BAB II TAHAPAN UMUM PENGOLAHAN BAHAN GALIAN
Pengolahan Bahan Galian (Ore Dressing) pada umumnya dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu : preparasi, konsentrasi, dan dewatering.
2.1. PREPARASI Preparasi merupakan operasi atau tahap persiapan sebelum dilakukan konsentrasi, yaitu usaha untuk meliberasi/ membebaskan bijih antara mineral berharga dengan mineral pengotornya dengan jalan mereduksi / memperkecil ukuran butir. Tujuannya agar sifat mineralnya tampak murni / aseli dan tidak terikat lagi dengan mineral pengotornya. Pada preparasi sering dilakukan pengendalian / pengelompokan ukuran butir material (sizing) dengan menggunakan pengayak (screen) maupun classifyer. Bijih yang berupa padatan (solid ore), umumnya antara mineral berharga dengan yang tidak berharga saling terikat satu sama lain, oleh sebeb itu perlu dilakukan peremukan dan penggerusan. Operasi pembebasan dari ikatan masingmasing mineral sering disebut liberation / unlocking. Bijih berukuran bongkah diremuk dengan menggunakan peremuk (crusher) maupun penggerus / penggiling (grinder), sehingga didapat produk yang berukuran lebih kecil / halus. Kominusi (crushing dan grinding) umumnya dilakukan dalam 3 tahap, sebab kemampuan alat peremuk atau penggerus terbatas, yaitu : 1) Primary crushing, umumnya ukuran umpan 5 cm – 225 cm ( 2 inchi – 90 inchi) yang merupakan bijih hasil bongkaran dari tambang. Alat yang digunakan dapat berupa jaw crusher, gyratory crusher, maupun cone crusher. 2) Secondary crushing, umumnya ukuran umpan 2,5 cm – 7,5 cm ( 1 inchi – 3 inchi) yang merupakan produk dari primary crusher. Alat yang digunakan dapat berupa gyratory crusher, cone crusher, roll crusher.
3
3) Tertiary crushing / fine crushing / grinding, umumnya ukuran umpan 0,5 cm – 1 cm ( 1/4 inchi – 3/8 inchi) yang merupakan produk dari secondary crusher. Alat yang digunakan dapat berupa ball mill, rod mill, tube mill. Umumnya distribusi ukuran produk dari peremuk maupun penggerus sudah standar dan dinyatakan dalam bentuk grafik yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat alat peremuk / penggerus yang bersangkutan. Perbandingan antara ukuran / dimensi terbesar umpan dengan ukuran / dimensi terbesar produk disebut nisbah reduksi (reduction ratio). Untuk tahap primary crushing nisbah reduksi berkisar 4 – 7, secondary crushing berkisar 8 – 50, dan tertiary crushing / fine crushing biasanya lebih besar 50. Pembatasan harga nisbah reduksi ini dimaksudkan agar kerja alat peremuk maupun penggerus lebih efektif untuk menghasilkan produk sesuai dengan target produksi. Pada proses peremukan, pecahnya batuan / bijih disebabkan gaya dari luar lebih besar dari gaya tahan batuan / bijih, disamping itu nip angle (sudut jepit dari alat peremuk) memenuhi. Gaya yang bekerja pada umumnya : gaya tekan, gravitasi, gesek, chipping (menyudut), sedangkan pada proses penggilingan pecahnya bijih dapat disebabkan adanya grinding media yang dapat menimbulkan gaya : gesek, impact atau jatuhan. Pada operasi penggilingan menggunakan mill maka kecepatan putar mill perlu diperhitungkan karena sangat berpengaruh terhadap produk yang dihasilkan. Kecepatan kritis mill, yaitu batas kecepatan putar silinder mill yang membuat semua isian (beban) didalam mill mulai menempel pada dinding bagian dalam silinder, sehingga tidak terjadi penggerusan / penggilingan. Besarnya kecepatan / putaran kritis mill ini menurut B.A.Wills (1985) dapat didekati dengan persamaan :
Nc
42,3 (D d)
rpm
Nc = putaran kritis, rpm D = diameter bagian dfalam, meter d
= diameter media gerus, meter
Umumnya pengoperasian mill pada kecepatan 50 – 90 % dari kecepatan kritisnya. Pada kecepatan cataracting ( + 80 % dari kecepatan kritis) maka penggerusan di dalam mill akan didominasi oleh gaya impact (akibat jatuhan dari 4
grinding media). Sedangkan pada kecepatan cascading ( + 60 % dari kecepatan kritis) maka penggerusan di dalam mill akan didominasi oleh gaya abrasi (akibat gesekan oleh grinding media). Menurut Rittinger’s, permukaan baru yang dihasilkan sewaktu crushing maupun grinding besarnya akan sebanding dengan kerja / energi yang dibutuhkan. Semakin besar luas permukaan material (semakin halus produk yang dihasilkan) maka akan semakin besar pula energi yang dibutuhkan untuk mereduksi ukuran tersebut. Agar tidak terjadi overcrushing maupun over grinding pada waktu peremukan maupun penggerusan, maka diperlukan suatu pengendalian ukuran (sizing) dengan menggunakan pengayak (screen) atau classifier. Pada dasarnya screening merupakan pengelompokan suatu partikel / material yang didasarkan pada ukuran (opening) lubang ayakan. Pada umumnya pengayakan akan efektif (cocok) jika digunakan untuk ukuran yang dipisahkan lebih besar 20 mesh. Sedangkan classifying merupakan pengelompokan material / partikel yang didasarkan pada perbedaan kecepatan jatuh partikel dalam suatu media baik air maupun udara. Kecepatan jatuh partikel pada suatu media akan dipengaruhi oleh berat jenis, bentuk, dan volume butir partikel. Classifying ini akan efektif (cocok) jika digunakan pada ukuran material yang dipisahkan lebih besar 20 mesh. Tujuan dari crushing maupun grinding, disamping untuk mereduksi ukuran bijih juga untuk meliberasi bijih agar lebih sempurna dan untuk memenuhi kehendak konsumen agar sesuai dengan persyaratan yang berlaku.
