fSSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
PENGKAJIAN PENGARUH OKSIDASI H202 DAN IRADIASI PAD A SENYAWA NATRIUM SIAN IDA
Y
Sutoto Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN ABSTRAK DAN IRADIASI Y PADA PENGKAJIAN PENGARUH OKSIDASI H202 SENYAWA NATRIUM SIANIDA. Solven natrium sianida banyak dipakai oleh industri pertambangan emas untuk mengambil logam emas dari bijih tambangnya. Oari operasi proses sianidasi ditimbulkan tailing efluent yang mengandung sianida yang bersifat racun dan besar volumenya. Untuk keselamatan pekerja dan lingkungan di sekitarnya, maka pemakaiannya dibatasi pada konsentrasi rendah dan ditempat terisolasi. Limbah yang keluar diolah terlebih dahulu sebelum didispersikan ke lingkungan bersama aliran sungai. Proses pengolahan ekonomis dilakukan dengan cara bertahap, yaitu dengan pengenceran maksimum dan hasilnya ditampung di sebuah tailing dam untuk berproses distruksi dan terurai secara alamiah (natural degradation). Lama waktu tinggal limbah di tailling dam sangat menentukan hasil peruraiannya. Oleh karena keterbatasan lahan untuk meningkatkan daya tampung tailling dam, maka cairan luapan tailling dan (overflow) yang masih mengandung sianida dengan konsentrasi ± 1 ppm diturunkan korradiation thatnsentrasinya hingga < 0,5 ppm dengan proses oksidasi kimia menggunakan oksidator H202. Nilai konsentrasi sianida tersebut memenuhi baku mutu air limbah kategori II yang dapat didispersikan kelingkungan. Pada penelitian ini telah dikaji kemungkinan aplikasi oksidasi H202 dan iradiasi V yang sinergi untuk menurunkan kandungan sianida limbah
°
ABSTRACT INFLUENCE STUDY OF H202 OXIDATION Y IRRADIATION TO SODIUM CYANIDE COMPOUND. Sodium Cyanide solvent oftenly use by gold mining industry. Cynidation from it process produce tailing efluent that contain a mount of cyanide which is poisonous. Hence, for the workers and enviroment safety, the use of cyanide should limited in the isolated place. Waste must be processed before it dispersed with river flow in enviroment. It process in economical could be done in 3 steps; whitch are maximum thinning, destruction and national degradation product. Because of limited place to hold the waste in tailing dam, the over flow still contain cyanide in :!:. 1° ppm concentration and could reduced untill and less than 0,5 ppm using chemical oxidation process with H202 oxidatiator. It concentration meet the liquid water quality standart in catagory II that could dispersed to enviroment. The research has study the possibility of H202 oxidation aplication V Irradde contents in waste.
PENDAHULUAN Oi dalam industri pertambangan emas, termasuk di Pongkor, senyawa natrium sianida (NaCN) dipakai sebagai solven untuk mengambil logam emas dari batuan bijih hasil penambanganya. Proses yang ekonomis tersebut dikenal sebagai
proses sianidasi dan memberikan nilai rekoveri proses yang besar,
yaitu sekitar 97 %. Senyawa terse but tergolong berbahaya
yang telah
dan beracun)
ditentukan
sebagai senyawa 83 (bahan
sehingga penggunaannya harus karena
berpotensi
menyebabkan
mengikuti prosedur keracunan
pada
manusia. Akibat dampak keracunan sianida dapat bervariasi, tergantung dari
188
Hasi/ Penelitian
dan Kegiatan
ISSN
PTLR Ta/111112006
0852 - 2979
jumlah sianida yang masuk kedalam tubuh manusia dan dampak terberatnya adalah cacat penglihatan dan kematian. Sianida tidak diakumulasikan oleh organ tubuh manusia. Pada proses ekstrasi dengan metode sianidasi ditimbulkan sejumlah limbah cair (tailling effluent) yang berwarna coklat kekeruhan, mengandung sianida dan besar volumenya.
Berwarna coklat kekeruhan diakibatkan karena
limbah mengandung suspensi tanah yang terikut dalam aliran limbah.
Oleh
karena mengandung sianida, maka limbah harus diolah terlebih dahulu sebelum didispersikan ke lingkungan.
Batasan kandungan maksimum sianida dalam
limbah cair yang diperbolehkan
didispersikan ke lingkungan diatur dalam
Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 51/Men.LK/1 0/1995, yaitu harus lebih kecil dari 0,5 ppm. Untuk meningkatkan keselamatan pekerja dan lingkungan sekitarnya industri pertambangan emas di Pongkor membatasi konsentrasi penggunaan sianidanya, yaitu maksimum 1500 ppm dan dilakukan di lokasi tertutup untuk umum serta sangat berjauhan dari pemukiman penduduk. Tailling effluent yang ditimbulkan diolah secara sistematis dengan sistem pengolahan limbah yang sedemikian rupa sehingga tidak berbahaya ke lingkungan.
