Andik Yudiarto, ST AM. Recovery
Proses Pengolahan Emas (Au) dan Perak (Ag) Secara umum, proses ekstraksi logam dari bijih tidak bisa dipisahkan dari proses proses kominusi (Reduksi Ukuran) untuk membebaskan mineral berharga sebagai proses awal, awal, proses lanjutan lanjutan dari kominusi kominusi melalui jalur Hidrometalurgi adalah Leaching (Pelarutan Selektif). Selektif). Ada beberapa reagent (Pereaksi) (Pereaksi) yang bisa digunakan dalam proses leaching untuk mengekstrak logam emas (Au) dan perak (Ag) dari bijih, diantaranya : Mercury (Hg), Sianida Sianida (CN-) biasanya dalam bentuk senyawa KCN atau NaCN, Thiosulfat (Na2S2O3), dan Thio Thiourea. Pemilihan reagent yang digunakan untuk leaching bergantung kepada: 1. Jenis mineral bijih 2. Kadar logam berharga dalam bijih 3. Harga/biaya 4. Kemudahan handling material 5. Peraturan perundangan yang berlaku. Sampai saat ini reagent sebagai pelarut emas dan perak yang paling banyak digunakan di industri adalah Sianida (CN-). Meskipun mempunyai sifat yang beracun, namun sianida paling banyak digunakan. Hal itu disebabkan oleh Recovery Au yang tinggi (>95%), waktu proses yang relatif singkat, dan sampai saat ini paling ekonomis. Di masa yang akan datang, kemungkinan posisi sianida akan tergantikan oleh reagent lain yang lebih ramah lingkungan tetapi tidak mengurangi recovery dari Emas dan Perak. Beberapa reagent sudah di coba oleh para peneliti, terutama thiosulfat. Berdasarkan hasil penelitian yang telah kami lakukan sendiri, thiosulfat memang bisa digunakan sebagai reagent pengganti sianida. Meskipun konsumsi thiosulfat jauh lebih besar dari pada sianida namun thiosulfat lebih ramah lingkungan dan cash cost lebih rendah, cash cost yang lebih rendah dibandingkan sianida disebabkan oleh tidak adanya biaya untuk destruksi sianida. Penyempurnaan penelitian masih terus dilakukan oleh para peneliti terutama terhadap kestabilan thiosulfat yang memang lebih rendah dibandingkan Sianida, sehingga perlu kondisi yang benar-benar terjaga dengan baik.
Secara umum, jalur proses pengolahan emas dan perak yang sering digunakan oleh industri dapat dilihat dalam diagram berikut : Ore
Crushing Kominusi Crushing/Milling Concentration Leaching Jalur 1
Jalur 2
Adsorption
Precipitation
Elution
Decantation
Electrowining
Filtering
Cake
Smelting
Bullion
Refining
Au & Ag Pure
Concentration Proses pengkonsentrasian ini tidak harus dilakukan, tergantung dari jenis mineral bijih. Jika bijih banyak mengandung emas dalam bentuk native maka sebaiknya dilakukan proses konsentrasi. Jika tidak dilakukan konsentrasi maka emas dalam bentuk native tidak akan hancur dalam proses grinding/milling, hanya menjadi pipih yang akhirnya bisa melayang pada slurry dan terbuang bersama tailing sebelum terleaching sempurna. Ada berbagai macam metode pengkonsentrasian, metode yang paling banyak digunakan adalah Gravity Concentration baik itu Hamphreys Spiral, Shaking Table, ataupun Jigging. Metode-metode ini hanya memanfaatkan perbedaan berat jenis Au dan Ag dengan mineral lainnya sehingga biaya yang dikeluarkan relative kecil. Salah satu metode Gravity Concentration yang sudah Advance adalah Knelson Concentrator. UBPE Pongkor mempunyai kandungan GRG sebesar 40%, artinya ada 40% dari total emas yang bisa diambil dengan metode gravity concentration. Sehingga metode ini cukup bisa dipertimbangkan untuk digunakan agar recovery bisa meningkat dan menurunkan cash cost.
