Post on 17-Aug-2016
description
BAB IILANDASAN TEORI
3.1 Genesa Pasir BesiBesi merupakan logam kedua yang paling banyak di bumi ini. Karakter
dari endapan besi ini bisa berupa endapan logam yang berdiri sendiri namun
seringkali ditemukan berasosiasi dengan mineral logam lainnya. Kadang besi
terdapat sebagai kandungan logam tanah (residual), namun jarang yang memiliki
nilai ekonomis tinggi. Endapan besi yang ekonomis umumnya berupa Magnetite,
Hematite, Limonite dan Siderite. Kadang kala dapat berupa mineral Pyrite,
Pyrhotite, Marcasite, dan Chamosite. Beberapa jenis genesa dan endapan yang
memungkinkan endapan besi bernilai ekonomis antara lain :
1. Magmatik : Magnetite dan Titaniferous Magnetite
2. Metasomatik kontak : Magnetite dan Specularite
3. Pergantian atau replacement : Magnetite dan Hematite
4. Sedimentasi atau placer : Hematite, Limonite, dan Siderite
5. Konsentrasi mekanik dan residual : Hematite, Magnetite dan Limonite
6. Oksidasi: Limonite dan Hematite
7. Letusan Gunung Api
Dari mineral-mineral bijih besi, magnetit adalah mineral dengan
kandungan Fe paling tinggi, tetapi terdapat dalam jumlah kecil. Sementara
hematit merupakan mineral bijih utama yang dibutuhkan dalam industri besi.
Kandungan Fe dan klasifikasi komersil dapat dilihat pada Tabel dibawah ini:
Tabel 3.1 Mineral-mineral bijih besi bernilai ekonomis
Mineral Susunan kimia KandunganFe (%)
Klasifikasi komersil
Magnetit FeO, Fe2O3 72,4 Magnetik atau bijih hitam
Hematit Fe2O3 70,0 Bijih merah
Limonit Fe2O3.nH2O 59 – 63 Bijih coklat
Siderit FeCO3 48,2 Spathic, black band, clay ironstone
7
8
Sumber : Iron & Ferroalloy Metals in (ed) M. L. Jensen & A. M. Bafeman, 1981; Economic Mineral Deposits, P. 392.
Besi merupakan komponen kerak bumi yang persentasenya sekitar 5%.
Besi atau ferrum tergolong unsur logam dengan symbol Fe. Bentuk murninya
berwarna gelap, abu-abu keperakan dengan kilap logam. Logam ini sangat
mudah bereaksi dan mudah teroksidasi membentuk karat. Sifat magnetism besi
sangat kuat, dan sifat dalamnya malleable atau dapat ditempa. Tingkat
kekerasan 4-5 dengan berat jenis 7,3-7,8.Besi oksida pada tanah dan batuan
menunjukkan warna merah, jingga, hingga kekuningan. Besi bersama dengan
nikel merupakan alloy pada inti bumi/ inner core. Bijih besi utama terdiri dari
hematit (Fe2O3). dan magnetit (Fe3O4). Deposit hematit dalam lingkungan
sedimentasi seringkali berupa formasi banded iron (BIFs) yang merupakan
variasi lapisan chert, kuarsa, hematit, dan magnetit. Proses pembentukan dari
presipitasi unsur besi dari laut dangkal.
Taconite adalah bijih besi silika yang merupakan deposit bijih tingkat
rendah. Terdapat dan ditambang di United States, Kanada, dan China. Bentuk
native jarang dijumpai, dan biasanya terdapat pada proses ekstraterestrial, yaitu
meteorit yang menabrak kulit bumi. Semua besi yang terdapat di alam
sebenarnya merupakan alloy besi dan nikel yang bersenyawa dalam rasio
persentase tertentu, dari 6% nikel hingga 75% nikel. Unsur ini berasosiasi
dengan olivine dan piroksen. Penggunaan logam besi dapat dikatakan
merupakan logam utama. Dalam kehidupan seharti-hari, besi dimanfaatkan
untuk: Bahan pembuatan baja Alloy dengan logam lain seperti tungsten,
mangan, nikel, vanadium, dan kromium untuk menguatkan atau mengeraskan
campuran. Keperluan metalurgi dan magnet Katalis dalam kegiatan industri Besi
radiokatif (iron 59) digunakan di bidang medis, biokimia, dan metalurgi. Pewarna,
plastik, tinta, kosmetik, dan sebagainya.
3.1.1 Besi primerProses terjadinya cebakan bahan galian bijih besi berhubungan erat
dengan adanya peristiwa tektonik pra-mineralisasi. Akibat peristiwa tektonik,
terbentuklah struktur sesar, struktur sesar ini merupakan zona lemah yang
memungkinkan terjadinya magmatisme, yaitu intrusi magma menerobos batuan
tua. Akibat adanya kontak magmatik ini, terjadilah proses rekristalisasi, alterasi,
mineralisasi, dan penggantian (replacement) pada bagian kontak magma dengan
batuan yang diterobosnya.
