-oksalat. Endapan tersebut dipijarkan menjadiRE-Oksidatotal. BASIL DAN BABASAN Dari basil analisis kualitatif diket.'lhui bahwa unsur-unsur radioaktif dalam failings pengolahanbijih uranium Rirang terdiri dari U dan Th, sedangkan unsur-unsurnon radioaktif adalahMo, Zr, Fe, Ph, V, Ti, Mg, Na, Si, Ca, K, S, P, Cl, Ni, RE danAI. Di antara unsur-unsurtersebutdi atas yang merupakanparameterlimbah menurut Keputusan Menteri KLH.No.KEP-O2/MENKLH/1988 tentang Pedoman Penetapan Baku Mutu Lingkungan adalah Fe, Ni, Zn, Cu, Pb, Mn, As, Co daD CI. Sedangkan unsur yang bersifat radioaktifterdiri dati U, Th daDRal. Berdas.'lrkan basil analisis kwantitatif didapatkan bahwa kandungan unsur -unsur di 23
ProsidingPresentasi/lmiah Daur Bahan Bakar Nuklir PEEN-BArAN,Jakarta 18-19Maret 1996
atas dalarn lirnbah Rirang adalah seperti yang dicanturnkan pada tabel (I). Tailings padat berwarna ke abu-abuan, bersifat asarn serta tailings cair berwarna jernih kekuningan dan bersifat asarn.
Hasil evaluasi analisis dapat dibahas secara studi pustakas). Tailings padat daD slurry dengan kandungan unsur di atas baku mutu limbah dalam skala besar (asumsi2,5 ton/hari) perlu dikenai pencucian dengan air melalui S<'llurantertentu sebelum ditampung dalamkolam sementara(kolam limbah I). Hal ini dilakukan untuk mengurangi kandunganunsurunsuryang terikat setarofisik dalam tailings. Desainkolam limbah I sebagaiberikut Bentuk kolam limbah : persegipanjang panjangkolam : 25 meter Lebarkolam : 20 meter Kedalamankolam : 3 meter Dasar dati kolam limbah I dibuat dengan susunan sebagai berikut ; a. Kerikil daD pasir atau tanah liat, b. Plastik yang dilengkapi dengan membran sintetik, adukan semen, beton aspal. Cairan dipompakan ke atas dengan sistem saluran pipa bercabang seperti terlihat pada Gambar I dan dialirkan ke dalam kolam limbah II.
tangki pemisahpadatJcair (tangki 2). Cairanyang terpis.1h dialirkan secara overflow ke tangki 3, untuk selanjutnya dinetralkan dengan penetral yang sarna dan diaduk sampai pH mencapai7. Sedangkan endapan berupa slurry ditampung pada tangki penampung. Proses ini dilakukan untuk mengendapkan uranium yang masih terdapat pada larutan Kemudian basil penetralandipisahkanpada tangki pemisah/padat cair (tangki 4), dan cairan dialirkan secara overflow ke tangki 5 dan ditambahkan BaCl2 serta diaduk sampai pH mencapai 10-11, sehimgga sisa unsur (Ra, Mo, Mn) yang masih terdapatpada cairan dapat mengendap 6. Hasil re.1ksidaTitangki 4 dialirkan melalui sandfilter sebelum dialirkan ke sungai. Kandungan unsur radioaktif daD non radioaktif dalam efluent diharapkansekecilmungkin. pHdipantau dengan batasan hanya sekitar 6-7 sehingga dapat dialirkan ke lingkungan. Diagram alir pengolahan limbah cair dapat dilihat pada Gambar 2. Pemonitoran kandungan unsur radioaktif pada cairan dilakukan dengan mengacu pada Keputusan Dirjen BAT AN No.293/DJMI/1995 tentang konsentrasi tertinggi yang diizinkan untuk uraniun dan folium di udara daD airl . Tabel Data basil analisis tailing padatdan cair
S Spesifikasisistempipa saluran: Diameterpipa : 10cm Skedul : 80 Bahan : PVC Spesifikasipompapadakolam limbah I : Pompa : pompasentrifugal Kapasitas : 1 m3/jam Jenis : pompaasam Bahan : stainle,\'ssteel(baja tahankarat) De&1inkolam limbah II sebagaiberikut : Bentuk kolam limbah : bujur sangkar Panjangkolam : 20 meter Lebar kolam : 20 meter Kedalamankolam : 3 meter Susunan dasar daTi kolarn lirnbah II sarna dengan susunan dasar kolarn lirnbah I. Cairan
dikeluarkan secara leratur rnelalui valve dan ditarnballkan dengan ( CaO + NaOH ) dalarn t.'lngki 14, serta diaduk dengan kecepatan tertenlu sarnpai pH rncncapai 3,5. Penarnbahan ini digunakan unlllk rnengendapkan Zn, Fe daD Pb 5, cairan kcrnudian carnpuran dialirkan ke
24
