Perbedaan Pengolahan Bahan Galian dan Ekstraktif Metalurgi


Yang dimaksud dengan bahan galian adalah bijih (ore), mineral industri (industrial minerals) atau bahan galian Golongan C dan batu bara (coal).

Pengolahan bahan galian (mineral beneficiation/mineral processing/mineral dressing) adalah suatu proses pengolahan dengan memanfaatkan perbedaan-perbedaan sifat fisik bahan galian untuk memperoleh produkta bahan galian yang bersangkutan. Khusus untuk batu bara, proses pengolahan itu disebut pencucian batu bara  (coal washing) atau preparasi batu bara (coal preparation).

Pada saat ini umumnya endapan bahan galian yang ditemukan di alam sudah jarang yang mempunyai mutu atau kadar mineral berharga yang tinggi dan siap untuk dilebur atau dimanfaatkan. Oleh sebab itu bahan galian tersebut perlu menjalani pengolahan bahan galian (PBG) agar mutu atau kadarnya dapat ditingkatkan sampai memenuhi kriteria pemasaran atau peleburan. Keuntungan yang bisa diperoleh dari proses PBG tersebut antara lain adalah :

a. Mengurangi ongkos angkut.
b. Mengurangi ongkos peleburan.
c. Mengurangi kehilangan (losses) logam berharga pada saat peleburan.
d. Proses pemisahan (pengolahan) secara fisik jauh lebih sederhana dan menguntungkan daripada proses pemisahan secara kimia.

Sedangkan metalurgi (metallurgy) adalah ilmu yang mempelajari cara-cara untuk memperoleh logam (metal) melalui proses fisika dan kimia serta mempelajari cara-cara memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia logam murni maupun paduannya (alloy). Metalurgi ada dua macam atau kelompok utama, yaitu :

a. Metalurgi ekstraktif (extractive metallurgy).
b. Metalurgi fisik dan ilmu bahan (physical metallurgy and material science).

Menurut Kirk-Othmer metalurgi ekstraktif adalah ilmu yang mempelajari cara-cara pengambilan (ekstraksi) logam dari bijih (ore = naturally occuring compounds) dan proses pemurniannya, sehingga sesuai dengan syarat-syarat komersial.

Metalurgi ekstraktif dibagi menjadi 3 (tiga) jalur, yaitu :

a. Piro metalurgi (pyro metallurgy) yang dalam proses ekstraksinya menggunakan energi panas yang tinggi (bisa sampai 2.000oC).
b. Hidro metalurgi (hydro metallurgy) yang menggunakan larutan kimia atau reagen organik untuk “menangkap” logamnya.
c. Elektro metalurgi (electro metallurgy) yang memanfaatkan teknik elektro-kimia (antar lain elektrolisis) untuk memperoleh logamnya.

Perbedaan utama antara Pengolahan bahan galian dengan ekstraktif metalurgi adalah :

• Pada Pengolahan bahan galian :

- 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)

2. PENGOLAHAN BAHAN GALIAN (PBG)

Tahap-tahap utama dalam proses PBG terdiri dari (lihat Lampiran A) :

2.1. KOMINUSI ATAU REDUKSI UKURAN (COMMINUTION)

Kominusi atau pengecilan ukuran merupakan tahap awal dalam proses PENGOLAHAN BAHAN GALIAN (PBG) yang bertujuan untuk :

a. Membebaskan / meliberasi (to liberate) mineral berharga dari material pengotornya.
b. Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.
c. Memperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain, misalnya reagen flotasi.

Kominusi ada 2 (dua) macam, yaitu :

a. Peremukan / pemecahan (crushing)
b. Penggerusan / penghalusan (grinding)

Disamping itu kominusi, baik peremukan maupun penggerusan, bisa terdiri dari beberapa tahap, yaitu :

- Tahap pertama / primer (primary stage)
- Tahap kedua / sekunder (secondary stage)
- Tahap ketiga / tersier (tertiary stage)
- Kadang-kadang ada tahap keempat / kwarter (quaternary stage)

2.1.1. Peremukan / Pemecahan (Crushing)

Peremukan adalah proses reduksi ukuran dari bahan galian / bijih yang langsung dari tambang (ROM = run of mine) dan berukuran besar-besar (diameter sekitar 100 cm) menjadi ukuran 20-25 cm bahkan bisa sampai ukuran 2,5 cm.

Peralatan yang dipakai antara lain adalah :

a. Jaw crusher
b. Gyratory crusher
c. Cone crusher
d. Roll crusher
e. Impact crusher
f. Rotary breaker
g. Hammer mill

2.1.2. Penggerusan / Penghalusan (Grinding) 

Penggerusan adalah proses lanjutan pengecilan ukuran dari yang sudah berukuran 2,5 cm menjadi ukuran yang lebih halus. Pada proses penggerusan dibutuhkan media penggerusan yang antara lain terdiri dari :

a. Bola-bola baja atau keramik (steel or ceramic balls).
b. Batang-batang baja (steel rods).
c. Campuran bola-bola baja dan bahan galian atau bijihnya sendiri yang disebut semi autagenous mill (SAG).
d. Tanpa media penggerus, hanya bahan galian atau bijihnya yang saling menggerus dan disebut autogenous mill.

Peralatan penggerusan yang dipergunakan adalah :

a. Ball mill dengan media penggerus berupa bola-bola baja atau keramik.
b. Rod mill dengan media penggerus berupa batang-batang baja.
c. Semi autogenous mill (SAG) bila media penggerusnya sebagian adalah bahan galian atau bijihnya sendiri.
d. Autogenous mill bila media penggerusnya adalah bahan galian atau bijihnya sendiri.

2.2. PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

Setelah bahan galian atau bijih diremuk dan digerus, maka akan diperoleh bermacam-macam ukuran partikel. Oleh sebab itu harus dilakukan pemisahan berdasarkan ukuran partikel agar sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan pada proses pengolahan yang berikutnya.

