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