flotasi

Flotasi

I.1 Flotasi

I.1.1 Pengertian Flotasi

Flotation (flotasi) berasal dari kata float yang berarti mengapung atau mengambang. Flotalasi dapat diartikan sebagai suatu pemisahan suatu zat dari zat lainnya pada suatu cairan/larutan berdasarkan perbedaan sifat permukaan dari zat yang akan dipisahkan, dimana zat yang bersifat hidrofilik tetap berada fasa air sedangkan zat yang bersifat hidrofobik akan terikat pada gelembung udara dan akan terbawa ke permukaan larutan dan membentuk buih yang kemudian dapat dipisahkan dari cairan tersebut. Secara umum flotation melibatkan 3 fase yaitu cair (sebagai media), padat (partikel yang terkandung dalam cairan) dan gas (gelembung udara).

 Flotasi merupakan suatu cara konsentrasi kimia fisika untuk memisahkan mineral berharga dari yang tidak berharga, dengan mendasarkan atas sifat permukaan mineral yaitu senang tidaknya terhadap udara.

 Flotasi dilakukan dalam media air sehingga terdapat tiga fase, yaitu :
1. Fase padat

2. Fase cair

3. Fase udara

 Flotability adalah sifat kimia darimineral yaitu kekuatan mengapung mineral yang tergantung pada senang tidaknya terhadap udara. Terdapat dua macam jenis mineral, yaitu :

1. Polar, senang pada air (hydrofillic/aerophobic)

2. Non polar, senang pada udara (hydrophobic/aerofillic)

Dengan mendasarkan sifat mineral tersebut maka mineral yang satu dengan lainnya dapat dipisahkan dengan gelembung udara.

Persyaratan yang harus dipenuhi dalam flotasi adalah :

1. Diameter partikel harus disesuaikan dengan butiran mineral

2. Persen solid yang baik 25% - 45% (pryor), 15% - 30% (gaudin)

3. Sudut kontak yang baik sekitar 60o – 90o, berarti usaha adhesinya besar sehingga udara dapat menempel pada permukaan mineral yang mengakibatkan mineral dapat mengapung. Sudut kontak merupakan sudut yan dibentuk antara gelembung udara dengan mineral pada suatu titik singgung. Sudut kontak mempengaruhi daya kontak antara bijih dengan gelembung udara. Untuk melepaskan gelembung dan mineral dibutuhkan usaha adhesi (Wum).

4. pH Kritis

pH kritis merupakan pH larutan yang mempengaruhi konsentrasi kolektor yang digunakan dalam pengapungan mineral. Pada gambar dibawah menunjukkan hubungan antara konsentrasi sodium diethyl dithiophosphate dan pH kritis. Mineral yang digunakan adalah pyrite, galena dan chalcophyrite. Konsentrasi kolektor tersebut dapat mengapungkan chalcophyrite dari galena pada pH 7 – 9, galena dari pyrite pada pH 4 – 6 dan chalcophyrite dari pyrite pada pH 4 – 9.

Faktor- faktor yang mempengaruhi flotation adalah ukuran partikel, pH larutan , surfaktan, dan bahan kimia yang lain, misalnya koagulan. Ukuran partikel yang besar membuat partikel tersebut cenderung untuk mengendap sehingga susah untuk terflotasi. Sedangkan pH yang tinggi partkel cenderung mengendap. Fungsi surfaktan adalah kolektor yang merupakan reagen yang memiliki gugus polar dan gugus non polar sekaligus. Kolektor akan mengubah sifat partikel dari hidrofil menjadi hidrofob. Sedangkan penambahan koagulan dapat mengakibatkan ukuran partikel-partikel menjadi lebih besar. Factor lain yang mempengaruhi flotasi adalah laju udara yang berfungsi sebagai pengikat partikel yang memiliki sifat permukaan hidrofobik, persen padatan, untuk flotasi pada partikel kasar dapat dilakukan dengan persen padatan yang besar demikian sebaliknya, besar laju pengumpanan yang berpengaruh terhadap kapasitas dan waktu tinggal. Laju udara pembilasan yang berfungsi untuk mengalirkan konsentrrat ke dalam lounder. Ketebalan lapisan buih dan ukuran gelembung udara juga mempengaruhi flotasi. 