2.2.1. Pengayakan / Penyaringan (Screening / Sieving)

Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium. 

Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu :

- Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang-lubang ayakan (oversize).
- Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang-lubang ayakan (undersize).

Saringan (sieve) yang sering dipakai di laboratorium adalah :

a. Hand sieve
b. Vibrating sieve series / Tyler vibrating sive
c. Sieve shaker / rotap
d. Wet and dry sieving

Sedangkan ayakan (screen) yang berskala industri antara lain :

a. Stationary grizzly
b. Roll grizzly
c. Sieve bend
d. Revolving screen
e. Vibrating screen (single deck, double deck, triple deck, etc.)
f. Shaking screen
g. Rotary shifter

2.2.2. Klasifikasi (Classification)

Klasifikasi adalah proses pemisahan partikel berdasarkan kecepatan pengendapannya dalam suatu media (udara atau air). Klasifikasi dilakukan dalam suatu alat yang disebut classifier.

Produk dari proses klasifikasi ada 2 (dua), yaitu :

- Produk yang berukuran kecil/halus (slimes) mengalir di bagian atas disebut overflow.
- Produk yang berukuran lebih besar/kasar (sand) mengendap di bagian bawah (dasar) disebut underflow.

Proses pemisahan dalam classifier dapat terjadi dalam tiga cara (concept), yaitu :

a. Partition concept
b. Tapping concept
c. Rein concept

Hal ini dapat berlangsung apabila sejumlah partikel dengan bermacam-macam ukuran jatuh bebas di dalam suatu media atau fluida (udara atau air), maka setiap partikel akan menerima gaya berat dan gaya gesek dari media. Pada saat kecepatan gerak partikel menjadi rendah (tenang/laminer), ukuran partikel yang besar-besar mengendap lebih dahulu, kemudian diikuti oleh ukuran-ukuran yang lebih kecil, sedang yang terhalus (antara lain slimes) akan tidak sempat mengendap.

Peralatan yang umum dipakai dalam proses klasifikasi adalah :

a. Scrubber
b. Log washer
c. Sloping tank classifier (rake, spiral & drag)
d. Hydraulic bowl classifier
e. Hydraulic clindrical tank classifier
f. Hydraulic cone classifier
g. Counter current classifier
h. Pocket classifier
i. Hydrocyclone
j. Air separator
k. Solid bowl centrifuge
l. Elutriator

2.3. PENINGKATAN KADAR ATAU KONSENTRASI (CONCENTRATION)

Agar bahan galian yang mutu atau kadarnya rendah (marginal) dapat diolah lebih lanjut, yaitu diambil (di-ekstrak) logamnya, maka kadar bahan galian itu harus ditingkatkan dengan proses konsentrasi. Sifat-sifat fisik mineral yang dapat dimanfaatkan dalam proses konsentrasi adalah :

- Perbedaan berat jenis atau kerapatan untuk proses konsentrasi gravitasi dan media berat.
- Perbedaan sifat kelistrikan untuk proses konsentrasi elektrostatik.
- Perbedaan sifat kemagnetan untuk proses konsentrasi magnetik.
- Perbedaan sifat permukaan partikel untuk proses flotasi.

Proses peningkatan kadar itu ada bermacam-macam, antara lain :

2.3.1. Pemilahan (Sorting)

Bila ukuran bongkahnya cukup besar, maka pemisahan dilakukan dengan tangan (manual), artinya yang terlihat bukan mineral berharga dipisahkan untuk dibuang.

2.3.2. Konsentrasi Gravitasi (Gravity Concentration)

Yaitu pemisahan mineral berdasarkan perbedaan berat jenis dalam suatu media fluida, jadi sebenarnya juga memanfaatkan perbedaan kecepatan pengendapan mineral-mineral yang ada.

Ada 3 (tiga) cara pemisahan secara gravitasi bila dilihat dari segi gerakan fluidanya, yaitu :

- Fluida tenang, contoh dense medium separation (DMS) atau heavy medium separation (HMS).
- Aliran fluida horisontal, contoh sluice box, shaking table dan spiral concentration.
- Aliran fluida vertikal, contoh jengkek (jig).

Bila jumlah partikel (mineral) di dalam fluida relatif sedikit, maka akan terjadi pengendapan bebas (free settling). Tetapi bila jumlah partikel banyak gerakannya akan terhambat sehingga terbentuk stratifikasi yang terdiri dari 3 (tiga) tahap sebagai berikut :

a. Hindered settling classification ; klasifikasi pengendapannya terhalang.
b. Differential acceleration pada awal pengendapan ; artinya partikel yang berat mengendap lebih dahulu.
c. Consolidation trickling pada akhir pengendapan ; partikel-partikel kecil berusaha mengatur diri di antara partikel-partikel besar sesuai dengan berat jenisnya.

Produk dari proses konsentrasi gravitasi ada 3 (tiga), yaitu :

- Konsentrat (concentrate) yang terdiri dari kumpulan mineral berharga dengan kadar tinggi.
- Amang (middling) yaitu konsentrat yang masih kotor.
- Ampas (tailing) yang terdiri dari mineral-mineral pengotor yang harus dibuang.

Peralatan konsentrasi gravitasi yang banyak dipakai adalah :

a. Jengkek (jig) dengan bermacam-macam rekacipta (design).
b. Meja goyang (shaking table).
c. Konsentrator spiral (Humprey spiral concentrator).
d. Palong / sakan (sluice box).

2.3.3. Konsentrasi dengan Media Berat (Dense/Heavy Medium Separation)

Merupakan proses konsentrasi yang bertujuan untuk memisahkan mineral-mineral berharga yang lebih berat dari pengotornya yang terdiri dari mineral-mineral ringan dengan menggunakan medium pemisah yang berat jenisnya lebih besar dari air (berat jenisnya > 1).

