Jumat, 22 Mei 2009

BAB VIII Pengolahan Bahan Galian

BAB VIII
FLOTASI



        Flotasi merupakan suatu cara konsentrasi kimia fisika untuk memisahkan mineral berharga dari yang tidak berharga, dengan mendasarkan atas sifat permukaan mineral yaitu senang tidaknya terhadap udara.
 Flotasi dilakukan dalam media air sehingga terdapat tiga fase, yaitu :
1. Fase padat
2. Fase cair
3. Fase udara
 Flotability adalah sifat kimia darimineral yaitu kekuatan mengapung mineral yang tergantung pada senang tidaknya terhadap udara.
 Terdapat dua macam jenis mineral, yaitu :
1. Polar, senang pada air (hydrofillic/aerophobic)
2. Non polar, senang pada udara (hydrophobic/aerofillic)
 Dengan mendasarkan sifat mineral tersebut maka mineral yang satu dengan lainnya dapat dipisahkan dengan gelembung udara.
 Persyaratan yang harus dipenuhi dalam flotasi adalah :
1. Diameter partikel harus disesuaikan dengan butiran mineral
2. Persen solid yang baik 25% - 45% (pryor), 15% - 30% (gaudin)
3. Sudut kontak yang baik sekitar 60o – 90o, berarti usaha adhesinya besar sehingga udara dapat menempel pada permukaan mineral yang mengakibatkan mineral dapat mengapung. Sudut kontak merupakan sudut yan dibentuk antara gelembung udara dengan mineral pada suatu titik singgung. Sudut kontak mempengaruhi daya kontak antara bijih dengan gelembung udara. Untuk melepaskan gelembung dan mineral dibutuhkan usaha adhesi (Wum) dengan

   
keterangan :
  = tegangan udara air
  = tegangan mineral air
  = tegangan udara mineral
4. pH Kritis
              pH kritis merupakan pH larutan yang mempengaruhi konsentrasi kolektor yang digunakan dalam pengapungan mineral. Pada gambar dibawah menunjukkan hubungan antara konsentrasi sodium diethyl dithiophosphate dan pH kritis. Mineral yang digunakan adalah pyrite, galena dan chalcophyrite. Konsentrasi kolektor tersebut dapat mengapungkan chalcophyrite dari galena pada pH 7 – 9, galena dari pyrite pada pH 4 – 6 dan chalcophyrite dari pyrite pada pH 4 – 9.

A. Langkah-langkah dalam flotasi adalah :

1. Liberasi, analisis pendahuluan
            Agar mineral terliberasi maka perlu dilakukan crushing atau grinding yang diteruskan dengan pengayakan atau classifying. Ini dimaksudkan agar ukuran butir mineral dapat seragam sehingga proses akan lebih sukses atau berhasil. Analisis pendahuluan dilakukan dengan menggunakan mikroskop sehingga dapat dilihat derajat liberasinya dan kadar dari mineral tersebut. Diupayakan dalam tahap ini juga dilakukan desliming, sebab slime akan mengganggu proses flotasi.
2. Conditioning
              Yaitu membuat suatu pulp agar nantinya pulp tersebut dapat langsung dilakukan flotasi. Preparasi ini sebaiknya disesuaikan dengan liberasi dalam proses basah, maka conditioning juga harus dilakukan pada proses basah.
Pada tahap pengkondisian, reagent yang diberikan adalah modifier, collector dan terakhir frother.
3. Proses flotasi
Proses ini ditandai dengan masuknya gelembung udara ke dalam pulp.

