1..\'SN /4/0-/998 Prosiding Presentasi IImiah Daur Bahan Bakar NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-19Maret 1996

KARAKTERISASI DAN SISTEM PENGELOLAAN TAILINGSPADA PROSES PENGOLAHAN BIJIH URANIUM RIRANG

Achmad Sorot Sudiro daD Tati HeryatiPusat Pengembangan Bahan Galian Nuklir

ABSTRAK

Tailingss proses pada pengolahan bijih uranium Rirang yang berbentuk padat dan slurry, masihmengand\lllg \lllsur-\lllsur radioaktif mallpun non radioaktif. Hal ini karena \lllSUf-\lllSUf tersebut tidak terlarut padaproses pengolahan bijih uranium. Tuj\Jan dari penelitian ini adalah \llltuk mengetahlli kand\lllgan unsur yang masihtersisa pada tailings, mengevaluasi dan mempelajari sistem pengelolaan tailings sehingga tidak mencemarilingk\lllgan sekitarnya. Analisis yang dilakukan menggunakan metoda Spektrofotometri Serapan Atomik,Spektrofotometri UV-VIS, Radiometri clan Gravimetri. Hasil yang diperoleh dari analisis ialah silikat, rare eal1h,uranium, torium, besi, nikel, seng, posfor, vanadium, timbal, molibdenum clan radium. Dari basil evaluasi analisis\lllsur dapat disimpulkwl bahwa tailings padat dalam skala besar (asumsi 2,5 ton/hari) perlu dikenai pencuciandengan air melalui sahlfan tertentu sebelum ditarnp\mg dalam kolam sementara (kolam limbah I) denganspesifikasi tertentu yang berkapasitas 1500 m kubik. Proses ini dig\lllakan \llltuk menclici sisa \lllsur terlarut yangterdapat dalam tailings. Air YWlg dialirkan secara overflow, ditarnp\lllg dalam kolam limbah n yang berkapasitas1200 m kubik. Cairan dikeluarkan secara teratur melalui valve \llltuk diolah dengan sistem pengolahan limbahpada beberapa tangki clan dinetralkan dengan CaO + NaOH clan BaCI2. Dengan cara ini kand\lllgan \lllsur radioaktifclan non radioaktif dalam efluen yang keluar diharapkan sangat rendah, sehingga dapat dialirkan ke lingk\lllgan.

ABSTRACT

Tailings generated from Rirang uranium ore processing still contains both radioactive and non radioactiveelements. This is due to the incomplete dissolution of such elements in the ore processing. The aims of thisinvestigation is to characterize the tailings elemental conlposition, to evaluate, and to plan a good tailingsmanagement system, hence, environmental contanlination can be avoided. Several methods of analysis have beenutilized, including Atonlic Absorption Spectrophotonletry (AAS), llV-Vis spectrophotometry, radiometry andgravimetry, to dl!temline elements of interest i.e. silicon, rare earths, uranium, thorium, iron, nickel, zink,phosphor, vanadium, lead, nlolybdenum and radium. Based on the analytical data evaluation, it is concluded thatbig scale solid tailings (2,5 ton per day) should be washed with water in a designated place before finally beingstored in a 1500 cubic nleter pOtld(pond #1). L\'uch a washing step is aimed to remove element from the tailings.The over flowing water is then fed into the second pond of 1100 cubic meter capacity. The liquid is then neutralizedby adding CaO + NaOH and BaCh solution. The effluent contains considerably small amount of radioactive and nonradioactive elements, hence suitable for direct disposal to the environment (water body).

radioaktif yang berbahaya bagi lingkungansekitamya.

PENDAHULUAN

Latar belakangUnsur radioaktif pada cairan basil

pengolahan limbah cair dimonitor sesuai denganketentuan Keputusan Dirjen BAT AN No.293/DJMI/ 1995 tentang konsentrasi tertinggi yangdiizinkan untuk uranium dan torium alam dalamudara daD air'. Pemonitoran unsur nonradioaktif pada cairan dilakukan sesuai denganKeputusan Menteri KLH No. 02/MEN. KLH/I/ 1988tentang pedoman penetapan baku routu

lingkungan2.

