Laporan Modul Viii, Mg3017 Pengolahan Bahan Galian Flotasi Mineral Sulfida Juan Yonathan (12117074) / Kelompok 3 / Kamis, 14 November 2019 Asisten: Nurussyifaail Fuadah (12516047)

Laporan Modul VIII, MG3017 Pengolahan Bahan Galian Flotasi Mineral Sulfida Juan Yonathan (12117074) / Kelompok 3 / Kamis, 14 November 2019 Asisten : Nurussyifaail Fuadah (12516047)

Abstrak – Praktikum Modul VIII - Praktikum Flotasi Mineral Sulfida yang dilakukan pada hari Kamis, 14 November 2019 pukul 17.00-18.30 di Laboratorium Pengolahan Bahan Galian bertujuan menetukan recovery flotasi mineral sulfida dan menentukan pH optimum untuk proses flotasi mineral sulfida. Praktikum ini membahas mengenai proses konsentrasi pada proses pengolahan bahan galian. Pada praktikum ini dijelaskan mengenai proses konsentrasi. Proses konsentrasi yang didemonstrasikan yaitu flotasi mineral. Flotasi adalah salah satu metode yang digunakan dalam pengolahan bahan galian. Flotasi digunakan untuk memisahkan mineral berharga dari mineral lain yang tidak berharga, yaitu dengan memanfaatkan sifat hidrofilik dan hidrofobik mineral. Dalam flotasi digunakan reagen-reagen kimia, berupa kolektor, frother dan modifier, baik yang berupa pH regulator,activator, maupun depresan. A.

Flotasi secara umum terdiri adari 2 tahapan utama, yaitu:

2.

Conditioning, meliputi tahapan agitasi atau pengadukan agar pulp menempel pada reagen kimia. Agitasi menimbulkan turbulensi dalam pulp dan menyebabkan terjadinya tumbukan antara partikel dan gelembung, yang kemudian gelembung akan mengikat mineral berharga ke permukaan air. Aeration, meliputi proses penambahan udara agar terbentuk gelembung-gelembung.

Material terpisah dari pulp melalui proses flotasi yang terdiri dari tiga mekanisme, yaitu: 1. 2. 3.

Faktor-faktor operasi yang mempengaruhi flotasi adalah: a.

Tinjauan Pustaka

Flotasi merupakan metode pemisahan secara fisika-kimia yang digunakan di dalam pengolahan bahan galian, salah satunya yang akan kita bahas kali ini, yaitu dalam pemisahan timbal dari mineral-mineral lain. Berdasarkan jenis sel flotasi yang digunakan, flotasi dapat dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu flotasi mekanikal, flotasi kolom dan flotasi penumatik. Sementara berdasarkan prosesnya, flotasi dapat dikelompokkan menjadi bulk floatation, differential floatation dan selective floatation.

1.

hidrofilik menjadi hidrofobik inilah diperlukan reagen kimia yang disebut kolektor. Sementara itu, untuk menstabilkan tegangan permukaan sehingga gelembung tidak mudah pecah, digunakan frother. Selain itu ada juga modifier, untuk memodifikasi lingkungan flotasi, yang terdiri dari pH regulator (untuk mengatur pH), serta activator dan depressant, yang masing-masing digunakan untuk membantu dan menghalangi air untuk menempel pada partikel.

Penempelan selektif terhadap gelembung udara (flotasi sebenarnya), merupakan bagian terpenting Pertukaran dalam air yang melalui buih Penangkapan secara fisik antara partikel di dalam buih yang di menempel ke gelembung udara (agregasi)

Flotasi memanfaatkan salah satu sifat mineral, yaitu hidrofilik dan hidrofobik. Mineral yang hidrofobik sulit ditempeli air, sementara mineral hidrofilik mudah ditempeli air. Kebanyakan mineral bersifat hidrofilik dalam keadaan alaminya sehingga diperlukan reagen kimia untuk mengubahnya menjadi hidrofobik sehingga mudah menempel pada gelembung udara. Untuk mengubah sifat

b. c.

d. e. f. g.

