12116010 - Modul 8 - Flotasi Mineral Sulfida

Laporan Modul 8, MG3017 Flotasi Mineral Sulfida Iqlima Nur Annisa (12116010) / Kelompok 4 / Selasa, 5 Maret 2019 Asisten : Muhammad Hafidavi Fahrezy (12515074) Abstrak – Praktikum Modul 8 – Praktikum modul 8 berjudul Flotasi Mineral Sulfida ini bertujuan untuk mengamati karakteristik flotasi pada mineral sulfida yang berharga dengan memanfaatkan sifat hidrofobik supaya dapat meningkatkan kadarnya. Prinsip flotasi adalah memisahkan mineral berharga dengan mineral pengotornya berdasarkan perbedaan sifat permukaan mineral (hidrofobik untuk mineral berharga sedangkan hidrofilik untuk mineral pengotornya). Mekanisme praktikum kali ini dimulai dengan menyiapkan sampel Pb-Cu-Zn sebanyak 150 gram dan siapkan air ke dalam empat wadah berbeda dengan masing-masing volume sebanyak 1800 ml lalu campurkan keduanya, kemudian hidupkan mesin tangki flotasi untuk mengaduk campuran tersebut. Saat diaduk ukur pH awal, jika masih asam tambahkan NaOH, namun jika sudah basa tambahkan Xanthate, kemudian ukur pH akhir. Tambahkan juga dow froth dan biarkan mesin masih tetap mengaduk hingga mengapungkan mineral berharga dan dengan sendirinya mengalir keluar dari tangki tersebut. Akhir dari praktikum ini adalah menentukan nilai pH kritis dan nilai recovery tiap pH dari mineral berharga Pb-Cu-Zn yang didapat secara berturut-turut sebesar pH kritis=9; 64,813% pada pH=6; 57,507% pada pH=8; 75,467% pada pH=9; dan 59,160% pada pH=11. A. Tinjauan Pustaka Flotasi adalah salah satu metode konsentrasi yang bertujuan untuk meningkatkan kadar mineral yang berharga dari mineral gangue berdasarkan perbedaan sifat permukaan mineral (hidrofilik/hidrofobik). Hidrofilik merupakan sifat permukaan mineral yang suka terhadap air sedangkan hidrofobik merupakan sifat permukaan mineral yang tidak suka terhadap air, sehingga mineral yang suka terhadap air tidak akan diapungkan dan mineral yang tidak suka terhadap air akan diapungkan. Adapun kondisi utama agar proses flotasi dapat berlangsung dengan baik yaitu harus adanya partikel-partikel tertentu (yang akan diapungkan) menempel pada gelembung udara kemudian bersama-sama naik ke permukaan. Syarat-syarat agar proses flotasi dapat terjadi antara lain:  Ukuran partikel harus cukup kecil dengan selang ukuran optimum pada rentang 10 hingga 70 mikron.  Gelembung udara berukuran cukup untuk mengangkat partikel mineral.  Sifat-sifat fisik partikel berupa hidrofilik dan hidrofobik.  Harus tercipta suasana hidrodinamika tertentu yang memungkinkan terjadinya perlekatan mineral tertentu pada gelembung udara. Adapun operasi atau proses flotasi terdiri dari dua tahap utama, yaitu: 1) Conditioning. Merupakan tahapan dari flotasi dimana permukaan mineral yang berada dalam pulp diolah dengan reagen kimia sedemikia rupa sehingga apabila diberi udara maka mineral tertentu akan mengapung dan mineral lainnya akan tenggelam agar proses flotasi berlangsung dengan baik. Proses conditioning dilakukan dalam alat yang disebut conditioner.

Mekanisme yang diperlukan pada tahap ini yaitu:  Pengadukan reagen yang tersebar ke seluruh pulp dengan partikel-partikel mineral dalam waktu yang cukup.  Tidak ada udara yang masuk. 2) Aerasi. Merupakan tahapan proses flotasi dengan memasukkan aliran udara ke dalam pulp yang telah mengalami conditioning sehingga timbul gelembung-gelembung udara dalam pulp. Pada proses ini partikel-partikel mineral yang bersifat hidrofobik akan menempel pada gelembung udara kemudian naik ke atas dan keluar bersama-sama. Apungan itu selanjutnya ditampung, gelembung udara pecah dan tinggal padatannya. Partikel-partikel mineral yang bersifat hidrofilik akan tetap tenggelam dan menjadi produk berupa endapan. Dengan demikian dapat dipisahkan antara apungan (froth) dan endapan (sink).