Untuk mengantisipasi kegiatan pertam-bangan uranium yang meliputi penelitianpenambangan daD studi pengolahan bijihuranium skala teknik, perlu dilakukan studipenyimpanan limbah padat dan cairnya. Limbahpengolahan bijih uranium pada umumnyaberbentuk limbah padat daD cair yang dinamakan

tailings.

Tailings padat berbentuk slurry danpengolahan bijih uranium skala teknik dialiridengan air, kemudian disimpan pada kolamlimbah sementara, sedangkan tailings cair diolahdengan sistem pcngolahan limbah cairo Hal inidilakukan karena tailings tersebut mempunyaikandungan unsur radioaktif maupun non

Tujuan penelitian karakterisasi sistem

pengelolaan tailings pada proses pengolahan bijihuranium Rirang adalah untuk :

menget.'lhui kandungan unsur radioaktifmaupun non radioaktif pada tailings, dan

I

"

Prosidillg Preselltasi /lmiah Daur Bahall Bakar NuklirPEBN-BATAN.Jakarta 18-19 Maret 1996

2.

mempelajari sistem pengelolaan tailings agarlimbah cair yang dilepas ke lingkunganmengikuti pedoman yang berlaku.

TEORI

Tailings adalah buangan basil pengolahanbijih uranium yang dapat berbentuk padatdan/atau cairan. Kandungan yang terdapat padatailings pengolahan bijih uranium adalah unsurradioaktif dan non radioaktif. Untuk melindungilingkungan agar bcbas dari pencemaran, perludilakukan pengelolaan tailings yang dapatmengolah cairan daD menyimpan padatan padasuatu kola'm lestari. Cairan yang telah diolahdiharapkan mengandung unsur radioaktif maupunnon radioaktif yang relatif rendah agar dapatdilepas ke lingkungan dengan arnan. Effiuen yangdilepas ke lingkungan tersebut dimonitor sesuaidengan peraturan berdasarkan Keputusan DirjenBAT AN, Keputu&w Menteri, daD ketentuanBAPEDAL.

Padatan yang terpisab dari cairan ditampungdalam suatu kolam semen tara yang tidakmemungkinkan mencemari lingkungansekitarnya. Kolam tersebut berkapasitas 1500 m3.Bagian dasar dari kolam ini terdiri dari kerikildaD ditutup dengan pasir atau taoab liat. Materialtersebut terletak di alas bangunan berpondasisemen yang cukup kuat. Hal ini dilakukan agartidak terjadi perembesan cairan keluar.

dipiSc'lhkan untuk dianalisis guna menentukankadar uranium, torium. molibdenum,posfor,besi, daD nikel dengan spektrofotometer UV-Vis. Sedangkan analisis seng daD timbaldilakukan dengan spektrofotometer serapanatomik. Residu digunakan untuk analisissilikon secara gravimetrik.

b. Penentuan radiumPreparasi confab untuk analisismenggunakan metoda radiometri dilakukandengan menambahkan Na2C03 kepadaconfab dalam cawan platina, lalu dipanaskansampai meleleh, kemudian didinginkan danditambah dengan akuades. Alikot tersebutdipanaskan kembali sampai lelehan terlarutdaD disaring. Residu dicuci denganakuades, kemudian dilarutkan dengan HCI didalam labu erlenmeyer 1000 ml, didinginkan,ditutup, dan disimpan selama 30 hari. Gasradon yang keluar dipindahkan ke d.'llamt.:'lbung sintilasi yang telah divakumkan.dibiarkan 3,5 jam, kemudian dicacahdengan alat SAC-R5 EBERLlNE sehinggakandungan radiumnya diketahui.

c. Penentuan logam tanah-jarang atau RE (rare-earths)Preparasi cuplikan untuk analisis denganmetoda gravimetri dilakukan sebagai berikut :tailings padat ditimbang daD dimasukkan kedalam gelas piala. Kemudian ditambahH2SO4 pekat daD dipanaskan selama satujam, setelah dingin ditambah asam tartratdaD asetamida, kemudian dipanaskan kembalisampai mendidih. Filtrat disaring, daD residudicuci dengan H2SO4 50 %. Kemudian filtrattersebut diendapkan dengan oksalat sehinggaberbentuk RE-oksalat. Endapan tersebutdipijarkan menjadi RE-Oksida total.