Ukuran partikel. Ukuran partikel yang terlalu kecil selain menyebabkan penggunaan reagen kimia yang boros, juga akan menyebabkan sliming sehingga menghalangi gelembung menempel pada partikel. Sebaliknya, jika ukuran partikel terlalu besar, maka partikel akan mengendap dan sulit diflotasi ke permukaan oleh gelembung. Selain itu, jika ukurannya terlalu besar, keberadaan pengotor pun lebih banyak karena belum terbebaskan. Persen solid. Derajat oksidasi. Mineral oksida sulit untuk diflotasi. Sebaliknya mineral sulfida mudah untuk diflotasi, sehingga mineral oksida yang akan diflotasi umumnya diubah terlebih dahulu menjadi mineral sulfida. Suhu, pH, dan densitas pulp. Reagen kimia. Kecepatan putaran pengaduk Tipe sirkuit flotasi

Flotasi merupakan proses konsentrasi yang utama berdasarkan sifat kimia permukaan partikel mineral dalam suatu pelarutan. Flotasi dapat diterapkan pada bijih dengan kadar rendah dan membutuhkan ukuran partikel yang halus hasil penggerusan. Mesin flotasi memiliki fungsi utama yang sama, yaitu partikel yang telah jadi hydrophobic akan bergabung bersama gelembung udara, sehingga partikel tersebut dapat mengambang di permukaan dan dipisahkan dari mineral lainnya. Sehingga untuk mendapatkan fungsi tersebut, suatu alat flotasi harus: 1. Mempertahankan suspensi seluruh partikel. 2. Menjamin seluruh partikel dapat memasuki mesin sehingga memiliki kesempatan untuk terflotasi. 3. Mendispersikan gelembung udara melalui pulp (campuran mineral dengan air) 4. Menyebabkan adanya tabrakan antara gelembung udara dengan partikel hydrophobic sehingga partikel terbawa bersama gelembung udara ke permukaan. 5. Menyediakan region pulp yang tidak bergerak secepat mungkin di bawah lapisan buih yang terbentuk. 6. Menyediakan kedalaman yang cukup pada lapisan buih yang terdapat partikel mineralnya untuk dapat dialirkan.

Flotasi mineral sulfida terdiri dari dua mekanisme, dengan contoh diambil sesuai mineral yang digunakan pada praktikum yaitu Galena (PbS), yaitu: Chemisorption Mechanism 1. Oksidasi pada permukaan sulfida menjadi sulfat akibat oksigen terlarut pada pulp, berdasarkan reaksi: PbS(s) + 2O2(g) ↔ PbSO4(s) 2. Pergantian ion pada permukaan ion sulfat oleh ion karbonat: PbSO4(s) + CO32-↔ PbCO3(s) + SO423. Pergantian ion pada permukaan ion sulfat dan karbonat oleh ion xanthate: PbSO4(s) + 2X- ↔ PbX2(s) + SO42PbCO3(s) + 2X-↔ PbX2(s) + CO32Pb(OH)2(s) + 2X-↔ PbX2(s) + 20H4. Presipitasi dalam jumlah besar oleh xanthate pada permukaan mineral. Electrochemical Oxidation Mechanism Pada suatu mineral yang bersifat konduktif, dan mineral tersebut terlarut dalam air, terdapat suatu potensial yang dikenal sebagai rest-potential. Sehingga dapat terjadi reaksi pada anoda oksidasi: 2X-↔ X2 + 2edan terjadi reaksi pada katoda: ½O2(ads) + H2O + 2e-↔ 2OHSehingga terjadi perpindahan elektron pada mineral sulfida tersebut, yang reaksi secara keseluruhannya adalah: 2X- + ½O2(ads) + H2O ↔ X2 + 2OHKeterapungan (float ability) dari suatu mineral ditentukan dengan kecenderungannya untuk menempel pada permukaan gelembung udara, dan hali ini dipengaruhi oleh sifat-sifat permukaan mineral. Dengan menggunakan berbagai reagent flotasi, sifat-sifat permukaan mineral dapat diubah dan dikendalikan. 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