Gambar 1. Mekanisme Flotasi dan Zona-Zona dalam Proses Flotasi Sumber: Bahan Kuliah MG3017 Bab XI Untuk menciptakan suatu kondisi agar proses flotasi dapat berlangsung dengan baik dibutuhkan

penambahan reagen kimia. Setiap reagen kimia yang ditambahkan mempunyai fungsi spesifik masingmasing. Ada tiga kelompok utama reagen kimia yang biasa digunakan dalam proses flotasi yaitu kolektor, frother, dan modifier. Kolektor merupakan suatu reagen kimia yang dapat mengubah permukaa mineral yang semula hidrofilik menjadi hidrofobik. Kolektor yang baik adalah kolektor yang selektif terhadap mineral tertentu, walaupun pada kenyataannya kolektor biasanya selektif terhadap kelompok mineral. Adapun kolektor yang umum digunakan dalam proses flotasi terdapat pada gambar berikut.

Frother atau pembuih merupakan reagen kimia yang digunakan dalam proses flotasi yang berfungsi untuk meurunkan tegangan permukaan air sehingga mudah membentuk gelembung yang relatif stabil. Adapun beberapa frother yang umum digunakan dalam proses flotasi terdapat pada gambar berikut.

Gambar 3. Frother Sumber: Bahan Kuliah MG3017 Bab XI

Gambar 2. Kolektor Sumber: Bahan Kuliah MG3017 Bab XI

Modifier atau regulator merupakan reagen kimia lain yang ditambahkan dalam proses flotasi yang berfungsi untuk mengatur lingkungan yang sesuai dengan lingkungan flotasi sehingga selektifitas kolektor menjadi bertambah baik dan demikian dapat memperbaiki recovery proses flotasi. Adapun modifier terdiri dari macam-macam reagen yaitu:  pH Regulator Merupakan reagen kimia yang berfungsi untuk mengatur pH lingkungan flotasi. pH regulator perlu ditambahkan dalam proses flotasi karena mineral mengapung dengan baik pada pH tertentu, reagen lebih stabil pada pH tertentu, dan kolektor juga bekerja dengan baik pada pH tertentu. pH dimana mineral-mineral dapat mengapung dengan baik disebut pH kritis. Ada dua jenis untuk pH regulator, yaitu: 1) pH regulator asam (dalam lingkungan asam) Contoh: H2SO4 2) pH regulator basa (dalam lingkungan basa) Contoh: CaO, Na2CO3, NaOH.  Depressant Merupakan reagen kimia yang berfungsi untuk mencegah interaksi kolektor terhadap mineral tertentu sehingga mineral tersebut tetap bersifat hidrofilik agar tidak terapungkan. Beberapa contoh depressant, yaitu: - ZnSO4 = untuk mendepress sphalerit (ZnS) pada pH cukup tinggi (sekitar 9-11) - NaCN = untuk mendepress sphalerit, Au, Ag.

 Activator Merupakan reagen yang berfungsi membantu kolektor agar interaksi kolektor dengan mineral tersebut bekerja dengan baik. Beberapa contohnya seperti CuSO4 dan Na2S.9H2O  Dispersant Merupakan reagen kimia yang berfungsi untuk melepas penempelan partikel-partikel halus pada permukaan mineral yang akan diapungkan. Salah satu contohnya yaitu Na2O.SiO2 Faktor-faktor yang mempengaruhi proses flotasi antara lain:  Ukuran partikel  Persen padatan  Derajat oksidasi  pH pulp dan karakteristik air  Reagen flotasi  Kecepatan putaran pengaduk  Laju pengaliran udara

C. Pengolahan Data Percobaan 1. Diagram Alir Percobaan

B. Data Percobaan

Gambar 6. Diagram Alir Percobaan Sumber: Penulis 2. Gambar 4. Tabel Berat Tiap Komponen dengan Variasi pH Sumber: Penulis

Rumus yang Digunakan a. Persen berat konsentrat =

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑢𝑚𝑝𝑎𝑛

x 100%

b. Persen berat Pb-Cu-Zn dalam konsentrat =

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑃𝑏−𝐶𝑢−𝑍𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡

x 100%

c. Persen recovery Pb-Cu-Zn =

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑃𝑏−𝐶𝑢−𝑍𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑃𝑏−𝐶𝑢−𝑍𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑢𝑚𝑝𝑎𝑛 𝑎𝑤𝑎𝑙

x 100%

d. Persen recovery kumulatif Pb-Cu-Zn = ∑𝑛𝑘=1 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑣𝑒𝑟𝑦 Pb-Cu-Zn konsentrat k

Gambar 5. Tabel Hasil XRF Sumber: Penulis

3.