Produk dari proses konsentrasi ini adalah :

- Endapan (sink) yang terdiri dari mineral-mineral berharga yang berat.
- Apungan (float) yang terdiri dari mineral-mineral pengotor yang ringan.

Media pemisah yang pernah dipakai antara lain :

- Air + magnetit halus dengan kerapatan 1,25 - 2,20 ton/m3.
- Air + ferrosilikon dengan kerapatan 2,90 - 3,40 ton/m3.
- Air + magnetit + ferrosilikon dengan kerapatan 2,20 - 2,90.
- Larutan berat seperti tetra bromo ethana (b.j. = 2,96), bromoform (b.j. = 2,85) dan methylene jodida (b.j. = 3,32). Tetapi larutan berat ini harganya mahal, oleh sebab itu hanya dipakai untuk percobaan-percobaan di laboratorium.

Peralatan yang biasa dipakai adalah gravity dense/heavy medium separators yang berdasarkan bentuknya ada 2 (dua) macam, yaitu :

a. Drum separator karena bentuknya silindris.
b. Cone separator karena bentuknya seperti corongan.

2.3.4. Konsentrasi Elektrostatik (Electrostatic Concentration)

Merupakan proses konsentrasi dengan memanfaatkan perbedaan sifat konduktor (mudah menghantarkan arus listrik) dan non-konduktor (nir konduktor) dari mineral.

Kendala proses konsentrasi ini adalah :

- Hanya sesuai untuk proses konsentrasi dengan jumlah umpan yang tidak terlalu besar.
- Karena prosesnya harus kering, maka timbul masalah dengan debu yang berterbangan.

Mineral-mineral yang bersifat konduktor antara lain adalah :

- Magnetit (Fe3 O4)
- Kasiterit (Sn O2)
- Ilmenit (Fe Ti O3)
- Molibdenit (Mo S2)
- Wolframit [(Fe, M) WO4]
- Galena (Pb S)
- Pirit (Fe S2)

Produk dari proses konsentrasi ini adalah :

- Mineral-mineral konduktor sebagai konsentrat.
- Mineral-mineral non-konduktor sebagai ampas (tailing).

Peralatan yang biasa dipakai adalah :

a. Electrodynamic separator (high tension separator).
b. Electrostatic separator yang terdiri dari :

-  plate electrostatic separator
-  screen electrostatic separator

2.3.5.  Konsentrasi Magnetik (Magnetic Concentration)

Adalah proses konsentrasi yang memanfaatkan perbedaan sifat kemagnetan (magnetic susceptibility) yang dimiliki mineral. Sifat kemagnetan bahan galian ada 3 (tiga) macam, yaitu :

- Ferromagnetic, yaitu bahan galian (mineral) yang sangat kuat untuk ditarik oleh medan magnet. Misalnya magnetit (Fe3 O4).
- Paramagnetic, yaitu bahan galian yang dapat tertarik oleh medan magnet. Contohnya hematit (Fe2 O3), ilmenit (Se Ti O3) dan pyrhotit (Fe S).
- Diamagnetic, yaitu bahan galian yang tak tertarik oleh medan magnet. Misalnya : kwarsa (Si O2) dan feldspar [(Na, K, Al) Si3 O8].

Jadi produk dari proses konsentrasi yang berlangsung basah ini adalah :

- Mineral-mineral magnetik sebagai konsentrat.
- Mineral-mineral non-magnetik sebagai ampas (tailing).

Peralatan yang dipakai disebut magnetic separator yang terdiri dari :

a. Induced roll dry magnetic separator.
b. Wet drum low intensity magnetic separator yang arah aliran dapat :

- concurrent
- countercurrent
- counter rotation

Sedang letak magnetnya bisa :

- Suspended magnets
- Suspended magnets with continuous removal
- Cobbing drum

2.3.6. Konsentrasi Secara Flotasi (Flotation Concentration)

Merupakan proses konsentrasi berdasarkan sifat “senang terhadap udara” atau “takut terhadap air” (hydrophobic). Pada umumnya mineral-mineral oksida dan sulfida akan tenggelam bila dicelupkan ke dalam air, karena permukaan mineral-mineral itu bersifat “suka akan air” (hydrophilic). Tetapi beberapa mineral sulfida, antara lain kalkopirit (Cu Fe S2), galena (Pb S), dan sfalerit (Zn S) mudah diubah sifat permukaannya dari suka air menjadi suka udara dengan menambahkan reagen yang terdiri dari senyawa hidrokarbon. Sejumlah reagen kimia yang sering digunakan dalam proses flotasi adalah :

a. Pembuih (frother) yang berfungsi sebagai pen-stabil gelembung-gelembung udara. Misalnya : methyl isobuthyl carbinol (MIBC), minyak pinus, dan terpentin.
b. Kolektor / pengumpul (collector) yang bisa mengubah sifat permukaan mineral yang semula suka air menjadi suka udara. Contohnya : xanthate, thiocarbonilid, asam oleik, dll.
c. Penekan / pencegah (depresant) yang berguna untuk mencegah agar mineral pengotor tidak ikut menempel pada udara dan ikut terapung. Misalnya : Zn SO4 untuk menekan Zn S.
d. Pengatur keasaman (pH regulator) yang berfungsi untuk mengatur tingkat keasaman proses flotasi. Misalnya : HCl, HNO3, Ca (OH)3, NH4 OH, dll.

Produk flotasi ada 3 (tiga) macam, yaitu :

- Konsentrat (concentrate) yang berupa mineral-mineral yang ikut terapung (mineral-mineral apungan) dengan gelembung-gelembung udara.
- Amang (middling) yang merupakan mineral-mineral apungan yang masih mengandung banyak mineral-mineral pengotor.
- Ampas (tailing) yang tenggelam terdiri dari mineral-mineral pengotor.

