Mekanisme dan Prinsip Dasar Flotasi

FLOTASI

Flotasi merupakan proses pemisahan mineral dari pengotornya dengan cara pengapunganMEKANISME DAN PRINSIP DASAR FLOTASI Flotasi adalah proses konsentrasi mineral berharga berdasarkan perbedaan tegangan permukaan dari mineral didalam air (aqua) dengan cara mengapungkan mineral ke permukaan.Beberapa jenis partikel yang tercampur dapat dipisahkan salah satu jenisnya dari campurannya atau bila memungkinkan dan dapat terpisah keseluruhan jenis sehingga dapat terkonsentrasi dari tiap tiap jenis. Pemisahan dari partikel partikel dalam flotasi ini ditunjukkan oleh penentuan kontak antara tiga fasa, yaitu fasa partikel padat yang akan diapungkan, larutan aqua elektrolit, dan gas ( biasanya dipakai udara ) hampir semua zat anorganik dapat dibasahi oleh fasa aqua. Oleh karena iu langkah pertama dalam flotasi adalah menggantikan sebagian dari antar fasa padat-cair menjadi antara fasa padat-gas. Sebagian hasilnya didapat bahwa permukaan partikel akan menjadi pobi air (hidropobik). Flotasi dari mineral mineral umumnya dibagi atas dua bagian yaitu :1. flotasi mineral mineral logam (metallic minerals) umumnya mineral mineral sulfida.2. flotasi mineral mineral bukan logam ( non metallic minerals ), meliputi logam logam oksida, silikat, sulfat, karbonaT, halit dan fosfat , juga felsfar, garnet, muskovit, batu semen, fluosfar dan lain-lain. Mekanisme flotasi didasarkan pada adanya pertikel mineral yang dibasahi (hidropilik) dengan partikel mineral yang tidak dibasahi (hidropobik). Partikel partikel yang basah tidak mengapung dan cenderung tetap berada dalam fasa air. Di lain pihak partikel partikel hidropobik (tidak dibasahi) menempel pada gelembung , naik ke permukaan, membentuk buih yang membentuk partikel dan dipisahkan.Secara garis besarnya pemisahan dengan cara flotasi dilakukan dengan menggunakan 2 tahap : yaitu tahap conditioning dan tahap pengapungan mineral (flotasi). Pada tahap conditioning bertujuan untuk membuat suatu mineral tertentu bersifat hidropobik dan menpertahankan mineral lainnya bersifat hidropilik. Pada tahap conditioning ini ini kedalam pulp dimasukkan beberapa reagen flotasi. Sedangakan pada tahap flotasi atau aerasi adalah tahap pengaliran udara kedalam pulp secara mekanis baik agitasi maupun injeksi udara.A. Reagen FlotasiAgar proses flotasi dapat berlangsung maka diperlukan reagen flotasi. Penggunaan reagen flotasi ini tidak dimaksudkan untuk mengubah sifat sifat kimia dari partikel tersebut tetapi hanya mengubah sifat permukaan dengan menyerap ( adsorsi) reagen flotasi tersebut. Keberhasilan pemisahan mineral secara flotasi ditentukan oleh ketepatan penentuan reagen kimia yang digunakan. Secara garis besarnya reagen yang digunakan dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu : kolektor, modifier dan frother. I. Kolektor Kolektor adalah senyawa organic yang ditambahkan kedalam pulp untuk mengubah permukaan mineral dari hidropilik menjadi hidropobik dengan proses penyerapan (adsorbsi). Klasifikasi dari kolektor berdasarkan sifat ionnya, yaitu kationik dan anionic umumnya kolektor dari golongan ini dipakai pada pekerjaan flotasi sulfide. Tetapi ini juga memungkinkan dipakai dalam pekerjaan flotasi mineral non sulfida . sedangkan kolektor kationic untuk flotasi non sulfide. Dalam pemakaian harus diperhatikan mengenai jumlah kolektor. Kolektor yang digunakan bila digunakan terlalu sedikit tidak dapat mengapungkan mineral secara selektif, sedangkan bila terlalu banyak akan menghasilkan flotasi yang tidak terlalu baik.Contoh Kolektor : Xanthate (Freeport) Asam oleik Thiokarbanilid pemakaian : 25 100 g/t2. Modifier Modifier adalah reagen kimia yang diperlukan dalam proses flotasi untuk mengintensifkan selektifitas dari pekerjaan kolektor. Efek yang umum dihasilkan adalah menaikaan dan menurunkan hidropobisitas dari suatu permukaan partikel tertentu. Jenis modifier ini adalah PH regulator ( pengatur pH), activator, depresan dan dispersan. pH regulartor adalah media yang digunakan untuk mengatur pH. Pengaturan pH dari pulp ini dilakukan dengan