Pengolahan Pemisahan Mineral Bijih Secara Flotasi

Pengertian Flotasi, Froth Flotation, Flotasi Buih.

Flotasi merupakan pemisahan satu mineral atau lebih dengan mineral lainnya melalui pengapungan. Mengapungkan mineral tertentu dari mineral lainnya dengan bantuan gelembung udara sampai ke permukaan air. Secara spesifik pemisahan ini disebut froth flotation, atau flotasi buih. Media pemisahannya adalah air dan gelembung udara.

Operasi  pemisahannya memanfaatkan perbedaan sifat kimia-fisika permukaan mineral yang akan dipisah.  Sifat permukaan ini didasarkan pada respon permukaan mineral ketika berada dalam air, sifat permukaan ini disebut Hydrophobicity. Hydrophobicity menunjukkan kecenderungan permukaan mineral untuk dibasahi air.

Ketika mineral-mineral bijih berada dalam air, maka permukaan mineral-mineral tersebut akan merespon air sesuai dengan sifat kimia-fisikanya. Mineral-mineral yang permukaannya tidak terbasahi oleh air disebut mineral hydrophobic atau mineral tak suka air, sedangkan mineral-mineral yang permukaannya terbasahi oleh air disebut mineral hydrophilic, atau mineral suka air. Pada metoda flotasi, mineral hydrophobic akan menempel pada gelembung dan naik ke permukaan air membentuk buih mineral. Sedangan mineral hydrophilic tidak dapat menempel pada gelembung, dan tetap di dalam air.

Karakteristik Mineral Dalam Fluida Air Pada Proses Flotasi, Animasi

Karakteristik Mineral Dalam Fluida Air Pada Proses Flotasi, Animasi

Pada awalnya, flotasi digunakan untuk mengambil mineral logam seperti: tembaga, Pb dan seng. Perkembangan selanjutnya flotasi digunakan untuk pemisahan mineral logam  seperti: nikel, molybdenum, mangan, chromium dan cobalt. Sekarang, flotasi digunakan untuk berbagai keperluan,  termasuk digunakan untuk mineral non logam seperti: mika, flourite, feldspar dan batubara. Bahkan digunakan untuk pengolahan atau penjernihan air. Flotasi dimanfaatkan untuk mengambil mineral-mineral berbahaya yang terdapat di dalam air.

Berdasarkan pada mineral yang diapungkannya, flotasi dibagi menjadi dua tipe yaitu: flotasi langsung dan flotasi tak langsung. Pada flotasi langsung, mineral berharga diapungkan dan di keluarkan sebagai konsentrat. Pada flotasi ini mineral berharga adalah mineral hydrophobic. Sedangkan pada flotasi  tak langsung atau Reverse Floatation, mineral gangue  yang diapungkan dan di keluarkan sebagai tailing. Pada flotasi ini mineral berharga adalah mineral hydrophilic dan tetap berada di dalam air.

Mekanisme Penempelan, Pelekatan Mineral-Gelembung.

Pelekatan mineral pada gelembung udara tergantung pada kemampuan dari mineral dan gelembung mengatasi gaya-gaya yang terdapat dalam lapis tipis air. Mekanisme  pelekatan mineral dan gelembung udara terdiri dari tiga tahap.

  1. Gelembung dan atau mineral saling mendekat, kemudian menghasilkan suatu lapisan tipis air di antaranya. Dalam kondisi ini, partikel mineral bergerak sesuai dengan hukum hidrodinamika.
  2. Mineral dan gelembung terus saling mendekat, hal ini mengakibatkan lapis tipis air (water film) semaking tipis dan akhirnya terjadi kerusakan atau pecahnya lapis tipis.
  3. Hilangnya lapis tipis akan diikuti dengan terjadinya penempelan mineral-gelembung. Pelekatan atau penempelan ini diawali dengan terbentuknya kontak tiga fasa yang dengan cepat meluas dan stabil.
Skematika Pelekatan Mineral-Gelembung

Gambar 1. Skematika Pelekatan Mineral-Gelembung

Ada tiga gaya dalam film air yang harus diatas sampai terjadinya pelekatan gelembung-mineral yaitu:

  1. Gaya tarik antar molekul, Van der Waals
  2. Gaya elektrostatik yang  timbul dari tarik menarik double layer di air dan sekitar mineral.
  3. Hydrasi dari group hydrophilic yang ada pada permukaan mineral.

