ekstraksi metalurgi
TRANSCRIPT
![Page 1: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/1.jpg)
EKSTRAKSI METALURGI
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai
pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan
(ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya
sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa
tertentu.
Berdasarkan tahapan rangkaian kegiatannya, metalurgi dibedakan menjadi dua jenis,
yaitu metalurgi ekstraksi dan metalurgi fisika. Metalurgi ekstraksi yang banyak melibatkan
proses-proses kimia, baik yang temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada
temperatur tinggi dengan cara proses peleburan utuk menghasilkan logam dengan kemurnian
tertentu, dinamakan juga metalurgi kimia. Meskipun sesungguhnya metalurgi kimia itu
sendiri mempunyai pengertian yang luas, antara lain mencakup juga pemaduan logam denagn
logam lain atau logam dengan bahan bukan logam. Beberapa aspek perusakan logam (korosi)
dan cara-cara penanggulangannya, pelapisan logam secara elektrolit,dll. Adapun proses-
proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain adalah
pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur
tinggi), hydrometalurgy(proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah
dengan cara pelindian dengan media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang
melibatkan penerapan prinsip elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada
temperatur tinggi).
BAB II
![Page 2: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/2.jpg)
PEMBAHASAN
TAHAPAN PROSES EKSTRAKSI METALURGI
2.1 Hidrometalurgi
Hidrometalurgi merupakan cabang tersendiri dari metalurgi. Secara harfiah
hidrometalurgi dapat diartikan sebagai cara pengolahan logam dari batuan atau bijihnya
dengan menggunakan pelarut berair (aqueous solution). Atau secara detilnya proses
Hydrometalurgi adalah suatu proses atau suatu pekerjaan dalam metalurgy, dimana dilakukan
pemakaian suatu zat kimia yang cair untuk dapat melarutkan suatu partikel tertentu.
Hidrometalurgi dapat juga diartikan sebagai proses ekstraksi metal dengan larutan
reagen encer (< 1 gram/mol) dan pada suhu < 100º C. Reaksi kimia yang dipilih biasanya
yang sangat selektif. Artinya hanya metal yang diinginkan saja yang akan bereaksi (larut) dan
kemudian dipisahkan dari material yang tak diinginkan.
Peralatan yang dipergunakan adalah :
a. Electrolysis / electrolytic cell.
b. Bejana pelindian (leaching box).
Saat ini hidrometalurgi adalah teknik metalurgi yang paling banyak mendapat perhatian
peneliti. Hal ini terlihat dari banyaknya publikasi ilmiah semisal jurnal kimia berskala internasional
yang membahas pereduksian logam secara hidrometalurgi. Logam-logam yang banyak mendapat
perhatian adalah nikel (Ni), magnesium (Mg), besi (Fe) dan mangan (Mn).
Hidrometalurgi memberikan beberapa keuntungan:
1. Bijih tidak harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan menjadi bagian-bagian yang lebih
kecil.
2. Pemakaian batubara dan kokas pada pemanggangan bijih dan sekaligus sebagai reduktor dalam
jumlah besar dapat dihilangkan.
3. Polusi atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerang dioksida, arsenik (III) oksida, dan
debu tungku dapat dihindarkan.
4. Untuk bijih-bijih peringkat rendah (low grade), metode ini lebih efektif.
5. Suhu prosesnya relatif lebih rendah.
6. Reagen yang digunakan relatif murah dan mudah didapatkan.
7. Produk yang dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian yang tinggi.
![Page 3: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/3.jpg)
Pada prinsipnya hidrometalurgi melewati beberapa proses yang dapat disederhanakan
tergantung pada logam yang ingin dimurnikan. Salah satu yang saat ini banyak mendapat perhatian
adalah logam mangan dikarenakan aplikasinya yang terus berkembang terutama sebagai material sel
katodik pada baterai isi ulang. Baterial ion litium konvensional telah lama dikenal dan diketahui
memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Namum jika katodanya dilapisi lagi
dengan logam mangan oksida maka kapasitas penyimpanan energi baterai tersebut menjadi jauh
lebih besar.
Kondisi yang baik untuk hidrometalurgi adalah :
1. Metal yang diinginkan harus mudah larut dalam reagen yang murah.
2. Metal yang larut tersebut harus dapat “diambil” dari larutannya dengan mudah dan murah.
3. Unsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada proses berikutnya.
4. Mineral-mineral pengganggu (gangue minerals) jangan terlalu banyak menyerap (bereaksi) dengan
zat pelarut yang dipakai.
5. Zat pelarutnya harus dapat “diperoleh kembali” untuk didaur ulang.
Zat yang diumpankan (yang dilarutkan) jangan banyak mengandung lempung (clay minerals), karena
akan sulit memisahkannya.