Air clari sekitar
Flo1~11au dau kOO~\ll"'ll
Sung'; C,kaniki
Gambar.1 Sistimatika pengolahan limbah cair dan rencana penempatan sistem iradiasi sianida
189
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
Sistematika pengolahan tailling effluent dilakukan dengan cara bertahap, dimulai dengan proses pencucian/pengenceran sehingga konsentrasi sianida pada limbah menjadi 125 ppm dan ditampung di fasilitas tailling dam yang daya tampungnya
besar.
Alur pengolahan tailing efluent sianida seperti pada
Gambar. 1. Pada tahapan tersebut, retensi waktu tinggal limbah dibuat panjang agar supaya terjadi proses biodegradasi sianida secara maksimal. Proses terse but dikenal sebagai cyanide natural degradation sehingga kandungan sianida pada limbah turun menjadi < 10 ppm. Kemudian untuk memenuhi persyaratan agar dapat didispersikan ke lingkungan melalui sungai, maka cairan luapan dam yang kandungan sianidanya dengan oksidator
H202. Proses tersebut
< 10 ppm dioksidasi secara kimia dimaknai sebagai
cyanide rapid
destruction yang membutuhkan bahan oksidator H202 0,236 kg/m3limbah. Fenomena distruksi sianida dengan iradiasi y dari sumber radium terkapsulasi (Iaju dosis 760 \.lSv/jam) telah dilakukan dan menunjukkan adanya penurunan kandungan sianida dari 1500 ppm menjadi 22 ppm dengan waktu iradiasi selama 33 hari. Kemudian untuk meningkatkan penelitian di atas, yaitu untuk mendapatkan waktu iradiasi yang lebih pendek dan faktor penurunan sianida yang besar, maka dilakukan pengkajian penggabungan kedua metode distruksi sianida tersebut. Sebagai hipotesa pada pengkajian tersebut adalah : -
Kedua metode tersebut membentuk radikal atom oksigen yang reaktif
- Sangat dimungkinkan pembentukan radikal atom oksigen dari H202 akan lebih cepat karena teriradiasi.
METODOLOGI. Sifat penelitian yang dilakukan adalah pengkajian penggabungan 2 metode distruksi sianida, yaitu dengan oksidasi kimia dan iradiasi y. Persamaan penggunaan kedua metode tersebut adalah untuk menurunkan kandungan sianida limbah dengan mekanisme pembentukan ion radikal dari atom oksigen. Jenis
dan jumlah ion radikal yang terbentuk karena iradiasi tergantung dari
besaran dosis radiasi yang diserap oleh limbah. Penggabungan kedua metode tersebut dapat dilakukan di sebuah tangki yang berfungsi sebagai reaktor kimia dan
sekaligus
tempat
proses
iradiasi
dilakukan.
Bahan
oksidator
H202
disuntikkan ke aliran limbah yang akan masuk ke tangki dan kemudian diiradiasi dengan iradiator radium terkapsulasi. Proses yang diharapkan terjadi adalah
190
Hasil Peneli/ian
dan Kegia/an
fSSN 0852 - 2979
PTLR Tahlln 2006
meningkatnya faktor pembentukan ion radikal atom oksigen dari bahan oksidator sehingga akan mempercepat laju reaksi oksidasinya. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengolahan limbah sianida (tailing effluent) dengan metode distruksi alamiah dan kendala yang akan muncul kedepan Senyawa sianida adalah senyawa yang termasuk golongan B-3 (bahan berbahaya
dan
beracun)
dan harus dikendalikan keberadaannya.
Senyawa
tersebut berpotensi menimbulkan gas racun asam sianida yang dapat merusak sistem saraf manusia dan binatang. Industri pertambangan emas dengan proses sianidasi menggunakan NaCN (natrium sianida) sebagai solven ekstraksi untuk mengambil logam emas dari batuan bijih hasil penambangannya. Limbah proses yang ditimbulkan masih mengandung sianida yang harus diolah sehingga tidak berbahaya ke lingkungan. Pengisolasian area produksi dan fasilitas pengolahan limbahnya dari publik umum bertujuan untuk menghindarkan sedini mungkin terjadinya keracunan sianida pada manusia di sekitarnya. Oi malam hari, potensial terjadinya pencemaran oleh uap sianida akan meningkat karena proses pengolahan distruksi secara alamiah yang berproses dengan mekanisme adanya sinar matahari berjalan lambat. Mekanisme proses yang harus berjalan di tahapan terse but adalah biosintesa sianida oleh jasad mikroorganisme dan tanaman air.
