Metode dan Proses Penghilangan Sianida pada Permukaan Bijih Sulfida

1. Pengantar

Dalam bidang metalurgi, khususnya pada ekstraksi emas dan pengolahan bijih sulfida, keberadaan Sianida di permukaan Bijih Sulfida Sianida banyak digunakan dalam proses pencucian sianidasi untuk ekstraksi emas karena kemampuannya membentuk kompleks dengan emas, sehingga memudahkan pelarutannya. Namun, setelah proses pencucian, sisa sianida pada permukaan bijih sulfida dalam tailing tidak hanya menyebabkan pencemaran lingkungan tetapi juga menghambat pemurnian mineral sulfida berikutnya, sehingga mengurangi tingkat pemulihan logam berharga secara keseluruhan. Oleh karena itu, pengembangan metode yang efektif untuk menghilangkan sianida pada permukaan bijih sulfida sangat penting untuk pemrosesan mineral berkelanjutan dan perlindungan lingkungan.

2. Masalah yang Ada dengan Sianida pada Permukaan Bijih Sulfida

2.1 Dampak Lingkungan

Sianida adalah zat yang sangat beracun. Ketika bijih sulfida dengan sianida yang teradsorpsi di permukaan dibuang ke lingkungan, sianida dapat secara bertahap larut dan mencemari tanah, sumber air, dan udara. Bahkan dalam konsentrasi rendah, sianida dapat sangat berbahaya bagi organisme akuatik, tanaman, dan kesehatan manusia. Misalnya, di beberapa area pertambangan tempat pembuangan tailing yang mengandung sianida secara tidak tepat telah terjadi, badan air di dekatnya telah menunjukkan penurunan signifikan dalam kandungan oksigen terlarut, yang mengakibatkan kematian ikan dan kehidupan akuatik lainnya.

2.2 Penghambatan Pemurnian Mineral Sulfida

Sianida yang teradsorpsi pada permukaan bijih sulfida, seperti pirit, kalkopirit, dan sfalerit, dapat membentuk lapisan pasif pada permukaan mineral. Lapisan ini mengurangi reaktivitas mineral sulfida selama flotasi berikutnya atau proses pemurnian lainnya. Misalnya, dalam flotasi bijih sulfida yang mengandung tembaga, keberadaan sianida pada permukaan kalkopirit dapat melemahkan interaksinya dengan pengumpul, sehingga sulit untuk memisahkan mineral tembaga dari mineral pengotor secara efektif, sehingga mengurangi kadar dan tingkat pemulihan konsentrat tembaga.

3. Metode Penghilangan Sianida pada Permukaan Bijih Sulfida

3.1 Metode Aktivasi Asam

3.1.1 Prinsip

Metode aktivasi asam terutama menggunakan asam seperti asam sulfat atau asam oksalat untuk bereaksi dengan senyawa yang mengandung sianida pada permukaan bijih sulfida. Ketika asam ditambahkan, hal itu menyebabkan penguraian kompleks logam-sianida. Akibatnya, gas hidrogen sianida dihasilkan. Namun dalam proses yang dirancang dengan baik, hidrogen sianida yang mudah menguap ini dapat dipulihkan dan digunakan kembali melalui sistem penyerapan yang tepat.

3.1.2 Langkah-Langkah Proses

1. Persiapan Pulp Bijih: Pertama, campurkan endapan bijih sulfida dengan sianida yang diserap permukaan dengan air untuk membuat bubur bijih yang seragam. Rasio padat-cair bubur bijih biasanya disesuaikan berdasarkan karakteristik bijih dan persyaratan proses tertentu, biasanya dalam kisaran 1:2 - 1:5.

2. Penambahan Asam: Tambahkan asam sulfat atau asam oksalat secara perlahan ke dalam bubur bijih sambil terus diaduk. Jumlah asam yang ditambahkan harus dikontrol dengan cermat sesuai dengan kandungan sianida dalam bubur bijih. Biasanya, nilai pH bubur bijih diatur menjadi 2 - 4. dan pH harus dipantau secara langsung menggunakan pH meter selama proses penambahan.