Leaching Ada banyak teori tentang pelarutan emas mulai dari Teori Oksigen Elsner, Teori Hidrogen Janin, Teori Hidrogen Peroksida Bodlanders, Teori korosi Boonstra, sampai Teori Pembuktian Kinetika dari Habashi. Teori yang paling banyak dipakai adalah teori oksigen Elsner, reaksi pelarutan Au dan Ag dengan sianida adalah sebagai berikut: 2Au + 8NaCN +O2 + 2H2O 4NaAu(CN)2 + 4NaOH 2Ag + 8NaCN +O2 + 2H2O 4NaAg(CN)2 + 4NaOH Mekanisme reaksi dapat digambarkan dalam suatu sel elektrokimia berikut : Daerah Katodik O2 + 2H2O + 2 e- → H2O2 + 2OH-
O2 2OHAqueous Phase
2Au → 2Au+ + 2 e2Au+ + 4CN- → [Au(CN)2]Daerah Anodik
4CN2Au(CN)2NBL
Nerst’s Bounder Layer
Parameter proses yang harus dijaga pada proses leaching : 1. Ukuran butiran dari bijih Tergantung jenis mineralnya, untuk UBPE Pongkor 80%-200 mesh (-74 mikron) 2. Kekuatan Sianida Semakin agresif sianida (konsentrasi semakin tinggi) maka reaksi akan semakin cepat, untuk UBPE Pongkor konsentrasi NaCN sebesar 750-850 ppm. 3. Dissolved Oxygen (Oksigen terlarut) Tergantung jenis mineralnya, namun umumnya semakin tinggi oksigen maka reaksi juga semakin cepat. Tetapi ternyata berdasarkan teori limiting rate didapatkan bahwa perbandingan sianida dan oksigen dalam larutan adalah tetap yaitu 6 (enam). Sehingga jika sianida berlebih maka yang menentukan kecepatan reaksi adalah kelarutan oksigen, demikian pula sebaliknya. Standar parameter untuk DO di UBPE Pongkor adalah 6-8 ppm. 4. pH 10-10,5 Jika pH<10 maka gas HCN yang terbentuk semakin banyak. Gas HCN tidak mempunyai kemampuan untuk melarutkan Au dan Ag sehingga recovery Au dan Ag akan turun. Jika pH>10,5 maka kemungkinan akan terbentuk H2O2 yang juga bisa menurunkan recovery Au dan Ag. 5. %-Solid Semakin tinggi %-solid dengan waktu tinggal yang sama maka recovery Au dan Ag menurun. Jika %-solid terlalu rendah maka pemakaian sianida akan berlebih meskipun kemungkinan recovery Au dan Ag meningkat, disamping itu kapasitas produksi juga akan menurun. Standar pabrik UBPE Pongkor untuk % solid ini adalah 38-42%. 6. Temperatur Semakin tinggi temperatur maka kecepatan reaksi meningkat, namun juga dibatasi oleh kandungan DO karena semakin tinggi temperatur maka DO akan semakin menurun. Pada UBPE Pongkor, temperatur proses tidak dikendalikan dan rata-rata sekitar 40oC. 7. Waktu Tinggal (Retention Time) Semakin lama waktu tinggal untuk reaksi maka recovery bisa meningkat namun kapasitas produksi yang menurun. Pada UBPE Pongkor, waktu tinggal slurry dalam tangki adalah 48 jam. Waktu tinggal ini bisa dikendalikan dengan cara mengendalikan flowrate dari slurry yang masuk ke tangki leaching.
Jalur 1 Adsorption Proses adsorbsi ini merupakan proses awal dari recovery. Ada beberapa jenis adsorban (bahan penyerap logam emas dan perak yang telah larut) yang bisa digunakan yaitu karbon aktif, zeolit, ataupun resin. Adsorban yang sering digunakan dalam industri pertambangan emas adalah karbon aktif. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam memilih karbon aktif adalah: 1. Hardness/attrition resistant (kekerasan) 2. Aktivitas 3. Kapasitas total emas yang diserap 4. Bentuk dan distribusi ukuran karbon 5. Persentase Abu 6. Berat jenis ruah karbon (Bulk Density) 7. Kandungan Air kristal (moisture) 8. Luas permukaan 9. %-Karbon Tetraklorida (CCl4) 10. %-w/wt Penyerapan benzene Dari sifat-sifat karbon aktif di atas, yang paling penting adalah Hardness / attrition resistant dan Aktivitas.
Elution Proses elution adalah proses pelepasan kembali senyawa kompleks Au(CN)2- dan Ag(CN)2- dari karbon aktif. Ada beberapa metode standar yang biasa digunakan, untuk UBPE Pongkor menggunakan standar metode dari AARL (Anglo American Research Laboratory). Pada proses elution ini dibagi dalam 6 stage: 1. Acid Wash Tujuan dari acid wash adalah untuk melarutkan senyawa karbonat (CO32-) terutama kalsium karbonat (CaCO3). Pada proses ini digunakan HCl 3%, reaksi yang terjadi : CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O Asam lain juga bisa digunakan missal: HNO3 hanya saja karena lebih oksidatif maka harus di perhatikan benar penggunaannya agar karbon (C) tidak teroksidasi menjadi CO2. 2. Water Wash Pada proses ini hanya bertujuan untuk membersihkan karbon yang telah tercuci oleh HCl. 3. Pretreatment /Presoak Sebenarnya proses pretreatment/presoak inilah awal dari pelepasan senyawa kompleks Au dan Ag dari karbon. Pada proses ini digunakan NaOH 3% dan NaCN 3% pada
temperatur 80-90oC untuk melemahkan ikatan C-Au(CN)2-. 4. Recycle Elution Setelah ikatan C-Au(CN)2- lemah maka dilepas dengan mengalirkan air recycle pada temperatur 100-120oC dan tekanan 300-400 Kpa. Air yang keluar dari elution column setelah proses ini masuk ke tangki eluate sebagai larutan kaya (Pregnant Solution) dan siap dilakukan proses selanjutnya yaitu Electrowining. 5. Water Elution 6. Water Cooling Pada stage 5 dan 6 air yang keluar dari elution column selanjutnya masuk ke tangki recycle untuk digunakan pada stage 4 (Recycle elution) pada elution berikutnya.