TATA KERJA

BASIL DAN BABASAN

Dari basil analisis kualitatif diket.'lhuibahwa unsur-unsur radioaktif dalam failingspengolahan bijih uranium Rirang terdiri dari Udan Th, sedangkan unsur-unsur non radioaktifadalah Mo, Zr, Fe, Ph, V, Ti, Mg, Na, Si, Ca, K,S, P, Cl, Ni, RE dan AI.

1. Bahan yang digunakan adalah HCI, HN03,HCI04, Na2, C03, H2SO4 pekat, asam tartrat,asetamida, dan kertas saTing. Peralatan yangdigunakan adalah Fluorimeter, spektrofotometerUV-Vis, spektrofotometer serapan atomik, aatpencacah SAC-Rs EBERLlNE.

2. Pengambilan cuplikan tailings yang diperlukanuntuk analisis diperoleh dari residu pengolahanbijih uranium monasit Rirang dengan asamsulfat skala laboratorium.

3. Analisisa. Penentuan uranium, tonum, molibdenum,

posfor, besi, nikel, dan silikon. Preparasicuplikan untuk analisis menggunakanspektrofotometer sera pan atom danspektrofotometer UV-Vis dilakukan dengancara sebagai berikut: tailings yang sudahkering dimasukkan ke dalam gelas piala,kemudian ke dalamnya ditambahkan HCI,HN03 daD HCIO4 dan kemudian dipanaskandi at.1S hot plate Sc1mpai berbentuk pasta,kemudian ditambah HCI, akuades laluterakhir dipanaskan. Setelah dingin, filtrat

Di antara unsur-unsur tersebut di atas yangmerupakan parameter limbah menurut KeputusanMenteri KLH.No.KEP-O2/MENKLH/1988tentang Pedoman Penetapan Baku MutuLingkungan adalah Fe, Ni, Zn, Cu, Pb, Mn, As,Co daD CI. Sedangkan unsur yang bersifatradioaktifterdiri dati U, Th daD Ral.

Berdas.'lrkan basil analisis kwantitatifdidapatkan bahwa kandungan unsur -unsur di

23

Prosiding Presentasi /lmiah Daur Bahan Bakar NuklirPEEN-BArAN, Jakarta 18-19Maret 1996

atas dalarn lirnbah Rirang adalah seperti yangdicanturnkan pada tabel (I). Tailings padatberwarna ke abu-abuan, bersifat asarn sertatailings cair berwarna jernih kekuningan danbersifat asarn.

tangki pemisah padatJ cair (tangki 2). Cairan yangterpis.1h dialirkan secara overflow ke tangki 3,untuk selanjutnya dinetralkan dengan penetralyang sarna dan diaduk sampai pH mencapai 7.Sedangkan endapan berupa slurry ditampungpada tangki penampung. Proses ini dilakukanuntuk mengendapkan uranium yang masihterdapat pada larutan Kemudian basilpenetralan dipisahkan pada tangki pemisah/ padatcair (tangki 4), dan cairan dialirkan secaraoverflow ke tangki 5 dan ditambahkan BaCl2serta diaduk sampai pH mencapai 10-11,sehimgga sisa unsur (Ra, Mo, Mn) yang masihterdapat pada cairan dapat mengendap 6. Hasilre.1ksi daTi tangki 4 dialirkan melalui sand filtersebelum dialirkan ke sungai. Kandungan unsurradioaktif daD non radioaktif dalam efluentdiharapkan sekecil mungkin. pHdipantau denganbatasan hanya sekitar 6-7 sehingga dapatdialirkan ke lingkungan. Diagram alirpengolahan limbah cair dapat dilihat padaGambar 2. Pemonitoran kandungan unsurradioaktif pada cairan dilakukan denganmengacu pada Keputusan Dirjen BAT ANNo.293/DJMI/1995 ten tang konsentrasitertinggi yang diizinkan untuk uraniun danfolium di udara daD airl .

