PENGARUH KONSENTRASI DAN KEMURNIAN SERBUK SENG PADA EKSTRAKSI EMAS METODA PENGENDAPAN SENG

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGARUH KONSENTRASI DAN KEMURNIAN SERBUK SENG PADA EKSTRAKSI EMAS METODA PENGENDAPAN SENG

SKRIPSI

CANDRA BUDI KARTIKA 0806369045

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL DEPOK Juli 2011

Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGARUH KONSENTRASI DAN KEMURNIAN SERBUK SENG PADA EKSTRAKSI EMAS METODA PENGENDAPAN SENG

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

CANDRA BUDI KARTIKA 0806369045

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL DEPOK Juli 2011


HALAMAN PENGESAHAN ii


KATA PENGANTAR iii


KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, karena atas berkat dan rahmatNya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terimakasih kepada :

1. Dr.Ir. Sri Harjanto, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini ; 2. Orang tua, dan keluarga yang telah memberikan dorongan serta bantuan moral dan material ; 3. Bapak Razikun selaku donatur dalam penelitian ini ; 4. Dewi Mariska sebagai rekan kerja dalam menjalankan penelitian dan temanteman ekstensi metalurgi : hikmat, aktika chandra, heri, ruth, dan arif ; 5. Mamat, Zakiyuddin, Mas Pri, Arfiandi, Majid, yang telah membantu dalam proses penelitian ini.

Akhir kata, saya berdoa agar Allah SWT membalas segala kebaikan mereka dan pihak-pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 12 Juli 2011

Penulis

iv


v


ABSTRAK

Nama : Candra Budi Kartika Program Studi : Teknik Metalurgi dan Material Judul : Pengaruh Konsentrasi dan Kemurnian Serbuk Seng Pada Ekstraksi Emas Metoda Pengendapan Seng Emas merupakan salah satu logam berharga yang didapatkan melalui suatu proses ekstraksi dari bijih emas ataupun bahan lainnya. Zinc Precipitation atau pengendapan seng adalah salah satu metoda yang digunakan dalam ekstraksi khususnya ekstraksi emas, yaitu dengan menggunakan serbuk seng sebagai bahan pereduksi untuk mengendapakan ion emas dalam larutan sianida. Penggunaan serbuk seng sebagai bahan pereduksi karena memiliki nilai potensial yang lebih rendah dari emas dan juga kualitas pengembalian emas yang cukup baik. Tujuan pada penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh konsentrasi dan kemurnian serbuk seng yang pada ekstraksi emas dengan menggunakan metoda pengendapan seng pada larutan emas sintetis 50 ppm. Proses zinc precipitation dilakukan dalam waktu 36 jam dalam kondisi terhomogenasi dan dalam sistem aerasi dan non aerasi. Pengujian AAS dilakukan untuk mengetahui kualitas pengembalian emas (recovery). Pengujian XRD dilakukan untuk mengetahui komposisi senyawaan yang terkandung dalam serbuk seng yang terendapkan selama proses recovery, sedangkan uji SEM dilakukan untuk mengetahui struktur mikro pada serbuk seng dan juga sebarannya. Hasil pengujian tersebut dihadirkan dalam bentuk diagram Hasil pengujian AAS menunjukan bahwa recovery emas pada serbuk seng dengan kemurnian yang cukup tinggi tidak terlalu berpengaruh terhadap proses zinc precipitation. Kondisi optimal untuk proses recovery terdapat pada konsentrasi 500 ppm serbuk seng atau 10 kali dari konsentrasi emas. Pengujian dengan menggunakan metoda XRD menunjukan bahwa terdapat ion emas dan emas namun tidak memiliki titik puncak yang tinggi, sedangkan hasil pengujian SEM menunjukan bahwa diperkirakan terdapat emas dalam serbuk seng Kata kunci : larutan emas sintetis 50 ppm, serbuk seng pro analis dan teknis, aerasi dan non aerasi

vi Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

ABSTRAC Name Major Title

: Candra Budi Kartika : Metallurgy and Material : Influence of Concentration and Purity of Zinc Powder on Gold Extraction Using Zinc Precipitation Method

Zinc precipitation is one of many method using in gold extraction, that is using zinc powder as reduction substance to precipitate gold ion in cyanide solution. The using of zinc powder as reduction is because it has a lower potential value than gold, and having quite good returning quality of gold. The purpose of this research is to find out the influence of concentration and purity of zinc powder in 50ppm synthetic gold solution. Zinc precipitation process conducted in 36 hours in homogenized condition and in aeration and non-aeration system. AAS testing is conducted to tell the returning quality of gold (recovery). XRD testing conducted to tell the composition of compounds that be contained in zinc powder that precipitated throughout recovery process, whereas SEM testing conducted to tell micro structure in zinc powder and its distributions. Testing result presented in diagram shape. AAS testing result shows that gold recovery in quite high purity of zinc powder is not influential towards zinc precipitation process. Optimal condition in recovery process occurred at concentration 500ppm zinc powder or 10 times compared gold concentration. Testing using XRD method shows that gold is identified but didn’t had stiff peak, whilst SEM testing result that gold be found in zinc powder

Keywords : 50ppm synthetic gold solution, zinc powder analysis and technic, aeration and non aeration

vii Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.................................................................................................... i HALAMAN JUDUL.................................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... iii KATA PENGANTAR ............................................................................................... iv LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIK KARYA ILMIAH ......................................... v ABSTRAK ................................................................................................................. vi ABSTRACT .............................................................................................................. vii DAFTAR ISI ............................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. x DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................. xii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3 1.4 Ruang Lingkup Penelitian ............................................................................ 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................ 5 2.1 Bijih Emas .................................................................................................... 5 2.2 Pengolahan Mineral Emas............................................................................ 7 2.3 Proses Ekstraksi Emas ............................................................................... 10 2.4 Hidrometalurgi ........................................................................................... 10 2.5 Pelindihan (Leaching) ................................................................................ 12 2.6 Recovery Zinc Precipitation ....................................................................... 15 2.6.1 Reaksi Kinetik dan Efisiensi ................................................................ 16 2.6.2 Konsentrasi Emas ................................................................................. 17 2.6.3 Konsentrasi Sianida.............................................................................. 17 2.6.4 Konsentrasi Seng.................................................................................. 18 2.6.5 Partikel Seng ........................................................................................ 18 2.6.6 Konsentrasi Okesigen Terlarut............................................................. 19 2.6.7 pH ......................................................................................................... 20 2.6.8 Temperatur ........................................................................................... 20 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 22 3.1 Alat .............................................................................................................. 22 3.2 Bahan .......................................................................................................... 22 3.3 Tahapan Metoda Penelitian ......................................................................... 22 3.3.1 Recovery Zn Pro Analis ....................................................................... 22 3.3.2 Recovery Zn Teknis.............................................................................. 23 3.4 Karakterisasi dan Pengujian ........................................................................ 23 3.4.1 Pengujian Kadar Larutan Emas ............................................................. 23 viii Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

3.4.2 Xray Diffraction .................................................................................... 23 3.4.3 SEM ....................................................................................................... 24 3.4.4 EDX ....................................................................................................... 24 3.5 Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 24 3.5.1 Recovery Larutan Emas Sintetis.............................................................. 24 3.5.2 Penjelasan Diagram Alir .......................................................................... 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 26 4.1 Recovery Emas ............................................................................................. 26 4.2 Analisa XRD Senyawaan Serbuk Seng ....................................................... 28 4.3 Struktur Mikro Serbuk Logam ..................................................................... 30 4.4 Analisa Senyawaan Seng Metoda EDX ....................................................... 32 BAB V KESIMPULAN ..................................................................................... 34 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 35

ix Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1.

Proses Merill Crowe ........................................................................... 2

Gambar 2.1.

Bijih Emas .......................................................................................... 5

Gambar 2.2.

Kurva Laju Kelarutan Emas dalam berbagai larutan vs Temperatur . 6

Gambar 2.3.

Diagram Alir Ekstraksi Emas ............................................................. 8

Gambar 2.4.

Sebaran Deposit Emas........................................................................ 9

Gambar 2.5.