Electrowining Prinsip electrowining adalah mengendapkan logam yang diinginkan dari larutan kaya dengan memberikan ion listrik searah pada elektroda yang digunakan sehingga terjadi proses reduksi-oksidasi (Redoks). Dalam proses Redoks, ada 2 elektroda yang digunakan, yaitu: 1. Anoda Pada anoda selalu terjadi reaksi oksidasi, untuk electrowining larutan sianida, reaksi yang terjadi: 2H2O O2 + 4H+ + 4 e Karena terbentuk H+ maka kemungkinan pH larutan akan turun dan terbentuk gas HCN yang membuat korosif pada anoda jika anoda dari baja. Maka dari itu perlu dikendalikan pH larutan dan dijaga min 12,5. 2. Katoda Pada katoda selalu terjadi reaksi reduksi dari ion logam dalam larutan dalam hal ini Au dan Ag. Au+ + e Au dan Ag+ + e Ag Jumlah katoda pada proses elektrowining lebih banyak daripada anoda. Katoda = Anoda +1 Besarnya arus dan voltase yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Nerst. Produk dari electrowining ini adalah cake (Lumpur kadar tinggi) yang selanjutnya siap untuk dilebur.
Jalur 2 Precipitation Proses presipitasi dilakukan pada larutan hasil leaching yang telah dipisahkan dari padatan dan telah dijernihkan. Proses pemisahan solid-liquid dan
penjernihan ini biasanya dilakukan dengan menggunakan beberapa thickener secara berjenjang yang sering disebut dengan CCD Thickener (Counter Current Decantation). Presipitasi bisa dilakukan dengan beberapa cara: 1. Menggunakan gas 2. Menggunakan ion exchange 3. Menggunakan logam lain (Sementasi) Sementasi yang paling sering dilakukan dalam proses presipitasi. Logam yang sering dipakai pada proses sementasi adalah seng (Zn) dalam bentuk serbuk. Selain seng sebenarnya logam apa saja bisa dipakai asalkan lebih mudah teroksidasi (potensial reduksinya lebih kecil) daripada logam yang ingin diendapkan. Biasanya yang dipakai adalah deret volta: Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cu, Fe, Pb, Ag, Pt, Au. Logam-logam di kiri Au dan Ag bisa digunakan untuk mengendapkan Au dan Ag. Aluminium (Al) tidak dapat digunakan dalam sementasi untuk larutan sianida karena Oksida Aluminium yang terbentuk sifatnya protektif. Sehingga begitu oksida aluminium terbentuk maka reaksi berhenti. Reaksi yang terjadi pada sementasi menggunakan serbuk Seng (Zn) : Au+ + Ag+ + Zn Au + Ag + Zn2+ Lumpur (cake) yang dihasilkan kemudian dipress (biasanya menggunakan press filter) dan cake yang sudah kering siap untuk dilebur.
Smelting Peleburan untuk cake membutuhkan temperatur minimal 1200oC dengan penambahan reagent berupa borax (Na2B4O710H2O). Penambahan borax bertujuan untuk mengikat slag (Terak) agar encer sehingga mudah untuk dilakukan tapping serta untuk menurunkan titik leleh dari cake. Hasil dari proses peleburan ini adalah Bullion (paduan Emas dan Perak).
Refining Proses refining dari bullion dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan logam Emas dan Perak Murni. Biasanya ada 2 proses yang dilakukan dalam pemurnian dari bullion ini: 1. Bullion dengan kadar Ag >> Au Dilakukan proses elektrorefining. Proses ini pada prinsipnya sama dengan elektrowining, hanya saja Anoda yang digunakan adalah Bullion dengan larutan yang digunakan Perak Nitrat
(AgNO3). Perak dari bullion larut dan mengendap di Katoda, setelah benar-benar terpisah maka masing-masing dilebur. Emas dan perak hasil peleburan yang masingmasing mempunyai kadar >90%, dicetak berbentuk lempeng kemudian dijadikan Anoda pada proses selanjutnya yaitu dilakukannya elektrolisa untuk proses pemurnian lebih lanjut. Pada proses elektrolisa untuk memurnikan emas, larutan yang digunakan adalah Au(Cl)2- dan AgNO3 digunakan pada proses elektrolisa untuk memurnikan perak. Hasil dari elektrolisa kemudian di lebur dan didapatkan logam dengan kemurnian 99,99% untuk emas dan perak. 2. Bullion dengan kadar Au >> Ag Bullion langsung dilebur dengan dihembuskan gas chlor (Cl2), gas chlor bisa mengikat emas dan akhirnya bisa dipisahkan dengan logam perak. Masing-masing logam dibentuk lempeng untuk dijadikan sebagai anoda dan selanjutnya dilakukan proses elektrolisa. Setelah proses elektrolisa pada masing-masing logam (Emas dan Perak) selanjutnya langsung dilakukan peleburan dan didapatkan logam emas dan perak dengan kemurnian 99,99%.