6. Zat yang diumpankan harus porous atau punya permukaan kontak yang luas agar mudah (cepat)
bereaksi pada suhu rendah.
7. Zat pelarutnya sebaiknya tidak korosif dan tidak beracun (non-corrosive and non-toxic), jadi tidak
membahayakan alat dan operator.
Secara garis besar, proses hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan yaitu:
1. Leaching atau pengikisan logam dari batuan dengan bantuan reduktan organik.
2. Pemekatan larutan hasil leaching dan pemurniannya.
3. Recovery yaitu pengambilan logam dari larutan hasil leaching.
Leaching adalah proses pelarutan selektif dimana hanya logam-logam tertentu yang dapat
larut. Pemilihan metode pelindian tergantung pada kandungan logam berharga dalam bijih dan
karakteristik bijih khususnya mudah tidaknya bijih dilindi oleh reagen kimia tertentu. Secara
hidrometalurgi terdapat beberapa jenis leaching, yaitu :
1. Leaching in Place (In-situ Leaching)
2. Heap Leaching
3. Vat Leaching /Percolation Leaching
4. Agitation Leaching
![Page 4: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/4.jpg)
5. Autoclaving
Reduktan organik adalah hal yang sangat penting dalam proses ini. Reduktan yang dipilih
diusahakan tidak berbahaya bagi lingkungan, baik reduktan itu sendiri maupun produk hasil
oksidasinya. Kebanyakan reduktan yang digunakan adalah kelompok monomer karbohidrat, turunan
aldehid dan keton karena punya gugus fungsi yang mudah teroksidasi. Contohnya adalah proses
reduksi mangan dengan adanya glukosa sebagai reduktan:
C6H12O6 + 12MnO2 + 24H+ = 6CO2 + 12Mn2+ + 18H2O
Larutan hasil leaching tersebut kemudian dipekatkan dan dimurnikan. Ada tiga proses
pemurnian yang umum digunakan yaitu evaporasi, ekstraksi pelarut dan presipitasi (pengendapan).
Di antara ketiganya, presipitasi adalah yang paling mudah dilakukan, juga lebih cepat. Namun cara
ini kurang efektif untuk metalurgi adalah :
• Pada PBG :
bijih / mineral
tetap mineral
kadar logam rendah
kadar logam tinggi
sifat-sifat fisik dan kimia
tak berubah
• Pada ekstraktif metalurgi :
bijih / mineral
jadi logam (metal)
sifat-sifat fisik dan kimia
berubah
Kominusi atau pengecilan ukuran merupakan tahap awal dalam proses PBG yang bertujuan
untuk :
a. Membebaskan / meliberasi mineral berharga dari material pengotornya.
b. Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.
![Page 5: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/5.jpg)
c. Memperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain, misalnya
reagen flotasi.
Tahapan proses (process aims) pada metalurgi ekstraktif adalah :
a. Pemisahan (separation), yaitu pembuangan unsur, campuran atau material yang tidak diinginkan
dari bijih (sumber metal )
b. Pembentukan campuran (compound foramtion), yaitu cara memproduksi material yang secara
struktur dan sifat-sifat kimianya berbeda dari bijihnya (sumbernya).
c. Pengambilan/produksi metal (metal production), yaitu cara-cara memperoleh metal yang belum
murni.
d. Pemurnian metal (metal purification), yaitu pembersihan, metal yang belum murni
(membuang unsur-unsur pengotor dari metal yang belum murni), sehingga diperoleh metal
murni.
2.2 Pirometalurgi
Suatu proses ekstraksi metal dengan memakai energi panas. Suhu yang dicapai ada yang
hanya 50º - 250º C (proses Mond untuk pemurnian nikel), tetapi ada yang mencapai 2.000º C (proses
pembuatan paduan baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 500º - 1.600º C ; pada suhu tersebut
kebanyakan metal atau paduan metal sudah dalam fase cair bahkan kadang-kadang dalam fase gas.
Umpan yang baik adalah konsentrat dengan kadar metal yang tinggi agar dapat
mengurangi pemakaian energi panas. Penghematan energi panas dapat juga dilakukan dengan
memilih dan memanfaatkan reaksi kimia eksotermik (exothermic).
Sumber energi panas dapat berasal dari :
1. Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik).
2. Bahan bakar (hydrocarbon fuels) : kokas, gas dan minyak bumi.
3. Energi listrik.
4. Energi terselubung/tersembunyi, panas buangan dipakai untuk pemanasan awal (preheating
process).