Pada proses konsentrasi flotasi, salah satu hal terpenting adalah penambahan reagent ke dalam campuran

air dan mineral (pulp) sehingga terjadi perubahan sifat permukaan partikel mineral. Karena pada umumnya mineral bersifat hydrophilic (suka terhadap air), sehingga perlu adanya perubahan sifat permukaan menjadi hydrophobic. Sifat suatu reagent dalam proses konsentrasi flotasi adalah activators, depressants, dan dispersant. air, tetapi sukar melekat pada gelembung udara. Reagent-reagent yang penting di antaranya adalah frothers, yang berfungsi untuk meningkatkan dispersi dari gelembung udara dalam pulp, dan untuk mengontrol karakteristik buih yang dihasilkan. Selain itu, reagent yang penting adalah collectors yang berfungsi sebagai pengadsorbsi permukaan pertikel. Fungsi reagent-reagent ini juga bergantung pada kondisi pH dari pulp itu sendiri. Reagent-reagent kimia yang perlu ditambahkan dalam proses ini digolongkan menjadi: 1. Collector Collector adalah reagent yang berfungsi untuk mengubah partikel suka air (hidrofil) menjadi partikel suka udara (hidrofob). Reagent ini bekerja dengan memanfaatkan sifat kepolaran permukaan partikel yang akan menyebabkan partikel tersebut mudah menempel ke gelembung udara. Contoh kolektor untuk mineral sulfida adalah Xanthate, dan Dithiophosphate. Sedangkan untuk mineral non sulfida adalah Fatty acid jenuh dan tidak jenuh. Sedangkan kolektor yang dipakai pada percobaan kali ini adalah minyak diesel (diesel oil) 2. Frother Frother merupakan zat kimia yang berfungsi untuk menstabilkan gelembung udara agar tidak pecah pada proses flotasi mineral dengan cara menurunkan tegangan permukaan air. Gelembung ini harus bisa mengikat mineral berharaga yang kemudian akan mengapung di dalam sel flotasi. Contoh dari frother adalah DOWFROTH Flotation Frother Series, MIBC, dan Polyalkoxyparaffins. Pada praktikum kali ini digunakan minyak pinus (pine oil) sebagai frother nya. 3. Modifier Modifier digunakan untuk mengembalikan sifat permukaan ke yang aslinya. Tujuannya adalah untuk meningkatkan selectivity dan mengoptimalkan proses flotasi. Modifying agent dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu : a) pH Regulator pH regulator berfungsi untuk mengatur pH dimana proses berlangsung secara optimum, apakah reaksi berjalan dengan baik di kondisi asam atau basa. Untuk menciptakan kondisi asam biasanya digunakan H2SO4 sedangkan lime digunakan untuk menciptakan kondisi basa. b) Aktivator Aktivator bertujuan untuk meningkatkan aktivitas permukaan mineral agar dapat berinteraksi dengan kolektor, sehingga adsorbsi kolektor pada permukaan partikel menjadi lebih baik.

c)

Depressant Depressant berguna untuk mencegah pengapungan mineral tertentu tanpa menghalangi pengapungan mineral lainnya. Dengan kata lain untuk membantu kolektor menurunkan kembali material yang tidak diinginkan yang ikut terangkat.

C. Pengolahan Data Percobaan 1. Langkah langkah Percobaan

Mulai Disiapkan feed berupa mineral sulfida dengan persen solid 15% dan massa bijih 317,65 gram

Isi sel flotasi dengan air dan dituangkan bijih sulfida ke dalam sel flotasi

Mesin flotasi dinyalakan dengan kecepatan impeller 1500rpm B.

Data Percobaan

Adapun data data yang diperoleh sebagai berikut

Ditambahkan collector kemudian dibiarkan selama 120 s, setelah itu ditambahkan frother kemudian dibiarkan selama 120 s

Tabel 1. Hasil flotasi dengan variasi pH Produk

6

8

9

11

Konsentrat 1

41,21

41,02

38,12

44,99

Konsentrat 2

40,33

44,38

59,17

34,67

Konsentrat 3

74,99

86,77

37,88

77,18

Konsentrat 4

88,02

95,12

88,02

82,48

Tailing

73,1

Kran udara dibuka dan apungan material dikumpulkan, kemudian kran ditutup kembali, lalu konsentrat dan tailing dianalisa kandungan mineralnya

Selesai 2.

