PENGOLAHAN TEMBAGA

Tembaga adalah unsur kimia dengan nomor atom 29 dan nomor massa 63,54, merupakan

unsur logam, dengan warna kemerahan. Unsur ini mempunyai titik lebur 1.803° Celcius dan titik

didih 2.595° C. dikenal sejak zaman prasejarah. Tembaga sangat langka dan jarang sekali

diperoleh dalam bentuk murni. Mudah didapat dari berbagai senyawa dan mineral. Penggunaan

tembaga yaitu dalam bentuk logam merupakan paduan penting dalam bentuk kuningan,

perunggu serta campuran emas dan perak. Banyak digunakan dalam pembuatan pelat, alat-alat

listrik, pipa, kawat, pematrian, uang logam, alat-alat dapur, dan industry. Senyawa tembaga juga

digunakan dalam kimia analitik dan penjernihan air, sebagai unsur dalam insektida, cat, obat-

obatan dan pigmen. Kegunaan biologis untuk runutan dalam organism hidup dan merupakan

unsur penting dalam darah binatang berkulit keras.

Manfaat Penggunaan Tembaga

Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo.

Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan

paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang

mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer.

Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan

atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan

digunakan pula pada seni patung. Kuningan dan perunggu berturut-turut seperti yang

tertera pada gambar.

Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung

tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya. Gambar mata uang yang terbuat

dari emas.

Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.

Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi

metanal.

Produksi tembaga sebagian besar dipergunakan dalam industri kelistrikan, karena

tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi. Kotoran yang terdapat dalam tembaga akan

memperkecil/mengurangi daya hantar listriknya.

Selain mempunyai daya hantar listrik yang tinggi, daya hantar panasnya juga tinggi; dan

tahan karat. Oleh karena itu tembaga juga dipakai untuk kelengkapan bahan radiator, ketel, dan

alat kelengkapan pemanasan.Tembaga mempunyai sifat dapat dirol, ditarik, ditekan, ditekan tarik

dan dapat ditempa (meleable). Berikut ini tahapan – tahapan proses pengolahan tembaga :

A. Pengapungan (flotasi)

Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian

digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke

dalam campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam

campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang

mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan

menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan.

Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan

mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.

B. Pemanggangan

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu

dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat

pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.

Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang

mengandung Cu2S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine

disilika guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang

kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut.

clip_image006

Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih

mengandung sedikit besi(II) sulfida

C. Reduksi

Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan

dengan udara terkontrol, sesuai reaksi

2Cu2S(s) + 3O2(g) ―→ 2Cu2O(s) + 2SO2(g)

Cu2S(s) + 2Cu2O(s) ―→ 6Cu(s) + SO2(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab

mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

D. Elektrolisis

Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian

dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni)

dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan

tembaga(II) sulfat (CuSO4). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda

teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

Katoda : Cu2+(aq) + 2e ―→ Cu(s)

Anoda : Cu(s) ―→ Cu2+(aq) + 2e

Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah

banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai

lumpur.

Dari tahapan – tahapan pengolahan tembaga tersebut secara garis besar atau secara lapangan itu

hamper sama dengan teori diatas. Berikut ini prosesnya secara lapangan : Pada pengolahan biji

tembaga, pada proses mill menghasilkan konsentrat tembaga dan emas dari bijih yang

ditambang dengan memisahkan mineral berharga dari pengotor yang menutupinya. Langkah-

langkah utamanya adalah penghancuran, penggilingan, pengapungan, dan pengeringan.

Penghancuran dan penggilingan mengubah besaran bijih menjadi ukuran pasir halus guna

membebaskan butiran yang mengandung tembaga dan emas untuk proses pemisahan dan untuk

menyiapkan ukuran yang sesuai ke proses selanjutnya. Pengapungan (Flotasi) adalah proses

pemisahan yang digunakan untuk menghasilkan konsentrat tembaga-emas. Bubur konsentrat

(slurry) yang terdiri dari bijih yang sudah halus (hasil gilingan) dan air dicampur dengan reagen

dimasukkan ke dalam serangkaian tangki pengaduk yang disebut dengan sel flotasi, di mana

penambahan udara dipompa ke dalamslurry tersebut.