Daftar Negara dengan Tingkat Produksi Emas Tertinggi .................. 9

Gambar 2.6.

Tahapan Proses Hidrometalurgi pada Ekstraksi Emas ..................... 11

Gambar 2.7.

Skema Proses Reaksi Leaching ........................................................ 12

Gambar 2.8.

Skema Proses Zinc Precipitation ..................................................... 16

Gambar 2.9.

Pengaruh Konsentrasi Emas pada Laju Pengendapan...................... 17

Gambar 2.10. Efek Konsentrasi Sianida ................................................................. 18 Gambar 2.11. Efek Ukuran Partikel Seng ............................................................... 19 Gambar 2.12. Pengaruh Konsentrasi Oksigen dalam Ekstraksi Emas ..................... 20 Gambar 2.13. Efek pH pada Zinc Precipitaiton...................................................... 20 Gambar 2.14. Efek Temperatur pada Zinc Precipitation ........................................ 21 Gambar 3.1.

Diagram Alir Pengujian ................................................................... 24

Gambar 4.1.

Recovery Zn Pro Analis.................................................................... 26

Gambar 4.2.

Recovery Zn Teknis.......................................................................... 26

Gambar 4.3.

Data Uji XRD Zn Pro Analis ........................................................... 28

Gambar 4.4.

Data Uji XRD 500 ppm Zn Teknis .................................................. 28

Gambar 4.5.

Data Uji XRD 1000 ppm Zn Teknis ................................................ 29 x Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

Gambar 4.6.

Struktur Mikro Serbuk Seng 500 ppm Non Aerasi .......................... 31

Gambar 4.7.

Sturktur Mikro Serbuk Seng 500ppm Aerasi ................................... 31

\

xi Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1.

Sifat – Sifat Emas ................................................................................... 7

Tabel 4.1

Perkiraan Senyawa Uji EDX Serbuk Seng Teknis 500 ppm ............... 32

xii Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Hasil Pengujian AAS ................................................................................ 38 Lampiran Hasil Pengujian XRD Zn Pro Analis ........................................................ 41 Lampiran Hasil Pengujian XRD Zn Teknis 500 ppm .............................................. 42 Lampiran Hasil Pengujian XRD Zn Teknis 1000 ppm ............................................. 43 Lampiran Hasil Pengujian SEM Zn Pro Analis 500 ppm Non Aerasi...................... 44 Lampiran Hasil Pengujian SEM Zn Pro Analis 1000 ppm Aerasi ........................... 45 Lampiran Hasil Pengujian EDX Zn Teknis 500 ppm Aerasi.................................... 46 Lampiran Hasil Pengujian EDX Zn Teknis 500 ppm Non Aerasi ............................ 48

xiii Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

BAB I PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG

Ekstraksi merupakan proses pemisahan suatu zat dari senyawanya dengan melibatkan reaksi kimia yang bertujuan untuk meningkatkan kemurnian atau kadar unsur zat tertentu. Ekstraksi metalurgi adalah suatu proses pengolahan yang melibatkan reaksi kimia (terjadi perubahan senyawa) yang bertujuan untuk mendapatkan konsentrat yang diinginkan dari sebuah bijih (ore). Bijih emas pada dasarnya adalah native metal atau dapat ditemukan secara bebas di alam dan umumnya bercampur dengan perak. Mineral bijih emas diklasifikasikan menjadi 5 yaitu : native gold, electrum, gold tellurides, other gold minerals, dan gold with sulfides1. Deposit bijih emas dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu : placer, oxidized, dan primery ore. Bjih emas yang terdapat di alam dapat berukuran besar dengan bentuk fine grains, alluvial deposit. Indonesia merupakan salah satu negara penghasil dan penyuplai emas dunia dan berada pada urutan ke 8 dengan kapasitas 146,7 ton pada tahun 2007 dan mempunyai peran yang cukup penting dalam menjaga kestabilan harga emas dan ketersediaan jumlah emas dunia2. Proses ekstraksi dalam bijih emas dapat dilakukan melalui berbagai cara, salah satunya yaitu precipitation atau pengendapan. Metoda yang banyak dijumpai pada precipitation adalah sementasi, yaitu metoda pengendapan dengan menggunakan serbuk logam untuk mereduksi bijih emas. Karakteristik bubuk logam yang digunakan yaitu logam yang mempunyai potensial reduksi yang rendah, umumnya seng (Zn). Aplikasi penggunaan serbuk seng sebagai bahan pereduksi larutan emas yang berasal dari proses leaching dikenal dengan proses Merill Crowe yang ditemukan pada tahun 1907 oleh Merill Crowe ketika dia mempelajari pengaruh area permukaan serbuk seng pada laju pengendapan yaitu dengan cara menambahkan serbuk seng ke dalam larutan leaching dan kemudian mengalir

1 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

melalui slurry dan hasilnya mampu meningkatkan laju recovery dan sistem utlisasi serbuk seng3. Teknik ini digunakan untuk memisahkan emas dari larutan sianida sehingga didapatkan emas dalam bentuk padatan dengan cara oksigen yang terlarut harus distripping di dalam sistem aerasi untuk mencegah terjadinya reoksidasi emas yang berlangsung secara terus menerus di dalam larutan sianida 4. Au+ + Ag+ + Zn = Au + Ag + Zn2+ ...................................................................... 1 2Au(CN)-2 + Zn = 2Au + Zn(CN)-4 ...................................................................... 2

Gambar 1.1. Proses Merill Crowe 5.

Proses Merill Crowe saat ini telah banyak digunakan di berbagai perusahaan penambangan khususnya penambangan emas dengan kualitas bijih emas yang rendah. Keuntungan dari proses ini adalah biaya produksi lebih murah jika dibangdingkan dengan menggunakan karbon (Carbon in Pulp dan Carbon in Leach) dan juga effisiensi proses yang tinggi. Penelitian ini akan membahas optimalisasi proses pengendapan seng pada ekstraksi emas dengan menggunakan larutan emas sintetis dalam skala laboratorium dengan memvariasikan beberapa parameter seperti konsentrasi dan kemurnian serbuk seng. Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui proses yang optimal sehingga dapat diterapkan dalam aplikasi sebenarnya (pilot plan). 2 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

Larutan yang digunakan dalam proses pencucian atau leaching adalah sianida, hal ini dimaksudkan untuk mempercepat reaksi dan penekanan biaya. Efek negatif dari penggunaan sianida sebagai bahan pencuci bijih emas adalah efek toksisitas, yang bisa berdampak terhadap lingkungan maupun pekerja.

1.2

PERUMUSAH MASALAH Pemilihan proses yang tepat dan efisien menjadi salah satu faktor penting yang

harus dilakukan sebelum proses ekstraksi suatu bijih material berlangsung. Hal tersebut harus dilakukan untuk mengefisiensi waktu dan biaya yang akan dilakukan dan yang terpenting adalah besar perolehan emas yang akan di dapat setelah mengalami proses ekstraksi. Selama ini penambang – penambang emas di Indonesia melakukan sistem penambangan secara tradisional yang di ketahuinya secara turun temurun tanpa mengetahui dan memperdulikan aspek penting lainnya terutama dalam efisiensi proses dan keselamatan kerja. Artinya, dalam meningkatkan suatu proses penambangan ekstraksi bijih emas secara tradisional, perlu diketahui kualitas bijih emas yang terdapat di daerah tersebut dan memilih proses yang tepat sesuai dengan karakteristiknya sehingga diharapkan emas yang di peroleh dapat meningkat dan tingkat pencemaran terhadap lingkungan dapat berkurang. Berdasarkan penjabaran tersebut di atas bahwa perumusan masalah dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh konsentrasi dan kemurnian seng pada ekstraksi emas dengan metoda pengendapan seng, sehingga diharapkan proses pengedapan dan recovery emas berlangsung secara optimal dengan memvariasikan beberapa faktor seperti konsentrasi dan juga kemurnian serbuk seng yaitu dengan kualitas teknis dan pro analis 1.3

TUJUAN PENELITIAN 1. Mengetahui pengaruh konsentrasi dan kemurnian serbuk seng dalam proses ekstraksi dengan metoda zinc precipitation. 2. Mempelajari cara kerja proses ekstraksi emas dengan metoda zinc precipitation


1.4

RUANG LINGKUP PENELITIAN Ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian skala lab ini adalah larutan emas sintetis 50 ppm, serbuk seng pro analis 98% dan serbuk seng teknis 65%. b. Konsentrasi serbuk seng yang digunakan berturut – turut adalah 50ppm, 500 ppm, 1000 ppm dan 1500 ppm. c. Proses zinc precipitation menggunakan homogenizer selama 36 jam dan kemudian di endapkan selama 24 jam dengan kondisi aerasi dan non aerasi. d. Pengujian recovery emas dilakukan dengan menggunakan metoda AAS untuk mengetahui kadar emas hasil proses recovery e. Karakterisasi senyawaan yang terkandung di dalam serbuk seng di uji dengan menggunakan XRD f. Karakterisasi struktur mikro dilakukan dengan menggunakan metoda SEM.