50,36

94,46

78,33

Rumus Rumus yang Digunakan 1. % Berat Konsentrat %𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 =

Umpan

317,65 317,65

317,65

317,65

2.

berat konsentrat berat feed

× 100%

% Cu dalam konsentrat

%Cudalamkonsentrat =

berat Cu × 100% beratCudalamkonsentrat

3.

Tabel 2. Hasil AAS Produk

6

8

9

11

Cu dalam Konsentrat 1

36,13

39,55

41,02

33,67

Cu dalam Konsentrat 2

18,02

13,01

21,07

18,01

Cu dalam Konsentrat 3

15,11

12,57

18,99

11,01

Cu dalam Konsentrat 4

12,09

11,09

15,99

7,07

Jumlah Cu dalam konsentrat Jumlah Cu dalam umpan awal

81,35

76,22

97,07

69,76

116,64

119,45

107,83

132,17

% Recovery berat Cu dalam konsentrat % recovery = × 100% berat Cu dalam feed 4. % Total Recovery %TotalRecovery =

berat Cu dalam konsentrat total × 100% berat Cu dalam feed

3. Perhitungan Data - Tabel dan grafik % berat konsentrat dan pH

Produk

pH 6

pH 8

pH 9

pH 11

Konsentrat 12,973 12,914 12,0006 14,1634 1 Konsentrat 12,696 13,971 18,6274 10,9145 2 Konsentrat 23,608 27,316 11,9251 24,2972 3 Konsentrat 27,71 29,945 27,7097 25,9657 4

Contoh Perhitungan:% berat konsentrat dalam konsentrat 1: 41.21 gram %𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡 = × 100% 317.65 𝑔𝑟𝑎𝑚 % berat konsentrat = 12,9742%

%Berat Konsentrat

% Recovery dan pH

-

40 30

Konsentrat 2

10 6

8

9

11

Konsentrat 3

0 6

8

9

11

Konsentrat 4

pH

Tabel dan grafik % total recovery dan pH

pH 6 44,413

pH 8 51,889

pH 9 42,2582

pH 11 48,2655

22,151

17,069

21,706

25,8171

18,574

16,492

19,5632

15,7827

14,862

14,55

16,4726

10,1347

100

100

100

100

% Berat Cu dalam Konsentrat dan pH 60 40 20 0

Konsentrat 1 Konsentrat 2 6

8

pH 6

Total

Contoh perhitungan %berat Cu dalam konsentrat 1: 36.13 gram %Cudalamkonsentrat = × 100% = 81.35% 81.35 𝑔𝑟𝑎𝑚

9

Konsentrat 3

11

Konsentrat 4

pH

Tabel dan grafik % recovery dan pH

pH 6

Konsentrat 1 30,976

pH 8 33,11

Konsentrat 2 15,449 10,892

pH 9

pH 11

38,0414 25,4748 19,54

13,6264

Konsentrat 3 12,954 10,523 17,6111 8,33018 Konsentrat 4 10,365 9,2842 14,8289 5,34917 Total

Konsentrat 2

10

Produk

Konsentrat 4

Tabel dan grafik % berat Cu dalam konsentrat dan pH

%Berat Konsentrat

-

pH

Produk

Konsentrat 1

20

Konsentrat 3

0

Produk Konsentrat 1 Konsentrat 2 Konsentrat 3 Konsentrat 4 Total

-

30

Konsentrat 1

20

69,745 63,809 90,0213 52,7805

Contoh perhitungan % Recovery dalam konsentrat 1: 36.13 gram % recovery = × 100% = 44.41% 116.64 𝑔𝑟𝑎𝑚

pH 8

pH 9

pH 11

69,745 63,809 90,0213 52,7805

Contoh perhitungan total recovery pada pH 6: 81.35 gram %TotalRecovery = × 100% = 69.74% 116.64𝑔𝑟𝑎𝑚

% Total Recovery dan pH %Berat Konsentrat

%Berat Konsentrat

% Berat Konsentrat dan pH

40

D.