Peralatan yang biasa dipakai adalah :

a. Mechanical flotation yang terdiri dari berbagai variasi antara lain :

- Agitair cell
- Denver cell
- Krupp cell
- Outokumpu cell
- Wemco-Fagregren cell

b. Pneumatic flotation yang terdiri dari variasi :

-  Column cell
-  Cyclo cell
-  Davcra cell
-  Flotaire cell

2.4. PENGURANGAN KADAR AIR / PENGAWA-AIRAN (DEWATERING)

Kegiatan ini bertujuan untuk mengurangi kandungan air yang ada pada konsentrat yang diperoleh dengan proses basah, misalnya proses konsentrasi gravitasi dan flotasi.

Cara-cara pengawa-airan ini ada 3 (tiga), yaitu :

2.4.1.  Cara Pengentalan / Pemekatan (Thickening)

Konsentrat yang berupa lumpur dimasukkan ke dalam bejana bulat. Bagian yang pekat mengendap ke bawah disebut underflow, sedangkan bagian yang encer atau airnya mengalir di bagian atas disebut overflow. Kedua produk itu dikeluarkan secara terus menerus (continuous).

Peralatan yang biasa dipakai adalah :

a. Rake thickener.
b. Deep cone thickener.
c. Free flow thickener.

2.4.2. Cara Penapisan / Pengawa-airan (Filtration)

Dengan cara pengentalan kadar airnya masih cukup tinggi, maka bagian yang pekat dari pengentalan dimasukkan ke penapis yang disertai dengan pengisapan, sehingga jumlah air yang terisap akan banyak. Dengan demikian akan dapat dipisahkan padatan dari airnya.

Peralatan yang dipakai adalah :

a. Vacuum (suction) filters yang terdiri dari :

- intermitten, misalnya Moore leaf filter.
- Continuous ada beberapa tipe, yaitu :

* bentuk silindris / tromol (drum type), misalnya : Oliver filter, Dorrco filter.
* bentuk cakram (disk type) berputar, contohnya : American filter.
* bentuk lembaran berputar (revolving leaf type), contohnya : Oliver filter.
* bentuk meja (desk type), misalnya : Caldecott sand table filter.

b. Pressure filter, misalnya :

- Merrill plate and frame filter
- Kelly pressure filter
- Burt revolving filter

2.4.3. Pengeringan (Drying)

Yaitu proses untuk membuang seluruh kandung air dari padatan yang berasal dari konsentrat dengan cara penguapan (evaporization/evaporation).

Peralatan atau cara yang dipakai ada bermacam-macam, yaitu :

a. Hearth type drying/air dried/air baked, yaitu pengeringan yang dilakukan di atas lantai oleh sinar matahari dan harus sering diaduk (dibolak-balik).
b. Shaft drier, ada dua macam, yaitu :

- tower drier, material (mineral) yang basah dijatuhkan di dalam saluran silindris vertikal yang dialiri udara panas (80o - 100o).
- rotary drier, material yang basah dialirkan ke dalam silinder panjang yang diputar pada posisi agak miring dan dialiri udara panas yang berlawanan arah.

c. Film type drier (atmospheric drum drier) ; silinder baja yang di dalamnya dialiri uap air (steam). Jarang dipakai.
d. Spray drier, material halus yang basah dan disemburkan ke dalam ruangan panas ; material yang kering akan terkumpul di bagian bawah ruangan. Cara ini juga jarang dipakai.

2.5. PENANGANAN MATERIAL (MATERIAL HANDLING)

Bahan galian (mineral/bijih) yang mengalami PBG harus ditangani dengan cepat dan seksama, baik yang berupa konsentrat basah dan kering maupun yang berbentuk ampas (tailing).

2.5.1. Penanganan Material Padat Kering (Dry Solid Handling)

Bila masih berupa bahan galian hasil penambangan (ROM), maka harus ditumpuk di tempat yang sudah ditentukan yang di sekelilingnya telah dilengkapi dengan saluran penyaliran (drainage system). Tetapi jika sudah berupa konsentrat, maka harus disimpan di dalam gudang yang tertutup sebelum sempat diproses lebih lanjut.

2.5.2. Penanganan Lumpur (Slurry Handling)

Bila lumpur itu sudah mengandung mineral berharga yang kadarnya tinggi, maka dapat segera dimasukkan ke pemekat (thickener) atau penapis (filter). Jika masih agak kotor (middling), maka harus diproses dengan alat khusus yang sesuai.

2.5.3. Penanganan / Pembuangan Ampas (Tailing Disposal)

Kegiatan ini yang paling sulit penanganannya karena :

a. Jumlahnya (volumenya) sangat banyak, antara 70% - 90% dari material yang ditambang.
b. Kadang-kadang mengandung bahan berbahaya dan beracun (B-3).
c. Sulit mencarikan lahan yang cocok untuk menimbun ampas bila metode penambangan timbun-balik (back fill mining method) tak dapat segera dilakukan, sehingga kadang-kadang harus dibuatkan kolam pengendap. Oleh sebab itu pembuangan ampas ini seringkali menjadi komponen kegiatan penambangan yang meminta pemikiran khusus sepanjang umur tambang.

3. METALURGI EKSTRAKTIF (EXTRACTIVE METALLURGY) DAN PEMURNIAN (REFINING)

Tahapan proses (process aims) pada metalurgi ekstraktif (lihat Lampiran B, C dan D) adalah :

a. Pemisahan (separation), yaitu pembuangan unsur, campuran (compounds) atau material yang tidak diinginkan dari bijih (sumber metal = source of 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.

Metalurgi ekstraktif terdiri dari :

a. Pirometalurgi (pyrometallurgy), menggunakan energi panas sampai 2.000o C.
b. Hidrometalurgi (hydrometallurgy), menggunakan larutan dan reagen organik.
c. Elektrometalurgi (electrometallurgy), memanfaatkan teknik elektro-kimia.