Perhitungan a. Persen berat konsentrat

Gambar 7. Tabel Persen Berat Konsentrat Sumber: Penulis

Gambar 8. Grafik Persen Berat Konsentrat Sumber: Penulis b. Persen berat Pb-Cu-Zn dalam konsentrat

Gambar 12. Grafik Persen Recovery Pb-Cu-Zn Sumber: Penulis d. Persen recovery kumulatif Pb-Cu-Zn

Gambar 13. Tabel Persen Recovery Kumulatif Pb-Cu-Zn Sumber: Penulis

Gambar 9. Tabel Persen Pb-Cu-Zn dalam Konsentrat Sumber: Penulis Gambar 14. Grafik Persen Recovery Kumulatif Pb-Cu-Zn Sumber: Penulis

Gambar 10. Grafik Persen Pb-Cu-Zn dalam Konsentrat Sumber: Penulis c. Persen recovery Pb-Cu-Zn

Gambar 11. Tabel Persen Recovery Pb-Cu-Zn Sumber: Penulis

D. Analisa Hasil Percobaan Berdasar hasil percobaan yang dilakukan sebanyak empat kali didapat bahwa kondisi dengan pH=9 adalah yang lebih efektif untuk dilakukan flotasi pada mineral Pb-Cu-Zn atau dapat dikatakan juga bahwa pH kritis dalam percobaan ini adalah saat pH=9. pH kritis merupakan pH larutan yang mempengaruhi konsentrasi kolektor yang digunakan dalam pengapungan mineral karena pada pH kritis tersebut reagen kimia yang digunakan dapat berfungsi secara optimal sehingga recovery yang didapat lebih baik, yaitu sebesar 75,467%. Meski begitu nilai recovery tersebut belum bisa dikatakan cukup baik karena tidak di atas/sama dengan 80%. Adapun nilai recovery yang diperoleh dari tiap pH yang berbeda-beda secara berurutan yaitu 64,813% pada pH=6; 57,507% pada pH=8; 75,467% pada pH=9; dan 59,160% pada pH=11. Jelas sekali terlihat bahwa recovery yang diperoleh tidak harus selalu berbanding lurus pada kondisi pH yang terjadi, namun nilai recovery akan lebih besar pada kondisi pH yang optimum, bergantung pada seberapa banyak dan apa jenis mineral yang dilakukan pada proses flotasi

tersebut serta berapa jumlah reagen kimia yang ditambahkan. Namun pada percobaan kali ini reagen kimia yang digunakan yaitu Xanthate (kolektor) sebanyak 10 tetes, dow froth (frother) sebanyak 10 tetes, dan NaOH (modifier) sebanyak 50 tetes. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses percobaan flotasi adalah:  Kecepatan putaran alat flotasi. Kecepatan yang lambat akan memperlambat proses pengikatan antara gelembung udara dan partikel mineral. Namun bila terlalu cepat, maka gelembung udara tidak dapat mengikat partikel mineral tersebut.  Jumlah reagen yang digunakan. Jumlah reagen yang digunakan harus sesuai dengan jumlah umpan yang ada.  Keasaman pH pulp. Reaksi kimia akan optimum apabila dalam kondisi pH tertentu.  Waktu pengambilan konsentrat dari penampung froth dan tailing. Apabila terlalu lama pengambilannya dapat menyebabkan kontaminasi dari pengotor yang ikut terbawa oleh gelembung udara.  Pengambilan konsentrat yang kurang optimal juga dapat mengakibatkan masih ada yang tertiggal di dalam sel flotasi.  Penimbangan umpan yang kurang presisi sehingga akurasi data menjadi kurang maksimal.

3.

E. Jawaban Pertanyaan dan Tugas 1. Apa tujuan desliming pada umpan flotasi? Jawab: Untuk melepaskan partikel-partikel yang berukuran terlalu halus (slimes) dari permukaan mineral yang diapungkan, karena dengan adanya slimes dapat mengakibatkan proses flotasi semakin sulit khususnya mengurangi daya penyerapan oleh kolektor. 2. Tuliskan persamaan kimia yang menunjukkan ionisasi Kalium Ethyl Xanthate ke dalam air! Jawab: Pada awalnya terjadi oksidasi mineral logam sulfida sebagai berikut, MS + 2H2O -> M(OH)2 + S + 2H+ + 2eKemudia setelah ditambahkan Kalium Ethyl Xanthate akan terjadi reaksi, 2MS + 2O2 + H2O -> MS2O3 + M(OH)2 MS2O3 + 2ROCS2- -> M(ROCS2)2 + S2O322MS + 4ROCS2- + 3H2O -> 2M(ROCS2)2 + S2O32+ 6H+ + 8eDengan M adalah mineral logam dan ROCS2 adalah Kalium Ethyl Xanthate. Dari reaksi di atas dapat dilihat ionisasi Kalium Ethyl Xanthate di dalam air.