100 50 %Total Recovery

0 6

8

9

11

pH

Analisa Hasil Percobaan

Percobaan ini bertujuan menentukan pH optimum untuk flotasi mineral sulfida, jika dilihat dari persen berat konsentrat, %Cu dan %recovery yang didapat. Dari table dan grafik persen berat terhadap pH, dapat dilihat bahwa kisaran persen berat berada di antara 12-30 gram, dengan nilai maksimum 29,9 gram pada pH 8, sementara pada pH 11, mengalami penurunan drastis. Dari hasil pengolahan data pada praktikum kali ini didapatkan %berat konsentrat, %Cu konsentrat 1 pada setiap pH, lebih besar dibanding besarnya nilai %Cu konsentrat 2,3, dan 4. Hal tersebut dapat disebabkan karena konsentrat 1 merupakan proses konsentrasi yang pertama sehingga pada proses flotasi sulfide pada konsentrat 1 ini masih mengandung paling banyak Cu. Sedangkan pada konsentrat 2-4 hanya terdapat sisa Cu dari proses flotasi mineral sulfida konsentrat sebelumnya sehingga % berat konsentrat dan %Cu cenderung selalu menurun untuk konsentrat selanjutnya. Lalu Dari hasil pengolahan data juga didapatkan nilai recovery total pada masing masing pH. Pada pH 6 didapatkan nilai recovery sebesar 69,74%, pada pH 8 sebesar 63,81%, pada pH 9 sebesar 90,02% dan pH 11 sebesar 52,78%. Maka untuk pH optimum, dapat dikatakan bahwa nilainya berkisar pada angka 9. Hal ini dapat dilihat secara keseluruhan, bahwa nilai yang paling konsisten adalah pH 9.

Nilai dari recovery dapat ditingkakan dengan mengatur reagen-reagen kimia yang dimasukkan ke dalam sel flotasi dengan optimal. Pada praktikum kali ini digunakan reagen kimia Potassium amyl xanthate (PAX) sebagai collector yang berfungsi untuk menyebabkan partikel mineral menjadi suka udara dengan cara melapisi permukaan polar dari partikel mineral dengan reagent. Sehingga pada bagian luar dari mineral terjadi reaksi kimia yang membentuk lapisan non polar yang mudah menarik udara, dan mineral kan mudah menempel pada gelembung udara. DOWFROTH sebagai frother yang berfungsi untuk membantu menstabilkan gelembung udara yang terbentuk, sehingga tidak mudah pecah. Reagen terakhir yang digunakan pada praktikum kali ini adalah CaO sebagai modifying agent yang berfungsi untuk mengendalikan pH, menghilangkan pengaruh gangguan slime, colloid, dan garam laut. Untuk penggunaan reagen kimia, yang umumnya digunan di pabrik yaitu 0.03/ton. hal ini akan mempengaruhi proses flotasi, yaitu dari segi optimasi recovery. Namun pada percobaan kali ini, penggunaan reagen kimia dirasa sudah cukup, karena gelembung yang terbentuk cukup stabil dan tidak mudah Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi konsentrasi flotasi pada percobaan ini adalah:  Kecepatan putaran alat flotasi : kecepatan yang lambat memperlambat proses pengikatan antara gelembung udara dan partikel mineral ; bila terlalu cepat, maka gelembung udara tidak dapat mengikat partikel mineral tersebut.  Jumlah reagent yang digunakan, dimana perlu diberikan reagent dalam jumlah yang sesuai dengan jumlah umpan yang ada.  Keasaman (pH) pulp : reaksi kimia akan optimum pada kondisi pH tertentu.  Waktu pengambilan konsentrat dari penampung froth dan tailing apabila terlalu lama dapat menyebabkan kontaminasi dari pengotor ikut terbawa oleh gelembung udara.  Pengambilan konsentrat yang kurang optimal juga dapat mengakibatkan masih ada yang tertinggal di dalam sel flotasi  Penimbangan umpan yang kurang presisi sehingga akurasi data kurang maksimal E.