B. Macam-Macam Reagent
              Keberhasilan proses flotasi sangat ditentukan oleh ketetapan penggunaan reagent, baik jumlah maupun jenisnya. Reagen flotasi yang ditambahkan pada tahap conditioning dengan tujuan menciptakan suatu pulp yang kondisinya sesuai agar dapat dilakukan flotasi dan mineral yang diinginkan dapat terapungkan sebagai konsentrat.
1. Collector (collecting agent, promotor)
           Adalah suatu reagen yang memberikansifatmenempel pada udara sehingga mineral tersebut senang pada udara. Collector merupakan zat organik dalam bentuk asam, basa atau garam yang berbentuk heteropolar, yaitu satu ujungnya senang pada air dan ujung lainnya senang pada udara.
              Molekul kolektor berupa senyawa yang dapat terionisasi menjadi ion-ion dalam air (ionizing collector) atau berupa senyawa yang tidak dapat terionisasi dalam air (non ionizing collector). Non ionizing collector umumnya merupakan hidrokarbon cair yang dihasilkan dari minyak maupun batubara (heptane = C7H12, toluen = C6H5CH3). Sedangkan ionizing collector merupakan jenis kolektor yang molekulnya memiliki struktur heteropolar, yaitu salah satu kutubnya bersifat polar (dapat dibasahi air), sedangkan kutub lainnya bersifat non polar (tidak dapat dibasahi air). Berdasarkan sifat, ionizing collector diklasifikasikan menjadi dua, yaitu annionic collector dan cationinc collector.
Macam kolektor antara lain :
a. Xanthat, hasil reaksi alkohol, alkali dan sulfida karbon
b. Aerofloat, reaksi fenol dengan penta sulfida phosphor
c. Thio carbonalit (urae), sebagai serbuk halus
d. Fatty acid (asam lemak), untuk flotasi non logam
e. Oleic acid
f. Palmatic acid
2. Conditioner/Modifier
           Merupakan suatu reagent, bila ditambahkan ke dalam pulp akan memberikan pengaruh tertentu terhadap air atau mineral agar dapat membantu atau menghalangi kerja dari collector. Pengaruh umum yang dihasilkan adalah memperkuat atau memperlemah hydrophobisitas dari suatu permukaan mineral tertentu. Modifier ini biasanya an organik.
Macam conditioner/modifier
a. Reagent pengontrol pH
           Berfungsi untuk membuat suasana larutan menjadi asam atau basa. Pengaruh pH dalam flotasi sangat penting sebab pH dapat mampengaruhi aksi dari reagent lain terutama kolektor. Reagent kolektor akan bekerja dengan baik pada permukaan mineral tertentu bila mencapai harga pH kritis. pH kritis adalah ambang batas pH dimana kolektor dapat bekerja dengan baik pada minerl tertentu. Harga pH kritis akan naik bersama naiknya kolektor yang dipakai. Tinggi rendahnya pH ditentukan oleh konsentrasi ion-ion hidrogen dan ion-ion hidroksil (OH). Pengaruh ion-ion hidrogen hidroksil adalah terhadap hidrasi permukaan bila tanpa kolektor dan adsorbsi kolektor pada permukaan mineral.
Kapur biasanya digunakan dalam flotasi sebagai Ca(OH)2 padat dan biasanya kapur yang dimasukkan sebanyak 1,4 gram CaO per liter (tergantung pada mineral yang dipisahkan). Kapur ini dapat dipakai sebagai reagent pengendap dalam timbal sulfida dan emas.
Yang digunakan sebagai pengontrol pH adalah ; soda abu (NaCO3) dan Caustic Soda
b. Depressing Agent (reagent pengendap)
           Berfungsi untuk mencegah dan menghalangi mineral yang mempunyai flotablitas sama supaya tidak menempel pada gelembung udara. Biasanya yang digunakan adalah seng sulfat (ZnSO4) untuk menekan mineral sfalerit dan sodium sianida (NaCN) untuk menekan mineral pyrite.
 ZnSO4 + 2 NaCN  Zn(CN)2 + Na2SO4
Hasil reaksi tersebut dapat menekan sfalerit sehingga menjadi hydrofillic dan mencegah adsorbsi colector.
Macam yang lain antara lain ; lime (kapur), NaCN atau KCN dan Na sulfida.
c. Activating Agent (reagent pangaktif)
Berfungsi mengembalikan sifat flotabilitBerfungsi mengembalikan sifat flotabilit mineral sehingga tidak terpengaruh oleh aksi reagent kolektor yang telah diberikan sebelumya. Contohnya tembaga sulfat (CuSO4) terhadap mineral sfalerit. Mineral sfalerit tidak dapat diapungkan dengan baik oleh kolektor xanthate. Proses pengaktifan tembaga sulfat pada sfalerit akibat terbentuknya molekul tembaga sulfida (CuS) pada permukaan mineral dengan reaksi ion 
 ZnS + Cu++  CuS + Zn++
d. Sulfidizing Agent
Penambahan Na2S akan mengakibatkan endapan yang berupa selaput sulfida pada mineral tersebut sehingga logam oksida dapat terselimuti sulfida. Pemakaian sulfida yang berlebihan akan membuat sulfida itu mengandap.
e. Reagent Dispersi (dispersant, defloculator)
Berfungsi menjaga agar partikel-partikel mineral tidak membentuk gumpalan tetapi tetap berada dalam suspensi. Fraksi mineral yang bersifat non polar mempunyai kecenderungan untuk membentuk gumpalan, sedangkan mineral-mineral yang polar tidak berkecenderungan demikian tetapi tetap melayang. Reagent yang biasa digunakan adalah waterglass. Kedudukan sebaran dapat dipertahankan oleh reagent waterglass akibat adsorbsi ion-ionnya terhadap permukaan mineral.
Reagent ini disebut juga defloculating agent. Mineral yang senang pada udara itu biasanya menggumpal, sedang yang senang terhadap air akan melayang dalam air, oleh karena itu penambahan reagent ini bertujuan agar mineral tersebut menyebar.
Reagent yang sering dipakai adalah ; NaSiO2 (waterglass) dan Na3PO4 (trinatrium phosphat) untuk butir yang halus.
Untuk suatu reagent yang sama mungkin dapat bertindak sebagai aktivator terhadap suatu mineral, tetapi merupakan depresant untuk mineral yang lain.