2.2. KONSENTRASI Konsentrasi merupakan suatu operasi untuk memisahkan antara mineral yang berharga dengan mineral tak berharga / pengotornya (gangue mineral) dalam sustu bijih / material yang memanfaatkan sifat fisik atau sifat kimia-fisika permukaan mineral yang akan dipisahkan. Sifat fisik yang sering digunakan sebagai dasar pemisahan adalah :
5
2.2.1. Warna, kilap, bentuk kristal Cara pemisahan mineral yang didasarkan pada warna, kilap, bentuk kristal dapat dilakukan secara manual, dan cara ini disebut dengan hand picking atau hand sorting. Umumnya mineral/ material yang dipisahkan ukurannya tidak terlalu halus dan biasanya merupakan pemisahan tahap paling awal.
2.2.2. Berat jenis (Specific Gravity) Mineral dapat dipisahkan berdasarkan perbedaan berat jenis. Cara pemisahan mineral yang yang didasarkan pada perbedaan berat jenis disebut konsentrasi gravitasi (gravity concentration). Untuk mengetahui tingkat kemudahan suatu mineral jika dipisahkan dengan konsentrasi gravitasi dapat dilihat harga / nilai kriteria konsentrasinya (concentration criteria), yang ditujukkan dalam persamaan sebagai berikut :
CC
Dh Df Dl Df
CC = kriteria konsentrasi Dh = berat jenis mineral berat Df = berat jenis fluida Dl = berat jenis mineral ringan. Secara umum jika nilai kriteria konsentrasi lebih besar 2,5 atau negatif maka mineral akan mudah dipisahkan dengan cara gravitasi untuk segala ukuran. Jika nilainya lebih kecil 2,5 maka efisiensi pemisahan juga akan menurun. Jika nilainya kurang dari 1,25 maka pemisahan cara gravitasi sulit untuk dilaksanakan. Konsentrasi gravitasi dapat dikelompokkan menjadi : 1) Konsentrasi
yang memanfaatkan aliran tipis horizontal (flowing film
concentration). Konsentrasi ini didasarkan pada perbedaan berat jenis mineral yang dipisahkan dan dilakukan dengan menggunakan aliran air yang tipis. Pemisahan mineral akan dipengaruhi oleh gaya gesek antara mineral dengan dasar meja (deck), gaya dorong air terhadap partikel, gaya grafitasi maupun gaya centripetal (untuk humprey spiral). Gaya gesek lebih dominan pada partikel atau mineral berat,
6
sedangkan gaya dorong air akan dominan terhadap mineral ringan dan gaya gravitasi akan mengenai pada mineral berat maupun ringan.
Gambar 2.1. Meja Goyang (Shaking Table) Akibat pengaruh gaya-gaya, maka mineral yang berat, kecil dan bentuknya datar atau pipih akan didapatkan pada hulu dari suatu aliran, sedangkan partikel ringan, kasar dan bentuknya membulat akan didapatkan di bagian hilir, dengan kata lain bahwa mineral ringan akan lebih jauh diangkut oleh air daripada mineral berat. Untuk membantu kerja gaya-gaya ini pada umumnya ditambahkan perlengkapan berupa pengaduk seperti cangkul, head motion. Peralatan konsentrasi yang berprinsip pada flowing film concentration adalah : shaking table (meja goyang), sluice box dan humphrey spiral. 2) Jigging : Jigging adalah operasi pengerjaan mineral mendasarkan atas perbedaan kecepatan mengendap antara mineral berharga dengan gangue mineral. Ada 3 peristiwa penting dalam jigging, yaitu : i.
Hindered Settling Classification
ii.
Differential Acceleration
iii.