I.1.2 Langkah-langkah Flotasi

1. Liberasi, analisis pendahuluan

Agar mineral terliberasi maka perlu dilakukan crushing atau grinding yang diteruskan dengan pengayakan atau classifying. Ini dimaksudkan agar ukuran butir mineral dapat seragam sehingga proses akan lebih sukses atau berhasil. Analisis pendahuluan dilakukan dengan menggunakan mikroskop sehingga dapat dilihat derajat liberasinya dan kadar dari mineral tersebut. Diupayakan dalam tahap ini juga dilakukan desliming, sebab slime akan mengganggu proses flotasi.

2. Conditioning

Yaitu membuat suatu pulp agar nantinya pulp tersebut dapat langsung dilakukan flotasi. Preparasi ini sebaiknya disesuaikan dengan liberasi dalam proses basah, maka conditioning juga harus dilakukan pada proses basah.Pada tahap pengkondisian, reagent yang diberikan adalah modifier, collector dan terakhir frother.

3. Proses flotasi

Proses ini ditandai dengan masuknya gelembung udara ke dalam pulp.

I.1.3 Macam sel flotasi

Sel flotasi berfungsi untuk menerima pulp dan dilakukan proses flotasi. Jenis sel mendasarkan atas pemasukan udara, adalah :

1.      Agitation Cell

Alat ini jarang digunakan, sebab adanya perkembangan dengan diketemukannya sub aeration cell. Udara masuk ke dalam cell flotasi karena putaran pengaduk.

2.      Sub Aeration Cell

udara masuk akibat hisapan putaran pengaduk. Alat ini paling praktis sehingga banyak digunakan.

3.      Pneumatic Cell

Alat ini jarang sekali yang menggunakan, udara langsung dihembuskan ke dalam cell

4.      Vacum and Pressure Cell

Udara masuk karena tangki dibuat vakum oleh pompa penghisap dan udara dimasukkan oleh pompa injeksi.

5.      Cascade Cell

Udara masuk karena jatuhnya mineral. Syarat cell adalah :

a. Pulp tidak mengandap (dilengkapi dengan alat agitasi)

b. Ada pengatur tinggi pulp

c. Ada daerah yang relatif tenang sehingga butiran yang menempel gelembung udara mudah naik ke permukaan

d. Konstruksi dibuat sehingga tidak terjadi short circuit

e. Mempunyai resirkulasi dan pengeluaran middling

f. Harus mempunyai penerimaan pulp dan pengeluaran busa yang menumpuk

g. Mempunyai permukaan bebas untuk gelembung-gelembng yang sudah mengandung mineral, sehingga tidak mempengaruhi agitasi

h. Harus dilengkapi dengan pengeluaran froth.

Mekanisme dan Prinsip Dasar Flotasi

Flotasi adalah proses konsentrasi mineral berharga berdasarkan perbedaan tegangan permukaan dari mineral didalam air (aqua) dengan cara mengapungkan mineral ke permukaan.

Beberapa jenis partikel yang tercampur dapat dipisahkan salah satu jenisnya dari campurannya atau bila memungkinkan dan dapat terpisah keseluruhan jenis sehingga dapat terkonsentrasi dari tiap – tiap jenis. Pemisahan dari partikel – partikel dalam flotasi ini ditunjukkan oleh penentuan kontak antara tiga fasa, yaitu fasa partikel padat yang akan diapungkan, larutan aqua elektrolit, dan gas ( biasanya dipakai udara ) hampir semua zat anorganik dapat dibasahi oleh fasa aqua. Oleh karena iu langkah pertama dalam flotasi adalah menggantikan sebagian dari antar fasa padat-cair menjadi antara fasa padat-gas. Sebagian hasilnya didapat bahwa permukaan partikel akan menjadi pobi air (hidropobik). Flotasi dari mineral – mineral umumnya dibagi atas dua bagian yaitu :

1. flotasi mineral – mineral logam (metallic minerals) umumnya mineral – mineral sulfida.
2. fotasi mineral – mineral bukan logam ( non metallic minerals ), meliputi logam – logam oksida, silikat, sulfat, karbona, halit dan fosfat , juga felsfar, garnet, muskovit, batu semen, fluosfar dan lain-lain.

