EKSTRASI TEMBAGA

MATERI KULIAH TEKNIK METALLURGY

NOVERIADY, M.T

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

REFERENSI BACAAN

Untung Sukamto, Mokh Winanto Ajie dan Sudaryanto. 2001. “Metallurgy Dasar”,

Jurusan Teknik Pertambangan, UPN “Veteran” Yogyakarta.

Mokh Winanto Ajie. 2006. “Pengolahan Bijih (Ore) Menjadi Metal”, Pelatihan

Mineral Ore Metal (MOM), Yogyakarta.

“Untuk mendapatkan metal yang lebih murni biasanya dilakukan cara metalurgi terpadu”.

Metal utama: tembaga

Metal sampingan: emas, perak dan gas SO₂

Keadaan Bijih

Bijih tembaga umumnya diklasifikasikan dalam tiga kelompok :

Sulfida Ore

Chalcosite (Cu₂S), Chalcopyrite (Cu FeS₂), Bornite (Cu₂CuSFeS), Covelite (CuS).

Karbonat

Malachite (CuCO₃Cu(OH)), Azurite (2CuCO₃Cu(OH)₂).

Bijih tembaga terbentuk sebagai vein yang tersebar didalam batuan beku merupakan butiran-butiran kecil.

Assosiasinya : silika (50-60 %), sulfur (10 %) dan sejumlah alumina,kalsium oksida, kobalt, selenium, tellurium, emas, perak

Proses Pengerjaan

Konsentrasi tembaga biasanya dengan flotasi, dari proses ini diharapkan tembaga akan terpisah dari kotoran maupun mineral zinc, timbal dan non sulfida.

Sedangkan emas, perak akan ikut dalam konsentrat.

Konsentrat berkadar 25-30% Cu.

Pengerjaan dilakukan dalam tiga tahap yaitu, smelting, conversion, dan refining.

Roasting

Roasting terhadap konsentrat tembaga hasil flotasi berguna untuk menghilangkan sulfur.

Menghilangkan impurities yang mempunyai sifat volatile.

ZnS --> ZnO

PbS --> PbO

FeS --> FeO

Smelting

Smelting dilakukan dalam reverberatory furnace dengan cara simple smelting.

Sebagai umpan adalah konsentrat hasil flotasi, limestone sebagai fluks dan bahan bakar digunakan batubara yang dapat berfungsi sebagai reduktor.

Umpan dimasukkan dari bagian atas tanur, dengan adanya panas terbentuklah molten metal yang terkumpul dalam hearth.

Produk Peleburan Berupa

• Matte merupakan sulfida buatan Cu dan Fe sebagai Cu₂S dan FeS. Matte mengandung 35-45 % sebagai Cu₂S dan 20-30 % sebagai FeS

• Slag terdiri dari Fe, Zn, Pb oksida dan silikat yang mengandung 0,35-0,50 % Cu

• Flue dust dan fumes, penimbul polusi, debu, ditangkap dengan cyclon, water spray, cotrel,electrostatic precipitator

Hal Yang Terjadi Dalam Peleburan (1)

Semua CuO, CuS, CuSO₄ yang ada dalam charge diubah menjadi Cu₂S

Sulfur yang tdk berikatan dengan Cu dan Fe dikeluarkan sebagai SO₂, SO₃, dengan reaksi

3Fe₂O₃ + FeS 7FeO + SO₂

Limes, Mg, Al akan masuk ke slag dalam bentuk silikat.

Hal Yang Terjadi Dalam Peleburan (2)

Au, Ag, dan logam mulia lainnya masuk ke matte sebagai sulfida

As, Sb, Te, Zn, Se, dalam reaksi oksidasi maupun reduksi masuk ke fumes, atau terbentuk sulfida dalam matte

Ni masuk ke matte sebagai sulphate

Catatan: afanitas besi terhadap oksigen 2x tembaga. Afanitas tembaga terhadap sulfur > besi

Istilah

Prosentase tembaga didalam matte disebut “grade “

Sedangkan berat matte yang terbentuk dari charge total , disebut “fall”

Conversion

Pengubahan matte menjadi blister copper, dilakukan secara oksidasi, disebut converting. Prosesnya ada dua tahap

Tahap I = pembentukan slag

FeS + 0,5 O₂ FeO + SO₂

FeO masuk ke slag, slag ini masih mengandung 6 % Cu, slag dikeluarkan tinggalah Cu₂S

Tahap II = blister copper (Cu₂S) diubah menjadi Cu

Di converter, matte yang telah dihilangkan FeS menjadi FeO, tinggal Cu₂S dan dilakukan oksidasi

Cu₂S +O₂ 2 Cu + SO₂

Cu disebut White Metal

Refining Terhadap Blister Copper

Blister copper masih mengandung impuritis : sulfur, besi, lead, bismuth, arsenic, cobalt, juga logam mulia seperti emas dan perak

Ada dua cara pemurnian, yakni fire refing dan electro refining

Fire Refining

Tujuan :

menghilangkan elemen yang mengganggu proses electro refining,.

membuat anode, atau produk lain (billet, slab, kawat).

membuat tembaga tidak mengandung oksigen (keperluan listrik).

Fire Refining

Dilakukan dengan cara peleburan dalam tanur lebur

Impuritis yang dapat dihilangkan adalah : S, Cd, Zn, Mg, l, Fe. Sn, Pb, As dan Sb,Bi

Tanur yang digunakan Reverberatory Furnace

Proses Dalam Peleburan

• Tahap I – proses oksidasi,proses disebut flapping, hasilnya adalah slag

• Tahap II. Periode reduksi, proses disebut polling, mengikat oksigen dengan coke atau green timber, agar oksigennya tinggal 0,025-0,05% saja

Electro Refining

Tujuan :

Emas dan perak dapat diproduksi sebagai hasil sampingan.

Apabila produk yang dihasilkan akan dimanfaatkan sebagai bahan kelistrikan.

Electro Refining

• Hasil peleburan yang berupa anode, masih mengandung impuritis Se, Te, Be, Ni, Ag dan Au. Dengan electrolisa , impuritis dapat dipisahkan dari tembaga

• Electrolite berupa acidified copper sulphate (4 gram tembaga, 160 gram asam sulfur dalam setiap liter, atau 4% tembaga, 16% sulphuric acid dicampur pada 140˚C).

Katodenya adalah lembaran tipis tembaga murni (berat 10 lbs)

Hal yag perlu diperhatikan pada electro refining adalah voltge = 0,3-0,35 vot, density arus = 15-20 ampere/ sq.ft

Kadar Cu didapat 99,95 % Elektrolitnya banyak mengandung bismuth (Bi) dan

nikel (Ni), yang akan mengganggu jalannya elektrolisa, maka harus diganti kontinyu.

Mencegah terhambatnya arus listrik yang mengalir, maka harus dipanaskan antara 50-60˚C.

Terima Kasih