3. Reaksi dan Pengolahan Gas: Setelah menambahkan asam, biarkan reaksi berlangsung selama sekitar 1 - 3 jam. Selama waktu ini, gas hidrogen sianida diproduksi. Untuk mencegah gas ini mencemari lingkungan, sistem pengumpulan dan pengolahan gas disiapkan. Gas hidrogen sianida yang dihasilkan diarahkan ke menara penyerapan yang diisi dengan larutan alkali, seperti larutan natrium hidroksida. Di sini, hidrogen sianida bereaksi dengan natrium hidroksida, dan gas yang dipulihkan Natrium Sianida larutan dapat didaur ulang ke proses sianidasi jika kualitasnya memenuhi persyaratan.

3.1.3 Keuntungan dan Kerugian

• Kelebihan: Metode ini relatif mudah baik dari segi prinsip maupun pengoperasiannya. Metode ini dapat secara efektif memecah senyawa yang mengandung sianida pada permukaan bijih sulfida dan berpotensi mendaur ulang sianida, sehingga mengurangi biaya keseluruhan penggunaan sianida dalam proses penambangan.

• Kekurangan : Ada risiko keselamatan yang signifikan yang terlibat. Gas hidrogen sianida sangat beracun, dan kebocoran apa pun selama reaksi dapat menimbulkan bahaya serius bagi operator dan lingkungan. Selain itu, asam yang digunakan dalam metode ini bersifat korosif, yang dapat merusak peralatan dan jaringan pipa, meningkatkan biaya perawatan, dan memperpendek umur peralatan.

3.2 Metode Aktivasi Oksidan

3.2.1 Prinsip

Zat pengoksidasi seperti hidrogen peroksida, kalium permanganat, dan ozon digunakan untuk mengoksidasi sianida pada permukaan bijih sulfida. Zat pengoksidasi ini memutus ikatan kimia senyawa sianida, mengubah sianida menjadi zat yang relatif tidak beracun seperti gas nitrogen dan karbonat.

3.2.2 Langkah-Langkah Proses

1. Persiapan Pulp Bijih: Mirip dengan metode aktivasi asam, siapkan tailing bijih sulfida menjadi bubur bijih dengan rasio padat-cair yang sesuai.

2. Penambahan Oksidan: Tambahkan oksidan yang dipilih ke dalam bubur bijih. Jumlah oksidan yang ditambahkan bergantung pada kandungan sianida dalam bubur bijih dan potensi oksidasi oksidan. Misalnya, saat menggunakan hidrogen peroksida, dosisnya umumnya 1 - 5 kg per ton bubur bijih, sedangkan kalium permanganat biasanya ditambahkan sebanyak 0.5 - 2 kg per ton bubur bijih. Penambahan harus dilakukan perlahan-lahan dengan pengadukan terus-menerus untuk memastikan pencampuran yang merata.

3. Reaksi dan Pemantauan: Biarkan oksidan bereaksi dengan sianida dalam bubur bijih selama 2 - 4 jam. Selama reaksi berlangsung, pantau potensi oksidasi-reduksi dan kandungan sianida dalam bubur bijih. Nilai potensi oksidasi-reduksi dapat mencerminkan kemajuan reaksi oksidasi. Bila nilainya stabil dan kandungan sianida dalam bubur bijih memenuhi standar yang dipersyaratkan (biasanya kurang dari 0.5 mg/L), reaksi dianggap selesai.

3.2.3 Keuntungan dan Kerugian

• Kelebihan: Metode ini tidak menghasilkan gas beracun dan mudah menguap seperti metode aktivasi asam, sehingga lebih aman untuk lingkungan operasi. Metode ini dapat mengoksidasi dan menguraikan sianida secara efektif, sehingga mencapai tujuan menghilangkan sianida dari permukaan bijih sulfida. Selain itu, produk reaksinya relatif ramah lingkungan.