Mekanisme flotasi didasarkan pada adanya pertikel mineral yang dibasahi (hidropilik) dengan partikel mineral yang tidak dibasahi (hidropobik). Partikel – partikel yang basah tidak mengapung dan cenderung tetap berada dalam fasa air. Di lain pihak partikel – perikel hidropobik (tidak dibasahi) menempel pada gelembung , naik ke permukaan, membentuk buih yang membentuk partikel dan dipisahkan.

Secara garis besarnya pemisahan dengan cara flotasi dilakukan dengan menggunakan 2 tahap : yaitu tahap conditioning dan tahap pengapungan mineral (flotasi). Pada tahap conditioning bertujuan untuk membuat suatu mineral tertentu bersifat hidropobik dan menpertahankan mineral lainnya bersifat hidropilik. Pada tahap conditioning ini ini kedalam pulp dimasukkan beberapa reagen flotasi. Sedangakan pada tahap flotasi atau aerasi adalah tahap pengaliran udara kedalam pulp secara mekanis baik agitasi maupun injeksi udara.

A.     Reagen Flotasi

Agar proses flotasi dapat berlangsung maka diperlukan reagen flotasi. Penggunaan reagen flotasi ini tidak dimaksudkan untuk mengubah sifat – sifat kimia dari partikel tersebut tetapi hanya mengubah sifat permukaan dengan menyerap ( adsorsi) reagen flotasi tersebut. Keberhasilan pemisahan mineral secara flotasi ditentukan oleh ketepatan penentuan reagen kimia yang digunakan. Secara garis besarnya reagen yang digunakan dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu : kolektor, modifier dan frother.

I. Kolektor

         Kolektor adalah senyawa organic yang ditambahkan kedalam pulp untuk mengubah permukaan mineral dari hidropilik menjadi hidropobik dengan proses penyerapan (adsorbsi). Klasifikasi dari kolektor berdasarkan sifat ionnya, yaitu kationik dan anionic umumnya kolektor dari golongan ini dipakai pada pekerjaan flotasi sulfide. Tetapi ini juga memungkinkan dipakai dalam pekerjaan flotasi mineral non sulfida . sedangkan kolektor kationic untuk flotasi non sulfide.  Dalam pemakaian harus diperhatikan mengenai jumlah kolektor. Kolektor yang digunakan bila digunakan terlalu sedikit tidak dapat mengapungkan mineral secara selektif, sedangkan bila terlalu banyak akan menghasilkan flotasi yang tidak terlalu baik.

Contoh Kolektor : Xanthate

                                      Asam oleik

                                      Thiokarbanilid  pemakaian : 25 – 100 g/t

2.  Modifier

     Modifier adalah reagen kimia yang diperlukan dalam proses flotasi untuk mengintensifkan selektifitas dari pekerjaan kolektor. Efek yang umum dihasilkan adalah menaikaan dan menurunkan hidropobisitas dari suatu permukaan partikel tertentu. Jenis modifier ini adalah PH regulator ( pengatur pH), activator, depresan dan dispersan.

pH regulartor adalah media yang digunakan untuk mengatur pH. Pengaturan pH dari pulp ini dilakukan dengan penabahan kapur, sodium karbonat, sodium hidroksida atau ammonium untuk menaikkannya dengan penambaahan sulfuric, sulfuros tau asam klorida

            Aktivator adalah suatu reagen yang digunakan dalam flotasi untuk meningkatkan kerja dari kolektor pada permukaan partikel mineral. Ini berarti bahwa reagen activator membantu untuk mengapungakan mineral pada saat proses flotasi. Depresan juga merupakan reagen kimia yang dipakai untuk melemahkan kerja dari kolektor terhadap permukaan partikel mineral dengan cara menyelimuti permukaan partikel sehingga tidak menempel pada gelembung udara. Dengan kata lain depresan adalah reagen flotasi yang membantu untuk menenggelamkan partikel mineral.