Consolidation Trickling pada akhir suction 7
Agar ketiga peristiwa ini bisa terjadi berulang-ulang dan untuk membantu proses pemisahan, maka pada alat ini dilengkapi dengan peralatan penimbul pultion (dorongan) dan suction (isapan). Peralatan pembantu ini dapat berupa plunger, diaphragma, pulsator maupun air pulsator. Akibat dari adanya ketiga peristiwa dan gaya di atas, maka mineral berat akan terletak di bawah dan mineral ringan terletak di bagian atas dengan pemisah berupa screen yang ada jig bed-nya. Pada umumnya jig bed ini mempunyai berat jenis diantara mineral berat dan ringan sehingga kecepatan mengendapnya di antara mineral berat dan ringan. Alat yang digunakan mendasarkan atas sieve-nya dan dibagi menjadi dua, yaitu : a. Movable Sieve Jig (Hand Jig) b. Fixed Sieve Jig (Plunger, Diaphragma, Pulsator dan Air Pulsator Jig)
Gambar 2.2. Bagian – bagian Jig 3) Dense Medium Separation Merupakan operasi pemisahan yang mendasarkan atas perbedaan SG dengan menggunakan cairan media yang mempunyai SG diantara mineral berat dan ringan. Bila media yang digunakan adalah cairan berat asli, maka operasi ini disebut heavy liquid separation (HLS), sedangkan bila yang digunakan adalah cairan berat tiruan / semu (pseudo liquid), maka operasi ini disebut heavy media separation (HMS). Operasi ini tidak akan berhasil untuk mineral yang berukuran sangat halus, sebab mineral tersebut akan selalu dalam suspensi, sehingga 8
mineral berat tidak dapat dipisahkan dengan mineral ringan. Oleh karena itulah pada operasi HLS dan HMS, umpan harus diayak terlebih dahulu. 2.2.3. Sifat Kemagnetan (magnetic susceptibility) Alat yang digunakan disebut magnetic separator, yang prinsip kerja pemisahannya mendasarkan atas sifat kemagnitan dari mineral. Mineral ada yang bersifat kuat tertarik oleh magnit, lemah tertarik oleh magnit maupun yang tidak tertarik oleh magnit. Dari sifat-sifat tersebut, maka mineral yang satu dapat dipisahkan dengan yang lain. 2.2.4. Sifat Konduktor dan Non Konduktor Alat yang digunakan disebut high tension separator (HTS). Mineral konduktor yang mudah menghantarkan maupun menerima ion negatif secara cepat dapat
dipisahkan
dari
mineral
non
konduktor
yang
lamban
dalam
menghantarkan/menerima ion. Sehingga dalam operasi ini akan didapat mineral konduktor dan mineral non konduktor. 2.2.5. Sifat Permukaan Mineral Senang Tidaknya Terhadap Gelembung Udara Cara konsentrasi ini disebut flotasi. Mineral yang senang terhadap udara cenderung mengapung sebab akan menempel pada udara, sedangkan mineral yang senang kepada air akan cenderung tenggelam. Ada tiga macam reagent yang biasa digunakan untuk membantu operasi flotasi, yaitu : modifier, collector dan frother. Collector merupakan suatu reagent dari kelompok hydrocarbon yang terdiri dari bagian polar dan non polar, yang berguna untuk mengubah sifat permukaan mineral dari tidak senang kepada udara menjadi senang kepada udara. Collector membuat permukaan mineral diselimuti oleh bagian polar, dengan bagian non polar menghadap keluar sehingga mineral ini menjadi tertempel pada udara. Untuk mineral yang tidak senang udara akan tetap tinggal di dasar cell flotasi tersebut. Modifier merupakan zat an-organik yang berfungsi membantu atau menghalangi kerja collector. Frother merupakan zat yang mempunyai sifat heteropolar, mempunyai satu polar dan non polar, berfungsi untuk menstabilkan gelembung udara agar tetap utuh (tidak pecah) hingga sampai permukaan.
9
2.3. DEWATERING Adalah operasi pemisahan antara cairan dengan padatan yang pada umumnya melalui 3 tahapan, yaitu : 1) Thickening : merupakan tahapan pertama dari dewatering dengan mendasarkan atas kecepatan jatuh material pada media, sehingga solid factor mencapai = 1 (%solid = 50 %). 2) Filtrasi : merupakan operasi pemisahan antara cairan dengan padatan menggunakan saringan (filter) yang terbuat dari kain, hingga diperoleh solid factor = 4 (%solid = 80 %). 3) Drying : merupakan operasi pemanasan material sampai 110 oC, sehingga didapat %solid = 100 %. Pekerjaan lain yang tidak kalah pentingnya adalah sampling, yaitu pengambilan conto material yang sesedikit mungkin namun dapat mewakili material keseluruhan. Sampling selalu dilakukan disetiap pekerjaan pengolahan bahan galian, dengan tujuan untuk meneliti apakah operasi yang sedang berjalan sesuai dengan yang dikehendaki atau tidak. Prinsip di dalam sampling adalah lebih baik mengambil conto berkali-kali dengan jumlah yang sedikit, dari pada mengambil conto hanya sekali tetapi dalam jumlah yang besar / banyak.
10