penambahan kapur, sodium karbonat, sodium hidroksida atau ammonium untuk menaikkannya dengan penambaahan sulfuric, sulfuros tau asam klorida Aktivator adalah suatu reagen yang digunakan dalam flotasi untuk meningkatkan kerja dari kolektor pada permukaan partikel mineral. Ini berarti bahwa reagen activator membantu untuk mengapungakan mineral pada saat proses flotasi. Depresan juga merupakan reagen kimia yang dipakai untuk melemahkan kerja dari kolektor terhadap permukaan partikel mineral dengan cara menyelimuti permukaan partikel sehingga tidak menempel pada gelembung udara. Dengan kata lain depresan adalah reagen flotasi yang membantu untuk menenggelamkan partikel mineral.Contoh Depresan : ZnSO4 untuk menekan ZnS 3. Frother Frother (pembuih) akan terkonsentrasi pada antar muka udara dan air. Kehadiran froter pada fasa cair pada larutan reagen kimia yang dipakai dalam flotasi untuk membentuk buih atau busa. Reagen ini mempunyai permukaan yang aktif dan biasanya pada flotasi berguna untuk meningkatkan gelembung udara dan menolong supaya gelembung menyebar. Ini berarti memperbaiki kondisi penempelan partikel mineral dan menaikaan stabilitas busa. Kontak antar mineral udara dan air dikenal dengan kontak tiga fasa dan sudut yang terbentuk antara mineral dengan antar muka udara-air yang diukur pada fasa air disebut dengan sudut kontak. Sudut kontak = 0, berarti permukaan padatan diselimuti air (hidropilik) dan sudut kontak = 1800 udara menutupi padatan. Sudut kontak sering digunakan sebagai ukuran kehidropobikan permukaan mineral. Pemakaian frother pada proses flotasi sangat penting dilihat dari fungsinya yaitu :1. Frother mencegah perpaduan gelembung udara dan menjaga kestabilan gelembung untuk selama periode waktu yang cukup lama.2. Lapisan frother pada kulit gelembung udara menaikkan ketahanan gelembung terhadap bermacam macam ketahanan dari luar.3. lapisan frother pada gelembung mengurangi kecepatan gelembung didalam pulp, sehingga kontak gelembung dengan mineral mineral akan menimbulkan kondisi yang lebih baik yang menguntungkan proses flotasi.Beberapa karateristik Frother:1. Suatu substansi organik.2. Molekulnya heteropolar terdiri dari satu atau lebih gugusan HC yang dihubungkan satu grup yang polar.3. Kelarutannya tidak terlalu besar, tidak terlalu kecil.4. Tidak ter-ion.5. Busa atau buih akan segera patah detelah berpindah dari sell flotasi.6. Mempunyai aktivitas kimia yang lemah. Contoh Frother : MIBC = Methyl Isobutyl Carbinol Minyak pinus (kayu putih) Terpentin Pemakaian : 5 100 g/tB. Flotasi CellBeberapa variabel yang mempengaruhi hasil flotasi dengan menggunakan flotasi cell adalah kecepatan pengaliran udara, gelas poros dari alat, densitas dari pulp, ukuran alat ( ketinggian kolom dari dasar sampai permukaan pulp) dan kondisi dari pulp (PH, adsorbsi, desorbsi). Dengan kondisi yang tertentu dari kecepatan aliran udara, ukuran atau diameter bukaan (P = opening) dari gelas poros menghasilkan gelembung udara dengan diameter yang kecil. Densitas dari pulp, volume dari pulp dan ukuran alat juga merupakan faktor variabel yang penting. Jika densitasnya terlalu tinggi, tabrakan antar partikel akan lebih besar dan kemungkinan penempelan partikel-partikel yang mengapung harus diapungkan. Salah satu faktor penentu dalam proses flotasi yang mempengaruhi kemampuan flotasi dari mineral mineral adalah mesin flotasi perbaikan dari perencanaan impeller dan bentuk dari pada cell, dan beberapa harga parameter operasi seperti kecepatan impeller/konsumsi udara dan tenaga, memegang peranan penting. Setiap perusahaan mempunyai karakteristik tersendiri dalam merencanakan cell ini. Sebagai contoh ratio kedalaman dan panjang dari tank, jumlah sudut sudut pada impeller dan ratio dari ketebalan impeller terhadap diameternya mempuinyai harga harga berlainan.. Flotasi cell (flotation cell) dan flotasi cell mikro (mikro flotation cell) merupakan contoh dari jenis alat flotasi. Untuk skala laboratorium alat flotasi yang digunakan adalah mikroself flotasi. Gambaran skematis dari flotasion cell ditunjukan pada gambar berikut ini.