• Kekurangan : Biaya oksidan relatif tinggi, terutama untuk oksidan kuat seperti ozon, yang meningkatkan biaya pemrosesan bijih sulfida. Selain itu, reaksi oksidasi mudah dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti nilai pH bubur bijih, suhu, dan keberadaan pengotor lainnya, sehingga memerlukan kontrol ketat terhadap kondisi reaksi.

3.3 Metode Garam Tembaga

3.3.1 Prinsip

Garam tembaga, seperti tembaga sulfat, ditambahkan ke bubur bijih sulfida dengan sianida yang diserap permukaan. Ion tembaga bereaksi dengan sianida untuk membentuk kompleks tembaga-sianida yang tidak larut. Kompleks ini kemudian dapat dipisahkan dari bubur bijih melalui metode pemisahan padat-cair, sehingga tercapai penghilangan sianida.

3.3.2 Langkah-Langkah Proses

1. Persiapan Pulp Bijih: Siapkan tailing bijih sulfida menjadi bubur bijih dengan rasio padat-cair yang sesuai.

2. Penambahan Garam Tembaga: Tambahkan tembaga sulfat dalam jumlah yang sesuai ke dalam bubur bijih. Jumlah tembaga sulfat yang ditambahkan ditentukan oleh kandungan sianida dalam bubur bijih, umumnya dengan rasio molar ion tembaga terhadap ion sianida sebesar 1 - 2:1. Tembaga sulfat biasanya ditambahkan sebagai larutan berair, dan proses penambahan harus disertai dengan pengadukan terus-menerus untuk memastikan distribusi ion tembaga yang merata dalam bubur bijih.

3. Reaksi dan Pemisahan Padat-Cair: Setelah menambahkan garam tembaga, biarkan reaksi berlangsung selama 1 - 2 jam. Kemudian, lakukan pemisahan padatan - cairan pada bubur bijih menggunakan metode seperti penyaringan atau sedimentasi. Padatan yang dipisahkan mengandung endapan tembaga - sianida dan mineral sulfida, sedangkan cairan yang dipisahkan dapat diolah lebih lanjut untuk memenuhi standar pembuangan atau didaur ulang untuk keperluan lain.

3.3.3 Keuntungan dan Kerugian

• Kelebihan: Metode ini dapat secara efektif menghilangkan sianida dari permukaan bijih sulfida dengan membentuk endapan yang tidak larut. Proses operasinya relatif sederhana, dan tembaga sulfat merupakan reagen kimia yang umum dan murah, sehingga menawarkan manfaat ekonomi tertentu.

• Kekurangan : Penambahan garam tembaga dapat menimbulkan kotoran tembaga ke dalam bubur bijih, yang dapat memengaruhi pemurnian mineral sulfida selanjutnya. Misalnya, dalam flotasi bijih timbal-seng sulfida, ion tembaga yang berlebihan dapat mengaktifkan sfalerit, sehingga mengganggu pemisahan mineral timbal dan seng. Selain itu, endapan tembaga-sianida yang terpisah perlu dibuang dengan benar untuk mencegah pencemaran sekunder.

3.4 Metode Reagen Komposit Baru

3.4.1 Prinsip

Beberapa reagen komposit yang baru dikembangkan, seperti kombinasi polisulfida dan natrium metabisulfit, digunakan. Polisulfida bereaksi dengan komponen yang mengandung sulfur dalam senyawa yang mengandung sianida pada permukaan bijih sulfida, sementara natrium metabisulfit menyesuaikan potensi redoks sistem dan mendorong penguraian sianida, sehingga memudahkan pembuangannya.