Floatability Mineral Bijih

Floatability atau kemampuapungan didefinisikan sebagai kemampuan suatu mineral untuk dapat diapungkan. Dalam hal ini, kemampuapungan menunjukkan kecenderungan mineral untuk menempel pada permukaan gelembung udara. Floatability suatu mineral sangat tergantung pada sifat permukaan mineral tersebut. Sifat-sifat yang lainnya hanya berpengaruh kecil.Dalam aplikasinya sifat permukaan suatu mineral dapat dirubah dan dikendalikan dengan cara pemberian reagent kimia tertentu.

Setelah mineral melekat/menempel pada permukaan gelembung, maka terjadi kesetimbangan tegangan antarmuka pada titik kontak tiga fasa. Gambar 2 di bawah menunjukkan kontak antara permukaan mineral dan gelembung udara di dalam air yang membentuk kesetimbangan tegangan antarmuka pada titik kontak tiga fasa.

Skematika Tegangan Antarmuka

Gambar 2. Skematika Tegangan Antarmuka

Kesetimbangan tegangan antarmuka pada titik kontak tiga fasa dapat dinyatakan sebagai berikut:

Tsg = Tsa + Tag cos θ, sehingga cos θ

(Tsg – Tsa)/Tag= cos θ

  1. Tsg = tegangan antarmuka mineral-gelembung
  2. Tsa= tegangan antarmuka mineral-air
  3. Tag= tegangan antarmuka air-gelembung
  4. θ = sudut antara permukaan gelembung dengan mineral disebut sudut kontak.

Sudut kontak sering digunakan untuk mengukur kehidrophobian permukaan mineral. Sudut kontak nol, atau θ = nol, artinya air menutupi atau menyelimuti permukaan mineral. Permukaan mineral dibasahi oleh air. Mineral ini dikatagorikan sebagai mineral hydrophilic. Sudut kontak 180 derajat, atau θ = 1800 , artinya udara menutupi atau menyelimuti permukaan mineral, atau mineral tidak dibasahi oleh air. Mineral ini dikatagorikan sebagai mineral hydrophobic.

Sudut kontak terbesar yang dibangun antara mineral, gelembung dan udara adalah 1100 . Sudut kontak pada operasi pemisahan yang menggunakan metoda flotasi  adalah antara 60 – 1100Semakin besar sudut kontak semakin besar kemungkinan mineral menjadi hydrophobic, sehingga semakin besar pula untuk dapat menempel pada gelembung. Untuk dapat memperbesar sudut kontak, maka cos θ harus diperkecil.

Energi Antarmuka.

Energy antarmuka yang dibangun oleh mineral, gelembung dan air dapat ditentukan dengan pendekatan energy bebas dari dua keadaan.

  1. Energi bebas sistem sebelum gelembung dan solid menyatu, W1
  2. Energi bebas sistem setelah gelembung dan solid bergabung, W2
  3. Gelembung dan padatan akan nempel jika terjadi penurunan energi. Atau W2 lebih kecil dari W1

Perubahan energi antaramuka setelah terjadi pelekatan adalah:

W1 = Aag Tag + Asa Tsa

W2 = (Aag – Asg) Tag + Asg Tsg + (Asa – Asg) Tsa

ΔW > 0, atau  ΔW = W1 – W2 = Tag + Tsa – Tsg

ΔW = Tag (1 – cos θ)