9
Perubahan ini disebabkan karena adanya panas dan bahan cair (fluida)
yang berasal dari aktivitas magma tersebut. Proses penerobosan magma pada
zona lemah ini hingga membeku umumnya disertai dengan kontak metamorfosa.
Kontak metamorfosa juga melibatkan batuan samping sehingga menimbulkan
bahan cair (fluida) seperti cairan magmatik dan metamorfik yang banyak
mengandung bijih.
3.1.2 Besi Sekunder (Endapan Placer)Pembentukan endapan pasir besi memiliki perbedaan genesa
dibandingkan dengan mineralisasi logam lainnya yang umum terdapat.
Pembentukan pasir besi adalah merupakan produk dari proses kimia dan fisika
dari batuan berkomposisi menengah hingga basa atau dari batuan bersifat
andesitik hingga basaltik. Proses ini dapat dikatakan merupakan gabungan dari
proses kimia dan fisika.
Di daerah pantai selatan Kabupaten Ende, endapan pasir pantai di
perkirakan berasal dari akumulasi hasil desintegrasi kimia dan fisika seperti
adanya pelarutan, penghancuran batuan oleh arus air, pencucian secara
berulang-ulang, transportasi dan pengendapan. Cebakan mineral alochton
dibentuk oleh kumpulan mineral berat melalui proses sedimentasi, secara
alamiah terpisah karena gravitasi dan dibantu pergerakan media cair, padat dan
gas/udara.
Kerapatan konsentrasi mineral-mineral berat tersebut tergantung
kepada tingkat kebebasannya dari sumber, berat jenis, ketahanan kimiawi hingga
lamanya pelapukan dan mekanisma. Dengan nilai ekonomi yang dimilikinya para
ahli geologi menyebut endapan alochton tersebut sebagai cebakan placer. Jenis
cebakan ini telah terbentuk dalam semua waktu geologi, tetapi kebanyakan pada
umur Tersier dan masa kini, sebagian besar merupakan cadangan berukuran
kecil dan sering terkumpul dalam waktu singkat karena tererosi.
Kebanyakan cebakan berkadar rendah tetapi dapat ditambang karena
berupa partikel bebas, mudah dikerjakan dengan tanpa penghancuran; dimana
pemisahannya dapat menggunakan alat semi-mobile dan relatif murah.
Penambangannya biasanya dengan cara pengerukan, yang merupakan metoda
penambangan termurah.
Tabel 3.2Cebakan-cebakan placer berdasarkan genesanya
10
G e n e s a J e n i s
Terakumulasi in situ selama pelapukan Placer residual
Terkonsentrasi dalam media padat yang bergerak Placer eluvial
Terkonsentrasi dalam media cair yang bergerak
(air)
Placer aluvial atau
sungai
Placer pantai
Terkonsentrasi dalam media gas/udara yang
bergerak
Placer Aeolian (jarang)
Placer residual adalah partikel mineral atau bijih pembentuk cebakan
terakumulasi langsung di atas batuan sumbernya (contoh : urat
mengandung emas atau kasiterit) yang telah mengalami
pengrusakan/peng-hancuran kimiawi dan terpisah dari bahan-bahan
batuan yang lebih ringan. Jenis cebakan ini hanya terbentuk pada
permukaan tanah yang hampir rata, dimana didalamnya dapat juga
ditemukan mineral-mineral ringan yang tahan reaksi kimia (misal : beryl).
Placer eluvial. Partikel mineral/bijih pembentuk jenis cebakan ini
diendapkan di atas lereng bukit suatu batuan sumber. Di beberapa
daerah ditemukan placer eluvial dengan bahan-bahan pembentuknya
yang bernilai ekonomis terakumulasi pada kantong-kantong (pockets)
permukaan batuan dasar.
Placer sungai atau aluvial. Jenis ini paling penting terutama yang
berkaitan dengan bijih emas yang umumnya berasosiasi dengan bijih
besi, dimana konfigurasi lapisan dan berat jenis partikel mineral/bijih
menjadi faktor-faktor penting dalam pembentukannya. Telah dikenal
bahwa fraksi mineral berat dalam cebakan ini berukuran lebih kecil
daripada fraksi mineral ringan, sehubungan : Pertama, mineral berat
pada batuan sumber (beku dan malihan) terbentuk dalam ukuran lebih
kecil daripada mineral utama pembentuk batuan. Kedua, pemilahan dan
susunan endapan sedimen dikendalikan oleh berat jenis dan ukuran
partikel (rasio hidraulik).
11
Placer pantai. Cebakan ini terbentuk sepanjang garis pantai oleh
pemusatan gelombang dan arus air laut di sepanjang pantai.
