BAB I PENDAHULUAN. 1. Menjelaskan prinsip dasar pemisahan mineral secara magnetis

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengolahan Bahan Galian merupakan metode yang dilakukan untuk meningkatkan mutu dan kualitas bahan galian Proses pemisahan mineral secara magnetis masih tetap digunakan saat ini. Metode ini bekerja berdasarkan sifat magnetis dari suatu bijih dari mineral itu sendiri 1.2 Tujuan 1. Menjelaskan prinsip dasar pemisahan mineral secara magnetis 2. Menjelaskan tipe-tipe peralatan yang digunakan dalam proses magnetic separation 3. Menjelaskan kelemahan dan kelebihan tiap jenis-jenis peralatan. 4. Menentukan jenis peralatan yang cocok untuk mineral tertentu. 1

2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Magnetic Separation Magnetic separation adalah proses di mana bahan magnetis rentan diekstraksi dari campuran menggunakan gaya magnet. Teknik Pemisahan ini dapat digunakan dalam pertambangan besi karna ada gaya tarik pada magnet. Magnetic separation digunakan dalam mineral processing. Alat yg digunakan disebut Magnetic Separator sebuah Wetherill itu (diciptakan oleh John Harga Wetherill, ). Cara ini dipakai karena di alam ada material yang bila diletakkan di medan magnet material tersebut akan tertarik (magnetik mineral) dan ada pula yang tidak tertarik oleh magnet (non-magnetik mineral). Syarat terjadinya pemisahan adalah adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet permanen atau electromagnet. Bila fluks density pada medan magnet sama maka disebut medan magnet homogen. Dan jika fluks density pada medan magnet tidak sama disebut medan magnet non homogen. Apabila suatu benda diletakkan dalam medan magnet, induksi magnet pada obyek adalah: B=H +μ Dimana B = induksi magnet pada obyek H = medan induksi yang disebabkan oleh medan magnet μ = intensitas kekuatan magnet dari material objek. Pemisahan magnetik mengambil keuntungan dari perbedaan dalam sifat magnetik dari mineral. Mineral yang menpunyai salah satu dari tiga sifat magnetik : feromagnetik, 2

3 paramagnetik dan diamagnetik. Mineral feromagnetik itu sendiri magnetik ( yaitu, magnetit dan pirhotit ) dan dapat dengan mudah dipisahkan dari mineral lainnya dengan magnet karena mereka akan menempel pada kutub magnet. Mineral ini dapat dipisahkan dengan membungkus kutub magnet di kertas, melewati magnet atas campuran mineral. Mineral ferromagnetic akan menempel pada magnet dan dapat dengan mudah dipisahkan dengan menghapus kertas menutupi magnet. Mineral paramagnetik dan diamagnetik tidak magnetik, tetapi mereka berbeda dalam cara mereka berinteraksi dengan medan magnet. Mineral paramagnetik yang lemah tertarik ke dalam medan magnet dan mineral diamagnetik yang lemah ditolak oleh medan magnet. Jadi, jika campuran mineral paramagnetik dan diamagnetik dilewatkan melalui medan magnet, mereka akan ditarik ke bidang ( paramagnetik ) atau ditolak dari lapangan ( diamagnetik ) dan dapat dipisahkan. Selain itu, mineral paramagnetik dengan derajat yang berbeda paramagnetisme dapat dipisahkan satu sama lain dengan cara yang sama. Perangkat yang digunakan untuk mineral terpisah berdasarkan sifat magnetik disebut Frantz Isodynamic Magnetic Separator. Pemisah magnetik terdiri dari elektromagnet besar di mana campuran mineral dapat diteruskan palung logam yang terbagi mendekati akhir keluarnya. Memvariasikan kekuatan medan magnet dan / atau kemiringan palung pemisahan digunakan untuk mineral terpisah. Semua bentuk pemisahan mineral mengalami suatu kesulitan. Tidak memungkin untuk sepenuhnya menghilangkan tailing. Misalnya, jika memisahkan hornblende dari granit untuk analisis Zr, potensi kontaminasi oleh inklusi zirkon di hornblende mungkin menjadi masalah besar. Sebuah kristal hornblende khas mungkin memiliki kandungan Zr dari 50 ppm. Sebuah kristal zirkon ( ZrSiO4 ) memiliki sekitar ppm Zr. Jadi, jika hornblende terpisah terkandung hanya 0,01 % Zr, hornblende akan berkontribusi 4999,5 unit Zr dan pengotor zirkon akan memberikan kontribusi unit Zr. Konsentrasi yang dihasilkan Anda akan mengukur akan menjadi 100 ppm, yang dua kali hasil yang benar. Ini adalah masalah besar yang tidak bisa dihilangkan ketika pemisahan mineral yang terlibat dalam analisis. Magnetic separation proses konsentrasi yang memanfaatkan perbedaan sifat kemagnetan (magnetic susceptibility) yang dimiliki mineral. Sifat kemagnetan bahan galian ada 3 (tiga) macam, yaitu : 1. Ferromagnetic, yaitu bahan galian (mineral) yang sangat kuat untuk ditarik oleh medan magnet. Misalnya magnetit (Fe 3 O 4 ). 2. Paramagnetic, yaitu bahan galian yang dapat tertarik oleh medan magnet. Contohnya hematit (Fe 2 O 3 ), ilmenit (Se Ti O 3 ) dan pyrhotit (Fe S). 3. Diamagnetic, yaitu bahan galian yang tak tertarik oleh medan magnet. Misalnya : kwarsa (Si O 2 ) dan feldspar [(Na, K, Al) Si 3 O 8 ]. Diamagnetik adalah salah satu sifat dari semua material. Sifat ini disebabkan oleh medan magnet luar dan gerakan elektron dalam mengorbit inti. Karena elektronelektron membawa muatan, mereka akan melakukan gaya Lorenz pada saat bergerak melewati medan magnet. Contoh kasus mengenai ini adalah ketika elektron bergerak searah jarum jam dengan sebuah orbit ling- karan yang berpusat pada origin dan terletak di bidang 3