Hasil evaluasi analisis dapat dibahassecara studi pustakas). Tailings padat daDslurry dengan kandungan unsur di atas bakumutu limbah dalam skala besar (asumsi 2,5ton/hari) perlu dikenai pencucian dengan airmelalui S<'lluran tertentu sebelum ditampungdalam kolam sementara (kolam limbah I). Hal inidilakukan untuk mengurangi kandungan unsur-unsur yang terikat setaro fisik dalam tailings.

Desain kolam limbah I sebagai berikutBentuk kolam limbah : persegi panjangpanjang kolam : 25 meterLebar kolam : 20 meterKedalaman kolam : 3 meter

Dasar dati kolam limbah I dibuat dengansusunan sebagai berikut ;a. Kerikil daD pasir atau tanah liat,b. Plastik yang dilengkapi dengan membran

sintetik, adukan semen, beton aspal.

Cairan dipompakan ke atas dengan sistemsaluran pipa bercabang seperti terlihat padaGambar I dan dialirkan ke dalam kolamlimbah II.S

Tabel Data basil analisis tailing padat dan cair

Spesifikasi sistem pipa saluran :Diameter pipa : 10 cmSkedul : 80Bahan : PVCSpesifikasi pompa pada kolam limbah I :Pompa : pompa sentrifugalKapasitas : 1 m3/ jamJenis : pompa asamBahan : stainle,\'s steel (baja tahan karat)

De&1in kolam limbah II sebagai berikut :Bentuk kolam limbah : bujur sangkarPanjang kolam : 20 meterLebar kolam : 20 meterKedalaman kolam : 3 meter

Catalan : untuk tailings cair satuan pCi/ml (Ra)

Untuk U daD Th di udara sebesar ( 7 x 10(-4)daD 7 x 10 (.2~ Bq/l, sedangkan di air sebesar (7 x10' d.'ln 7 x 103). Pemonitoran unsur nonradioaktif pada cairan dilakukan sesuai denganKeputusan Menteri KLH No. 02/MEN.KLH/l/1988 tentang Pedoman Penetapan BakuMutu Lingkungan2. Lokasi yang digtmakanuntuk tempat penampungan limbah padat daDpengolahan limbah cair 1000 meter persegi.Penyimpanan tailings yang masih mengandung

Susunan dasar daTi kolarn lirnbah II sarnadengan susunan dasar kolarn lirnbah I. Cairandikeluarkan secara leratur rnelalui valve danditarnballkan dengan ( CaO + NaOH ) dalarnt.'lngki 14, serta diaduk dengan kecepatantertenlu sarnpai pH rncncapai 3,5. Penarnbahanini digunakan unlllk rnengendapkan Zn, Fe daDPb 5, cairan kcrnudian carnpuran dialirkan ke

24

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bokor NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Maret 1996

unsur radioaktif daD non radioaktif perlumemperhatikan3 hal-hal berikut :.Tempat hams bergeologi cukup stabil, daD

kekuatan tanah, penyerapan, drain.1se lokasitempat pengolahan uranium serta topografihams baik.

.Tempat penampungan limbah hams cukupbeSc'lf, sehingga kemungkinan kontaminanterlepas ke lingkungan sangat kecil.

.Tempat penampungan limbah harus cukupuntuk menampung tailings yang dihasilkandari pengolahan uranium.

.Di sekeliling penampungan limbah harusdibuat tanggul-tanggul dari material yang kuat.Hal ini untuk menghindari luapan air.

.Tailings hams disimpan di bawah permukaantanah.

.Dasar daTi tempat penampungan limbah hamsdilapisi kerikil, pasir dan plastik sehingga airtidak akan merembes ke lingkungan.