.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. BIJIH EMAS Emas pertama kali ditemukan dalam bentuk bebatuan berwarna kuning dan merupakan logam pertama yang ditemukan oleh masyarakat jaman dahulu sebagai logam penting dan berharga. Unsur kimia emas dalam tabel periodik yang memiliki simbol Au (aurum) yang berasal dari penamaan latin yang memiliki arti dewi yang bersinar5. Emas merupakan logam transisi dalam tabel periodik. Emas memiliki nomor atom 79, masa atom sebesar 196,96 g/mol, berat jenis emas yaitu 19,32 gr cm-3 dan hanya memiliki satu isotop yaitu 197. Logam ini merupakan salah satu logam berharga dikarenakan memiliki sifat yang unik pada stabilitas kimia, konduktifitas listrik, mampu tempa dan keuletannya6.

Gambar 2.1. Bijih emas7


Emas tidak bereaksi dengan air oksigen walaupun dalam temperatur yang tinggi, nitrogen, hidrogen, iodin (under condition), namun emas dapat bereaksi dengan asam-asam kuat dan kombinasai antara air. Larutan cair pada logam alkali hidroksida,dan logam alkali sulfida tidak mampu melarutkan emas. Emas dapat larut dengan sangat baik jika menggunakan larutan logam alkali disertai sianida dan juga kehadiran oksigen atau dengan menggunakan oxidizing agent seperti anogen bromide, asam 4-nitorbenzoid (proses Diehl). Berikut ini adalah kurva laju kelarutan emas berbanding temperatur

Jenis-Jenis Pelarut : a) aqua regia 6mol/L; b) HCL 6mol/L + Br2 0,2mol/L; c) NaCN 0,45mol/L + 4-nitrobenzoid acid 0,1mol/L + NaOH 0,2mol/L; d) HCl 6mol/L + Cl2; e) HCl 6mol/L + H2O2 0,22mol/L;

f) NaCN 1mol/L;

Gambar 2.2. Kurva laju kelarutan emas dalam berbagai larutan berbanding temperatur

7

Temperatur VS Laju Kelarutan

Selain larutan sianida dan penambahan bahan pengoksidasi, emas juga dapat larut dalam larutan thiosulfat disertain penambahan oksigen, namun laju kelarutan emas dalam larutan thiosulfat tidak sebaik sianida. Emas dapat bereaksi dengan klorin, dengan temperatur yang cukup tinggi yaitu 250 hingga 4700C. Ion6 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

ion emas dapat dikembalikan dari bentuk larutan ke dalam bentuk padatan dengan cara electrolit deposition atau dapat juga dengan menggunakan bahan kimia pereduksi yang memiliki potensial reduksi lebih rendah dari emas seperti serbuk seng. Tabel 2.1. Sifat-sifat emas8

Keterangan

Sifat 1064,43 0C

Titik lebur

2808 0C

Titik uap Atomic Volume (20 0C)

10,21 cm3/mol

Bentuk Kristal

Kubik 0

2,06 x 10-4

Tahanan listrik (0 C)

cm 0

2.2

Konduktifitas thermal (0 C)

3,14 W/cmK

Panas spesifik

0,138 J/grK

Entalpy of fusion

12,77 kJ/mol

Kekuatan tarik

127,5 N/mm3

PENGOLAHAN MINERAL EMAS Semenjak ditemukannya sistem pengolahan emas dari bijh pada tahun

1890 dengan cara chlorine/choride – zinc cementation, maka eksplorasi dan penambangan secara besar-besaran dilakukan oleh setiap negara termasuk di Indonesia. Pada tahun 1889 Meril Crow menemukan suatu proses ekstraksi bijih emas dengan menggunakan larutan sianida dan pada tahun 1916 di daerah Australia ditemukan suatu proses ekstraksi emas dengan cara penggunaan karbon sebagai reduktor. Zadra elution dikembangkan pada tahun 1952, pada tahun 1973 suatu perusahaan tambang emas di Amerika Serikat HomeStake Mine memperkenalkan sistem carbon in pulp ke seluruh dunia dan menjadi awal dari sistem pengolahan bijih emas secara modern. Berikut ini adalah gambaran skema proses pengolahan mineral emas9


Feed Primary Crushing Feed Secondary Crushing

SAG Mi lli ng

Rod Milling

Ball Mi lling

Primary Crushi ng (o r pe bble mi ll)

Secondary Crushi ng Ag g lomeratio n

Thickening

Heap Oxidation

Fl otation

Heap Neutralizati on

P ressure Oxidation

Gravi ty Con cent ration

SAG Milling

To smelt ing Ball Mi lling

t

c

Roasti ng

Bio-oxi dation Pre-aeration

Heap Cyani dation

Pre-aeration

Pre-aeration Carbon-i nleach

Carbon-i nleach CCD

Cyani dati on

Carbon-i nleach

Cyanidati on

Carbon-inpulp

CCD

Carbon-inpulp

Elution Carbon-incolumn

Ele ctrow inn ing

El uti on

El ution

Elution Smel ting

Elec trow in nin g

Zinc Precipitation

Elec trow in nin g

Zinc Precipitation

Ele ctrow in n ing

GOLD Smelting GOLD

Gambar 2.3. Diagram Alir Ekstraksi Emas9

Deposit bijih emas secara mineralogi dibagi menjadi yaitu primary dan secondary gold-bearing materials. Primary gold-bearing materials adalah deposit bijih emas yang langsung dapat digunakan tanpa harus melalui proses ekstraksi atau dengan sistem pengolahan yang mudah. Jenis dari biji utama adalah : placers, free milling ores, oxidized ores, silver-rich ores, iron sulfida, arsenic sulfides, copper sulfides, antimony sulfides, tellurides, carbonaceous ores. Secondary goldbearing materials adalah suatu deposit bijih emas, dimana untuk mendapatkan emas tersebut harus melalui proses tahapan ekstraksi yang cukup panjang. Jenis dari secondary ores yaitu : grativity concentration, flotation concentration, tailings, refinery materials, recycled gold. Produksi emas suatu negara dipengaruhi oleh banyaknya jumlah deposit yang terdapat disuatu wilayah atau negara. Big four atau empat besar merupakan salah satu istilah yang digunakan untuk negara-negara yang memiliki jumlah produksi terbesar, istilah tersebut selalu dipegang oleh Afrika Selatan, Amerika Serikat, Australia dan Kanada10. 8 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

Gambar 2.4. Sebaran Deposit Emas10

Deposit bijih emas di Indonesia hampir terdapat di semua bagian wilayah seperti pulau Kalimantan, Papua, Nusa Tenggara, Sumatra, Jawa, Sulawesi. Deposit dan penambangan terbesar di Indonesia terdapat di Papua karena di dalamnya terkandung lebih dari 50% deposit seluruh Indonesia. Jenis deposit yang banyak terdapat di Indonesia adalah primary ores golongan oxidezed ores. Oxidized ores adalah bijh mineral dilapisi oleh beberapa senyawa pengotor umumnya oksida, sehingga untuk mendapatkan bijih emas perlu dilakukan proses ekstraksi dan perlakuan khusus11. Daerah urat pada deposit emas oxidized ores juga mengandung perak dan tembaga dalam jumlah yang lebih sedikit, dan untuk mendapatkannya tergantung terhadap konsentrasi dan teknik leaching serta recovery yang baik.