Peralatan yang umumnya dipakai adalah :
1. Tanur tiup (blast furnace).
2. Reverberatory furnace.
![Page 6: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/6.jpg)
Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :
1. Pierce-Smith converter.
2. Bessemer converter.
3. Kaldo cenverter.
4. Linz-Donawitz (L-D) converter.
5. Open hearth furnace.
Proses pirometalurgi terbagi atas 5 proses, yaitu :
1. Drying (Pengeringan)
Adalah proses pemindahan panas kelembapan cairan dari material. Pengeringan biasanya
sering terjadi oleh kontak padatan lembap denganpembakaran gas yang panas oleh
pembakaran bahan bakar fosil. Pada beberapa kasus, panas pada pengeringan bisa disediakan
oleh udara panas gas yang secara tidak langsung memanaskan.
Biasanya suhu pengeringan di atur pada nilai diatas titik didih air sekitar 120ºC.pada kasus tertentu,
seperti pengeringan air garam yang dapat larut, suhu pengeringan yang lebih tinggi diperlukan.
2. Calcining (Kalsinasi)
Kalsinasi adalah dekomposisi panas material. Contohnya dekomposisi hydrate seperti ferric
Hidroksida menjadi ferric oksida dan uap air atau dekomposisi kalsium karbonat menjadi
kalsium oksida dan karbon diosida dan atau besi karbonat menjadi besi oksida.Proses
kalsinasi membawa dalam variasi tungku/furnace termasuk shaft furnace, rotary kilns dan
fluidized bed reactor.
3. Roasting (Pemanggangan)
Adalah pemanasan dengan kelebihan udara dimana udara dihembuskan pada bijih yang dipanaskan
disertai penambahan regen kimia dan pemanasan ini tidak mencapai titik leleh (didih).
Kegunaan Roasting adalah :
-Mengeluarkan sulfur, Arsen, Antimon dari persenyawaannya
- Merubah mineral sulfida menjadi oksida dan sulfur
2 ZnS + 3O2 2 ZnO + 2 SO4
- Membentuk material menjadi porous
- Menguapkan impurity yang foltair.
![Page 7: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/7.jpg)
Dapur yang digunakan pada proses roasting, yaitu :
- Hazard Vloer Oven
- Suspensi roasting oven
- Fluiized bed roasting
Jenis-jenis roasting, yaitu :
a. Oksida Roasting
Biasanya dilakukan terhadap mineral-mineral sulfida pada temperatur tinggi (direduksi langsung).
Pada temperatur rendah :
- sulfida logam dapat direduksi dengan Carbon membentuk CS dan CS2.
- Tidak dapat direduksi langsung karena sulfida logam-logam lebih stabil
b. Reduksi Roasting
Adalah suatu proses pemanggangan dimana suatu oksida mengalami proses reduksi oleh suatu
reduktor gas yang dimaksudkan untuk menurunkan derajat oksidasi suatu logam. Peristiwa reduksi
ini tidak dapat tercapai untuk suatu oksida yang sangat stabil.
c. Chlor Roasting
Dalam proses ini, bijih/konsentrat dipanggang bersama senyawa klorida (CaCl2,NaCl) atau dengan
gas Cl2.
Tujuan chlor roasting adalah :
-Menghasilkan senyawa klorida logam dalam air (di ekstraksi)
Menghasilkan senyawa klorida logam-logam yang mudah menguap agar dapat dipisahkan dari
mineral-mineral pengganggu (Metalurgi Halida).
d. Fluor Roasting
Pemanggangan ini menggunakan reagent F2.
![Page 8: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/8.jpg)
e. Yodium Roasting
Pemanggangan ini menggunakan reagent I2.
4. Smelting
Adalah proses peleburan logam pada temperatur tinggi sehingga logam ,leleh dan mecair
setelah mencapai titik didihnya.
Oven yang digunakan, yaitu :
a. Schacht Oven
b. Scraal Oven (revergeratory Furnace
c. Electric Oven (Electric Furnace)
Dalam pemakaian oven yang perlu diperhatikan, yaitu :
a. Ketahanan mekanis dari feeding
b. Kemurnian dari bahan bakar.
Smelting terbagi beberapa jenis, yaitu :
a. Reduksi smelting
b. Oksidasi smelting
c. Netral smelting
d. Sementasi smelting
e. Sulfida smelting
f. Presipitasi smelting
g. Flash smelting (peleburan semprot)
h. Ekstraksi timbal dan seng secara simultan.
5. Refining (Pemurnian)
Pemunian adalah pemindahan kotoran dari material dengan proses panas.
Contoh Proses Ekstraksi Metaluri Secara Pirometalurgi
1. Peleburan Besi
Proses pembuatan besi baja berlangsung didalam Convertor. Plat baja tebal sebelah dalam
dilapisi refractory asam (silikat). Pipa-pipa udara di bagian bawah 200 buah dengan diameter 1-3 cm.