3.4.2 Langkah-Langkah Proses

1. Persiapan Pulp Bijih: Siapkan tailing bijih sulfida menjadi bubur bijih.

2. Penambahan Reagen Komposit: Tambahkan reagen komposit yang terdiri dari polisulfida dan natrium metabisulfit ke dalam bubur bijih. Rasio berat polisulfida terhadap natrium metabisulfit biasanya 1:1. dan jumlah reagen komposit yang ditambahkan ditentukan berdasarkan kandungan sianida dalam bubur bijih dan sifat bijih sulfida, umumnya berkisar antara 0.5 - 2 kg per ton bubur bijih.

3. Reaksi dan Pemantauan: Setelah menambahkan reagen komposit, biarkan reaksi berlangsung selama 1 - 3 jam. Selama reaksi berlangsung, pantau kandungan sianida dan parameter kimia yang relevan, seperti potensi redoks dan nilai pH, dalam bubur bijih. Sesuaikan kondisi reaksi segera sesuai dengan hasil pemantauan untuk memastikan penghilangan sianida secara menyeluruh.

3.4.3 Keuntungan dan Kerugian

• Kelebihan: Metode ini menunjukkan kemampuan adaptasi yang baik terhadap berbagai jenis bijih sulfida. Reagen komposit bekerja secara sinergis untuk menghilangkan sianida secara efektif dari permukaan bijih sulfida. Dibandingkan dengan metode reagen tunggal, metode ini dapat menawarkan efisiensi penghilangan yang lebih baik dan memiliki dampak yang lebih kecil pada pemurnian mineral sulfida selanjutnya.

• Kekurangan : Pengembangan dan produksi reagen komposit relatif rumit, dan biayanya mungkin lebih tinggi daripada beberapa metode reagen tunggal tradisional. Selain itu, mekanisme reaksi spesifik reagen komposit belum sepenuhnya dipahami, yang dapat menimbulkan ketidakpastian dalam aplikasi industri yang sebenarnya.

4. Optimasi Proses dan Pertimbangannya

4.1 Perlakuan Awal Bijih

Sebelum menggunakan salah satu metode di atas untuk menghilangkan sianida pada permukaan bijih sulfida, pra-perlakuan bijih yang tepat sering kali diperlukan. Misalnya, jika endapan bijih sulfida mengandung sejumlah besar mineral pengotor berbutir halus, operasi pra-penyaringan atau klasifikasi dapat dilakukan untuk menghilangkan fraksi berbutir halus yang sulit diolah. Hal ini dapat meningkatkan efisiensi kontak antara reagen dan mineral sulfida dengan sianida yang teradsorpsi di permukaan dan mengurangi gangguan mineral pengotor pada proses reaksi.

4.2 Pengendalian Kondisi Reaksi

• Nilai pH: Nilai pH dari bubur bijih berdampak signifikan terhadap proses reaksi. Metode aktivasi asam memerlukan pH yang lebih rendah untuk mendorong penguraian senyawa yang mengandung sianida, sedangkan metode aktivasi oksidan dan metode garam tembaga perlu mempertahankan kisaran pH yang sesuai. Misalnya, saat menggunakan hidrogen peroksida sebagai oksidan, nilai pH optimal dari bubur bijih biasanya 8 - 10. dan saat menggunakan tembaga sulfat, nilai pH dari bubur bijih umumnya dikontrol pada 6 - 8.

• Suhu: Suhu reaksi juga memengaruhi laju dan efisiensi reaksi. Secara umum, peningkatan suhu dapat mempercepat laju reaksi. Namun, untuk beberapa reaksi, seperti oksidasi sianida oleh hidrogen peroksida, suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan oksidan terurai, sehingga mengurangi efisiensi oksidasi. Oleh karena itu, suhu reaksi perlu dioptimalkan sesuai dengan sistem reaksi tertentu, biasanya dalam kisaran 20 - 40 °C.

• Intensitas Pengadukan: Pengadukan yang cukup sangat penting untuk memastikan distribusi reagen yang merata dalam bubur bijih dan meningkatkan kemungkinan kontak antara reagen dan zat yang mengandung sianida pada permukaan bijih sulfida. Namun, pengadukan yang berlebihan dapat menyebabkan konsumsi energi yang tidak perlu dan keausan mekanis pada peralatan. Intensitas pengadukan yang tepat harus ditentukan melalui penelitian eksperimental dan pengalaman produksi praktis.