5.

4.

6.

7.

Tuliskan tujuan conditioning pada umpan flotasi! Jawab: Untuk memberikan kondisi yang ideal dan baik selama proses flotasi sehingga ketika diberi udara, mineral tertentu akan terangkat ke permukaan dan mineral lainnya tetap berada di dasar. Hal ini juga berguna agar reagen yang ditambahkan pada proses flotasi dapat tersebar secara merata sehingga reaksi partikel dengan reagen terjadi secara menyeluruh. Tuliskan dan jelaskan macam-macam flotasi cell yang dipergunakan dalam flotasi komersial! Jawab: a. Agitation Machine Cell Gelembung udara yang dihasilkan pada alat ini berasal dari impeller sehingga gelembung udara tersebut dapat bergerak ke atas. b. Pneumatic Machine Cell Gelembung udara yang digunakan pada proses flotasi berasal dari injeksi yang dilakukan dari luar ke dalam sel flotasi. c. Cascade Machine Cell Gelembung udara yang digunakan berasal dari mekanisme yang sama apabila co-pebble jatuh ke dalam air. d. Sub-Aeration Machine Cell e. Mekanisme alat ini sama dengan mekanisme pada alat Agitation Machine Cell, akan tetap pada alat ini terdapat perangkat yang dapat mengatur jumlah udara yang dikeluarkan pada alat. Apa yang dimaksud dengan zat surface aktif? Jawab: Zat yang dapat diserap dalam permukaan udara-air. Apabila bereaksi dengan air, dipol air akan bersatu dengan polar-polarnya. Jelaskan mengapa air murni tidak membentuk froth? Jawab: Karena air murni memiliki rumus kimia H2O yang cukup stabil sehingga ketika terjadi ionisasi, yang terbentuk adalah ion H+ dan OH-. Saat memasukkan udara ke dalam air murni tidak akan terjadi sebuah fase gas. Air murni juga tidak dapat membentuk froth (buih) karena air murni memiliki tegangan permukaan yang tinggi, sehingga gelembung yang baru terbentuk langsung hancur kembali. Jelaskan mekanisme aksi pada proses flotasi! Jawab: Flotasi terdiri dari tiga aksi, yaitu 1) penambahan selektif terhadap gelembung udara (disebut juga flotasi sebenarnya), 2) pertukaran di dalam air yang melewati buih, dan

3) perangkap fisik antara partikel di dalam buih yang ditambahkan ke gelembung udara (disebut juga agregasi). Ketiga mekanisme aksi di atas dibantu dengan pemberian reagen kimia seperti kolektor sebagai pengubah sifat mineral dari hidrofilik menjadi hidrofobik, fother sebagai penjaga kestabilan pembuihan, dan modifier sebagai pengatur lingkungan proses flotasi. F. Kesimpulan 1. Nilai pH kritis berdasar hasil percobaan adalah pH=9 karena nilai recovery yang didapat lebih besar dari nilai recovery di pH lainnya, yaitu sebesar 75,467% (meski sebenarnya nilai tersebut belum bisa dikatakan baik karena tidak di atas/sama dengan 80%). 2. Nilai masing-masing recovery untuk di tiap pH berdasar hasil percobaan secara berturut-turut yaitu 64,813% pada pH=6; 57,507% pada pH=8; 75,467% pada pH=9; dan 59,160% pada pH=11.

Gambar 16. Pengukuran pH Sumber: Dokumentasi Penulis

G. Daftar Pustaka Sanwani, Edy. 2019. Bahan Kuliah MG3017 Bab XI:Flotasi. Hal. 1-57. Wills, B. A., T. J. Napier Munn. 2005. Wills' Mineral Processing Technology. Brisbane: Elsevier Science & Technology Books. Hal. 301-317. H. Lampiran  Foto Praktikum

Gambar 17. Penambahan Reagen Sumber: Dokumentasi Penulis

Gambar 15. Mesin Tangki Flotasi Sumber: Dokumentasi Penulis Gambar 18. Pengambilan Buih Sumber: Dokumentasi Penulis

Gambar 19. Mineral Berharga Hasil Flotasi Sumber: Dokumentasi Penulis 

Foto Alat di Industri

Gambar 20. Outokumpu Flotatio Cell Banks Sumber: Bahan Kuliah MG3017 Bab XI

Gambar 21. Dorr-Oliver Flotation Cell Sumber: Bahan Kuliah MG3017 Bab XI