Gelombang melemparkan partikel-partikel pembentuk cebakan ke pantai
dimana air yang kembali membawa bahan-bahan ringan untuk
dipisahkan dari mineral berat. Bertambah besar dan berat partikel akan
diendapkan/terkonsentrasi di pantai, kemudian terakumulasi sebagai
batas yang jelas dan membentuk lapisan. Perlapisan menunjukkan
urutan terbalik dari ukuran dan berat partikel, dimana lapisan dasar
berukuran halus dan/ atau kaya akan mineral berat dan ke bagian atas
berangsur menjadi lebih kasar dan/atau sedikit mengandung mineral
berat.
Placer pantai (beach placer) terjadi pada kondisi topografi berbeda
yang disebabkan oleh perubahan muka air laut, dimana zona optimum
pemisahan mineral berat berada pada zona pasang-surut dari suatu
pantai terbuka. Konsentrasi partikel mineral/bijih juga dimungkinkan
pada terrace hasil bentukan gelombang laut. Mineral-mineral terpenting
yang dikandung jenis cebakan ini adalah : magnetit, ilmenit, emas,
kasiterit, intan, monazit, rutil, xenotim dan zirkon.
Mineral ikutan dalam endapan placer adalah suatu cebakan pasir besi
selain mengandung mineral-mineral bijih besi utama tersebut
dimungkinkan berasosiasi dengan mineral-mineral mengandung Fe
lainnya diantaranya : pirit (FeS2), markasit (FeS), pirhotit (Fe1-xS),
chamosit [Fe2Al2 SiO5(OH)4], ilmenit (FeTiO3), wolframit [(Fe,Mn)WO4],
kromit (FeCr2O4); atau juga mineral-mineral non-Fe yang dapat
memberikan nilai tambah seperti : rutil (TiO2), kasiterit (SnO2), monasit
[Ce,La,Nd, Th(PO4, SiO4)], intan, emas (Au), platinum (Pt), xenotim
(YPO4), zirkon (ZrSiO4) dan lain-lain.
3.1.3 Endapan besi lateritNikel Laterit Berdasarkan cara terjadinya, endapan nikel dapat
dibedakan menjadi 2 macam, yaitu endapan sulfida nikel – tembaga berasal dari
mineral pentlandit, yang terbentuk akibat injeksi magma dan konsentrasi residu
(sisa) silikat nikel hasil pelapukan batuan beku ultramafik yang sering disebut
endapan nikel laterit. Menurut Bateman (1981), endapan jenis konsentrasi sisa
dapat terbentuk jika batuan induk yang mengandung bijih mengalami proses
12
pelapukan, maka mineral yang mudah larut akan terusir oleh proses erosi,
sedangkan mineral bijih biasanya stabil dan mempunyai berat jenis besar akan
tertinggal dan terkumpul menjadi endapan konsentrasi sisa.
Air permukaan yang mengandung CO2 dari atmosfer dan terkayakan
kembali oleh material – material organis di permukaan meresap ke bawah
permukaan tanah sampai pada zona pelindihan, dimana fluktuasi air tanah
berlangsung. Akibat fluktuasi ini air tanah yang kaya akan CO2 akan kontak
dengan zona saprolit yang masih mengandung batuan asal dan melarutkan
mineral – mineral yang tidak stabil seperti olivin / serpentin dan piroksen. Mg, Si
dan Ni akan larut dan terbawa sesuai dengan aliran air tanah dan akan
memberikan mineral – mineral baru pada proses pengendapan kembali
(Hasanudin dkk, 1992).
Boldt (1967), menyatakan bahwa proses pelapukan dimulai pada batuan
ultramafik (peridotit, dunit, serpentin), dimana pada batuan ini banyak
mengandung mineral olivin, magnesium silikat dan besi silikat, yang pada
umumnya banyak mengandung 0,30 % nikel.
Batuan tersebut sangat mudah dipengaruhi oleh pelapukan lateritik. Air
tanah yang kaya akan CO2 berasal dari udara luar dan tumbuh – tumbuhan,
akan menghancurkan olivin. Terjadi penguraian olivin, magnesium, besi, nikel
dan silika kedalam larutan, cenderung untuk membentuk suspensi koloid dari
partikel – partikel silika yang submikroskopis.
Didalam larutan besi akan bersenyawa dengan oksida dan mengendap
sebagai ferri hidroksida. Akhirnya endapan ini akan menghilangkan air dengan
membentuk mineral – mineral seperti karat, yaitu hematit dan kobalt dalam
jumlah kecil, jadi besi oksida mengendap dekat dengan permukaan tanah.
Proses laterisasi adalah proses pencucian pada mineral yang mudah larut dan
silika pada profil laterit pada lingkungan yang bersifat asam dan lembab serta
membentuk konsentrasi endapan hasil pengkayaan proses laterisasi pada unsur
Fe, Cr, Al, Ni dan Co (Rose et al., 1979 dalam Nushantara 2002) .