3.1. PIROMETALURGI (PYROMETALLURGY)

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 :

a. Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik).
b. Bahan bakar (hydrocarbon fuels) : kokas, gas dan minyak bumi.
c. Energi listrik.
d. Energi terselubung/tersembunyi (conserved energy = sensible heat), panas buangan dipakai untuk pemanasan awal (preheating process).

Peralatan yang umumnya dipakai adalah :

a. Tanur tiup (blast furnace).
b. Reverberatory furnace.

Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :

a. Pierce-Smith converter.
b. Bessemer converter.
c. Kaldo cenverter.
d. Linz-Donawitz (L-D) converter.
e. Open hearth furnace.

3.2. HIDROMETALURGI (HYDROMETALLURGY)

Yaitu proses ekstraksi metal dengan larutan reagen encer (< 1 gramol) 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.

Kondisi yang baik untuk hidrometalurgi adalah :

a. Metal yang diinginkan harus mudah larut dalam reagen yang murah.
b. Metal yang larut tersebut harus dapat “diambil” dari larutannya dengan mudah dan murah.
c. Unsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada proses berikutnya.
d. Mineral-mineral pengganggu (gangue minerals) jangan terlalu banyak menyerap (bereaksi) dengan zat pelarut yang dipakai.
e. Zat pelarutnya harus dapat “diperoleh kembali” untuk didaur ulang.
f. Zat yang diumpankan (yang dilarutkan) jangan banyak mengandung lempung (clay minerals), karena akan sulit memisahkannya.
g. Zat yang diumpankan harus porous atau punya permukaan kontak yang luas agar mudah (cepat) bereaksi pada suhu rendah.
h. Zat pelarutnya sebaiknya tidak korosif dan tidak beracun (non-corrosive and non-toxic), jadi tidak membahayakan alat dan operator.

Peralatan yang dipergunakan adalah :

a. Electrolysis / electrolytic cell.
b. Bejana pelindian (leaching box).

3.3. ELEKTROMETALURGI (ELECTROMETALLURGY)

Suatu proses ekstraksi logam yang memakai teknik elektro-kimia, misalnya : baterai dan elektrolisa (electrolysis = electrorefining). Pada proses ini kecuali diperlukan arus listrik sebagai sumber energi juga diperlukan elektroda (electrodes) dan cairan elektrolit (electrolyte).

Elektroda harus memiliki sifat-sifat : 

a. Konduktor listrik yang baik.
b. Potensial yang terbentuk di sekitar elektroda harus rendah.
c. Tidak mudah bereaksi dengan metal yang lain dan tidak membentuk campuran yang dapat mengganggu proses elektrolisa.

Bila elektroda itu padat, ada syarat tambahan agar proses elektrolisa berlangsung memuaskan, yaitu harus :

a. Mudah diperoleh atau disiapkan dengan murah.
b. Tahan korosi dalam zat larut.
c. Stabil, kuat dan tidak mudah terkikis (resistance to abrasion).
d. Harus murah harganya.

Elektrolit harus memiliki sifat-sifat :

a. Memiliki daya hantar ion yang tinggi.
b. Tidak mudah terurai atau bereaksi (high chemical stability).
c. Memiliki daya larut yang tinggi bagi metal yang diinginkan.

Peralatan yang biasa dipakai electric arc furnace.

4. DAMPAK NEGATIF DARI KEGIATAN PENGOLAHAN BAHAN GALIAN (PBG)

Tidak semua tahap-tahap utama kegiatan PBG menimbulkan dampak penting negatif, walaupun demikian harus tetap diwaspadai.

4.1. PENGECILAN UKURAN / KOMINASI (COMMINUTION)

Pada tahap ini belum ada bagian bahan galian yang sengaja dibuang. Kalau prosesnya kering, yang timbul adalah debu yang lolos di sekitar titik-titik perpindahan (transfer points) material. Oleh sebab itu di daerah tersebut agar ditutup dan dipasangi pengisap debu (dust collector). Tetapi jika prosesnya basah, biasanya tak ada masalah, kecuali ceceran-ceceran lumpur (slurry) di titik-titik perpindahan. Berarti dampak negatifnya tidak ada.

4.2. PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

Pada tahap inipun belum ada bagian dari proses yang disengaja dibuang, sehingga dampak negatifnya juga tidak ada.

4.3. PENINGKATAN KADAR ATAU KONSENTRASI (CONCENTRATION)

Produk dari proses konsentrasi adalah :

a. Konsentrat yang harus ditangani dengan sebaik-baiknya jangan ada yang tertumpah, karena mengandung mineral berharga dengan kadar tinggi.
b. Amang (middling) harus diproses lebih lanjut untuk “menangkap” sisa-sisa mineral berharga yang masih dikandungnya.
c. Ampas (tailing) yang harus dibuang dan banyak menimbulkan masalah pencemaran lingkungan lebih-lebih bila mengandung bahan-bahan berbahaya dan beracun. Tetapi kadang-kadang ampas bisa berguna bila dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengisi (filling material) lubang-lubang bekas penambangan.

4.4. PENGURANGAN KADAR AIR / PENGAWA-AIRAN (DEWATERING)

Yang harus diwaspadai adalah pencemaran karena pembuangan air, karena belum tentu air buangan itu sudah bersih dan jernih, sehingga perlu dipersiapkan kolam pengendap (settling pond) untuk mengurangi jumlah padatan yang terkandung dalam air buangan sebelum dialirkan ke badan air bebas. Jika dalam proses pengeringan (drying) ada gas-gas berbahaya atau beracun yang menguap (CO, NO2, CN, dll), maka ventilasi pabrik pengolahan harus baik sekali disamping para pekerja juga harus memakai penutup hidung (masker).