Pada proses flotasi mineral berharga bersama dengan reagen akan menempel pada gelembung udara naik kepermukaan sedangkan sisanya berupa pasir halus dan air laut ini disebut dengan tailing.

Langkah-langkah yang dilakukan pada proses flotasi sulfida adalah :

1. Penghancuran dan penghalusan (Kominusi)

2. Desliming

3. Pulp Concentration

4. Conditioning

5. Aeration

6. Pemisahan

1. VARIABEL DALAM FLOTASIVariabel yang mempengaruhi proses flotasi adalah :

1. Keadaan dan ukuran butir

Ukuran butir mineral yang akan mempengaruhi partikel mineral akan lebih besar dari density air, sedangkan jika terlalu kecil akan menimbulkan slime yang akan mengganggu jalannya proses flotasi.

1. Pulp preparation

Penyediaan pulp diusahakan supaya cocok untuk proses pengolahan yang umumnya berkaitan dengan persen solid yang sesuai.

1. Intensitas pengadukan dan pemberian udara

Pengadukan dalam flotasi dilakukan dengan mesin flotasi.

1. Kekentalan pulp

Untuk suspensi pulp yang lebih kental akan diperoleh recovery yang lebih baik.

1. Waktu kontak dan waktu flotasi

Kenaikan recovery terjadi pada suatu waktu tertentu, yang tergantung pada :

Komposisi mineral bijih

Keadaan dari partikel-partikel bijih

Jumlah kolektor yang ditambahkan

Lama pengadukan

Ukuran kemudahan mengapung suatu mineral (float ability)

Ukuran butir

1. Pengaruh pH

Tujuan dari pengaturan pH adalah untuk menurunkan sudut kontak.

1. Pengaruh Collector

Yang harus diperhatikan adalah sifat-sifat dari kolektor yang akan digunakan, misalnya Xanthate, sangat baik untuk merubah sifat permukaan mineral-mineral sulfida dan batubara, mudah larut dalam air dan tidak akan menimbulkan frother.

1. Pengaruh Frother

Digunakan untuk menstabilkan gelembung udara untuk waktu yang relatif lama. Persentase solid 10 % cukup baik karena dapat menciptakan zona tenang di bawah lapisan buih yang biasanya antara 10-15% solid. Dengan demikian partiel yang tidak diinginkan akanturun ke dasar sel. Persentase solid ditentukan oleh ukuran butir. Dalam percobaan persentase solid tidak konstan 10% karena terjadi penambahan air untuk batas muka air agar lapis buih dapat melewati bibir sel flotasi.