Proses pelapukan dan pencucian yang terjadi akan menyebabkan
unsur Fe, Cr, Al, Ni dan Co terkayakan di zona limonit dan terikat sebagai
mineral – mineral oxida / hidroksida, seperti limonit, hematit, dan Goetit
(Hasanudin, 1992).
13
3.1.4 Besi dan Alumina LateritBesi dan alumina laterit tidak dapat di pisahkan dari proses
pembentukan nikel laterit, salah satu produk laterit adalah besi dan almunium.
Pada profil laterit terdapat zona-zona di antaranya zona limonit. Zona ini menjadi
zona terakumulasinya unsur-unsur yang kurang mobile, seperti Fe dan Al.
Batuan dasar dari pembentukan nikel laterit adalah batuan peridotit dan dunit,
yang komposisinya berupa mineral olivine dan piroksin. Faktor yang sangat
mempengaruhi sangat banyak salah satunya adalah pelapukan kimia. Karena
adanya pelapukan kimia maka mineral primer akan terurai dan larut. Faktor lain
yang sangat mendukung adalah air tanah, air tanah akan melindi mineral-mineral
sampai pada batas antara limonit dan saprolit, faktor lain dapat berupa PH,
topografi dan lain-lain. Endapan besi dan alumina banyak terkonsentrasi pada
zona limonit. Pada zona ini di dominasi oleh Goethit (Fe2O3H2O), Hematite
(Fe2O3) yang relatif tinggi, Gibbsite (Al2O3.3H2O), Clinoclore
(5MgO.Al2O3.3SiO2.4H2O) dan mineral-mineral hydrous silicates lainnya
(mineral lempung).
Bijih besi dapat terbentuk secara primer maupun sekunder. Proses
pembentukan bijih besi primer berhubungan dengan proses magmatisme berupa
gravity settling dari besi dalam batuan dunit, kemudian diikuti dengan proses
metamorfisme/metasomatsma yang diakhiri oleh proses hidrotermal akibat
terobosan batuan beku dioritik. Jenis cebakan bijih besi primer didominasi
magnetit – hematite dan sebagian berasosiasi dengan kromit – garnet, yang
terdapat pada batuan dunit terubah dan genes-sekis. Besi yang terbentuk secara
sekunder di sebut besi laterit berasosiasi dengan batuan peridotit yang telah
mengalami pelapukan. Proses pelapukan berjalan secara intensif karena
pengaruh faktor-faktor kemiringan lereng yang relative kecil, air tanah dan cuaca,
sehingga menghasilkan tanah laterit yang kadang-kadang masih mengandung
bongkahan bijih besi hematite/goetit berukuran kerikil – kerakal.
Besi Laterit merupakan jenis cebakan endapan residu yang dihasilkan
oleh proses pelapukan yang terjadi pada batuan peridotit/piroksenit dengan
melibatkan dekomposisi, pengendapan kembali dan pengumpulan secara
kimiawi . Bijih besi tipe laterit umumnya terdapat didaerah puncak perbukitan
yang relative landai atau mempunyai kemiringan lereng dibawah 10%, sehingga
menjadi salah satu factor utama dimana proses pelapukan secara kimiawi akan
14
berperan lebih besar daripada proses mekanik. Sementara struktur dan
karakteristik tanah relative dipengaruhi oleh daya larut mineral dan kondisi aliran
air tanah. Adapun profil lengkap tanah laterit tersebut dari bagian atas ke bawah
adalah sebagai berikut : zone limonit, zone pelindian (leaching zone) dan zone
saprolit yang terletak di atas batuan asalnya (ultrabasa). Zona pelindian yang
terdapat diantara zona limonit dan zona saprolit ini hanya terbentuk apabila aliran
air tanah berjalan lambat pada saat mencapai kondisi saturasi yang sesuai untuk
membentuk endapan bijih. Pengendapan dapat terjadi di suatu daerah beriklim
tropis dengan musim kering yang lama. Ketebalan zona ini sangat beragam
karena dikendalikan oleh fluktuasi air tanah akibat peralihan musim kemarau dan
musim penghujan, rekahan-rekahan dalam zona saprolit dan permeabilitas
dalam zona limonit.