4.5. PENANGANAN MATERIAL (MATERIAL HANDLING)

Yang terpenting, tetapi juga yang tersulit, adalah penanganan ampas (tailing) agar jangan sampai terlalu mencemari dan merusak lingkungan hidup. Penanganan yang terbaik adalah bila ampas dapat dikembalikan ke bekas lubang penambangan, walaupun terkadang dapat mencemari air tanah bila ampas tersebut mengandung bahan berbahaya dan beracun yang dapat menembus ke lapisan batuan di sekeliling lubang bekas tambang itu. Jika ampas harus dibuang ke daerah penampungan yang tidak berbentuk tandon (cekungan atau kolam atau bendungan), maka ampas tersebut akan menyebar ke daerah yang luas, sehingga merusak daerah yang luas tersebut ; flora dan fauna akan musnah untuk jangka waktu yang lama, karena upaya reklamasinya kecuali sulit juga memakan waktu lama. Bila langsung dibuang ke sungai juga akan merusak ekosistem sungai dan daerah aliran sungai (DAS) tersebut, karena volume ampas yang dibuang sangat besar.

5. DAMPAK NEGATIF DARI METALURGI EKSTRAKTIF DAN PEMURNIAN

Karena peralatan dan proses ekstraksi logamnya berlainan maka dampak negatif yang ditimbulkan juga berlainan. 

5.1. PIROMETALURGI

Pencemaran lingkungan yang terjadi adalah :

a. Panas yang terasa oleh para pekerja yang berada di sekitar peralatan lebur.
b. Gas buangan yang mengandung racun (CO, NO2, SO2, dll).
c. Debu dan padatan yang beterbangan di sekitar pabrik.
d. 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).

5.2. HIDROMETALURGI

Dampak negatifnya berupa pencemaran lingkungan oleh :

a. Pembuangan sisa reagen yang beracun (sianida, air raksa, dll).
b. Pembuangan ampas cair (liquid waste / liquid tailing) yang mengandung metal berat yang berbahaya.
c. Pembuangan ampas padat (solid waste / solid tailing) dapat mencemari badan air bebas (sumur, sungai, danau dan laut) bila tidak diproses di dalam kolam pengendap.
d. Gas beracun yang timbul dari reaksi kimia (CO, NH3, SO2, CN, dll) walaupun jumlahnya tidak banyak.

5.3. ELEKTROMETALURGI

Pencemaran lingkungan hanya terjadi pada saat membuang sisa-sisa elektroda dan elektrolit yang kadang-kadang masih mengandung kadar logam berat dan keasaman yang tinggi (pH rendah).

Penambangan dan Pengolahan Bijih Besi di Bukit Bajal dan Bukit Besi

Penambangan dan Pengolahan Bijih Besi di Bukit Bajal dan Bukit Besi

Pada prinsipnya terdapat dua jenis bahan baku besi yang ada di Kendawangan, yaitu vein massif dan lateritik. Diperkirakan hasil penambangan akan memberikan fraksinasi ukuran material atau run of mine (ROM) berikut ini.

1. Vein, dapat berupa bongkahan atau boulder berukuran paling besar 750 mm, berupa mineral terutama hematite dan sedikit magnetit.
2. Lateritik, berupa campuran material berukuran kurang dari 30 mm, kebanyakan berukuran halus, berisi terutama mineral limonit untuk ukuran yang halus dan sebagian hematite untuk ukuran yang relative kasar.

Gambar 1 s/d 11 menunjukkan beberapa contoh yang diambil untuk dua jenis bahan baku besi yaitu vein dan lateritik di dua tempat yaitu di Bukit Bajal dan Bukit Besi.



Gambar 1. Bounder bahan baku vein yang diambil dari Bukit Bajal. 
Terlihat dua boulder yang telah disayat untuk penyelidikan mineragrafi.


Gambar 2. Bahan baku besi vein Bukit Bajal setelah direduksi ukurannya menggunakan jaw crusher. Boulder dari Bukit Bajal ini sangat keras, memerlukan jaw crusher untuk mereduksi ukurannya


Gambar 3. Bahan baku besi vein Bukit Bajal yang telah di reduksi ukurannya menggunakan Jaw Crusher, dipilih yang berukuran -50+20 mm.


Gambar 4. Sebagian fraksi halus bahan baku besi vein Bukit Bajal yang tertarik oleh batang magnet, mengindikasikan terdapatnya mineral magnetit.




Gambar 5. Pecahan hasil peremukan dengan jaw crusher terhadap bahan baku besi vein Bukit Bajal berukuran 20 mm dan 50 mm yang tertarik magnet mengindikasikan sebagai mineral magnetit.


Gambar 6. Boulder bahan baku besi vein dari Bukit Besi.


Gambar 7. Bahan baku besi vein Bukit Besi yang telah diremuk menggunakan palu. Boulder ini sangat getas, mudah di pecah tanpa menggunakan jaw crusher. Umumnya terdiri dari mineral hematite dan sangat sedikit yang tertarik magnet, itupun setelah digerus halus.


Gambar 8. Bahan baku besi dari Bukit Besi yang berukuran -50+20mm yang terdapat disekitar singkapan. Umumnya terdiri dari mineral hematite dan hanya sedikit yang tertarik magnet, itupun setelah digerus halus



Gambar 9. Bahan baku lateritik yang diambil dari Bukit Bajal.


Gambar 10. Bahan baku besi lateritik dari Bukit Besi.


Gambar 11. Bahan baku besi lateritik dari Bukit Besi dipilih yang berukuran -50+20mm.

Berdasarkan dua jenis ROM tersebut, yaitu vein masif dan lateritik, maka diusulkan proses pengolahan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 12 untuk bahan baku besi vein, dan Gambar 13 untuk bahan baku besi lateritik.



Gambar 12. Diagram alir pengolahan bahan baku besi vein.



Gambar 13. Diagram alir pengolahan bahan baku besi lateritik.