4 xy dengan sebuah medan magnet luar yang diberikan pada arah +x. Untuk ½ orbit (x > 0), gaya Lorenz akan sejajar dengan sumbu z,dan untuk setengah yang lain ia akan sejajar dengan sumbu +z. Sebuah torsi kemudian akan timbul sejajar dengan sumbu y menyebabkanorbit mempresisikan dirinya sepanjang arah medan. Hal ini disebut dengan Larmour Precision yang akan menimbul- kan sebuah momen magnetik di arah yang berlawanan dengan medan magnet yang diberikan. Pada bahan diamagne- tik, efek ini sangat kecil sehingga ham- pir dapat diabaikan. Besarnya sekitar 100 kali lebih kecil dari bahan paramagnetik dan kali lebih kecil dari feromagnetik. Quartz dan air (water) me- rupakan contoh dari bahan diamagnetik. Sifat diamagnetik tak tergantung dari temperatur, sedangkan sifat paramag- netik dan feromagnetik berkurang se- cara drastis jika bahan yang mengan- dung sifat tersebut dipanaskan Dalam konteks kemagnetan, bahan paramagnetik lebih penting disbanding- kan dengan diamagnetik. Hal ini mun- cul dari gambaran bahwa elektron se-olah-olah berputar (berspin) di sekitar sumbunya sambil mengorbit inti atom. Hal ini menimbulkan sebuah spin mag- netik sebagai tambahan dari momen orbital magnetiknya. Momen magnetik total pada sebuah atom diberikan oleh penjumlahan vektor dari momen-mo- men elektroniknya. Jika momen mag- netik, spin dan orbital pada sebuah atom saling menghilangkan, maka atom tersebut mempunyai momen magnetik se- besar 0. Inilah yang disebut sifat dia- magnetik. Jika penghilangannya hanya sebagian, maka atom akan mempunyai momen magnetik permanen. Inilah yang disebut dengan paramagnetik. Contoh dari bahan paramagnetik adalah biotite, pyrite, dan siderite. Feromagnetik lebih kuat disbanding- kan dengan diamagnetik dan paramag- netik. Secara khusus, berhubungan de- ngan unsur besi, nikel, dan cobalt dan jugamineralmineral besi oksida. Karena adanya subkulit 3d yang tidak terisi,atom-atom besi akan menghasilkan se- buah momen magnetik pada 4 mag- neton Bohr (4 B ). Pada kisi kristal mate- rial feromagnetik, atom-atom yang ber- dekatan saling mendekati bersama se- cara tepat sehingga beberapa orbit-orbitelektronnya akan overlapping dan terja- dilah sebuah interaksi yang kuat.fenomena ini disebut dengan ex- change couping yang maksudnya adalah selain terarah secara acak, momen- momen magnetik dari sebuah atom di dalam kisi terarahkan dan memberikan sebuah magnetisasi yang kuat. Peng- aturan ini biasanya digambarkan de- ngan kumpulan panah-panah dengan panjang yang sama dan sejajar Pada Antiferomagnetik, momen- momen magnetik pada atom seluruhnya mempunyai kekuatan yang sama, tetapiatom-atom tetangganya mempunyai arah momen yang berkebalikan. Meski- pun memiliki exchange couping yang kuat, material jenis ini memiliki mag- netisasi total sebesar nol. Pada beberapa kasus, sebuah magnetisasi lemah dapat muncul dari cacat kisi dan vacancies atau dari situasi di mana momen-momenatomiknya sedikit 4

5 miring.ada hal penting dimana exchange coupling beraksi, yaitu dengan memberi- kan fenomena fermagnetik. Di sini, kisi- kisi kristal terdiri dari 2 jenis tempat dengan kationkation pada keadaan koordinasi yang berbeda. Peristiwa ini digambarkan dengan 2 tipe panah, yang satu lebih panjang dari yang lain. Se- bagaimana pada bahan antiferomag- netik, 2 setnya berlawanan tetapi magnetisasi yang kuat dapat secara jelas muncul jika 2 tipenya tidak sama. Gambar 2.1 a) Feromagnetik, b) Antiferomagnetik, c) Ferimagneti Pemisahan magnetik merupakan pemisahan secara fisik dari partikel yang berbeda berdasarkan tiga gaya yang bekerja saling berlawanan. Tanpa adanya ketiga gaya ini mineral tidak akan terpisah, gaya tersebut antara lain, sebagai berikut : 1. Gaya magnet atau medan magnet yang ditimbulkan oleh alat magnetic separator. 2. Gaya gravitasi, sentrifugal dan gaya gesek hidrodinamik. 3. Gaya tarik atau tolak antar partikel. Gaya-gaya diatas, yaitu gaya magnet, competing force dan gaya tarik atau tolak antar partikel, akan menentukan terjadinya pemisahan. Gaya tersebut tergantung pada sifat umpan dan karakter separator. Sifat umpan yang dimaksud antara lain distribusi ukuran, magnetic susceptibility, serta sifat fisik dan kimia lainnya yang dapat mempengaruhi gaya-gaya yang bekerja. Contoh Pengolahan Bahan Galian dengan Magnetic Separator No Bahan Galian Mineral Feromagnetic Mineral Paramagnetic 5

6 1 Pasir Besi Magnetit dan ilmenit Hematit, siderite dan limonit 2 Tembaga - Kalkopirit 3 Seng Franklinite - Tabel 2.1 Contoh Bijih 2.2 Magnetic Separator Magnetic separator merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan Mineral-mineral magnetik (Ferromagnetic) dengan Mineral-mineral non-magnetik (Diamagnetic). Alat ini terdiri dari pulley yang dilapisi dengan magnet baik berupa magnet alami maupun magnet yang berada disekitar arus listrik. Alat pemisah fase padat padat ini memiliki prinsip kerja yaitu dengan melewatkan suatu material campuran (padatan nonlogam dan padatan logam) pada suatu bagian dari magnetic separator yang diberi medan magnetik, maka padatan logam akan menempel (tertarik) pada medan magnetik oleh karena adanya garis-garis medan magnetik sehingga padatan logam akan terpisah dari campurannya. Dengan Melewatkan Suatu Material Feed Pada Suatu Bagian Pada Magnetic Separator Yang Diberi Medan Magnetik, Maka Padatan Logam Akan Menempel (Tertarik) Sehingga Padatan Logam Akan Terpisah Dari Campurannya. Gambar 2.2 Prinsip kerja magnmetic separator Prinsip kerjanya adalah bila sekumpulan mineral (non-magnetik dan magnetik) dilewatkan dalam suatu medan magnet, maka mineral-mineral yang bersifat magnetik akan 6

7 tertarik sedangkan yang non-magnetik tidak tertarik, sehingga pemisahan dapat dilakukan. Umpan dimasukkan satu kesatuan dan jatuh masuk ke dalam drum yang bergerak. Drum berputar disekitar magnet. Di bawah drum terdapat tiga wadah untuk menyeleksi sifat magnet mineral. Mineral non magnetik akan jatuh cepat meninggalkan drum dan masuk ke wadah khusus non magnetik. Dan mineral yang memiliki sifat magnet yang sangat kuat akan terus mengikuti gerak drum dan akan menarik magnet serta jatuh masuk ke wadah khusus mineral yang bersifat magnet. Begitu pula mineral yang middlings akan masuk ke wadahnya. Selain medan magnet, gaya gravitasi juga sangat berpengaruh dalam proses. Dengan cara mengatur intensitas medan magnet dari satu ujung ke ujung yang lain maka pemisahan mineral dari non magnetik sampai yang bersifat sangat magnetik dapat dilakukan. Pemisahan secara fisik untuk partikel dengan perbedaan permeability dan susceptbility berdasarkan 3 cara, yaitu kekuatan tarikan magnet(tractive magnetic forces), gravitasi, friksi dan inertial. Feed ke magnetik separator terpecah menjadi dua atau lebih komponen. Jika separator digunakan untuk memproduksi magnet konsentrat dapat digunakan paramagnetik atau diamagnetik. Setiap produk harus ditransportasikan melewati ke dalam sepanjang magnet.pemisahan menggunakan magnet bergantung pada besarnya daya magnet dari bahan yang akan dipisahkan. Effesiensi dari pemisahan menggunakan magnet dapt dilihat dengan adanya recovery dan tingkat magnetic concentrat Separator magnetic basah biasanya digunakan untuk bijih lebih halus dari 1 3 in. (0,3 cm). Separator ini dapat berjenis sabuk atau yang paling umum jenis drum-putar. Separator jenis drum terdiri dari satu atau lebih drum berputar yang elemen magnet bagian dalamnya tidak berputar mempunyai kekuatan 3-7 pole. Magnet tersebut dapat berupa electromagnet atau magnet permanen. Setelah umpan memasuki peralatan sebagai lumpur, bahan bersifat magnet ditarik ke bagian kutub dan dibawa ke titik pelepasan pada permukaan drum. Banyak jenis kotak/drum dirancang yang digunakan. Jenis aliran searah paling sering digunakan bijih halus untuk mendapatkan endapan bersih. Magnet tersebut dapat berupa electromagnet atau magnet permanen. pole. Magnet tersebut dapat berupa electromagnet atau magnet permanen. Setelah umpan memasuki peralatan sebagai lumpur, bahan bersifat magnet ditarik ke bagian kutub dan dibawa ke titik pelepasan pada permukaan drum. Banyak jenis kotak/drum dirancang yang digunakan. Jenis aliran searah paling sering digunakan bijih halus untuk mendapatkan endapan bersih. Magnet tersebut dapat berupa electromagnet atau magnet permanen. pole. Dahulu hanya jenis electromagnet yang sering digunakan, tertapi sekarang digunakan terutama jika diinginkan kuat medan yang sangat tinggi atau jika diinginkan kuat medan dapat diubah-ubah. Sekarang magnet permanen umum digunakan sejak bahan-bahan modern memungkinkan menahan kuat medan yang tinggi secara tetap. Kebanyakan magnet permanen adalah jenis alniko tetapi jenis keramik mengandung Barium Ferrit akan makin sering digunakan. Dahulu hanya jenis electromagnet yang sering digunakan, tertapi sekarang digunakan terutama jika diinginkan kuat medan yang sangat tinggi atau jika diinginkan kuat medan dapat diubah-ubah. Sekarang magnet permanen umum digunakan sejak bahan-bahan modern memungkinkan menahan kuat medan yang tinggi secara tetap. Kebanyakan magnet 7

8 permanen adalah jenis alniko tetapi jenis keramik mengandung Barium Ferrit akan makin sering digunakan. Medan magnet yang diperlukan dapat dihasilkan dari magnet tetap ataupun dari magnet yang umumnya lebih banyak dipakai. Magnetic Separator dapat dikategorikan menjadi low intensity dan high intensity Magnetic Separator. 1. Low intensity magnetic separator Jenis Low Intensity Magnetic Separator biasanya digunakan mineral yang bersifat Ferromagnetic. Terdiri dari tiga tipe-model atau jenis a) Tipe Concurrent Tipe countercurrent digunakan untuk bijih yang berukuran kurang dari satu millimeter dengan ukuran halus. Kelebihan : Daya magnet digunakan rendah Semua mineral bersentuhan dengan drum Tidak terjadi terendapkan / stratifikasi Kekurangan : Mineral gangue dapat masuk dalam konsentrat Jika dorongan fluida rendah maka akan ada mineral yang tertinggal pada dasar dalam tangki, sedang jika terlalu besar maka mineral halus akan masuk ke dalam tailing Gambar 2.3 Tipe Concurrent b) Tipe Countercurrent Tipe countercurrent digunakan untuk bijih yang berukuran kurang dari satu millimeter dengan ukuran halus. Kelebihan : 8

9 Daya magnet digunakan rendah Semua mineral bersentuhan dengan drum Tidak terjadi terendapkan / stratifikasi Kekurangan : Mineral gangue dapat masuk dalam konsentrat Jika dorongan fluida rendah maka akan ada mineral yang tertinggal pada dasar dalam tangki, sedang jika terlalu besar maka mineral halus akan masuk ke dalam tailing Gambar 2.4 Tipe Countercurrent c) Tipe Counter-rotation Tipe counter-rotation digunakan untuk pemisahan bijih yang berukuran kurang dari 8 mm, dengan ukuran halus. Keuntungan : Daya magnet rendah Kekurangan : Jika aliran fluida cukup besar, maka mineral gangue yang terperangkap di antara mineral magnetic akan langsung masuk dalam aliran konsentrat. 9

10 Gambar 2.5 Tipe Counter-Rotation Penggunaan Low Intensity Magnetic Separation No Klasifikasi Ukuran Ukuran Butir Feed Type Magnetic Separator 1 Coarse < 8 mm Concurrent atau Counter-Rotation 2 Medium Coarse < 2 mm Counter-Rotation atau Counter-Current 3 Fine Coarse < 1 mm Counter-Rotation atau Counter-Current 4 Fine < 0,1 mm Counter-Current Tabel 2.1 PenggunaanLow Intensity Magnetic Separator 2. High Intensity Magnetic Separator Separator ini digunakan untuk mengambil mineral-mineral yang memiliki kemagnetan rendah, atau mineral paramagnetic. Kelebihan : Dapat meningkatkan kadar mineral Dapat dipergunakan untuk mineral yang bersifat paramagnetik Kelemahan : Harganya mahal Memerlukan daya magnet yang besar 10

11 11

12 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan 1. Magnetic Separation adalah pemisahan partikel mineral berdasarkan tingkah laku mineral terhadap medan magnet dan sifat kemagnetan dari partikel itu sendiri. 2. Magnetic separator merupakan peralatan yang digunakan untuk memisahkan Mineral-mineral magnetik dengan Mineral non-magnetik 3. Faktor dalam pemilihan alat meliputi sifat kemagnetan, kekuatan medan magnet, ukuran butir dan diameter drum 4. Terdapat 2 jenis Magnetic Separator a. Low Intensity Magnetic Separator Digunakan untuk mineral yang bersifat Ferromagnetic b. High Intensity Magnetic Separator Digunakan untuk mineral yang bersifat Paramagnetic 12

13 DAFTAR PUSTAKA Kelly, E.G & Spottiwood, D.J., 1982., Introduction to Mineral Processing., John Wiley & Sons, New York. Priyor, E.J, 1965., Mineral Processing., Elsevier, Amsterdam 13