Derajat serpentinisasi batuan asal peridotit tampaknya mempengaruhi
pembentukan zona saprolit, ditunjukkan oleh pembentukan zona saprolit dengan
inti batuan sisa yang keras sebagai bentukan dari peridotit/piroksenit yang sedikit
terserpentinisasikan, sementara batuan dengan gejala serpentinit yang kuat
dapat menghasilkan zona saprolit .Fluktuasi air tanah yang kaya CO2 akan
mengakibatkan kontak dengan saprolit batuan asal dan melarutkan mineral
mineral yang tidak stabil seperti serpentin dan piroksin. Unsur Mg, Si, dan Ni dari
batuan akan larut dan terbawa aliran air tanah dan akan membentuk mineral-
mineral baru pada saat terjadi proses pengendapan kembali. Unsur-unsur yang
tertinggal seperti Fe, Al, Mn, CO, dan Ni dalam zona limonit akan terikat sebagai
mineral-mineral oksida/hidroksida diantaranya limonit, hematit, goetit, manganit
dan lain-lain. Akibat pengurangan yang sangat besar dari Ni-unsur Mg dan Si
tersebut, maka terjadi penyusutan zona saprolit yang masih banyak mengandung
bongkah-bongkah batuan asal. Sehingga kadar hematit unsur residu di zona
laterit bawah akan naik sampai 10 kali untuk membentuk pengayaan Fe2O3
hingga mencapai lebih dari 72% dengan spinel-krom relative naik hingga sekitar
5% .
3.1.5 Besi laterit Mineral ini terbentuk dari pelapukan mineral utama berupa olivine dan
piroksin. Mineral ini merupakan golongan mineral oksida hidroksida non silikat,
mineral ini terbentuk dari unsur besi dan oksida atau FeO( ferrous oxides)
kemudian mengalami proses oksidasi menjadi Fe2O3 lalu mengalami presipitasi
15
atau proses hidroksil menjadi Fe2O3H2O ( geotithe). Mineral ini tingkat mobilitas
unsurnya pada kondisi asam sangat rendah, oleh karena itu pada profil laterit
banyak terkonsentrasi pada zona limonit. Alumina merupakan unsur Al hadir
dalam mineral piroksin, spinel (MgO.Al2O3), pada mineral sekunder seperti
Clinochlor (5MgO.Al2O3.3SiO2.4H2O), dan gibbsite (Al2O3.3H2O). Alumina
sangat tidak larut pada air tanah yang ber Ph antara 4-9.
3.1.6 Eksplorasi Bijih BesiPenyelidikan umum dan eksplorasi bijih besi di Indonesia sudah banyak
dilakukan oleh berbagai pihak, sehingga diperlukan penyusunan pedoman teknis
eksplorasi bijih besi. Pedoman dimaksudkan sebagai bahan acuan berbagai
pihak dalam melakukan kegiatan penyelidikan umum dan eksplorasi bijih besi
primer, agar ada kesamaan dalam melakukan kegiatan tersebut diatas sampai
pelaporan. Tata cara eksplorasi bijih besi primer meliputi urutan kegiatan
eksplorasi sebelum pekerjaan lapangan, saat pekerjaan lapangan dan setelah
pekerjaan lapangan.
Kegiatan sebelum pekerjaan lapangan ini bertujuan untuk mengetahui
gambaran mengenai prospek cebakan bijih besi primer, meliputi studi literatur
dan penginderaan jarak jauh. Penyediaan peralatan antara lain peta topografi,
peta geologi, alat pemboran inti, alat ukur topografi, palu dan kompas geologi,
loupe, magnetic pen, GPS, pita ukur, alat gali, magnetometer, kappameter dan
peralatan geofisika. Kegiatan pekerjaan lapangan yang dilakukan adalah
penyelidikan geologi meliputi pemetaan; pembuatan paritan dan sumur uji,
pengukuran topografi, survei geofisika dan pemboran inti. Kegiatan setelah
pekerjaan lapangan yang dilakukan antara lain adalah analisis laboratorium dan
pengolahan data.
Analisis laboratorium meliputi analisis kimia dan fisika. Unsur yang
dianalisis kimia antara lain : Fetotal, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, S, P, SiO2, MgO, CaO,
K2O, Al2O3, LOI. Analisis fisika yang dilakukan antara lain : mineragrafi,
petrografi, berat jenis (BD). Sedangkan pengolahan data adalah interpretasi hasil
dari penyelidikan lapangan dan analisis laboratorium. Tahapan eksplorasi adalah
urutan penyelidikan geologi yang umumnya dilakukan melalui empat tahap sbb :
Survei tinjau, prospeksi, eksplorasi umum, eksplorasi rinci. Survei tinjau, tahap
eksplorasi untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang berpotensi bagi
keterdapatan mineral pada skala regional. Prospeksi, tahap eksplorasi dengan
16
jalan mempersempit daerah yg mengandung endapan mineral yg potensial.
Eksplorasi umum, tahap eksplorasi yang rnerupakan deliniasi awal dari suatu
endapan yang teridentifikasi.
Eksplorasi rinci, tahap eksplorasi untuk mendeliniasi secara rinci dalarn
3-dimensi terhadap endapan mineral yang telah diketahui dari pencontohan
singkapan, paritan, lubang bor, shafts dan terowongan.
Penyelidikan geologi adalah penyelidikan yang berkaitan dengan
aspek-aspek geologi diantaranya : pemetaan geologi, parit uji, sumur uji.