Temperatur percobaan dapat mempengaruhi recovery (yield). Pada kondisi temperatur diatas 40 C menyebabkan gelembung udara mudah terbentuk karena tegangan permukaan yang menurun. Percobaan dilakukan pada suhu kamar antara 25-40 C, masih dalam batas normal dan cukup memenuhi syarat untuk flotasi. Kecepatan putar impeler antara 1000-1200 rpm cukup memadai untuk menciptakan kondisi pengadukan merata dan menyebar reagen keseluruh bagian sel flotasi. Putaran yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gelembung udara mudah pecah sehingga akan menurunkan efisiensi alat. Jika terlalu rendah akan memperpanjang waktu conditioning. Dari data kelompok terlihat gejal ketidakteraturan (teoritis) hubungan antara yield dengan waktu flotasi. Kecenderungan adalah terjadinya peningkatan yield pada awal percobaan sampai titik maksimum dan berbalik menurun.Fungsi MIBC selain sebagai frother juga dapat berperan sebagai collector, depresan limb, dan pengapung sulfur, jika MIBC digunakan dalam jumlah minimal. Batubara bersih didepre dan sulfurnya diapungkan sehingga akan diperoleh batubara bersih (dari sulfur) sebagai tailing. Penambahan kolektor dalam flotasi batubara akan meningkatkan yield sampai batas optimal. Dari data percobaan diektahu bawa yield terbesar 70,02% diperoleh dari penambahan kolektor sebanyak 2,5 kg/ton.

1. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam flotasi batubara :

Air yang dipakai ber-pH 6 7,5

Persen solid pulp 10% sampai 30%

Temperatur ideal adlah di ats 40O , meski suhu kamar cukup memenuhi syarat.

Kecepatan impeller

Penambahan kolektor dan frother.

1. Flotasi batubara belum dilakukan dalam skala industri karena :

Memerlukan dewatering plant serta reagent-reagent yang banyak, sehingga tidak/belum ekonomis.

Pasar batubara halus yang dihasilkan masih kecil.

Hasil tambang batubara di Indonesia berukuran relatif kasar sehingga tidak ekonomis unutkdiolah dengan flotasi.

1. Perbedaan utama flotasi batubara dengan flotasi mineral sulfida adalah :

Kolektor pada flotasi batubara adalah minyak solar (diesel) yang bersifat non ionizing collector, sedangkan pada flotasi mineral sulfida digunakan amyl xanthate, yaitu sulphydril clollector.

Ukuran partikel flotasi batubara berukuran halus yang tidak dapat diproses dengan konsentratsi gravimetri. Untuk mineral sulfida untuk semua selang ukuran dapat diproses, tapi umumnya berukuran 65 mesh agar dieroleh derajat liberasi yang tinggi.

1. Umpan flotasi dapat dipakai pada metode Sink and Float menggunakan Heavy Media Separator karena ukuran -28 mesh sampai 325 mesh. Untuk ukuran kuranf dari 0,1 mm, HMS tidak efisien.

2. Pengaruh ukuran butir terhadap fraksi halus :

Partikel halus dari batubara mengandung slime dan pengotor, sehingga modifier yang digunakan akan lebih banyak. Karena selektivitas partikel yang halus akan berkurang dengan banyaknya slime yang menutupi bidang kontak antara gelembung udara dan permukaan partikel mineral. Selain itu slime juga dapat membuat gelembung udara sulit pecah, sehingga menggangu proses pengapungan.

1. Masalah-masalah yang dihadapi dalam proses flotasi batubara :

Penghilangan sulfur yang sukar dilakukan secara mekanis sehingga perlu menggunakan multipler stage flotation.

Pemilihan reagent flotasi yang tidak tepat untuk setiap jenis batubara akan menghalangi pencapaian hasil optimum.

Membersihkan permukaan batubara yang mengandung slime yang tinggi sebelum flotasi dilakukan.

Biaya dewatering dan thickening yang tinggi.

1. Masalah-masalah yang dapat diatasi menggunakan flotasi batubara :

Pencemaran air akibat pencucian batubara. Batubara halus dalam air pencuci dapat dipisahkan secara flotasi.

Untuk mendapatkan batubara bersih dnegan kadar yang tinggi.

Untuk mengolah batubara halus yang tidak dapat diolah dengan proses lain jika sudah tidak ekonomis.