3. Frother
         Merupakan suatu zat organik hydrocarbon yang terdiri dari polar dan non polar. Fungsi reagent ini untuk menstabilkan gelembung udara agar dapat sampai ke permukaan. Zat tersebut menyelimuti gelembung udara sehingga tegangan permukaan air akan menjadi lebih rendah, sehingga akan timbul gelembung udara. Dengan demikian frother ini dapat menimbulkan gelembung udara. Molekul frother adalah heteropolar, terdiri dari gugusan hydroxyl bersifat polar yang menarik air dan rantai hidrokarbon sebagai gugusan non polar.
Macam- macam frother adalah :
a. Methyl amil alcohol
b. Methyl iso butil carbinol
c. Cresitic acid
d. Pine oil
e. Polyprophylene glycol ether
f. Thricthoxy butane

C. Macam Sel Flotasi
             Sel flotasi berfungsi untuk menerima pulp dan dilakukan proses flotasi. Jenis sel mendasarkan atas pemasukan udara, adalah :
1. Agitation Cell
Alat ini jarang digunakan, sebab adanya perkembangan dengan diketemukannya sub aeration cell. Udara masuk ke dalam cell flotasi karena putaran pengaduk.
2. Sub Aeration Cell
Udara masuk akibat hisapan putaran pengaduk. Alat ini paling praktis sehingga banyak digunakan.
3. Pneumatic Cell
Alat ini jarang sekali yang menggunakan, udara langsung dihembuskan ke dalam cell
4. Vacum and Pressure Cell
Udara masuk karena tangki dibuat vakum oleh pompa penghisap dan udara dimasukkan oleh pompa injeksi.
5. Cascade Cell
Udara masuk karena jatuhnya mineral.
Syarat cell adalah :
1. Pulp tidak mengandap (dilengkapi dengan alat agitasi)
2. Ada pengatur tinggi pulp
3. Ada daerah yang relatif tenang sehingga butiran yang menempel gelembung udara mudah naik ke permukaan
4. Konstruksi dibuat sehingga tidak terjadi short circuit
5. Mempunyai resirkulasi dan pengeluaran midling
6. Harus mempunyai penerimaan pulp dan pengeluaran busa yang menumpuk
7. Mempunyai permukaan bebas untuk gelembung-gelembng yang sudah mengandung mineral, sehingga tidak mempengaruhi agitasi
8. Harus dilengkapi dengan pengeluaran froth.