Pemetaan adalah pengamatan dan pengambilan conto yang berkaitan
dengan aspek geologi dilapangan. Pengamatan yang dilakukan
meliputi : jenis litologi, mineralisasi, ubahan dan struktur pada
singkapan, sedangkan pengambilan conto berupa batuan terpilih.
Penyelidikan Geofisika adalah penyelidikan yang berdasarkan sifat
fisik batuan, untuk dapat mengetahui struktur bawah permukaan,
geometri cebakan mineral, serta sebarannya secara horizontal maupun
secara vertical yang mendukung penafsiran geologi dan geokimia
secara langsung maupun tidak langsung.
Dalam hal penentuan cadangan, langkah yang perlu diperhatikan antara
lain :
Memadai atau tidaknya kegiatan dan hasil eksplorasi.
Kebenaran penyebaran dan kualitas cadangan berdasarkan korelasi
seluruh data eksplorasi seperti pemboran, analisis conto, dll.
Kelayakan penentuan batasan cadangan, seperti Cut of Grade,
Stripping Ratio, kedalaman maksimum penambangan, ketebalan
minimum dan sebagainya bertujuan untuk mengetahui kondisi geologi
dan sebaran bijih besi bawah permukaan.
3.2 Aktivitas Pengolahan Pengolahan bahan galian merupakan proses pemisahan mineral
berharga dan mineral tidak berharga, yang dilakukan secara mekanis sehingga
akan mengahasilkan produk yang kaya mineral berharga (konsentrat). Proses
pemsiahan ini didasarkan atas sifat fisik mineral maupun sifat kimia fisika
permukaan mineral. Dengan melakukan pengolahan bahan galian diharapkan
17
akan didapatkan beberapa keuntungan baik secara ekonomis maupun teknis,
antara lain:
1. Secara ekonomis
Mengurangi ongkos angkut tiap ton logam dari lokasi penambangan ke
pabrik peleburan karena sebagaian mineral tidak berharga telah terbuang
selama proses pengolahan dan kadat bijih telah ditingkatkan. Mengurangi jumlah
flux yang ditambahkan dalam peleburan serta mengurangi metal yang hilang
bersama slag. Menurunkan biaya peleburan tiap ton logam yang dihasilkan.
2.Secara teknis
Bila dilakukan pengolahan akan menghasilkan konsentrat yang
mempunyai kadar mineral berharga relatif tinggi, sehingga lebih memudahkan
untuk diambil metalnya. Adanya kemungkinan konsentrat mengandung lebih dari
satu mineral berharga maka ada kemungkinannya dapat diambil logam lain
sebagai sampingan.
Gambar 3.1Bagan Alir Tahapan Pengolahan Bahan Galian
3.3 Tahapan Pengolahan Bahan GalianDalam pengolahan bahan galian terdapat kegiatan yang dilakukan
secara bertahap dari kegiayam pengolahan yang dilakukan dalam tiga tahapan
utama yaitu Preparasi, Konsentrasi dan Dewatering. Masing-masing tahapan
tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :
18
3.3.1 PreparasiMerupakan proses persiapan sebelum dilakukan proses konsentrasi.
Preparasi dilakukan melaui beberapa tahap, yaitu :
Kominusi adalah proses mereduksi ukuran butir atau proses meliberasi
bijih. Yang dimaksud dengan proses meliberasi bijih adalah proses melepaskan
bijih tersebut dari ikatannya dengan menggunkan crusher dan grinding mill.
Kominusi terbagi dalam tiga tahap yaitu :
Primary crushing merupakan tahap pengancuran yang pertama, untuk
material yang berukuran besar ± 84 x 60 inchi dan produknya berukuran
4 inchi. Alat-alat yang digunakan dalam primary chrushing :
a. Jaw crusher
b. Gyratory crusher
Secondary Crushing merupakan tahap lanjutan dari primary crushing
dimana ukran umpan lebih kecil dari 6 inchi dan produknya berukuran
0,5 inchi. Alat-alat yang digunakan :
a. Jaw crusher (kecil)
b. Gyratiry crusher (kecil)
c. Cone crusher
Fine Crushing (Grinding Mill) merupakan lanjutan dari proses primary
crushing dan secondary crushing. Proses penghancuran pada milling
menggunkan shearing stress.
Foto 3.1Jaw Crusher
3.3.2 Sizing Setelah bahan galian atau bijih diremuk dan digerus, maka akan
diperoleh bermacam-macam ukuran partikel. Oleh sebab itu harus dilakukan
19
pemisahan berdasarkan ukuran partikel agar sesuai dengan ukuran yang
dibutuhkan pada proses pengolahan yang berikutnya.
3.3.3 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 dari ukuran lubang-lubang ayakan (oversize).
- Ukuran yang lebih kecil dari ukuran lubang-lubang ayakan (undersize).