DAFTARPUSTAKA

SIMP ULAN

I.BATAN, Keputusan Dirjen BATANNo.293/DJ/VI1/1995 tentang Baku TingkatRadioaktivitas di air daD udara, 1995.

2. Kementerian Negara Kependudukan daDLingkungan hidup, Keputusan MenteriKependudukan daD Lingkungan FfidupNo.KEP. 02/ MEN KLH / 1988 tentangpedoman baku mutu lingkungan, 1988.

3. IAEA, Current Practices For the Managementand Confinement of uranium Mill TailingsIAEA, TECHNICAL REPORT SERIES No.335, Vienna(1992).

4. IWATA, I., KITIHARA, Yo, T AKENAKA, So,KUROKAWA, Yo, Mill Tailingss Disposal andEnvironmental Monitoring at The Ningyo -Toge uranium Processing Pilot Plant, PowerReactor and Nuclear Fuel DevelopmentCorporation Minatoku, Tokyo ( Japan ).

50 IAEA, Uranium Extraction Technology,TECHNICAL REPORT SERIES No. 359,Vienna (1993).

6o IAEA, Management of Wastes from uraniumMining and Milling, PROCEEDING SERIES,Vienna, ( 1982).

Dari fu1sil pembahasan dapat disimpulkanbahwa tailings masih mengandung unsurradioaktif U, Th daD Ra daD unsur-unsur nonradioaktif P, V, Mo, Zn, Pb, Fe, Ni, Re, Si(dalam bentuk SiO2) dengan konsentrasi yangcukup tinggi. Untuk mendapatkan efluen yangtidak mencemari lingkungan, perlu dilakukansistem pengolah limbah cair denganmenambahkan rcagen CaO + NaOH, daD BaCh.Hal ini perlu dilakukan untuk mengurangikandungan unsur radioaktif daD non radioaktifsebanyak mungkin, sehingga efluen yangdilepas ke lingkungan mengikuti ketentuan yangberlaku.

TANYA-JAWAB

1. Nurdin

Berapakah dimensi tempat penampunganlimbah?Bahan apa yang digunakan untuk penyekatdinding penampung limbah agar tidak adaintrusi limbah cair ke lingkungan batuandisekitamya ?

Achmad Sorot Sudiro

Dimensi tempat penyimpan limbah padatadalah panjang = 25 m, lebar = 20 m dankedalaman = 3m.

Dasar dan dinding kolam penampunganlimbah dibuat dari semen dengan pondasiyang cukup kuat. Pada dasar kolamditamballkan lapisan plastik yang dilengkapidengan sintetik membran, adukan semen danbeton aspal, juga kerikil serta pasir.

Perencanaan tempat kolam limbah daritailings dengan kandungan unsur radioaktifrnaupun non radioaktif perlu memperhatikan :-Pemilihan tempat yang geologinya cukup stabil.-Lokasi tailings padat cukup besar.-Oi sekeliling kolam limbah dibuat tanggul-

tanggul.-Tailings hams disimpan di bawah pennukaan

Lwah.-OaSc1r tempat penampungan limbah dilapisi

kerikil. pasir daD plastik.

2. Erni RAUCAPAN TERIMA KASm

Apakah limbah yang diolah tersebut adalahlimbah padat? Setelah dilakukan pencucian dikolam I, air cuciannya mengandung unsur-

Penulis mengucapkan terima kasih kepada starBidang KKL PPBGN daD semua fihak at.'lSsegenap bantuan dalam penyiapan tulisan ini.

25

Prosiding Presentasi Ilmiah Dour Bahan Bokor NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Maret 1996

lingkungan, setelah dimonitor dengan bakumutu limbah (Keputusan Menteri KLH No.Kep. 02/MEN.KLH/1988 tentang PedomanBaku Mutu Lingkungan).

4. Andri Siamet Subandio M

unsur di Illi1r tailings (unsur-unsur yangterlarut pada proses sebelumnya), di manakahcairan tersebut dipisahkan? Seharusnyacairan ini dipiSc'lllkan clan dijadikan Sc1tudengan basil proses, sedangkan yangdialirkan ke tangki I adalah tailing yang

berupa padatan/slurry.Mohon dijelaskan bagaimal\a prosespencucian tersebut dilakllkan, sehingga jelasmana air basil pencucian clan mana yang

merupakan tailing!.Jika yang diolah limbah cair, bagaimana carapencuciannya ? Mohon peltjelasan!.