disamping keberadaan angin yang akan berfungsi sebagai
pengenceran gas hasil biosintesanya. Untuk menurunkan potensial terjadinya pencemaran ·tersebut, maka konsentrasi pemakaian sianidanya dibatasi < 1500 ppm. Kejadian kritis tersebut di atas dapat terjadi karena penggunaan sianida di atas konsentrasi yang diijinkan atau adanya kekurangan pasokan air untuk mencuci limbah sianida. Proses distruksi alamiah di tailing dam dapat berjalan normal sampai batas maksimum konsentrasi sianida 300 ppm dengan waktu proses selama 91 hari. Pendangkalan tailing dam adalah kendala yang dapat terjadi dikemudian waktu mengingat
karakteristik limbah masih mengandung
padatan berukuran < 10 mikron. Oleh terjadinya pendangkalan maka waktu tinggal limbah untuk berproses degradasi alamiah akan turun, demikian juga mekanisme sorpsi sianida oleh batuan lahan sekitar ekan rendah. Oleh dampak yang akan diakibatkan pada kejadian pendangkalan tersebut, maka laju overflow limbah yang akan diproses koogulasi-flokulasi dan oksidasi relatif meningkat dan mengandung sianida.
191
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Keg/alan PTLR Tahlm 2006
Pengolahan limbah sianida secara radiolitik Oampak interaksi iradiasi perubahan kesetimbangan
y
pada suatu materi atau senyawa adalah adanya
ikatan kimia penyusun materi tersebut. Tingkat
perubahan kesetimbangannya iradiasi yang terserap.
y
tergantung dari besar kecilnya jumlah dosis
Mekanisme proses perubahannya,
diawali dengan
penggetaran ikatan sampai terjadinya proses ionisasi atau pemutusan ikatan molekulnya. Untuk iradiasi senyawa berbentuk larutan maka proses ionisasi yang diakibatkan
oleh radiasi dikenal dengan proses radiolitik.
pengambilan
emas
dari bijih tambangnya
dengan
Limbah proses
sianidasi
mengandung
berbagai senyawa, diantaranya adalah sianida, air dan polutan yang terikut didalamnya. Pada pengolahan dengan metode iradiasi y , maka semua senyawa yang ada di limbah akan teriradiasi dan menyerap energi radiasi y. Besarnya dosis radiasi yang terserap oleh masing-masing senyawa tergantung dari nilai faktor spesifik penyerapannya. Fenomena penyerapan energi
y
oleh molekul air
dapat berakibat terbentuknya ion-ion hidronium yang radikal dengan mekanisme yang komplek. Oleh terbentuknya molekul air yang radikal tersebut maka dapat menyebabkan
terurainya
sianida menjadi sianat. Mekanisme
pembentukan
molekul air yang radikal seperti pada persamaan reaksi dibawah ; H20 H20 H20+
+ y + y + H20
O· HCN + H + + OH - + H2
~
H20+
~
H2
~ ~
e' ~
+
e'
O·
H30+ + OH' H+ + OH(HCN) terurai
Hasil percobaan yang telah dilakukan dengan sampel limbah KCN dan menggunakan
iradiator sumber radium bekas yang telah diolah kapsulasi
menunjukkan adanya penurunan kandungan sianida dari 1500 ppm menjadi 22 ppm dengan waktu iradiasi selama 33 hari. Hasil percobaan tersebut diatas dapat dilihat seperti pada Tabel. 1 dan Gambar. 2 Tabel1. Hasil analisis sianida dalam sampel KCN pada berbagai dosis iradiasi gamma dengan sumber Ra-226 terkapsulasi No 1 2
3 4
Oasis ancarkan o 361,52 795,56 2386,69
Sianida terdistruksi o
194,44 481 ,13 1477,36
192
ISSN 0852 - 2979
Nasi! Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahlln 2006
Grafik Hubungan antara Waktu Irradiasi terhadap Perubahan Sianida
-
::::::1600
o
E
500
1000
Oasis
1500
2000
terpancarkan
2500
3000
(Sv)