Reagen yang digunakan adalah kapur, pembuih (frother) dan kolektor. Pembuih membentuk

gelembung yang stabil, yang mengapung ke permukaan sel flotasi sebagai buih. Reagen kolektor

bereaksi dengan permukaan partikel mineral sulfida logam berharga sehingga menjadikan

permukaan tersebut bersifat menolak air (hydrophobic). Butir mineral sulfida yang hidrofobik

tersebut menempel pada gelembung udara yang terangkat dari zona slurry ke dalam buih yang

mengapung di permukaan sel. Buih yang bermuatan mineral berharga tersebut, yang menyerupai

buih deterjen metalik, meluap dari bibir atas mesin flotasi kedalam palung (launders) sebagai

tempat pengumpulan mineral berharga. Mineral berharga yang terkumpul didalam palung

tersebut adalah 'konsentrat'. Konsentrat (dalam bentuk slurry, 65% padat menurut berat) dipompa

ke Portsite melalui empat jaringan pipa slurry sepanjang 115 km. Sesampainya di Portsite,

konsentrat ini dikeringkan sampai kandungannya hanya 9% air dan kemudian dikapalkan untuk

di jual.

Pasir yang tak bernilai dikumpulkan di dasar sel flotasi yang terakhir sebagai limbah yang

disebut 'tailing'. Tailing akhir ini disalurkan menuju suatu sistem pembuangan alami yang

mengalir dari Mill menuju Daerah Pengendapan Ajkwa yang diModifikasi (ModADA)

konsentrat yang dihasilkan biasanya berkadar Cu 20-30% tergantung dari bijih dan proses

flotasinya sedangkan ikutannya untuk Emas sekitar 10-30 gpt dan Perak sekitar 30-70 gpt

tergantung kadar logam tersebut dalam bijih. Namun yang bisa dipastikan untuk bijih dengan

kadar bijih >0,5 % maka recovery Cu bisa 85-90% sedangkan Emas dan Perak hanya mengikuti

saja sekitar 75% dan 65%, semakin tinggi recovery Cu maka semakin tinggi juga recovery Au

dan Ag.

Bagi perusahaan yang mempunyai proses peleburan langsung maka konsentrat yang didapatkan

bisa dilebur langsung, namun bagi perusahaan yang tidak mempunyai fasilitas peleburan

biasanya konsentrat dijual dengan harga Internasional dan recovery (diskon) pasar (tergantung

negosiasi juga). Ada beberapa proses yang ada di dunia ini untuk teknologi peleburan secara

continous, salah satunya adalah Mitsubishi Process yang ada di PT. Smelting Gresik. Teknologi

lain adalah Flash Smelter dan Flash Conventer dari Outotek (Outocumpu). Apapun teknologi

yang digunakan, namun yang pasti adalah proses yang diambil adalah proses oksidasi:

2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2

CuO + Flux = Cu + Slag

SO2 + H2O + ½ O2 = H2SO4

Tentu saja bukan hanya itu reaksi yang terjadi, banyak mineral lain yang bereaksi namun intinya

tetap sama. Jika dilihat dari reaksi yang kemungkinan tejadi, maka sesungguhnya tidak ada yang

terbuang dari proses peleburan konsentrat tembaga ini. Gas yang dihasilkan bisa ditangkap untuk

dijadikan asam sulfat (H2SO4) untuk dijual ke Pabrik Pupuk, Slag yang dihasilkan bisa dijadikan

campuran semen dan dijual ke Pabrik Semen, Energi yang dihasilkan dari reaksi exotherm ini

digunakan untuk PLTU guna memenuhi kebutuhan proses lebih lanjut. Sungguh tepat PT.

Smelting didirikan di Gresik, dekat dengan PT. Petrokimia dan PT. Semen Gresik. Selain semua

itu, masih juga dihasilkan Anode Slime yang mempunyai kandungan Au, Ag dan logam jarang

dengan kadar yang cukup tinggi. Jadi perbedaan teknologi yang ada adalah mengenai efisiensi

yang dihasilkan saja. Perhatikan bagan peleburan tembaga berikut :

Copper Anode yang dihasilkan masih harus dilakukan electrorefining agar Tembaga yang

dihasilkan menjadi murni. Proses electrorefining mirip dengan electrolisa hanya saja menjadikan

logam campuran sebagai Anoda dan didapatkan logam murni di Katoda, sehingga setelah

dilakukan electrorefining dan peleburan lanjut didapatkan Copper Cathode. Sedangkan sisa yang

ada di anoda disebut dengan “Anode Slime”.