Saringan (sieve) yang sering dipakai di laboratorium adalah :
1. Hand sieve
2. Vibrating sieve series / Tyler vibrating seive
3. Sieve shaker / rotap
4. Wet and dry sieving
Sedangkan ayakan (screen) yang berskala industri antara lain :
1. Stationary grizzly
2. Roll grizzly
3. Sieve bend
4. Revolving screen
5. Vibrating screen (single deck, double deck, triple deck, etc.)
6. Shaking screen
7. Rotary shifter
Foto 3.2Sieve Shaker
20
3.3.4 ClassifyingKecepatan pengendapan tergantung pada ukuran, bentuk dan berat
jenis partikel. dalam classifying ini partikel kasar, berat dan berbentuk bulat akan
mengendap lebih cepat daripada partikel yang ringan dan berbentuk tidak
teratur. Berdasarkan media pemisahnya, classifying terdiri atas :
Sorting classifier menggunakan cairan kental. Pada sorting classifier,
kondisi pengendapannya adalah “hindered setting” yaitu pengendapan
yang mengalami hambatan meskipun dalam media yang kental. Mineral
yang mempunyai berat jenis yang berat akan lebih dahulu mengendap
jika dibandingkan dengan mineral yang mempunyai berat jenis ringan.
Contoh-contoh yang termasuk dalam sorting classifier adalah Evan
classifier, Fahrenwald sizer dan Hydrotator classifier.
Sizing classifier menggunkan cairan encer. Dalam sizing classifier
diperlukan penambahan air disamping air yang telah ada dalam
suspensi. Sizing classifier ini menggunakan kondisi free settling yaitu
pengendapan dari material secara individu yang mengendap secara
langsung atau tanpa hambatan dari material lain. Classifier dibagi
menjai dua macam yaitu : settling cone dan mechanical classifier.
Sizing classifier menggunakan udara. Pada sizing classfier karena
menggunakan udara maka classifier ini sering disebut dengan
pneumatic classifier. Kebanyakan penggunaan classifier ini adalah untuk
menghilangkan debu - debu dengan menggunakan hembusan udara
yang dilengkapi dengan alat pengumpul debu atau kotoran. Pemisahan
partikel-partikel dalam alat ini dipengaruhi oleh :
Distribusi ukuran, bentuk butir, berat jenis, kelembaban dari
partikel itu.
Sifat permukaan, besarnya gaya yang ditimbulkan dari alat yang
digunakan.
Classifier dengan menggunakan media udara ini dibedakan menjadi dua
bagian yaitu :
Berdasarkan gravitasi
Berdasarkan inersia (movement)
Kapasitas untuk menentukan kegiatan dalam pengolahan bahan galian
dari penggunaan classifier dipengaruhi oleh :
21
Kemiringan alat
Kecepatan masuknya umpan
Dilution yaitu perbandingan antara air dengan solid
Kecepatan penggarukkan.
3.3.5 Peningkatan Kadar Atau Konsentrasi ( Concentration ) Merupakan suatu proses pemisahan antara mineral berharga dengan
mineral tak berharga sehingga didapatkan kadar yang lebih tinggi dan
menguntungkan. Ada beberapa cara pemisahan yang mendasarkan pada sifat
fisik mineral diantaranya adalah :
Warna, kilap dan bentuk kristal adalah konsentrsi yang dilakukan
dengan tangan biasa (hand picking atau hand sorting)
Gravity concentration adalah konsentrasi yang berdasarkan pada berat
jenis.
Sifat kemagnetan adalah proses dimana mineral dipisahkan
berdasarkan sifat kemagnetan yang dimiliki. Alat yang biasa digunakan
adalah magnetic separator. Alat ini berkerja berdasarkan kuat lemahnya
mineral; tersebut tertarik oleh magnet sehingga antara mineral magnetis
dan non magnetis dapat dipisahkan. Pemisahan dapat dilakukan dalam
keadaan kering ataupun basah.
Foto 3.3Davis Tube Magnetic Separator
3.3.6 DewateringMerupakan proses pemishan antara cairan dengan padatan. Proses ini
dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
22
Thickening yaitu proses pemisahan antara padatan dengan cairan
berdasarkan atas kecepatan mengendap partikel atu mineral dalam
suatu pulp. Alat yang biasanya digunakan adalah thickener.
Proses filtrasi adalah proses pemisahan padatan dari campuran fasa
cair. Pada filtrasi secara garis besar pemisahannya adalah material
ditampung dalam suatu filter maka material tersebut akan tetap berada
di atas filter sedangkan air akan lolos meninggalkan filter. Lolosnya air
ini disebabkan adanya gaya dorong. Gaya dorong ini dapat berupa gaya
gravitasi, gaya tekan dan gaya sentrifugal. Proses filtrasi akan
memerlukan perlakukan khusus bila padatan yang akan dipisahkan
mulai terdeformasi dan akan sukar tertahan pada medium penyaringnya.