Gambar 1 menjelaskan diagram alir untuk proses pengolahan bahan baku besi vein. Material yang ditambang merupakan boulder dengan ukuran -750 mm yang diangkut dengan truk jungkit (dump truck) menuju processing plant. Material  atau ROM dituang ke dalam sebuah hopper yang memiliki kapasitas kurang lebih 6 (enam) kali kapasitas truk jungkit yang dapat sekaligus berfungsi sebagai penampung. Selanjutnya dengan sebuah vibrating grizzly feeder material dari hopper ini disalurkan dengan kecepatan feeding tertentu, sekaligus difraksi dengan ukuran bukaan 60 mm. 

Material berukuran + 60 mm direduksi ukurannya menggunakan jaw crusher dengan bukaan 60 mm. Hasil dari kominusi atau reduksi ukuran ini disatukan dengan undersize vibrating grizzly untuk selanjutnya diumpankan ke dalam vibrating screen yang memiliki bukaan 30 mm.  Produk dari vibrating screen ini ada dua yaitu material dengan ukuran -60+30 mm dan -30 mm. 

Material dengan ukuran -60+30 mm akan menjadi lump ore product bila kandungan Fe totalnya sama atau lebih besar dari 65%. Lump ore ini kemudian dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk bahan baku pig iron plant atau direct reduction plant. Sementara itu material berukuran -60+30 mm yang mengandung Fe total kurang dari 65% perlu dikonsentrasi dahulu. Untuk itu material ini perlu di kominusi lebih lanjut menggunakan penggerus (grinding) dengan tujuan untuk meliberasi hematit dan magnetit dari pengotornya (sebagian besar adalah silika, SiO2). Produk penggerusan ini dijadikan satu dengan hasil kominusi menggunakan grinding mill terhadap material berukuran -30 mm yang kandungan Fe totalnya kurang dari 65%. Kedua material ini selanjutnya diumpankan ke instalasi konsentrasi menggunakan magnetic separator, konsentrator gravitasi dan atau flotasi. Hasil dari konsentrasi akan berupa konsentrat berukuran -65 mesh dengan kandungan Fe>65%. Tailingnya sebagian besar adalah silika (SiO2). Penentuan metoda konsentrasi sangat dipengaruhi oleh analisis komposisi mineral, keterikatan antar mineral, serta uji konsentrasinya. Hal terakhir, yaitu uji konsentrasi tidak termasuk dalam lingkup pekerjaan ini. Akan tetapi saat ini sedang dilakukan persiapan pengujian konsentrasi terhadap bahan baku bijih Ketapang ini.

Diskripsi Umum Pengolahan Bahan Baku Besi Lateritik

Gambar 2 menjelaskan diagram alir untuk proses pengolahan bahan baku besi lateritik. Material yang ditambang merupakan material relatif halus dengan ukuran -20 mm yang diangkut dengan truk jungkit (dump truck) dari tambang menuju processing plant. Material  atau ROM ini selanjutnya dituang ke dalam sebuah hopper yang memiliki kapasitas kurang lebih 6 (enam) kali kapasitas truk jungkit yang dapat sekaligus berfungsi sebagai penampung. 

Selanjutnya dengan sebuah vibrating feeder material dari hopper ini disalurkan dengan kecepatan feeding tertentu untuk diumpankan ke dalam roasting dengan peralatan rotary kiln dengan temperatur operasi 850oC.  Tujuan utama dari roasting atau pemanggangan ini adalah untuk mengeluarkan air kristal yang terdapat di dalam limonit sehingga hasil akhirnya adalah hematit. Bila dilanjutkan dengan pemanggangan reduksi maka akan diperoleh magnetit. 

Pruduk dari pemanggangan ini diumpankan ke dalam cyclone dengan tujuan untuk memisahkan partikel halus dengan partikel kasarnya. Untuk partikel kasar diperlukan kominusi untuk meliberasi material menggunakan grinding mill dan senjutnya dengan classifier akan dipisahkan produk berukuran halus dan kasar. Produk kasar diumpankan kembali ke dalam grinding mill, sedangkan produk halus bersama-sama dengan produk halus cyclone diumpankan ke dalam instalasi konsentrasi. Metoda konsentrasinya dapat berupa flotasi maupun gravitasi. Konsentrat yang dihasilkan kemudian dikirim ke pelletizing plant.

TAMBANG

Ilmu Pertambangan adalah suatu cabang ilmu pengetahuan yang meliputi pekerjaan pencarian, penyelidikan, study kelayakan, persiapan penambangan, penambangan, pengolahan dan penjualan mineral-mineral atau batuan yang memiliki arti ekonomis (berharga.

PROSPEKSI

Merupakan kegiatan penyelidikan, pencarian dan atau penemuan endapan mineral berharga yang merupakan tahap awal eksplorasi pada suatu daerah berdasarkan data geologi, geokimia dan geofisika. Istilah penyelidikan umum dalam UU tahun 1967 sama artinya dengan Prospeksi Mineral. Penyelidikan umum ini disebutkan sebagai penyelidikan secara geologi umum atau geofisika di daratan, perairan dan dari udara, segala sesuatu dengan maksud untuk membuat peta geologi umum atau menetapkan tanda-tanda adanya bahan galian pada umumnya. Adanya letakan bahan galian yang ditetapkan pada penyelidikan umum lebih lanjut diteliti secara seksama pada tahap eksplorasi.