Sampai saat ini belum ada pengolahan Anode Slime di Indonesia dengan Recovery >99,2%

sehingga anode slime yang dihasilkan oleh PT. Smelting pun saat ini masih dimurnikan (dijual)

ke luar negeri. Ada beberapa cara yang bisa digunakan untuk mengambil Au, Ag dan logam

jarang yaitu jalur hidrometalurgi dan jalur paduan piro-hidrometalurgi. Mudah-mudahan ke

depan Indonesia mempunyai dan bisa mengolah dari bijih hingga dihasilkan logam murni baik

Cu, Au, Ag, Pd, Se dll.

Berikut ini contoh proses pengolahan bijih tembaga pada PT. Newmont Nusa Tenggara :

Dari crusher, bijih batuan diangkut dengan ban berjalan sepanjang enam kilometer ke

pabrik pengolahan yang disebut konsentrator. Di konsentrator, mineral berharga dipisahkan dari

batuan pembawa melalui proses penggerusan dan flotasi. Bijih batuan, setelah dicampur dengan

air laut, kemudian digerus menggunakan dua penggerus yang disebut Semi Autogenous (SAG)

mill dan empat buah ball mill. Setelah keluar dari ball mill, partikel halus yang terkandung dalam

slurry kemudian dipompa ke seperangkat tangki cyclone untuk pemisahan akhir partikel bijih.

Bubur bijih halus dari tangki cyclone dialirkan ke sejumlah tangki untuk diambil kandungan

mineral berharganya. Tangki ini disebut sel flotasi. Proses flotasi ini tidak menggunakan bahan

kimia secara berlebihan sehingga aman dan membantu meminimalkan dampak lingkungan.

Secara fisika, proses ini memisahkan mineral berharga dari batuan pembawa dengan

menggunakan gelembung udara dan reagent dalam jumlah kecil. Terdapat dua jenis reagent yang

ditambahkan dalam proses flotasi di tangki. Jenis pertama akan mengikat mineral berharga,

sedangkan jenis kedua berfungsi untuk menstabilkan gelembung yang terbentuk oleh proses

pengadukan.

Saat gelembung udara naik, mineral berharga atau konsentrat akan ikut terangkat ke

permukaan. Lapisan gelembung ini diselimuti oleh mineral berharga yang berbentuk seperti

pasir. Lapisan yang terapung di permukaan sel flotasi inilah yang disebut konsentrat.

Dari sel flotasi, konsentrat dikirim ke tangki penghilangan kadar garam yang disebut

CCD (counter-current decantation). Di dalam tangki ini air laut dibuang dan konsentrat

dikentalkan dengan cara mengalirkan air tawar secara berlawanan arah. Air tawar menggantikan

air laut dan konsentrat mengendap di dasar tangki. Konsentrat kemudian mengalir melalui pipa

sepanjang 17,6 km menuju ke fasilitas filtrasi atau penyaringan di Benete. Konsentrat cair ini

ditampung dalam tangki besar dan diaduk terus menerus untuk menghindari terjadinya

pengendapan. Konsentrat kemudian disaring untuk membuang kandungan air dalam konsentrat

sampai dengan 91%, menggunakan udara bertekanan. Setelah proses penyaringan, konsentrat

akan berupa bubuk batuan halus atau pasir dan disimpan dalam gudang untuk menunggu

pengapalan. Pemuatan konsentrat ke kapal menggunakan fasilitas ban berjalan.

Konsentrat akhirnya dikapalkan ke sejumlah pabrik peleburan dalam negeri yakni ke PT

Smelting di Gresik, Jawa Timur maupun ke luar negeri (Jepang, Korea Selatan, India, Eropa)

untuk menjalani proses pemisahan dan pengambilan logam berharga, yaitu tembaga, emas dan

perak.