Gambar 2.5. Daftar Negara Dengan Tingkat Produksi Emas Tertinggi12


2.3

PROSES EKSTRAKSI EMAS Pemilihan proses dalam ektraksi khususnya bijih emas harus dilakukan

secara selektif sesuai dengan jenis deposit, sumber daya manusia, biaya dan teknologi yang ada. Faktor yang berpengaruh dalam pemilihan proses ekstraksi bijih emas dibagi dalam enam kategori utama yaitu : geologi, mineralogi, metalurgi, lingkungan, geografi, serta ekonomi dan politik. Setiap bagian memiliki peran masing-masing, dimana faktor mineralogi dan metalurgi memiliki dampak langsung terhadap proses ekstraksi bijih emas . Faktor geologi bertugas melakukan eksplorasi terhadap kandungan deposit yang terdapat di suatu daerah, jenis grade atau kelas dari bijih dan seberapa besar cadangan yang terkandung dalam daerah tersebut. Kelas untuk bijih yang rendah dan tailings materials umumnya memiliki kandungan sekitar kurang dari 0,5 - 1,5 g/t Au dan membutuhkan biaya treatment yang murah seperti dump leaching. Sedangkan untuk bijih berkadar tinggi lebih besar dari 1,5 g/t membutuhkan biaya yang besar dan juga treatment yang baik seperti penggerusan, pelarutan, dan carbon in-pulp (CIP)13. 2.4

HIDROMETALURGI Proses hidrometalurgi adalah suatu reaksi kimia dalam sistem larutan yang

digunakan untuk mengekstrak, memurnikan dan mengembalikan mineral atau logam penting menjadi bentuk padatan. Hal terpenting dalam proses ekstraksi dengan menggunakan metoda hidrometalurgi adalah tahapan pencucian atau leeching, dan pengembalian mineral menjadi bentuk padatan atau recovery14. Logam – logam lain yang terdapat dalam bijih emas seperti perak atau platinum group metal menjadi faktor pertimbangan yang penting dalam ekstraksi emas, karena dengan adanya logam-logam tersebut dapat meningkatkan konsumsi bahan baku (chemical) yang akan digunakan dan sangat berpengaruh terhadap efisiensi produksi. Ion komplek emas dalam larutan dapat direduksi menjadi logam emas dengan menggunakan penambahan unsur atau senyawaa yang mempunyai potensial reduksi yang lebih rendah dari logam emas seperti seng dan alumunium. 10 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

Metoda lain yang dapat digunakan untuk mereduksi larutan komplek emas yaitu dengan menggunakan potensial yang berbeda yang berasal dari sumber di luar sistem seperti elektrowining. Berikut ini adalah gambaran umum proses hidrometalurgi pada emas

ore pretreatment

leaching Purification treatment

recovery

refining Effluent treatment

Gambar 2.6. Tahapan Proses Hidrometalurgi pada Ekstraksi Emas14

Perlakuan awal atau pretreatment memegang peranan penting dalam proses ekstraksi khususnya secara hidrometalurgi. Kualitas bijih emas di pengaruhi oleh senyawa-senyawa pengotor yang menutupi emas yang menyebabkan emas sulit untuk didapat. Senyawa-senyawa pengotor tersebut antara lain sulfida, oksida, karbonat, fosfat. Semakin banyak senyawa-senyawa pengotor yang menyelimuti bijih emas maka kualitas bijih emas tersebut semakin menurun, sehingga perlu dilakukan proses perlakuan awal untuk meningkatkan kualitas bijih. Proses yang umum digunakan dalam perlakuan awal ini yaitu refrectory15. 11 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

2.5

LEACHING Pelindihan atau leaching dalam ekstaksi emas adalah pelarutan logam atau

mineral dalam suatu larutan yang kompleks dan berlangsung secara oksidasi untuk meningkatkan laju pencucian. Tidak semua larutan dapat digunakan dalam mereaksikan emas16. Sianida banyak digunakan sebagai larutan dalam ekstraksi karena harganya yang relatif murah, efisiensi melarutkan emas (dan perak) yang baik dan selektifitas yang baik untuk emas, perak dan logam lainnya. Kelemahan dari penggunaan sianida sebagai larutan leaching adalah efek toksisitas yang dapat menyebakan kerusakan pada kesehatan dan lingkungan sekitar. Oksidator yang umum digunakan dalam pencucian dengan garam-garam sianida adalah oksigen yang berasal dari air.

Gambar 2.7. Skema Reaksi Proses Leaching16.

NaCN = Na+ + CN- .............................................................................................. 3 CN- + H2O = HCN + OH- ..................................................................................... 4 HCN = H+ + CN- .................................................................................................. 5 Ion sianida (CN-) terbentuk pada kondisi pH 10,2 hal tersebut menjadi sangat penting dalam aplikasi leaching, karena pada kondisi pH kurang dari 10,2 terkandung senyawa asam sianida (HCN) yang bersifat beracun. Laju volatilitas 12 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

sianida dipengaruhi oleh : konsentrasi hidrogen sianida, luas permukaan larutan, temperatur dan fenomena transfer larutan dalam proses pencampuran17 Pencucian atau leahing tidak lepas dari reaksi kimia khususnya elektrokimia. Emas dapat larut dalam garam-garam sianida, dimana emas akan teroksidasi dan melarut menjadi senyawa sianida kompleks Au(CN)-2, Au(CN)-4 hal tersebut menyebabkan emas menjadi reaksi anodik pada sistem elektrokimia. Au(I) lebih stabil dari Au(III) dikarenakan mempunyai energi potensial (Ecell) yang positif yaitu 0,59 V. Au(CN)-2 + e = Au + 2CN- ................................................................................... 6 Perlakuan terhadap bijih dan konsentrat emas yang dilakukan dengan menggunakan larutan garam sianida, pasitivitas emas mungkin saja terjadi (bahkan pada konsentrasi sianida yang rendah) hal ini disebabkan oleh kehadiran ion logam berat dalam konsentrasi yang kecil. Logam berat tersebut umumya adalah merkuri yang berasal dari feed atau bahan kimia yang digunakan selama proses, sehingga menyebabkan stabilitas formasi passivating layer. Reaksi katodik dalam proses leaching dengan menggunakan larutan garam sianida yaitu terjadinya reduksi oksigen . Pada kondisi normal yaitu temperatur ruang, pH lebih besar dari 10,2 dan konsentrasi sianida maksimal 0,01M, mekanisme reaksi berlangsung dengan persamaan. O2 + 2H2O + 4e = 4OH- ....................................................................................... 7 Kelarutan emas secara keseluruhan dalam proses leahing dengan menggunakan larutan garam sianida, reaksi antara katodik dan anodik dapat dirumuskan dengan persmaan sebagai berikut. 2Au + 4CN- + O2 + 2H2O = 2Au(CN)-2 + H2O2 + 2OH- ..................................... 8 2Au + 4CN- + H2O2 = 2Au(CN)-2 + 2OH- ........................................................... 9 4Au + 8CN- + O2 + 2H2O = 4Au(CN)-2 + 4OH- ................................................ 10 Laju kelarutan emas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti : konsentrasi garam sianida yang digunakan, konsentrasi oksigen yang terlarut, temperatur, pH, luas permukaan emas yang terpapar, kemurnian emas. Konsentrasi sianida dan oksigen yang terlarut dapat menjadi pembatas laju kelarutan emas hal itu disebabkan oleh laju difusi antara sianida dan oksigen yang seimbang. Konsentrasi sianida lebih mudah dikontrol jika dibandingkan dengan 13 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