D. Faktor Yang Mempengaruhi Flotasi
 Disamping jenis dan jumlah reagent flotasi, ada beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan operasi flotasi, antara lain :
1. Laju Udara (air flow)
Fungsi udara dalam flotasi sebagai pengikat partikel yang mempunyai sifat permukaan hydriphobic. Pengendalian laju udara umumnya merupakan cara yang biasa digunakan untuk mengontrol kadar dan perolehan konsentrat yang dihasilkan.
2. Persen Padatan
Penentuan persen padatan untuk flotasi tergantung pada keadaan bijih yang dipisahkan. Ada kecenderungan bahwa flotasi untuk partikel kasar dapat dilakukan dengan persen padatan besar, begitu juga sebaliknya. Untuk flotasi mineral sulfida pada tingkat rougher menggunakan persen padatan relatif besar +/- 45%, sedangkan untuk tingkat cleaner sekitar 25%.
3. Laju Pengumpanan (feed rate)
Laju pengumpanan akan berpengaruh terhadap kapasitas dan waktu tinggal (residence time). Semakin tinggi laju pengumpanan maka kapasitas alat akan semakin tinggi dengan demikian umumnya perolehan menjadi rendah. Hal ini karena waktu tinggal partikel yang singkat sehingga partikel tidak mempunyai waktu yang cukup untuk bertumbukan dengan gelembung udara. Akibatnya banyak partikel hydrophobic yang terbuang sebagai tailing. Namun kemungkinan kadar konsentrat yang dihasilkan semakin tinggi, oleh karena itu perlu dicari berapa laju pengumpanan yang paling optimum.
4. Laju Udara Pembilasan (wash water rate)
Air pembilas digunakan (khusus pada flotasi kolom) seperti halnya laju udara, dalam pengendalian laju air pembilasan diperlukan control yang ketat pula. Air pembilasan berfungsi untuk membantu mengalirkan konsentrat ke dalam lounder. PEmakaian air pembilas ini merupakan khas yang membedakan antara flotasi kolom dengan flotasi konvensional.
5. Ketebalan Lapisan Buih (froth depth)
Lapisan buih pada flotasi kolom merupakan zona berlangsungnya proses pemisahan partikel hydrophilic yang terjebak pada antar gelembung udara oleh adanya air pembilas. Apabila lapisan buih terlalu dangkal maka partikoel hydrophilic yang terperangkap dalam lapisan buih tidak sempat jatuh ke daerah pulp sehingga terbawa sebagai konsentrat.
6. Ukuran Gelembung Udara
Besar dan kecilnya ukuran gelembung udara berpengaruh terhadap luas total permukaan bijih. Untuk mengatur ukuran gelembung udara pada flotasi konvensional dapat dilakukan dengan mengatur kecepatan putar impeller. Semakin besar luas permukaan gelembung udara maka semakin banyak pula kemungkinannya partikel dapat bertumbukan dan menempel pada gelembung udara.
7. Ukuran Partikel
Partikel yang terlalu halus mempunyai luas permukaan spesifik (cm2/gr) yang lebih besar disbanding butiran kasar, sehingga lebih banyak mengadopsi reagent. Permukaan halus juga akan lebih mudah berinteraksi satu sama lainnya sehingga memungkinkan terjadinya ikatan antar mineral pengotor dengan mineral yang diinginkan.
Akibat dari mineral halus adalah perolehan akan rendah dan kadar konsentrat akan rendah akibat butiran halus ikut terapung dan terbawa ke dalam konsentrat.
 Mekanisme dalam flotasi dimana mineral yang menempel pada gelembung udara (Froth) dapat terangkat ke atas dengan perhitungan sebagai berikut :
Misal :
Diameter gelembung udara = 2 cm
Volume gelembung udara = =4 cm3
Diameter butir = 0.02 cm dengan jumlah butir ada 25 buah
maka volumenya = x 25 = 10-4 cm3
Bila berat jenis mineral = 8
maka berat 25 butir mineral = 8 x 10-4 gram
Volume total = 4,0008 cm3, berat total juga 8 x 10-4
Maka BJ gelembung dan mineral = (8 x 10-4) : (4,0008) =< 1, sehingga dapat mengapung karena BJ air = 1.

Untuk menghitung jumlah cell yang diperlukan digunakan rumus :
 Jumlah cell = faktor x float time x dry tonase
dimana :
 faktor = volume total (cuft)/volume cell x 1440
Contoh :
Diketahui ; tonase bijih = 10 ton, waktu flotasi = 8 menit, SG PbS = 3,4, SG air = 1, % solid = 25%, volume cell = 10 cuft, 1 gr/cc = 62,43 lb/cuft, 1 ton = 2000 lb
Berapa jumlah cell yang digunakan.

Bila yang dikerjakan 1 ton bijih, maka volumenya adalah 
 = 2000 lb/(3,4 x 62,43 lb/cuft) = 9,42 cuft 
Dasar 25% solid (air ada 3 bagian), volume air
 = (3 x 2000 lb)/ (1 x 62,43 lb/cuft) = 96,10 cuft
Volume total (air dan mineral) = 105,52 cuft
Faktor = 105,52/(10x1440) = 7,3 x 103
Jumlah cell = 7,3 x 103 x 100 x 8 = 5,86 6 cell
 

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar