Ekstraksi (Pengolahan) Bijih Metode Heap Leach

HEAP LEACH

Gambar 1 : Skema Metode Ekstraksi Heap Leach

Heap memiliki arti tingkatan / undakan / terasering / sengkedan, dan leach berarti pelarutan / pencucian. Arti umum dari "Heap Leach" adalah proses pengolahan batuan mengandung mineral logam yang dilakukan tanpa melalui proses mekanis terlebih dahulu. Proses ini dilakukan  dengan cara menyiram tumpukan batuan berjumlah besar / raw material dengan bahan kimia pelarut.

Hasil dari proses "Heap Leach" adalah larutnya logam-logam yang diinginkan, terionisasi bersama larutan kimia yang disiramkan. Akibat dari sifat cairan yang mencari tempat paling rendah, maka larutan logam tersebut terkumpul dalam kolam penampung cairan.

Setelah beberapa waktu, yang diperkirakan larutan telah kaya akan ion-ion logam yang dinginkan, dilakukan proses penyerapan ion ke dalam bahan penyerap (adsorbent), hingga adsorbent mengalami penyerapan maksimal. Sementara adsorbent telah kenyang (jenuh), proses penyiraman tumpukan tetap dilakukan, menggunakan aliran pelarut yang bersirkulasi secara terus-menerus. Proses penyiraman baru dianggap selesai jika biaya produksi telah menyamai nilai dari hasil pengolahan (keuntungan nol). Pada titik ini, tingkat recovery / perolehan logam yang dinginkan sudah berkisar 55% – 60% dari total kandungan logam dalam batuan.

Pada proses "Heap Leach" batuan yang mengandung emas dilarutkan menggunakan Sianida sebagai pelarut, tingkat perolehan sebesar 60% dapat tercapai selama kurang lebih 114 hari. Proses ekstraksi ion dari kolam penampung dapat terus dilakukan secara berkala, yang waktunya tergantung jumlah (volume) bahan baku dan nilai kandungan logam dalam batuan yang diproses. Artinya, proses leaching terus berlangsung selama 114 hari, namun hasil dari proses penyiraman dapat diperoleh setiap saat (tanpa menunggu proses penyiraman selesai). Agar hasil produksi tetap menguntungkan, dibutuhkan jumlah bahan baku yang cukup banyak.

Makin besar volume tumpukan bahan baku, makin luas lahan yang dibutuhkan sebagai dasar dari tumpukan. Agar penggunaan lahan bisa dibatasi, maka tumpukan ditinggikan dan dibuat undakan (untuk menghindari resiko longsor). Inilah mengapa teknologi penyiraman disebut dengan istilah “Heap Leach”.

Proses "Heap Leach" dapat dipercepat melalui berbagai rekayasa kimiawi terhadap bahan baku yang sedang diproses. Penggunaan oksidator kuat sebagai teknik liberalisasi awal merupakan salah satu terobosan yang dapat dilakukan sebelum proses leaching dilakukan. Penggunaan berbagai variasi katalis juga dapat membantu mempercepat siklus penyiraman sehingga waktu berakhirnya proses penyiraman dapat dipersingkat menjadi hanya 1 bulan.

Terapan Penyiraman di Lapangan

Gambar 1 : Skema Metode Ekstraksi Heap Leach

Akibat minimnya informasi yang diperoleh para calon pengusaha (yang pada umumnya bermodal kecil) tentang teknologi ini, mengakibatkan sebagian besar dari mereka justru mengalami kerugian dalam penerapannya.

Secara teori dan aplikasi yang benar dan tepat, biaya produksi jauh lebih kecil dibanding proses yang konvensional (pelumpuran batuan, dan selanjutnya digolah menggunakan reaktor/tong). Artinya, jika menggunakan kaidah-kaidah yang tepat, proses heap leach / penyiraman yang menggunakan sianida sebagai pelarut, pasti menghasilkan keuntungan (yang sudah bisa diperkirakan sebelum proses pengolahan dilakukan).

Namun dalam ribuan praktek yang dilakukan, justru 99% dari pengolahan terus mengalami kerugian, yang tak kunjung tergantikan. Hanya 1 % yang memperoleh keuntungan, yaitu person-person yang menjual teknologi ini, serta para penjual bahan-bahan kimia yang dibutuhkan.

Kongkalikong antara para “penjual jasa pengolahan” yang menganggap diri sebagai ahli, dan para penjual jasa kimia di lapangan, mengakibatkan para pendatang baru tertarik akan teknologi yang ditawarkan, meskipun secara keilmuan tidak dapat dipertanggungjawabkan. Penggunaan bahan-bahan dengan nama-nama yang menghebohkan, semacam “obat tetes” yang dijual dengan harga tinggi, justru menjadi salah satu daya tarik bagi calon-calon pengusaha rugi, yang tanpa pikir panjang bersedia memodali usaha tersebut.

Akibat dari ditabraknya kaidah-kaidah keilmuan oleh para pengolah yang mengaku-akuahli, atau bisa dikatakan sebagai para penjual jasa keahlian, menghasilkan kerugian para pengusaha kecil, mulai dari puluhan juta rupiah, hingga milyaran rupiah per orangnya.

Sungguh sangat disayangkan, kurangnya perhitungan dan pemahaman dalam ilmu pengolahan mineral logam (umumnya emas), mengakibatkan munculnya ribuan mantan-mantan pengusaha (yang terjadi akibat kebangkrutan). Mantan-mantan pengusaha di sektor pertambangan ini terus bermunculan dari waktu ke waktu, alias patah tumbuh hilang berganti.

Sebenarnya teknologi “Heap Leach” sangat tepat digunakan pada industri pengolahan bijih nikel. Hasil penelitian dan pengembangan yang dilakukan oleh berbagai lembaga penelitian mineral menyimpulkan, teknologi heap leaching hanya membutuhkan investasi yang jauh lebih murah, kecepatan pembangunan pengolahan yang jauh lebih cepat, dan biaya pengolahan yang 75% lebih murah dibanding pengolahan menggunakan smelter.

Proses Pengolahan

Bijih yang telah dihancurkan dialiri dengan larutan encer alkali sianida. Larutan yang mengandung logam mulia yang terlarut (Pregnant Solution) terus meresap melalui bijih hingga mencapai “liner” di bagian bawah tumpukan yang selanjutnya mengalir ke penyimpanan (kolam).

Setelah memisahkan logam mulia dari larutan yang mengandung logam mulia (Pregnant Solution) larutan Sianida biasanya digunakan kembali dalam proses “Heap Leach” atau dibuang ke fasilitas pengolahan air industri.

Di daerah curah hujan yang sangat tinggi, seperti daerah tropis, dalam beberapa kasus ada penembahan air ke dalam fasilitas pengolahan limbah yang bisa menyebabkan pencemaran air jika pengolahan air limbah tidak dilakukan dengan benar (meluap, liner bocor, dll).

Produksi emas melalui metode ini, dapat menghasilkan 20 ton bahan limbah.

Selama fase ekstraksi, ion emas membentuk ion kompleks dengan sianida:

Au⁺ (s) + 2CN^- (aq) à Au (CN)₂ ^- (aq)

Pemisahan ion emas menggunakan prinsip reaksi redukisi dan oksidasi (redoks) seperti persamaan reaksi di bawah ini:

2AU (CN)₂^- (aq) + Zn (s) à Zn (CN)₄ ^- (aq) + 2AU (s)

Metode yang paling umum untuk memisahkan emas dari larutan yang baik yaitu dengan  menggunakan karbon aktif untuk penyerapan selektif  atau dengan proses Merrill-Crowe dimana bubuk seng (Zn) ditambahkan untuk menyebabkan pengendapan emas dan seng. Produk akhir dapat berupa doré (AuAg) atau lumpur  seng-emas (AuZn). Pemisahan logam emas dari campuran lain (pemurnian) akan dibahas selanjutnya.

Bahan Galian Industri

BAHAN GALIAN INDUSTRI

Bahan galian industri adalah batuan atau mineral-mineral yang bermanfaat untuk kepentingan manusia dan tidak termasuk kedalam bahan galian logam, batubara, batumulia, maupun migas dan panas bumi. Menrut Madiadipoera, dkk.(1990), bahan galian industri dapat dibagi menjadi beberapa kelompok, yaitu :

A. Bahan galian Industri (BGI) yang berkaitan dengan batuan sedimen

Terkait dengan batuan karbonat

1)      Batugamping

 Gambar : Batu gamping / Limestone

2)      Dolomit

Gambar : Dolomit / Dolomite

3)      Kalsit

4)      Batu keprus

5)      Fosfat

6)      Onik

Gambar : Onik / Onyx

7)      Gipsum

 Gambar : Gypsum

8)      Rijang

Gambar : Rijang / Chert

Tidak terkait dengan batuan karbonat

1.      Bentonit

Gambar : Bentonite/Bentonite

2.      Fireclay

 Gambar : Fireclay

3.      Ballclay

  Gambar : Ballclay

4.      Zeolit

Gambar : Zeolit / Zeolite

5.      Feldspar

 Gambar : Feldspar

6.      Yodium

 Gambar : Yodium

7.      Diatomea

 Gambar : Diatomea

8.      Mangan 

Gambar : Mangan

B. BGI yang terkait dengan batuan vulkanik

1.      Perlit

2.      Obsidian

3.      Batuapung

4.      Belerang

5.      Opal Kalsedon

6.      Katu terkersikan

7.      Tras

8.      Pasir Vulkanik

9.      Batuan Trakit, andesit dan basalt

D. BGI yang terkait dengan batuan plutonik

1.      Granit dan granodiorit

2.      Gabro dan peridotit

3.      Alkali feldspar

4.      Mika

5.      Asbes

6.      d. BGI yang terkait dengan endapan residual dan placer

7.      Lempung

8.      Kaolin

9.      Pasir kuarsa

10.  Sirtu

E. BGI yang terkait dengan proses hidrothermal

1.      Gyapsum

2.      Talk

3.      Magnesit

4.      Barit

5.      Firofilit

6.      Tokesi

7.      Kaolin

F. BGI yang terkait dengan batuan metamorf

1.      Marmer

2.      Batusabak

3.      Kuarsi

4.      Grafit

MINERAL LOGAM

Bahan galian logam adalah batuan atau mineral-mineral yang didalamnya terdapat unsur logam, yang dapat diambil untuk kepentingan manusia. Logam dapat diartikan sebagai unsur yang mempunyai kemampuan melepas elektron membentuk ion positif, umumnya mempunyai permukaan cenderung mengkilat, baik untuk penghantar panas dan listrik, serta dapat dilebur atau dipipihkan.

Bahan galian logam juga sering disebut sebagai endapan bijih. Secara umum defenisi bijih (ore) adalah suatu batuan atau kumpulan mineral, yang mengandung mineral-mineral yang mengandung logam yang bernilai ekonomis dan dapat diekstrak. Bijih terdiri dari mineral-mineral yang bernilai ekonomis (biasanya mengandung logam) serta mineral yang tidak bernilai ekonomis disebut sebagai mineral penyerta (gangue mineral).

· Mineral Bijih

Batasan mineral bijih dengan mineral opak maupun mineral penyerta sering membingungkan. Pada kenyataannya sebagian besar mineral bijih tidak tembus cahaya (opak), sedangkan mineral penyerta merupakan mineral-mineral yang tembus cahaya (transparan). Craig (1989) menyebut bahwa mineral bijih harus dapat diekstrak logamnya, misalnya kalkopirit dapat diekstrak tembaganya. Walaupun satu mineral mengandung unsure logam, tetapi kalau tidak dapat diekstrak maka tidak dapat dikategorikan sebagai mineral bijih. Beberapa pengarang menggunakan istilah mineral bijih sebagai sinonim mineral opak, karena mineral-mineral tersebut bisa mencakup mineral-mineral seperti pirit maupun pirhotit yang tidak bermanfaat tetapi hamper selalu ada pada endapan bijih (Evans, 1993).

Untuk memudahkan penjelasan tentang mineral bijih, beberapa pengarang telah membuat klasifikasi mineral bijih, umumnya didasarkan persenyawaan yang dibentuk oleh unsur logam. Sebagian besar mineral bijih terbentuk sebagai sufida, garam sulfo, oksida, hidroksida, maupun unsur tunggal. Sedangkan mineral penyerta pada bijih umumnya hadir sebai silikat dan karbonat. Mineral bijih menurut Stanton (1972) dapat dikelompokkan menjadi tiga golongan, yaitu :

1. Native metals and semimetals, misalnya emas, tembaga, perak, dll.

2. Sulfides and sulfosalts, umumnya merupakan mineral-mineral bijih dari logam nonferrous, misalnya sfalerit, galena, kalkosit, dll.

3. Oxides, umumnya mineral bijih dari logam ferrous, misanya magnetit, kromite.

Menurut Ramdohr (1980), mineral bijih dapat dibagi menjadi lima golongan, yaitu :

1. Elements and intermetallic compounds

2. Alloy-like compounds and Tellurides

3. Common sulfides and sulphosalts

4. Oxidic ore mineral

5. Non-opaque oxide ore mineral

· Logam (metal)

Logam dapat diartikan sebagai unsure yang mempunyai kemampuan melepas electron membentuk ion positif, umumnya mempunyai permukaan cenderung mengkilap, baik untuk penghantar panas dan listrik, dapat dilebur maupun dipipihkan. Secara umum logam dapat dibagi menjadi lima golongan (Evans,1993), yaitu :

1. Precious metals (logam mulia), misalnya emas (Au), perak (Ag), platina (Pt).

2. Non-ferrous metals (logam non-ferrous), misalnya tembaga (Cu), timbal (Pb), seng (Zn), timah (Sn), dan Allumunium (Al). empat pertama dikenal sebagai logam dasar (base metal).

3. Iron and ferroalloy metals (logam ferroalloy dan besi), misalnya besi (Fe), mangan (Mn), krom (Cr), molybdenum (Mo), wolfram (W), vanadium (V), kobalt (Co).

4. Minor metals and related non-metals, misalnya antimony (Sb), arsen (As), beryllium (Be), bismuth (Bi), kadmium (Cd), magnesium (Mg), air raksa (Hg), selenium (Se), tantalium (Ta), titanium (Ti) zirkonnium (Zr), dsb.

5. Fissionable metals, misalnya uranium (U), torium (Th), radium (Ra).

MINERAL GANGUE

Mineral penyerta adalah mineral-mineral yang hadir pada tubuh bijih, tetapi tidak bernilai ekonomis. Mineral penyerta umumya merupakan mineral dari kelompok silika, silikat, oksida, karbonat maupun fosfat.

Tabel.1. Daftar Mineral Penyerta (Gangue Minerals) yang penting.

Kelompok	Nama Mineral
Silika	Kuarsa Kalsedon
Oksdia	Magnetit Hematite Geotite Bauxite
Silikat	Olivin Diopsit Wollastonit Tremolit-Aktinolit Klorit Epidote Andradit-grosularit Kalim Feldspar Albit Mineral Lempung Serisir Tourmalin Topas
Karbonat	Kalsit Siderit Rhodokrosit
Fosfat	Barit Gypsum