konsentrasi oksigen, hal tersebut disebabkan oleh pengaruh kelarutan oksigen yang rendah di dalam air pada kondisi atmosfir sekitar lingkungan. Daerah penambangan yang memiliki kondisi di bawah atmosfir standar, harus memikirkan pengaruh tersebut agar laju kelarutan emas tetap tinggi dan menjaga effisiensi produksi. Temperatur berpengaruh terhadap laju kelarutan emas, semakin tinggi temperatur suatu proses leaching maka laju difusi suatu reaksi akan meningkat. Namun dalam ektraksi emas, temperatur maksimum yang diizinkan adalah 800C, jika melebihi temperatur tersebut, maka laju reaksi akan menurun. Hal tersebut disebabkan oleh menurunnya laju kelarutan oksigen dan juga hilangnya ion-ion emas yang terkandung di dalam larutan sianida. Bijih emas dengan kualitas yang rendah (low grade ore) disarankan untuk meningkatkan temperatur selama proses leaching yang berada pada daerah 210C hingga 450C. Pencucian dengan menggunakan larutan sianida menjelaskan bahwa pH yang dibutuhkan untuk melarutkan emas dengan baik berada pada nilai lebih besar dari 9,4 untuk mengurangi hilangnya sianida selama proses. Pengaruh pH pada laju kelarutan emas dengan nilai pH diatas 9,5 adalah kecil dan tergantung kepada kehadiran senyawa larutan lain yang digunakan dan kualitas bijih. Dalam beberapa kasus, laju kelarutan dapat menurun secara drastis dengan meningkatnya nilai pH. Hal tersebut disebabkan oleh terjadinya gangguan terhadap reaksi secara keselurahan seperti adanya larutan sulfida dan senyawa reaktif lainnya. Secara keseluruhan kondisi pH yang digunakan untuk proses ekstraksi bijih emas dipengaruhi oleh : pengaturan sifat slurry, viskositas slurry, biaya modifikasi pH, pengendapan terhadap zat-zat lain (Ca, Fe), laju kelarutan senyawa lain (Cu, Fe) yang berpengaruh terhadap proses pencucian emas. Luas permukaan menjadi salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju kelarutan emas, laju kelarutan akan meningkat jika ukuran luas permukaan bijih semakin kecil. Ukuran bijih yang baik didapat jika melalukan perlakuan awal (liberation) khususnya untuk bijih dengan kualitas yang kurang baik (low grade). Ion logam-logam lain yang terkandung dalam bijih mampu mempengaruhi laju kelarutan saat proses pencucian, hal tersebut dikarenakan ion-ion logam lain akan bersaing dengan ion emas untuk larut dalam larutan sianida. 14 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

2.6

RECOVERY ZINC PRECIPITATION Precipitation

atau

cementation

atau

pengendapan

emas

dengan

menggunakan seng telah diperkenalkan dan dikomersilkan oleh Merill Crowe pada tahun 1890 dan telah banyak digunakan dalam industri pertambangan skala besar. Proses ini diperkenalkan oleh Merill-Crowe dan dikembangkan secara terus menerus sehinga mampu meningkatkan efisiensi proses dengan recovery emas dari larutan lebih besar dari 98% bahkan hingga mencapai 99,5%. Proses MerillCrowe mempunyai keuntungan dalam hal biaya operasional jika dibandingkan dengan proses penyerapan karbon (carbon adsorption) untuk perlakuan larutan yang mengandung banyak perak. Keuntungan yang didapat dari proses ini adalah kemampuannya dalam mengendalikan perubahan (fluctuation) grade emas di dalam bijih. Zinc Precipitation pertama kali digunakan untuk perlakuan panas, produksi high-grade solution dengan elusi karbon pada tahun 1981 di Amerika Serikat dan Afrika Selatan dan telah banyak digunakan sebagai alternatif dari proses elektrowining18. Anodik Reaction Zn = Zn2+ + 2e ................................................................................................... 11 Zn2+ + 4CN- = Zn(CN)2-4 ................................................................................... 12 Katodik Reaction Au(CN)-2 + e = Au + 2CN- ................................................................................. 13 2Au(CN)-2 + Zn = 2Au + Zn(CN)2-4 .................................................................. 14 Total Reaction Au(CN)-2 +Zn + 4CN- = 2Au + 4CN- + Zn(CN)2-4 ............................................. 15 Total Reaction ( Penambahan Oksigen) O2 + 4H+ +4e = 2H2O ........................................................................................ 16 2H2O + 2e = H2 + 2OH- ..................................................................................... 17 Zn + 4CN- + 2H2O = Zn(CN)2-4 + 2OH- + H2 .................................................... 18 2Zn + O2 + 8CN- + 2H2O = 2 Zn(CN)2-4 + 4OH- ............................................... 19 2Au + 4 CN- + O2 + 2H2O = 2Au(CN)-2 + H2O2 + 2OH- .................................. 20


2.6.1

Reaksi Kinetik dan Efisiensi Zinc Precipitation pada emas dengan menggunakan larutan sianida sangat

pengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini : •

Transfer massa pada Au(I) sianida dan spesimen sianida yang bebas terhadap permukaan seng dari bulk solution,

•

Adsorbsi spesies Au(I) sianida ke dalam permukaan seng, yang mana dapat berpengaruh terhadap formasi spesies adsorbed, AuCN,

•

Perpindahan elektron antara absorbed Au(I) sianida dengan seng,

•

Desorption zinc sianida dari permukaan seng,

•

Transfer massa zinc sianida ke dalam bulk solution.

Gambar 2.8. (a) Skema Proses dan (b) Potensial vs Arus pada Zinc Precipitation 19


2.6.2. Konsentrasi Emas Laju pengendapan emas meningkat dengan meningkatnya konsentrasi emas hal tersebut dipengaruhi oleh perpindahan massa dari emas dalam larutan ke permukaan seng.

Gambar 2.9. Pengaruh Konsentrasi Emas terhadap Laju Pengendapan19

2.6.3 Konsentrasi Sianida Konsentrasi sianida dapat berpengaruh terhadap laju pengendapan jika nilai laju pengendapan berada di bawah nilai yg ditetapkan, dengan kata lain juga dipengaruhi oleh konsentrasi emas dan pH. Laju pengendapan dikontrol oleh difusi sianida ke permukaan seng, atau formasi lapisan tipis pasivasi yang terbentuk oleh seng hidroksida. Perlakuan ektraksi emas untuk kondisi kurang larutan sianida emas 1 g/t Au pada pH 10,5 memiliki konsentrasi kritikal sianida yaitu 0,001 – 0,004 M CN- yang setara dengan 0,05 dan 0,20 g/L NaCN. Untuk ektraksi emas dalam kondisi temperatur tinggi, konsentrasi larutan 20 – 100 g/t Au, akan terbentuk seng hidroksida yrang tidak larut sehingga mempengaruhi proses recovery yaitu kebutuhan akan sianida meningkat 2 – 5 g/L.


Gambar 2.10. Efek Konsentrasi Sianida19

2.6.4. Konsentrasi Seng Laju pelarutan seng akan menurun dengan meningkatnya konsentrasi ion seng, bahkan untuk kadar seng dengan kemurnian yang tinggi, logam seng mampu mengurangi kemampuan emas untuk bereaksi dengan larutan sianida. Konsentrasi seng yang tinggi mampu menghasilkan formasi seng hidroksida yang tidak dapat larut dan mampu mempasivasi permukaan seng sehingga dapat menurunkan laju pengedapan emas. Seng dapat dihilangkan dari sistem ektraksi emas dengan cara pengendapan garam-garam seng dengan cara tailings atau heap leach pads. Konsentrasi seng yang akan digunakan, dipengaruhi oleh pH dan konsentrasi sianida, sebagai contoh 0,75 g/L Zn2+ untuk larutan yang mengandung 3 g/L NaCN pada pH 11. Konsentrasi seng dapat dikontrol dengan cara mengontrol sistem pencampuran larutan ke dalam proses leaching. 2.6.5. Partikel Seng Konsentrasi seng dalam ektraksi emas dengan metoda precipitaion mampu mempengaruhi reaksi dalam hal transfer massa yaitu dengan meningkatnya ketersediaan luas permukaan seng sehingga mampu meningkatkan reaksi secara kinetik. Kualitas partikel seng yang baik dapat dikontrol dengan menggunakan sistem filtrasi, sifat-sifat filtrasi dalam pengendapan, dan ketersediaan serta 18 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

kualitas perbedaan ukuran antara serbuk seng dengan debu. Meningkatnya ukuran partikel mampu meningkatkan laju reaksi namun konsumsi akan serbuk seng juga meningkat. Sistem penyimapanan serbuk seng yang baik yaitu disimpan dalam ruangan yang sejuk dan kering.