Catalan: untuk tailings cair satuanpCi/ml (Ra) Untuk U daDTh di udara sebesar( 7 x 10(-4) daD7 x 10(.2~Bq/l, sedangkandi air sebesar(7 x 10' d.'ln 7 x 103). Pemonitoran unsur non radioaktif pada cairan dilakukan sesuai dengan Keputusan Menteri KLH No. 02/MEN. KLH/l/1988 tentang PedomanPenetapanBaku Mutu Lingkungan2. Lokasi yang digtmakan untuk tempat penampunganlimbah padat daD pengolahan limbah cair 1000 meter persegi. Penyimpanan tailings yang masih mengandung
ProsidingPresentasiIlmiah Daur BahanBokor Nuklir PEBN-BATAN.Jakarta 18-19Maret 1996
unsur radioaktif daD non radioaktif perlu memperhatikan3hal-hal berikut : .Tempat hams bergeologi cukup stabil, daD kekuatan tanah, penyerapan,drain.1selokasi tempat pengolahan uranium serta topografi hamsbaik. .Tempat penampungan limbah hams cukup beSc'lf, sehingga kemungkinan kontaminan terlepaske lingkungan sangatkecil. .Tempat penampungan limbah harus cukup untuk menampung tailings yang dihasilkan dari pengolahanuranium. .Di sekeliling penampungan limbah harus dibuat tanggul-tangguldari materialyang kuat. Hal ini untuk menghindariluapanair. .Tailings hams disimpan di bawah permukaan tanah. .Dasar daTi tempat penampunganlimbah hams dilapisi kerikil, pasir dan plastik sehinggaair tidak akan merembeske lingkungan.
SIMPULAN Dari fu1sil pembahasandapat disimpulkan bahwa tailings masih mengandung unsur radioaktif U, Th daD Ra daD unsur-unsur non radioaktif P, V, Mo, Zn, Pb, Fe, Ni, Re, Si (dalam bentuk SiO2) dengan konsentrasi yang cukup tinggi. Untuk mendapatkanefluen yang tidak mencemari lingkungan, perlu dilakukan sistem pengolah limbah cair dengan menambahkanrcagenCaO + NaOH, daD BaCh. Hal ini perlu dilakukan untuk mengurangi kandungan unsur radioaktif daD non radioaktif sebanyak mungkin, sehingga efluen yang dilepaske lingkungan mengikuti ketentuanyang berlaku. Perencanaan tempat kolam limbah dari tailings dengan kandungan unsur radioaktif rnaupun non radioaktif perlu memperhatikan : -Pemilihan tempat yang geologinya cukup stabil. -Lokasi tailings padat cukup besar. -Oi sekeliling kolam limbah dibuat tanggultanggul. -Tailings hams disimpan di bawah pennukaan Lwah. -OaSc1r tempat penampungan limbah dilapisi kerikil. pasir daD plastik.
UCAPAN TERIMA KASm Penulis mengucapkanterima kasih kepada star Bidang KKL PPBGN daD semua fihak at.'lS segenapbantuandalam penyiapantulisan ini.
DAFTARPUSTAKA I.BATAN, Keputusan Dirjen BATAN No.293/DJ/VI1/1995 tentang Baku Tingkat Radioaktivitasdi air daDudara,1995. 2. Kementerian Negara Kependudukan daD Lingkungan hidup, Keputusan Menteri Kependudukan daD Lingkungan Ffidup No.KEP. 02/ MEN KLH / 1988 tentang pedoman baku mutu lingkungan, 1988. 3. IAEA, Current Practices For the Management and Confinement of uranium Mill Tailings IAEA, TECHNICAL REPORT SERIES No. 335,Vienna(1992). 4. IWATA, I., KITIHARA, Yo, TAKENAKA, So, KUROKAWA, Yo,Mill TailingssDisposal and Environmental Monitoring at The Ningyo Toge uranium ProcessingPilot Plant, Power Reactor and Nuclear Fuel Development CorporationMinatoku, Tokyo ( Japan). 50IAEA, Uranium Extraction Technology, TECHNICAL REPORT SERIES No. 359, Vienna(1993). 6o IAEA, Management of Wastesfrom uranium Mining and Milling, PROCEEDING SERIES, Vienna, ( 1982).
TANYA-JAWAB
1.
Nurdin Berapakah dimensi tempat penampungan limbah? Bahan apa yang digunakan untuk penyekat dinding penampung limbah agar tidak ada intrusi limbah cair ke lingkungan batuan disekitamya?
Achmad Sorot Sudiro Dimensi tempat penyimpan limbah padat adalah panjang = 25 m, lebar = 20 m dan kedalaman= 3m. Dasar dan dinding kolam penampungan limbah dibuat dari semen dengan pondasi yang cukup kuat. Pada dasar kolam ditamballkan lapisan plastik yang dilengkapi dengansintetik membran,adukan semendan betonaspal,juga kerikil sertapasir.