EKSPLORASI

Merupakan kegiatan selanjutnya setelah ditemukannya endapan mineral berharga yang antara lain meliputi kegiatan untuk mengetahui dan mendapatkan ukuran, bentuk, posisi, kadar rata-rata dan cadangan dari endapan bahan galian tersebut. Tahapan dalam pekerjaan eksplorasi :

1. Penyelidikan Umum

a. Study Pustaka
 Keadaan geologi regional
 Keadaan tektonik
 Keadaan paleogeography setting
 Batasan luas daerah kerja
b. Pengecekan dilapangan
 Mencari singkapan batuan dan batubara
 Mengambil contoh batuan dan batubara

2. Penyelidikan Pendahuluan

a. Memetakan daerah kegiatan
 Pemetaan topografi
 Pemetaan foto udara
b. Interpretasi keadaan geologi
 Stratigrafi kedudukan batubara
 Struktur geologi
c. Pemboran
 Korelasi
 Hasil perhitungan cadangan
 Bentuk geometri cadangan
 Perkiraan kualitas

3. Penyelidikan Detail

a. Pemboran
 Bentuk geometri endapan batubara lebih teliti dan perhitungan cadangan
 Anomaly geologi (sesar)
 Kualitas batubara (Analisa laboratorium dan sifat batubara)
b. Geofisika
 Stratigrafi kedudukan batubara lebih teliti
 Struktur geologi
 Bentuk endapan batubara
c. Penentuan metode penambangan

4. Commercial exploration programme



Baca Juga : Pekerja Geologi Tambang


STUDY KELAYAKAN (FEASIBILITY STUDY)

Merupakan kegiatan untuk menghitung dan mempertimbangkan suatu endapan bahan galian ditambang dan atau diusahakan secara menguntungkan. Sebelum kegiatan perencanaan dan perancangan tambang diperlukan kegiatan study kelayakan yang menyajikan beberapan informasi :
1. Pendahuluan, ringkasan, pengertian-pengertian
2. Umum : lokasi, iklim, topografi sejarah, kepemilikan, status lahan, transportasi, dll
3. Permasalahan lingkungan : kondisi kini, baku, permasalahan yang perlu dilindungi, reklamasi lahan, study khusus, perizinan.
4. Factor geologi : keberadaan endapan, genesa, struktur, mineralogy dan petrografi.
5. Cadangan bahan galian : prosedur eksplorasi, penemuan bahan galian, perhitungan jumlah cadangan, dan kadar rata-rata.
6. Perencanaan tambang : development, dan eksploitasi
7. Pengolahan : fasilitas ditempat yang diperlukan
8. Bangunan dipermukaan : lokasi dan perencanaan konstruksi
9. Fasilitas pendukung : listrik, pengadaan air, jalan masuk, lokasi tanah buangan, perumahan, dll
10. Karyawan : tenaga kerja dan staff
11. Pemasaran : survey ekonomi terhadap permintaan dan penawaran, harga kontrak jangka panjang, lahan pengganti, dll
12. Biaya : perkiraan biaya development dan biaya eksploitasi baik langsung tidak langsung dan biaya keseluruhan, biaya pengolahan, transportasi, peleburan, dll
13. Evaluasi ekonomi : evaluasi cadangan, klarifikasi cadangan dan sumber daya alam
14. Proyeksi keuntungan : perhitungan keuntungan minimal (margin) yang didasarkan pada kisaran COG dan harga

REKACIPTA TAMBANG (MINE DESIGN)

Merupakan kegiatan untuk merencanakan dan merancang suatu tambang berdasarkan study kelayakan dan hasil akhir eksplorasi endapan bahan galian. Menurut HL. Hartman dalam introductory mining engineering 1987, ada tiga factor merancang tambang pada perencanaan open pit yaitu :
1. Factor alam dan geologi : kondisi hydrologi, type endapan biji, topografi dan karakter metallurgi dari bijih maupun batuan
2. Factor ekonomi : kadar endapan bijih, jumlah endapan bijih, SR, COG, biaya operasi, biaya investasi, keuntungan yang dikehendaki, produksi rata-rata dan kondisi pasar
3. Factor teknik : peralatan, lereng, pit, tinggi jenjang, tanjakan jalan, batas KP dan batas pit
Tujuan yang ingin dicapai dalam perencanaan tambang yaitu :
1. Menambang badan bijih sehingga biaya produksi persatuan berat logam adalah minimal
2. Mengupayakan operasi penambangan berjalan enak (lebar jalan dan jalan masuk)
3. Mengupayakan selalu tersedia singkapan bijih untuk mencegah kesalahan data eksplorasi
4. Selalu siap terhadap perubahan strip tanpa pengerahan peralatan, tenaga, schedule produksi
5. Operasi berjalan logis sejak schedule awal (pelatihan tenaga, peralatan, logistic, dll). Hal ini untuk memperkecil resiko penundaan posisi cash flow positif.
6. Memaksimalkan rancangan lereng pit sehingga memperkecil kemungkinan terjadi kelongsoran
7. Upayakan pencapaian keuntungan ekonomi pada kondisi produksi yang wajar dan upayakan COG alternatif

PERSIAPAN PENAMBANGAN (DEVELOPMENT)

Merupakan kegiatan persiapan untuk penambangan dan pengangkutan yang antara lain meliputi pembuatan lubang-lubang bukaan kearah dan didalam endapan yang sudah pasti ada, proses yang termasuk disini adalah semua tahapan yang diperlukan suatu tambang menuju ke penjadwalan produksi yang lengkap seperti persiapan peralatan penambangan, pembuatan jalan hauling, infrastruktur, konstruksi, stockfield, pelabuhan, dll.
Factor-faktor yang mempengaruhi pekerjaan persiapan penambangan adalah :
1. Factor lokasi
2. Factor geologi dan alam seperti topografi, ukuran, bentuk, kedalaman bijih, mineralogy, petrografi, struktur, genesa bahan galian, kekuatan batuan, dll
3. Factor social, ekonomi, politik, lingkungan : demografi, keterampilan penduduk setempat, financial, pemasaran, dll
Tahapan pekerjaan penting dalam persiapan penambangan tamka adalah :
1. Inisiasi (inisiatif) rencana reklamasi sebagai bagian dari persyaratan dampak lingkungan
2. Penentuan tempat penimbunan tanah pucuk (top soil) dan limbah
3. Penentuan dari pengupasan tanah penutup untuk mendapatkan jalan ke endapan