Gambar 2.11. Efek Ukuran Partikel Seng pada Zinc Precipitation20

2.6.6. Konsentrasi Oksigen Terlarut Kehadiran oksigen terlarut menyebabkan penurunan laju presipitasi dan efisiensi proses karena oksigen tersebut bersaing dengan emas dalam proses reduksinya. Oksigen yang terlarut dalam proses presipitasi disebabkan oleh temperatur proses dan juga konsentrasi emas. Konsentrasi kelarutan oksigen sedikit berpengaruh terhadap presipitasi yang berasal dari proses panas, high grade solution (sistem elusi karbon), dan de-aerasi karena kelarutan oksigen yang rendah pada temperatur normal


Gambar 2.12. Pengaruh Oksigen dalam Ekstraksi Emas20

2.6.7. pH Derajat keasaman atau pH merupakan salah satu faktor penting dalam proses recovery. Proses presipitasi dengan temperatur normal dapat berlangsung secara optimal jika berada pada daerah 10,5 – 11,9. Pada kondisi-kondisi tertentu jika pH berada di bawah 8 disebabkan oleh reaksi reduksi dalam konsentrasi sianida, sedangkan untuk pH diatas 12 disebabkan oleh adanya evolusi hidrogen

Gambar 2.13. Efek pH pada Zinc Precipitation20


2.6.8. Temperatur Temperatur mempunyai pengaruh terhadap proses ektraksi emas, dimana dengan meningkatnya temperatur maka laju kelarutan seng dan evolusi hidrogen akan menurun. Kondisi reaksi pada temperatur 350C membutuhkan waktu selama 2 hari untuk proses presipitasi. Penambahan Pb(II) mungkin dapat mengurangi konsumsi seng dan mampu meningkatkan efisiensi presipitasi

Gambar 2.14. Efek Temperatur pada Zinc Precipitation20


BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian ini adalah mengenai proses ekstraksi emas sintesis dengan menggunakan serbuk seng yang berbeda konsentrasi dan kemurniannya menggunakan metoda pengendapan seng atau zinc precipitation. Ekstaksi emas difokuskan pada tahapan pengembalian emas atau gold recovery yaitu dengan parameter penggunaan serbuk seng pro analis dan teknis untuk melihat seberapa besar perbedaan kualitas yang akan diperoleh. Pengamatan dilakukan secara manual dengan menggunakan log book. Setelah proses recovery selesai kemudian dilakukan analisa secara AAS untuk larutan emas, SEM dan XRD untuk serbuk seng 3.1

Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi alat dan bahan proses

preparasi, recovery dan pengujian. Berikut ini adalah daftar peralatan yang digunakan : timbangan, gelas piala, homogenizer, pH meter, aerator, kertas saring. 3.2

Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

larutan emas sintetis 50ppm, natrium sianida, serbuk seng 98% (pro analis), serbuk seng teknis 65%, larutan buffer pH 12, air suling. 3.3.

Tahapan Metoda Penelitian Tahapan-tahapan yang dilakukan pada penelitian meliputi : 3.3.1 Recovery larutan emas sintetis 50 ppm dengan metoda zinc precipitation pro analis Ditimbang secara berturut-turut serbuk seng sebanyak 0.0357 0,3572 gram, 0,7140 gram dan 1,0712 gram yang setara dengan stokiometri, 500ppm (10x), 1000ppm (20x), dan 1500ppm (30x) ppm seng dalam 50 ppm larutan emas sintesis. Serbuk seng tersebut dimasukan ke dalam larutan sianida secara berkala dalam 22 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

empat kali penambahan serbuk seng selama 36 jam. Selama proses recovery, larutan tersebut dalam keadaan terhomogenasi dan dalam sistem aerasi dan non aerasi. Setelah proses recovery selesai, larutan tersebut di uji dengan menggunakan metoda AAS dan serbuk seng yang mengendap diuji dengan metoda XRD dan SEM. 3.3.2 Recovery larutan emas sintesis 50 ppm dengan metoda zinc precipitation dengan serbuk seng teknik Ditimbang secara berturut-turut serbuk seng sebanyak 0,0357, 0,357 gram, 0,7140 gram dan 1,0712 gram yang setara dengan stokiometri, 500 (10x), 1000 (20x), dan 1500 (30x) ppm seng dalam 50 ppm larutan emas sintesis. Serbuk seng tersebut dimasukan ke dalam larutan sianida secara berkala dalam empat kali penambahan serbuk seng selama 36 jam. Selama proses recovery, larutan tersebut dalam keadaan terhomogenasi dan dalam sistem aerasi dan non aerasi. Setelah proses recovery selesai, larutan tersebut di uji dengan menggunakan metoda AAS dan serbuk seng yang mengendap diuji dengan metoda XRD dan SEM.

3.4.

Karakterisasi dan Pengujian Karakterisasi dan pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 3.4.1. Pengujian kadar larutan emas Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kadar emas hasil proses recovery dengan menggunakan metoda AAS yang dilakukan di Laboratorium Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia. 3.4.2. X-Ray Diffraction (XRD) Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui fasa atau kandungan senyawa yang ada pada serbuk seng yang terendapkan dalam proses recovery. Pengujian ini dilakukan dengan cara 23 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

menembakan sinar-x pada sampel dengan panjang gelombang tertentu dari berbagai arah, selanjutnya sampel akan memantulkan kembali sinar ini dan akan ditangkap oleh detektor yang menampilkan data berupa grafik. 3.4.3. SEM Digunakan untuk mengamati mikro struktur serbuk seng dan juga sebarannya. 3.4.4. EDX Digunakan untuk mengetahui senyawaan dominan yang terkandung dalam serbuk seng

3.5.

Diagram alir penelitian 3.5.1. Recovery Larutan Emas Sintesis Larutan emas sintetis 50 ppm

Ditambahkan serbuk seng, Homogenasi 36 jam dan dalam keadaan aerasi dan non aerasi

Larutan Konsentrat diedendapkan selama 24 jam

Karakterisasi senyawaan Zinc Precipitate dengan XRD

Larutan emas yang terecovery diuji dengan metoda AAS

Karakterisasi mikrostruktur Zinc Precipitate dengan SEM dan EDX

Gambar 3.1. Diagram Alir Pengujian


3.5.2. Penjelasan Diagram Alir Larutan emas sintetis 50 ppm ditambahkan serbuk seng dengan empat kali penambahan dalam waktu 36 jam dan dalam sistem aerasi dan non aerasi. Larutan emas kemudian diendapkan selama 24 jam setelah itu larutan emas diuji dengan menggunakan metoda AAS untuk mengetahui kadar emas yang terecovery. Sedangkan endapan diuji dengan menggunakan metoda XRD untuk mengetahui senyawaan yang terkandung dalam endapan serbuk seng dan diuji dengan menggunakan SEM serta EDX untuk mengetahui mikrostruktur serbuk seng dan komposisi senyawaan.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