Jawaban Pertanyaan dan Tugas

1. Apa tujuan desliming pada umpan flotasi? Desliming adalah proses yang bertujuan untuk menghilangkan slime pada proses flotasi karena slime dapat mengganggu proses flotasi. Sehingga desliming dilakukan agar proses flotasi lebih efektif. 2. Tuliskan persamaan reaksi yang menunjukkan ionisasi potassium ethyl xanthate (PAX) di dalam air! CH3CH2OCS2K + H2O CH3CH2OCS2H + KOH CH3CH2OCS2H CS2 + CH3CH2OH

3. Tuliskan tujuan conditioning pada umpan flotasi! Conditioning merupakan preparasi permukaan mineral sebelum mineral masuk dalam sel flotasi. Tujuan Conditioning adalah menyiapkan permukaan mineral sehingga mineral bijih yang akan diambil dapat dipisah dari mineral pengotornya. Pengkondisian permukaan dilakukan dengan menambah beberapa reagent ke dalam tangki Conditioner. Adapun reagent utama yang ditambahkan pada proses pengkondisian adalah kolektor, frother (pembuih), depressant (pendepres) 4. Tuliskan dan jelaskan macam-macam sel flotasi yang dipergunakan dalam flotasi komersial! Flotasi Mekanik Shaft dan impeller terletak di tengah mesin, udara akan dimasukkan melaluai shaft dan didispersikan ke permukaan melalui impeller. Jenis ini terdiri dari dua macam berdasarkan proses aerasinya, yaitu induksi dan blower. Dikatakan induksi apabila air masuk secara manual tanpa adanya bantuan mesin dengan memanfaatkan perbedaan tekanan antara di dalam sel dengan di udara. Sedangkan proses aerasi pada tipe blower memanfaatkan media blower. Flotasi Pneumatik Tidak ada impeller dan bekerja dengan mengkompres udara untuk agitasi atau “the pulp aerator”. Flotasi Kolom Flotasi dilakukan di dalam sebuah kolom, sementara proses conditioning dilakukan di luar sel. Tidak ada bagian yang bergerak pada flotasi kolom ini. Udara dihembuskan dari bawah 5. Apa yang dimaksud reagen activator Reagen kimia yang diperlukan dalam proses flotasi untuk mengintensifkan selektifitas dari pekerjaan kolektor. 6. Jelaskan kenapa air murni tidak membentuk froth! Air murni tidak dapat membentuk froth karena memiliki tegangan permukaan yang tinggi. Hal tersebut menyebabkan gelembung yang terbentuk pada permukaan air bersifat tidak stabil sehingga langsung pecah. 7. Jelaskan mekanisme aksi pada flotasi - Conditioning: Mekanisme pertama dalam proses flotasi. Conditioning dilakukan dengan cara menambahkan zat-zat reagen seperti collector, depressant, dan frother ke dalam pulp yang bertujuan untuk mengubah sifat mineral berharga hidrofilik menjadi hidrofobik agar dapat dipisahkan dengan cara pengapungan. Pada conditioning, umpan akan diaduk agar reagen terdistribusi dengan merata dan partikel mineral memiliki waktu yang cukup untuk berinteraksi dengan partikel reagen yang ditambahkan dengannya. - Aerasi: Tahap pengaliran udara ke dalam pulp secara mekanis, baik melalui agitasi maupun injeksi udara. Pada saar aerasi, aliran udara yang bertekanan lebih besar akan mengalir ke dalam pulp dan membentuk gelembunggelembung udara. Pada proses aerasi ini partikel-partikel mineral yang bersifat hidrofobik akan menempel pada

gelembung udara kemudian naik ke atas untuk selanjutnya dipisahkan. F. 

Kesimpulan Pada percobaan kali ini diperoleh % total recovery dari dengan perlakuan pH yang berbeda beda yaitu pH 6 adalah 69.74%, pH8 adalah 63.81%, pH 9 adalah, 90.02% dan pH 11 adalah 52.78%. sehingga pH optimum yang didapatkan pada percobaan kali ini adalah pH 9.

G. Daftar Pustaka  Burt, R.O., 1984., Gravity Concentration Technology., Elsevier., Amsterdam.  Priyor, E.J, 1965., “Mineral Processing”., Elsevier, Amsterdam  H.

Catatan kuliah dan slide dari dosen terkait Lampiran

Hasil dokumentasi selama Praktikum :