2. Erni RA Apakah limbah yang diolah tersebut adalah limbah padat?Setelahdilakukan pencuciandi kolam I, air cuciannya mengandungunsur-
25
.
3.
Prosiding Presentasi Ilmiah Dour Bahan Bokor Nuklir PEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Maret 1996
unsur di Illi1r tailings (unsur-unsur yang terlarut pada proses sebelumnya), di manakah cairan tersebut dipisahkan? Seharusnya cairan ini dipiSc'lllkan clan dijadikan Sc1tu dengan basil proses, sedangkan yang dialirkan ke tangki I adalah tailing yang berupa padatan/slurry. Mohon dijelaskan bagaimal\a proses pencucian tersebut dilakllkan, sehingga jelas mana air basil pencucian clan mana yang merupakan tailing!. Jika yang diolah limbah cair, bagaimana cara pencuciannya ? Mohon peltjelasan!.
Achmad Sorot Sudiro Limbah yang diolah adalah limbah cair bukan limbah padat. Limbah padat/cair dari pengolahan bijih U dicuci dengan air (dalam saluran tertentu) daD dialirkan kedalam kolam I. Dalam kolam I baik cairan dari limbah proses bijih U, serta cucian air ditampung pacta dasar kolam seperti Gambar 1. Dan kolam I (air + limbah cair dan proses) dipompa ke kolam limbah II. Dalam kolam II campuran (limbah cair + air) dialirkan melalui valve daD diatur kecepatannya. 1IIItuk selanjutI1ya diolah seperti skema diagram alir pacta Gambar 2. Sudah terjawab deng.m jawaban di at.1s.
Elma Marcia Dengan memilih NaOH sebagai pereaksi penetral, padahal NaOH adalah basa kuat, apakah Zn yang merupakan unsur amfoter dapat mengendap secara optimum?
Achmad Sorot Sudiro Zn memang belum dapat dikatakan mengendap secara optimal karena Zn adalah unsur arnfoter. Tapi minimal pemilihan itu dapat mengurangi kandungan Zn dalam limbah cair, sehingga dengan berkurangnya Zn, cairan dapat dialirkan (dilepaskan) ke
26
lingkungan, setelah dimonitor dengan baku mutu limbah (Keputusan Menteri KLH No. Kep. 02/MEN.KLH/1988 tentang Pedoman Baku Mutu Lingkungan).
4.
Andri SiametSubandioM Tailing dapat mengandung materia! padat dan cair! Materia! padat dapatjuga berupa debu!. Bagaimanakah"penampungan" debu yang masih mengandung unsur-unsur radioaktif se!ain minera! berat? Bltkankah "debu" dapat diterbangkan angin dan mencemari !ingkungan secara !uas daD cepat? Apakah penimbunan tailing cukup waterproofat.:'lUkedap air, sehingga dijamin tidak ada perembesan cairan ke arah air tanah? Bagaimanakahpengaruhradiasi dapatdialasi agar tidak merus.'lk sistem air di bawah permukaan? .
Achmad Sorot Sudiro Pada saat ini penanganan debu radioaktif yang dihasilkan dari peledakan batuan U di Kalimantan Barat (dalam terowongan), dilaktlkan dengan penghisapan debu (menggtmakan exhau...t van) ke luar lerowongan dan dialirkan ke udara. Sedangkan pada pengolahan bijih U di Kalimantan Barat juga menggunakan penghis.1pdebu dan dialirkan ke udara. Penyimpan limbah padat cukup kUc1t, sehingga tidak ada kemungkinan terjadinya perembesan cairan ke luar lingkungan,
karena pada dasar dan dinding kolam penampungan limbah dibuat dengan pondasi semen yang cukup kuat. Pada dasar kolam ditamballkan lapisan plastik yang dilengkapi sintetik membrane, adukan semen dan beton aspal, kerikil serta pasir. Pengaruh radiasi juga tidak dapat merusak sistem air di bawah permukaan, karena bangunan yang cukup kuat seperti yang kami jelaskan di atas.
,/
Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir PEEN-BArAN. Jakarta /8-/9 Maret /996
e.Sistom solurnn pipn bercDbnr
b.PnnJnngnn ntns sistelft sftlure
PANOANGAN
ATAS
SISTEM
SALURAN
OiO",~'~r,,1"0
Pa,"
/--;~~~ ~
/ Sch~dut eo bohon PVC
"-
"
Ktr!h!!
80t"5 keli"g,i""
~
"embtr~!h
o.
Lep!son
podn desor
kolem
0
air
~II'~~
-'~ : ~;
-.,
.-"-~£~,
stratum
W." point
Gambar
Sistemsaluranbawahtanah
27
Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bokor Nuklir PEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Maret 1996
Gambar 2. Diagram
28
Alir
Sistim Pengolahan Limball
Cair