RECOVERY EMAS METODA AAS

Gambar 4.1. Recovery Zn Pro Analis

Gambar 4.2. Recovery Zn Teknis

Uji AAS di lakukan bertujuan untuk mengetahui prosentase pengembalian emas yang dapat dicapai melalui serbuk seng, dimana ion-ion emas dalam larutan


sianida akan di reduksi oleh serbuk seng dan kemudian emas tersebut diharapkan akan ikut terperangkap dan terendap di dalam serbuk seng. Hasil pengujian AAS menunjukan bahwa secara umum kemurnian konsentrasi seng antara serbuk seng pro analis 98% dan teknis 65% memiliki kualitas recovery yang baik terutama pada konsentrasi yang tinggi dan juga memiliki kecendrungan yang sama dalam berbagai konsentrasi serbuk seng. Perbedaan yang mencolok antara serbuk seng pro analis dan teknis terdapat pada konsentrasi 50 ppm Zn, dimana nilai recovery pada serbuk seng teknis lebih besar dibandingkan dengan serbuk seng pro analis. Pada sistem aerasi, nilai recovery seng teknis yaitu 70,96 % sedangkan seng pro analis yaitu 30.04 %. Sedangkan pada sistem non aerasi, nilai recovery seng teknis yaitu 76.48 % sedangkan seng pro analis yaitu 46.48 % Gambar 4.1 dan 4.2 menjelaskan perbedaan recovery terutama pada konsentrasi Zn 50 ppm. Pada konsentrasi tersebut, serbuk seng teknis memiliki tinggkat recovery yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan serbuk seng pro analis. Hal ini menjelaskan bahwa, pada konsentrasi rendah (50 ppm) perbedaan kemurnian pada serbuk seng memiliki tingkat efektifitas yang berbeda jika di bandingkan pada konsentrasi seng yang tinggi. Efektifitas recovery emas pada konsentrasi serbuk seng 50 ppm mempunyai nilai yang lebih tinggi dibandingan serbuk seng pro analis. Hal tersebut disebabkan oleh perpindahan massa antara serbuk seng teknis dengan ion emas sianida lebih cepat sehingga laju reaksi kinetik menjadi lebih cepat. Meningkatnya konsentrasi Zn maka akan meningkatkan nilai recovery emas. Hal tersebut sesuai dengan teori dimana jumlah konsentrasi serbuk seng yang tinggi minimal 10 kali konsentrasi emas, mampu meningkatkan laju reaksi antara ion emas sianida dan seng sehingga nilai recovery akan meningkat. Namun jumlah konsentrasi yang tinggi akan membutuhkan konsumsi serbuk seng yang tinggi dan akan berdampak pada biaya produksi. Selain itu nilai konsentrasi serbuk seng 10 kali lebih besar dari konsentrasi emas juga dianggap tidak terlalu efektif, karena sudah melebihi batasan optimal dalam proses pengembalian emas. Faktor kehadiran oksigen terlarut dalam percobaan kali ini menunjukan bahwa dengan adanya penambahan oksigen (aerasi) mampu mengurangi 27 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

persentase recovery emas. Pengaruh kehadiran oksigen dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2 dimana aeras dan non aerasi memiliki hasil yang berbeda. Hal tersebut disebabkan oksigen bersaing dengan emas dalam proses reduksinya. Oksigen yang terlarut dalam proses presipitasi disebabkan oleh temperatur proses dan juga konsentrasi emas sehingga menyebabkan nilai prosentase recovery pada sistem aerasi lebih rendah jika dibandingkan dengan non aerasi. 4.2

ANALISA XRD SENYAWAAN SERBUK SENG

Gambar 4.3. Data Uji XRD Zn Pro Analis

Zn

Gambar 4.4. Data Uji XRD 500 ppm Zn Teknis


Gambar 4.5. Data Uji XRD 1000 ppm Zn Teknis

Pengujian XRD dilakukan untuk mengetahui senyawaan yang terdapat pada endapan serbuk seng hasil proses cementation yang dapat dilihat pada gambar 4.3 hingga 4.5. Dimana hasil pengujian menjelaskan bahwa, senyawaan di dominasi oleh senyawa seng. Pada gambar 4.3 yaitu hasil pengujian untuk serbuk seng pro analis tanpa dilakukan proses sementasi, tujuan dari pengujian ini adalah untuk melihat komposisi senyawa yang terkandung pada serbuk seng pro analis yang digunakan pada proses zinc precipitation. Berdasarkan hasil pengujian, sudut thetha 43,24 memiliki intensitas terbesar yaitu 1000 yang ditunjukan dengan tanda lingkaran dengan warna dasar abu-abu. Hal tersebut membuktikan bahwa serbuk seng yang digunakan dalam penelitian kali ini memiliki tingkat kemurnian yang tinggi. Gambar 4.4 merupakan hasil pengujian XRD serbuk seng teknis 500 ppm. Pada hasil pengujian dapat diketahui bahwa intensitas dari emas terdapat pada sudut 38 dengan intensitas kurang dari 400. Serbuk seng pro analis dengan konsentrasi 1000 ppm dapat dilihat pada gambar 4.5 dimana pada gambar ini mempunyai kecendrungan yang sama dengan hasil pengujian sebelumnya yaitu 500 ppm Zn. Peak emas tertinggi terdapat pada sudut 38 dengan intensitas 540. Kualitas kemurnian dari serbuk seng mempengaruhi komposisi senyawaan endapan serbuk seng hasil zinc precipiation, dimana serbuk seng dengan kemurnian yang lebih tinggi yaitu 98% memiliki peak yang lebih tinggi. 29 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

Sedangkan serbuk seng dengan kualitas kemurnian yang lebih rendah yaitu 65% memiliki peak pengotor yang lebih banyak dan juga jumlah konsentrasi dari serbuk seng pada kemurnian 65% mempengaruhi jumlah peak pengotor, dimana konsentrasi serbuk seng yang lebih tinggi yaitu 1000 ppm memiliki peak pengotor yang lebih banyak. Ukuran partikel dari serbuk seng sangat mempengaruhi laju pengendapan pada proses zinc precipitation, dimana serbuk seng dengan ukuran partikel yang lebih kecil yaitu serbuk seng pro analis mempunyai laju pengendapan yang lebih lama jika dibandingkan dengan serbuk seng teknis. Serbuk seng dengan ukuran partikel yang lebih kecil mempunyai laju difusi yang lebih lama sehingga mempengaruhi terhadap laju pengendapan. Sehingga dalam aplikasi industri penggunaan serbuk seng dengan kemurnian yang tinggi tidak disarankan untuk dipergunakan.karena akan menambah beban biaya produksi dan juga optimalisasi proses tidak akan tercapai. 4.3

STRUKTUR MIKRO SERBUK SENG Pengujian SEM pada penelitian ini dilakukan untuk mengetahui morfologi

bentuk emas dan juga sebaran emas pada endapan seng. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan teknik karbon tip tanpa dilakukan mounting. Sumber menyebutkan bahwa morfologi emas dalam endapan seng dibawah pengamatan SEM dan EDX berada dalam bentuk dendritik dengan ciri khas berbentuk runcing yang tajam dan juga warnanya yang lebih terang dari matriksnya. Bentuk dendritik mempunyai kekurangan yaitu bentuknya yang rapuh, sehingga mudah terlepas dari serbuk seng. Emas dapat terikat di ujung – ujung luar permukaan serbuk seng dengan bentuknya yang runcing dengan kuat ikatan antara emas dan serbuk seng yang lemah. Pada konsentrasi sianida yang tinggi, dimana terdapat ketersediaan ion emas sianida yang cukup tinggi, maka akan mampu membuat serbuk seng bertukar tempat dengan ion emas sianida, sehingga emas dapat menempel pada permukaan serbuk seng. Struktur mikro emas yang menempel pada permukaan seng dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


Gambar 4.6. Struktur Mikro Serbuk Seng 500 ppm Non Aerasi

Gambar 4.7. Struktur Mikro Serbuk Seng 500 ppm Aerasi

Pada gambar 4.7 dan 4.8 dapat dilihat hasil pengujian SEM untuk serbuk seng dengan konsentrasi 500 ppm non aerasi dan aerasi. Pengujian SEM dilakukan dengan metoda backscatered dimana matriks pada gambar gambar diatas yaitu serbuk seng dengan warna hitam. Berdasarkan gambar diatas dapat kita liat perbedaan yang cukup mencolok antara struktur mikro serbuk seng aerasi dan non aerasi. Hasil pengujian untuk serbuk seng dengan sistem aerasi memiliki strukur mikro yang lebih besar dan lebih rapat jika dibandingkan dengan non aerasi. Maka hal tersebut sesuai dengan data teori, dimana dalam proses cementation sistem non aerasi lebih baik jika 31 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

dibandingkan dengan aerasi karena keberadaan oksigen terlarut dalam proses zinc precipiation mempengaruhi kecepatan reaksi reduksi antara seng dengan emas, sehingga menyebabkan struktur mikro aerasi menjadi lebih besar. 4.4