Gambar.2 Kurva hubungan antara penurunnan kandllngan sianida dengan be saran paparan radiasi yang terpancar. Distruksi sianida dengan oksidasi HzOz sebelum dispcrsi ke Iingkungan Oleh karena jumlah limbah cair yang ditimbulkan dari kegiatan indllstri pertambangan emas adalah besar voillmenya dan kapasitas tampllng fasilitas dam adalah terbatas, maka cairan Illapannya (over flow) harus didispersikan ke lingkllngan. Oleh karena kandllngan sianida limbahnya masih ± 10 ppm yaitu diatas bakll mutu yang diijinkan, maka harus dilakukan proses penllrllnan sianida sehingga konsentrasinya < 0,5 ppm dan memenllhi baku mutll limbah kategori II yang dapat didispersikan ke lingkllngan. Cara pengolahan cepat dengan oksidasi kimia menggunakan l-h02 dan katalisator CUS04. dipakai lIntllk menllrunkan kandllngan sianida limbah sehingga memenuhi baku mutll yang dipersyaratkan terse but. Untllk menurunkan konsentrasi sianida dari ± 10 ppm menjadi < 0,5 ppm diblltllhkan jllmlah oksidator H202 0,236 kg/m3. Keberhasilan tahapan proses oksidasi ini adalah sangat penting dan merupakan sllmber kemllngkinan teljadinya pencemaran lingkllngan sllngai yang dialirinya. Pcnggabungan
metode distruksi sianida dcngan oksidasi flzOz dan radiolitik
Mekanisme proses distruksi melalui pembentukan ion oksigen ClIS04. sehingga membentuk sianat H202 -) NaCN + H20 B HCN + H20 B CN+ On -)
sianida dengan oksidasi kimia beljalan radikal (On) dan menggllnakan katalisator dengan persamaan reaksi sbb : H20 + On NaOH + HCN H30+ + CNNCO-
Sedangkan pada proses distruksi sianida dengan iradiasi y maka akan didapatkan ion-ion radikal yang selanjutnya jika berinteraksi dengan sianida limbah maka
193
ISSN 0852 - 2979
Hasi/ Penelitian dan Kegiatan PTLR Talllln 2006
dimungkinkan sianida berubah ke Persamaan reaksi yang terjadi adalah H20 + y ~ H20 + y ~ H20+ + H20 ~ H2 O· ~ HCN + H + + OH - + e ~
bentuk sianat yang tidak sebagai berikut : H20+ + e-
bersifat
racun.
H20' H30+ + OHH + + OHHCN terurai
Apabila kedua metode terse but dibandingkan, maka hasil ion-ion radikal yang dihasilkan dari proses radiolitik lebih besar jumlah dan jenisnya. Tingkat pembentukannya sangat tergantung dari jumlah dosis iradiasi yang terse rap dan dipengaruhi oleh panjang waktu dan jarak iradiasi. Semakin pendek jarak sum bel' iradiasi terhadap Iimbahnya dan semakin panjang waktu iradiasinya , maka akan didapatkan tingkat distruksi sianidanya yang besar. Bahwa pada penggabungan kedua metode maka bahan oksidator H202 juga teriradiasi, sehingga tingkat reaktifitas pembentukan ion radikal On akan semakin besar dan cenderung meningkatkan laju perubahannya sianida ke sianat. Oleh karena sifat dispersinya larutan H202 besar dan mudah terdispersi dan campur homogen dengan cairan limbah, maka sangat dimungkinkan terjadinya peningkatan laju proses distruksi sianida Iimbah yang keberadaannya jauh dari sum bel' radiasi. Kedua metode tersebut bersinergi untuk menurunkan kandungan sianida limbah. Sum bel' y
Limbah dan oksidator Inlet
Lead Shieding
Gambar. 3 Rancangan gabungan sistem distruksi sianida sccara radiolitik dan oksidasi kimia. KESIMPULAN Sianida adalah senyawa B3 yang pengelolaannya harus dilakukan secara berhati-hati dan memperhatikan ketentuan keselamatannya. Lim bah tailing effluent yang mengandung sianida berkonsentrasi rendah dapat diolah oksidasi kimia menggunakan bahan oksidator H202 dan untuk meningkatkan laju proses distruksi sianida dengan metode radiolitik dilakukan pengkajian penggabungan terhadap kedua metode tersebut. Hasil pengkajian menunjukkan adanya proses sinergi dalam menurunkan kandungan sianida limbah (}i-esh waste) keluaran proses dengan spesifikasi volumenya relatif masih kecil dan konsentrasinya relatif besar. Sifat mudah bercampurnya secara homogen antara cairan H202 dengan limbah mengakibatkan laju distruksi dan efisiensi sianida naik.
194
ISSN 0852 - 2979
Hasil Pene/ilian dan Kegiatall PTLR Ta/Illn 2006
DAFT AR PUST AKA I.
SIREGAR
DOHAR,
Pertambangan
Emas
YULIANTO
AGUS,
Berwawasan
Tambang
Lingkungan.
Pengolahan Limbah II BAT AN, Jakarta 16-17bFebruari 2.
EULINIA
M. VALDEZCO,
Management
Emas
Seminar
Teknologi
1999
of Spent Radiation
Other Waste from Small Nuclear Application,
Pongkor
FNRI-IAEA,
Sources and
Philippines,
23
January-I 0 February 1995 3. MICHELL J. SIENKO, ROBERT A.PLANE, Chemistry, McGraw-Hili, Edition, Tokyo, 1963
195
Fifth