4.3 Pemisahan Padat-Cair dan Pengolahan Air Limbah

Setelah reaksi untuk menghilangkan sianida pada permukaan bijih sulfida, diperlukan pemisahan padat-cair yang efisien untuk memisahkan mineral sulfida yang diolah dari larutan reaksi. Metode pemisahan padat-cair yang umum digunakan meliputi penyaringan, sedimentasi, dan sentrifugasi. Air limbah yang dipisahkan biasanya masih mengandung beberapa sisa sianida dan kotoran lainnya, yang perlu diolah lebih lanjut agar memenuhi standar pembuangan. Proses pengolahan air limbah dapat mencakup metode seperti oksidasi lebih lanjut, penyerapan, dan pengolahan biologis.

5. Studi Kasus

5.1 Aplikasi Metode Aktivasi Asam di Tambang Emas

Di tambang emas tertentu, setelah proses pelindian sianidasi, tailing bijih sulfida memiliki sejumlah sianida yang teradsorpsi di permukaan. Tambang tersebut menggunakan metode aktivasi asam untuk pengolahan. Pertama, tailing dibuat menjadi bubur bijih dengan rasio padat-cair 1:3. Kemudian, asam sulfat ditambahkan untuk menyesuaikan nilai pH bubur bijih menjadi 3. Setelah bereaksi selama 2 jam, gas hidrogen sianida yang dihasilkan dikumpulkan dan diserap oleh larutan natrium hidroksida. Setelah pengolahan, kandungan sianida dalam bubur bijih turun dari 5 mg/L menjadi kurang dari 0.5 mg/L, dan tingkat pemulihan flotasi mineral sulfida berikutnya meningkat sekitar 10%. Namun, selama operasi, kebocoran gas hidrogen sianida menimbulkan risiko keselamatan di lokasi operasi, dan jaringan pipa peralatan mengalami korosi yang relatif parah.

5.2 Metode Aktivasi Oksidan di Tambang Bijih Sulfida Polimetalik

Tambang bijih sulfida polimetalik menggunakan hidrogen peroksida sebagai oksidan untuk menghilangkan sianida pada permukaan bijih sulfida. Nilai pH bubur bijih pertama-tama disesuaikan menjadi 9, dan kemudian hidrogen peroksida ditambahkan pada dosis 3 kg per ton bubur bijih. Setelah bereaksi selama 3 jam, kandungan sianida dalam bubur bijih berkurang hingga ke tingkat yang sangat rendah. Pemurnian mineral sulfida tembaga, timbal, dan seng selanjutnya tidak terpengaruh oleh sianida yang tersisa, dan tingkat pemulihan logam secara keseluruhan meningkat. Namun, tingginya biaya hidrogen peroksida menyebabkan peningkatan biaya pemrosesan bijih sekitar $5 per ton.

6. Kesimpulan

Penghapusan sianida pada permukaan bijih sulfida merupakan tugas penting dalam bidang pemrosesan mineral. Metode aktivasi asam, metode aktivasi oksidan, metode garam tembaga, dan metode reagen komposit baru masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Dalam aplikasi industri yang sebenarnya, perlu mempertimbangkan secara komprehensif faktor-faktor seperti sifat bijih sulfida, persyaratan perlindungan lingkungan, dan biaya ekonomi untuk memilih metode yang paling sesuai. Sementara itu, dengan mengoptimalkan kondisi proses, praperlakuan bijih, dan penanganan pemisahan padat-cair serta pengolahan air limbah dengan benar, efisiensi penghapusan sianida pada permukaan bijih sulfida dapat lebih ditingkatkan, mencapai tujuan pemulihan sumber daya dan perlindungan lingkungan.