ANALISA SENYAWAAN SENG METODA EDX Tabel 4.1 Perkiraan Senyawaan Uji EDX Serbuk Seng Teknis 500 ppm

Sampel

Titik

Zn 500 ppm Teknis, Aerasi

Zn 500 ppm Teknis, Non Aerasi

Unsur Terdeteksi

1

Zn, ZnO, O, C

2

Zn, ZnO, O, C

1

Zn, ZnO, O, C

2

Zn, ZnO, O, C

Pengujian dengan metoda EDX, bertujuan untuk mengetahui senyawaan dominan yang mungkin terbentuk selama proses zinc precipitation. Hasil pengujian menunjukan bahwa pada sampel serbuk seng teknis aerasi 500 ppm pada konsentrasi emas 50 ppm terdapat senyawaan Zn, ZnO, O dan C. Sedangkan pada serbuk seng teknis non aerasi 500 ppm juga menyerupai hasil yang sama dengan sistem aerasi yaitu Zn, ZnO, O dan C. Senyawaan tersebut diperkirakan berasal dari reaksi sebagai berikut 2Au + 4CN- + Zn(CN)2-4 + O2 + 4H+ + 4e = 2Au + ZnO + HCN(g) + x.H2O(s) + 4e ................................................................ 21 Unsur Zn merupakan senyawaan utama pada endapan, sedangkan ZnO merupakan senyawaan yang berasal dari proses oksidasi dan juga pengotor yang terdapat pada serbuk seng. Unsur karbon berasal dari pengujian uji EDX yang menggunakan teknik karbon tip, sehingga terdapat sisa karbon pada sampel saat pengujian. Unsur oksigen terdeteksi pada saat pengujian karena berasal dari udara pada saat pengujian. Penambahan oksigen menyebabkan laju pengendapan emas pada proses zinc precipitation menjadi berkurang khususnya dalam sistem aerasi, hal ini 32 Pengaruh konsentrasi..., Candra Budi Kartika, FT UI, 2011

disebabkan karena oksigen ikut bersaing dalam proses reduksi dengan emas dalam larutan sianida. Hasil pengujian dengan menggunakan metoda EDX tidak memperlihatkan terdapatnya emas secara kualitatif, hal tersebut dikarenakan konsentrasi emas yang terlalu kecil.


BAB V KESIMPULAN 1. Recovery emas pada kemurnian serbuk seng yang tinggi 98%, tidak memiliki hasil yang optimal jika dibandingkan dengan serbuk seng teknis 65% pada metoda ekstraksi zinc precipitation 2. Recovery emas pada yang optimal terdapat pada seng konsentrasi 500 ppm dengan nilai recovery sebesar 99,8% untuk sistem aerasi dan non aerasi. 3. Perbedaan kualitas recovery emas dalam sistem aerasi dan non aerasi terdapat pada konsentrasi seng 50ppm, dimana nilai recovery sebesar 30.04% untuk areasi dan 46.48% untuk non aerasi pada serbuk seng pro analis. 4. Hasil pengujian XRD menunjukan bahwa unsur emas terdeteksi pada sudut theta 390 dengan intensitas 850. 5. Pengujian SEM menjelaskan, bahwa ukuran butir pada sistem non aerasi memiliki ukuran yang lebih kecil jika dibandingkan dengan aerasi. 6. Hasil pengujian EDX menunjukan bahwa, komposisi dominan yang terdapat pada endapan proses zinc precipitation konsentrasi 500 ppm aerasi dan non aerasi yaitu Zn, ZnO, O dan C.


DAFTAR PUSTAKA 1. Laznika, Peter. Giant Metallic Deposits Future Sources of Industrial Metals. 2006. Springer-Verlag, Berlin.pp118 2. Holliday.R ,C. Corti. Gold Science and Application. 2010. CRC Press. Florida, USA.pp10 3. L. Andrew, D. Mullar, Deruk, Barnett. J. Mineral Processing Plant Design, Practice, and Control, Volume 2. 2002. SME. Colorado, USA.pp.1665 4. Bartlett. W Robbert. Leaching and Fluid Recovery of Materials, 2nd Edition. 1998. Gordon and Breach Science Publisher. Amsterdam.pp.6364 5. A. Laguna, 2008. Modern Supermolecular Gold Chemistry. Wiley-Vch Verlag Gmbh. Zaragoza, Spain.pp.24 6. Mcdonald. H.Eoin. Handbook of Gold Exploration and Evaluation. Woodhead Publisher. Washington DC, USA.2007.pp1 7. Habashi, Fatih. Handbook of Extractive Metallurgy Volume III. 1997. Wiley-Vch, New York.pp1986-1989. 8. Bond, C Geoffrey, Louis, Catherine. Catalysis by Gold. 2006. Imperial Collage Press.pp26 9. Habashi, Fatih. Handbook of Extractive Metallurgy Volume III. 1997. Wiley-Vch, New York.pp1990-1991 10. Holliday.R ,C. Corti. Gold Science and Application. 2010. CRC Press. Florida, USA.pp16-19. 11. http://www.ima-api.com/downloads.php?pid=44&cat=2

(diunduh

april

2011) 12. http://67.19.64.18/news/Dani/images/5-13tc/2.jpg (diunduh april 2011) 13. Marsden, O Jhon, House, C Lain. The Chemistry of Gold Extraction. Society for mining and metallurgy.2006. Collorado, USA.pp69-70 14. Marsden, O Jhon, House, C Lain. The Chemistry of Gold Extraction. Society for mining and metallurgy.2006. Collorado, USA.pp111-113


15. Marsden, O Jhon, House, C Lain. The Chemistry of Gold Extraction. Society for mining and metallurgy.2006. Collorado, USA.pp147 16. Marsden, O Jhon, House, C Lain. The Chemistry of Gold Extraction. Society for mining and metallurgy.2006. Collorado, USA.pp233 17. Gupta, C.K. Chemical Metallurgy Principles and Practice. Wiley-Vch, Germany 2003.pp466 18. L. Andrew, D. Mullar, Deruk, Barnett. J. Mineral Processing Plant Design, Practice, and Control, Volume 2. 2002. SME. Colorado, USA.pp.1748-1750 19. http://www.google.co.id/url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBgQFjAA &url=http%3A%2F%2Fwww.saimm.co.za%2FJournal%2Fv079n07p191. pdf&rct=j&q=current%20vs%20potential%20zinc%20precipitation%20of %20gold&ei=TTP_TcqKLdGqrAfKlOjeDw&usg=AFQjCNHlWBJdzSy5 RN_6fr0MNH96awd7yg&cad=rja (diunduh april 2011) 20. Marsden, O Jhon, House, C Lain. The Chemistry of Gold Extraction. Society for mining and metallurgy.2006. Collorado, USA.pp377-379


Lampiran


Hasil Pengujian AAS Pengembalian Emas 50 ppm






Hasil Pengujian XRD Zn Pro Analis


Hasil Pengujian XRD Zn Teknis 500 ppm


Hasil Pengujian XRD Zn Teknis 1000 ppm


Hasil Uji SEM Zn Pro Analis 500 ppm Non aerasi, Au 50 ppm


Hasil Uji SEM Zn 500 ppm Aerasi, Au 50 ppm


Hasil Pengujian XRF Zn Teknis 500 ppm Aerasi, Au 50 ppm


Uji EDX Zn Teknis 500ppm Aerasi, Au 50 ppm


Hasil Uji EDX Zn Teknis 500 ppm Non Aerasi, Au 50 ppm


Hasil Uji EDX Zn Teknis 500 ppm Non Aerasi, Au 50 ppm


PENGARUH KONSENTRASI DAN KEMURNIAN SERBUK SENG PADA EKSTRAKSI EMAS METODA PENGENDAPAN SENG

Recommend Documents