Contoh Depresan : ZnSO₄ untuk menekan ZnS

      3.   Frother

            Frother (pembuih) akan terkonsentrasi pada antar muka udara dan air. Kehadiran froter pada fasa cair pada larutan reagen kimia yang dipakai dalam flotasi untuk membentuk buih atau busa. Reagen ini mempunyai permukaan yang aktif dan biasanya pada flotasi berguna untuk meningkatkan gelembung  udara dan menolong supaya gelembung menyebar. Ini berarti memperbaiki kondisi penempelan partikel mineral dan menaikaan stabilitas busa. Kontak antar mineral udara dan air dikenal dengan kontak tiga fasa dan sudut yang terbentuk antara mineral dengan antar muka udara-air yang diukur pada fasa air disebut dengan sudut kontak. Sudut kontak = 0, berarti permukaan padatan diselimuti air (hidropilik) dan sudut kontak = 180⁰ udara menutupi padatan. Sudut kontak sering digunakan sebagai ukuran kehidropobikan permukaan mineral.

            Pemakaian frother pada proses flotasi sangat penting dilihat dari fungsinya yaitu :

1. Frother mencegah perpaduan gelembung udara dan menjaga kestabilan gelembung untuk selama periode waktu yang cukup lama.

2. Lapisan frother pada kulit gelembung udara menaikkan ketahanan gelembung terhadap bermacam – macam ketahanan dari luar.

3.      lapisan  frother pada gelembung mengurangi kecepatan gelembung didalam pulp, sehingga kontak gelembung dengan mineral – mineral akan menimbulkan kondisi yang lebih baik yang menguntungkan proses flotasi.

Beberapa karateristik Frother:

1. Suatu substansi organik.

2. Molekulnya heteropolar terdiri dari satu atau lebih gugusan HC yang dihubungkan satu grup yang polar.

3. Kelarutannya tidak terlalu besar, tidak terlalu kecil.

4. Tidak ter-ion.

5. Busa atau buih akan segera patah detelah berpindah dari sell flotasi.

6. Mempunyai aktivitas kimia yang lemah.

    Contoh Frother : MIBC = Methyl Isobutyl Carbinol

                                        Minyak pinus (kayu putih)

                                        Terpentin

                                Pemakaian : 5 – 100 g/t

B.  Flotasi Cell

Beberapa variabel yang mempengaruhi hasil flotasi dengan menggunakan flotasi cell adalah kecepatan pengaliran udara, gelas poros dari alat, densitas dari pulp, ukuran alat ( ketinggian kolom dari dasar sampai permukaan pulp) dan kondisi dari pulp (PH, adsorbsi, desorbsi). Dengan kondisi yang tertentu dari kecepatan aliran udara, ukuran atau diameter bukaan (P = opening) dari gelas poros menghasilkan gelembung udara dengan diameter yang kecil. Densitas dari pulp, volume dari pulp dan ukuran alat juga merupakan faktor variabel yang penting. Jika densitasnya terlalu tinggi, tabrakan antar partikel akan lebih besar dan kemungkinan penempelan partikel-partikel yang mengapung harus diapungkan. Salah satu faktor penentu dalam proses flotasi yang mempengaruhi kemampuan  flotasi dari mineral – mineral  adalah mesin flotasi perbaikan dari perencanaan impeller dan bentuk dari pada cell, dan beberapa harga parameter operasi seperti kecepatan impeller/konsumsi udara dan tenaga, memegang peranan penting. Setiap perusahaan mempunyai karakteristik tersendiri dalam merencanakan cell ini. Sebagai contoh ratio kedalaman dan panjang dari tank, jumlah sudut – sudut pada impeller dan ratio dari ketebalan impeller terhadap diameternya mempuinyai harga – harga berlainan.. Flotasi cell (flotation cell) dan flotasi cell mikro (mikro flotation cell)  merupakan contoh dari jenis alat flotasi. Untuk skala laboratorium alat flotasi yang digunakan adalah mikroself flotasi. Gambaran skematis dari flotasion cell ditunjukan pada gambar berikut ini.

Gambar

Flotation Cell

Pada proses flotasi mineral berharga bersama dengan reagen akan menempel pada gelembung udara naik kepermukaan sedangkan sisanya berupa pasir halus dan air laut ini disebut dengan tailing.