O2 dimasukan melalui pipa-pipa udara yang ada di bagian bawah convertor. Kemudia O2 yang
dihembuskan tersebut pada metal bad akan mengoksider logam-logam tertentu untuk membentuk
![Page 9: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/9.jpg)
slag. Slag dan logam yang didapat dalam keadaan cair akan terpisah oleh berat jenis. Slag yang
dihasilkan 10%.
Dampak Negatif dari Esktraksi Metalurgi Secara Pirometalurgi
Pencemaran lingkungan yang terjadi adalah :
1. Panas yang terasa oleh para pekerja yang berada di sekitar peralatan lebur.
2. Gas buangan yang mengandung racun (CO, NO2, SO2, dll).
3. Debu dan padatan yang beterbangan di sekitar pabrik.
4. Terak (slag) yang bisa mengotori atau merusak lahan, walaupun dapat juga dimanfaatkan sebagai
material pengisi (land fill), pengeras jalan (road aggregate) dan campuran beton ringan (light weight
concrete aggregate).
2.3 Elektrometalurgy
Elektrometalurgi merupakan proses ekstraksi metalurgi yang menggunakan sumber
listrik sebagai sumber panas. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengendapkan logam dari
suatu larutan sebagai hasil pelindian.
Prinsip Elektro Metalurgy
Untuk prinsip elektro metalurgy ini adalah suatu elektrolisa dimana penggunaan
tenaga listrik untuk mengendapkan suatu metal atau logam pada salah satu elektrodanya.
Proses elektrometalurgi terdiri atas lima macam, yaitu :
1. Suatu elektrolisa di dalam larutan air,terbagi atas :
Elektrowinning,merupakan tahap pemerolehan kembali suatu logam dari larutannya dengan
menggunakan arus listrik yang diberikan dari luar. Logam yang dihasilkan murni, maka
pengendapan dengan cara ini lebih disukai.
Elektrorefining,untuk mengekstraksi logam-logam sehingga diperoleh logam dengan tingkat
kemurnian yang tinggi.
Elektrodissolution
2. Elektrolisa di dalam larutan garam.
Biasanya digunakan untuk mengekstraksi logam-logam yang sangat reaktif, seperti Al dan
Mg.
![Page 10: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/10.jpg)
3. Elektrolisa di dalam larutan zat organik.
4. Elektroplating dan Anodisasi.
5. Korosi logam dan teknik penanggulangannya.
Yang banyak digunakan pada elektrolisa metal adalah elektrolisa dalam larutan air dan
elektrolisa dalam larutan garam, sedangkan elektrolisa dalam larutan zat organik sedikit sekali
digunakan.
Pekerjaan elektrolisa ini terdiri atas 2 tingkatan, yaitu elektro Winning dan elektro
Refinary. Hasil dari elektro Winning selanjutnya dimurnikan melalui elektro Refinery.
Pekerjaan di dalam elektrolisa dilakukan dengan arah arus DC, dimana daerah elektrolisa
positif disebut anoda, sedangkan daerah elektrolisa negative disebut katoda. Banyaknya
penempelan logam pada plat katoda adalah berbanding lurus dengan elektrisitet pada larutan.
Kekuatan elektrisitet = joule coulomb.
Sifat Proses Elektro Metalurgy
1. Pada daerah katoda (reduksi), yang lebih mulia mengalami pengendapan.
2. Pada anoda (oksidasi), yang kurang mulia tidak mengalami pengendapan.
Jika tidak terjadi keseimbangan, maka reaksi akan terjadi sebaliknya.
![Page 11: EKSTRAKSI METALURGI](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022082406/5572122a497959fc0b902333/html5/thumbnails/11.jpg)
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai
pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan
(ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya
sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa
tertentu.
Tahapan proses ekstraksi metalurgi :
1. Hidrometalurgi
Hidrometalurgi merupakan cabang tersendiri dari metalurgi. Secara harfiah
hidrometalurgi dapat diartikan sebagai cara pengolahan logam dari batuan atau bijihnya
dengan menggunakan pelarut berair (aqueous solution). Atau secara detilnya proses
Hydrometalurgi adalah suatu proses atau suatu pekerjaan dalam metalurgy, dimana dilakukan
pemakaian suatu zat kimia yang cair untuk dapat melarutkan suatu partikel tertentu.
2. Pirometalurgi
Suatu proses ekstraksi metal dengan memakai energi panas. Suhu yang dicapai ada
yang hanya 50º - 250º C (proses Mond untuk pemurnian nikel), tetapi ada yang mencapai
2.000º C (proses pembuatan paduan baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 500º - 1.600º
C ; pada suhu tersebut kebanyakan metal atau paduan metal sudah dalam fase cair bahkan
kadang-kadang dalam fase gas.
3. Elektrometalurgy
Elektrometalurgi merupakan proses ekstraksi metalurgi yang menggunakan sumber
listrik sebagai sumber panas. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengendapkan logam dari
suatu larutan sebagai hasil pelindian.