Achmad Sorot Sudiro

Tailing dapat mengandung materia! padatdan cair! Materia! padat dapat juga berupadebu!. Bagaimanakah "penampungan" debuyang masih mengandung unsur-unsurradioaktif se!ain minera! berat? Bltkankah"debu" dapat diterbangkan angin danmencemari !ingkungan secara !uas daDcepat?Apakah penimbunan tailing cukupwaterproof at.:'lU kedap air, sehingga dijamintidak ada perembesan cairan ke arah airtanah ?Bagaimanakah pengaruh radiasi dapat dialasiagar tidak merus.'lk sistem air di bawahpermukaan? .

.

Achmad Sorot Sudiro

.

Limbah yang diolah adalah limbah cairbukan limbah padat. Limbah padat/cair daripengolahan bijih U dicuci dengan air (dalamsaluran tertentu) daD dialirkan kedalamkolam I. Dalam kolam I baik cairan darilimbah proses bijih U, serta cucian airditampung pacta dasar kolam sepertiGambar 1.Dan kolam I (air + limbah cair dan proses)dipompa ke kolam limbah II. Dalam kolam IIcampuran (limbah cair + air) dialirkanmelalui valve daD diatur kecepatannya. 1IIItukselanjutI1ya diolah seperti skema diagram alirpacta Gambar 2.Sudah terjawab deng.m jawaban di at.1s.

3.

Elma Marcia

Dengan memilih NaOH sebagai pereaksipenetral, padahal NaOH adalah basa kuat,apakah Zn yang merupakan unsur amfoterdapat mengendap secara optimum?

.

Achmad Sorot Sudiro

Zn memang belum dapat dikatakanmengendap secara optimal karena Zn adalahunsur arnfoter. Tapi minimal pemilihan itudapat mengurangi kandungan Zn dalamlimbah cair, sehingga dengan berkurangnyaZn, cairan dapat dialirkan (dilepaskan) ke

Pada saat ini penanganan debu radioaktifyang dihasilkan dari peledakan batuan U diKalimantan Barat (dalam terowongan),dilaktlkan dengan penghisapan debu(menggtmakan exhau...t van) ke luarlerowongan dan dialirkan ke udara.Sedangkan pada pengolahan bijih U diKalimantan Barat juga menggunakanpenghis.1p debu dan dialirkan ke udara.Penyimpan limbah padat cukup kUc1t,sehingga tidak ada kemungkinan terjadinyaperembesan cairan ke luar lingkungan,karena pada dasar dan dinding kolampenampungan limbah dibuat dengan pondasisemen yang cukup kuat. Pada dasar kolamditamballkan lapisan plastik yang dilengkapisintetik membrane, adukan semen dan betonaspal, kerikil serta pasir.Pengaruh radiasi juga tidak dapat merusaksistem air di bawah permukaan, karenabangunan yang cukup kuat seperti yang kamijelaskan di atas.

.26

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bakar NuklirPEEN-BArAN. Jakarta /8-/9 Maret /996

e.Sistom solurnn pipn bercDbnr

b.PnnJnngnn ntns sistelft sftlure

PANOANGAN ATAS SISTEM SALURAN

Pa,"/--;~~~ ~

OiO",~'~r ,,1"0/ Sch~dut eo bohon PVC

"-

" ~Ktr!h!! "embtr~!h o. Lep!son podn desor kolem 0

80t"5 keli"g,i"" air

-'~ : ~;-.,~II'~~

.-"-~£~, stratumW." point

Gambar Sistem saluran bawah tanah

27

,/

Prosiding Presentasi Ilmiah Daur Bahan Bokor NuklirPEBN-BATAN. Jakarta 18-19 Maret 1996

Gambar 2. Diagram Alir Sistim Pengolahan Limball Cair

28