Dalam setiap filtrasi, filter medium selalu menahan partikel solid yang
dihasilkan sebagai “porous cake” dan ini dapat dipisahkan secara
kontinyu maupun diskontinyu. Jadi bila tekanan diberikan pada pulp
yang akan melalui porous media maka air pulp akan mengalir melalui
pori media dengan kecepatan yang tergantung pada perbedaan tekanan
dari kedua bagian yang tergantung pada gesekan selama mengalir.
Pori-pori dari filter lebih besar daripada butir partikel dan akan
membentuk jembatan sehingga akan membentuk pori-pori baru yang
merupakan “cake”. Akibatnya semakin lama jalannya filtrasi akan
semakin lambat.
Drying adalah proses penghilangan air dari padatan dengan cara
pemanasan sehingga padatan benar-benar bebas dari cairan. Pada
drying pemisahannya dilakukan dengan cara penguapan (evaporasi.
Dalam hal ini jumlah energi yang digunakan per unit massa dari liquid
besar karena “specific heat” dan “laten heat” penguapan air besar
sehingga sering membuat kesulitan dalam pengolahan bahan galian dan
memperbesar biaya operasi.
3.4 Analisis XRFX ray Fluorescence (XRF) spektroskopi merupakan teknik analisis unsur
yang membentuk suatu material dengan menjadikan interaksi sinar-X dengan
material analit sebagai dasarnya. XRF spektroskopi banyak dimanfaatkan dalam
analisa batuan karena membutuhkan jumlah sampel yang relatif kecil (sekitar 1
23
gram). Selain itu, teknik ini juga dapat digunakan untuk mengukur unsur-unsur
yang khususnya banyak terdapat dalam batuan atau mineral. Pada umumnya,
sampel yang digunakan berupa serbuk hasil penggilingan atau pengepressan
menjadi bentuk film, dimana banyak digunakan untuk beberapa prinsip.
Pada teknik XRF digunakan sinar-X dari tabung pembangkit sinar- X
untuk melepaskan elektron dari kulit bagian dalam sehingga terjadi kekosongan
orbit dan elektron pada orbit yang lebih luar berpindah dengan menghasilkan
sinar-X karakteristik yang baru dari sampel yang dianalisis. Pada tabung
pembangkit sinar-X, elektron dari kulit bagian dalam suatu atom pada sampel
analit menghasilkan sinar-X dengan panjang-panjang gelombang karakteristik
dari setiap atom di dalam sampel. Untuk setiap atom di dalam sampel, intensitas
dari sinar-X berbanding lurus dengan jumlah (konsentrasi) sinar-X karakteristik
setiap unsur. Dengan membandingkan intensitasnya terhadap suatu standar
yang telah diketahui konsentrasinya maka kita dapat menentukan konsentrasi
unsur dalam sampel. Untuk melakukan pengukuran tersebut digunakan
instrumen X-ray Fluorescence Spektrometer. Instrumen ini terdiri atas tabung
pembangkit sinar-X yang mampu mengeluarlan elektron dari semua jenis unsur
yang sedang diteliti dimana sinar-X yang dihasilkan harus berenergi sangat
tinggi, sehingga anoda target tabung pembangkit harus berupa unsur Cr, Mo, W
atau Au. Kemudian, sinar-X yang dihasilkan ini dilewatkan melalui kolimator yang
berfungsi untuk menghasilkan berkas sinar yang koheren. Berkas sinar ini lalu
didifraksikan oleh kisi kristal yang sudah diketahui nilai d-nya. Persamaan Bragg
(nλ = 2d sin Ø) dapat digunakan untuk menentukan sudut Ø dar sinar-X yang
telah diketahui panjang gelombangnya. Selanjutnya kristal dan detektor siatur
untuk mendifraksikan hanya panjang gelombang tertentu saja.
Ci (standar) = kIi (standar)
Atau,
Ci (analit) = kIi (analit)
dimana ;
Ci (standar) = konsentrasi suatu unsur dalam standar
Ii (standar) = Intensitas sinar-X unsur i dalam standar
Ci (analit) = konsentrasi suatu unsur dalam analit
Ii (analit) = Intensitas sinar-X unsur i dalam analit
k = konstanta kesebandingan
24
Teknik XRF memiliki beberapa kelebihan dan beberapa kekurangan.
Kelebihan yang dimiliki oleh metode XRF, yaitu memiliki akurasi yang tinggi,
dapat menentukan unsur dalam material tanpa adanya standar, serta dapat
menentukan kandungan mineral dalam bahan biologik maupun dalam tubuh
secara langsung. Sedangkan kekurangan yang dimiliki oleh metode ini antara
lain tidak dapat mengetahui senyawa apa yang dibentuk oleh unsur-unsur yang
terkandung dalam material yang akan kita teliti, dan tidak dapat menentukan
struktur dari atom yang membentuk material itu.
Foto 3.4Alat Pengujian XRF