Pengendapan Emas dengan penambahan bubuk seng (merril crowe proses)

Metode Pengolahan Emas dengan Proses Pengendapan/Sementasi

Bismillah..

Pada tulisan saya yang lain, saya pernah membahas tentang metode pengolahan emas dari mulai bijih hingga terbentuk konsentrat emas yang siap dilebur. Pada tulisan tersebut dijelaskan bahwa konsentrat emas diperoleh melalui metode elektrowinning Pada tulisan kali ini, saya akan coba berbagi tentang cara memperoleh konsentrat emas melalui metode lain yaitu dengan cara pengendapan atau sementasi.

Proses pengendapan emas dari larutan kaya emas didasarkan dengan cara memanfaatkan perbedaan sifat oksidasi logam yang berbeda-beda pada saat dua unsur/logam dipertemukan. Dalam ilmu kimia kita juga mengenalnya dengan adanya nilai potensial reduksi dari masing-masing logam. Bila dua unsur logam yang berbeda kita pertemukan, maka unsur dengan nilai potential reduksi yang lebih rendah akan cenderung teroksidasi dan melepas elektron, sementara unsur yang lainnya akan menangkap elektron tersebut. Sifat-sifat alami logam seperti ini pada praktisnya tidak hanya digunakan dalam pengolahan mineral, tetapi juga dimanfaatkan salah satunya dalam bidang infrastruktur yaitu untuk melindungi pipa atau struktur bangunan dari korosi.

Tabel nilai potensial reduksi unsur logam

(sumber alipaticipa.blogspot.com)

Dalam pengolahan emas, proses sementasi ini dikembangkan lebih lanjut oleh Merril-crowe untuk kemudian metode ini dikenal dengan nama metode merril-crowe.

Metode merril crowe, adalah metode pengendapan emas dari larutan emas dengan menggunakan logam lain yang lebih bersifat oksidatif (potensial reduksi lebih kecil). Logam yang digunakan biasanya adalah seng (Zn) dalam bentuk bubuk. Jadi dalam prosesnya, Zn(s) akan teroksidasi menjadi Zn+(aq) dan melepas elektron. Elektron yang terlepas lalu digunakan untuk mereduksi ion Au+(aq) menjadi Au(s). Sementara itu Zn+ yang terbentuk akan berikatan dengan ion sianida menggantikan emas yang terlepas. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut:

NaAu(CN)2 + Zn = NaZn(CN)2 + Au

Dari reaksi di atas, bubuk Zn akan teroksidasi menjadi ZN2+ dan bereaksi dengan sianida. Sementara itu ion emas yang sebelumnya terikat dengan sianida sebagai larutan akan menerima elektron dan mengendap menjadi padatan Au. Reaksi yang sama juga berlaku bagi logam lainnya seperti perak, tembaga, besi selama memiliki potensial reduksi yang lebih tinggi dari bubuk seng.

Sebelum proses pencampuran larutan emas dengan bubuk seng, larutan emas akan dilewatkan dulu ke tower merril melalui proses vakum dengan tujuan untuk mengurangi kadar oksigen didalam larutan. Tujuannya adalah untuk mencegah terjadinya oksidasi Zn menjadi ZnO. Bila ZnO terbentuk, maka logam seng tersebut tidak lagi bisa digunakan untuk proses pengendapan emas dikarenakan ZnO bersifat stabil dan bertindak seperti lapisan pasivasi yang menghalangi reaksi zinc dengan sianida.

Proses merril-crowe

(sumber 911metallurgist.com)

Informasi tambahan, jangan membayangkan bahwa bubuk seng akan teroksidasi seluruhnya (baca: terlarut) oleh sianida dan kemudian logam emas akan mengendap otomatis di larutan. Yang terjadi adalah, hanya sebagian permukaan dari partikel bubuk seng saja yang akan teroksidasi dan emas akan mengendap pada bagian bubuk seng yang tidak teroksidasi. Emas pun butuh tempat untuk mengendap, sama seperti fungsi plat katoda pada elektrowinning. Karena itulah, konsentrat yang dihasilkan akan berwarna lebih hitam dan kotor dibandingkan dengan hasil elektrowinning. Ilustrasi pengendapan emas pada bubuk seng dapat digambarkan seperti berikut:

(sumber https://www.researchgate.net/profile/Mmoloki_Makoba/publication/235419799_Zinc_precipitation_on_gold_recovery)

Melihat dari diagram alir merril-crowe diatas, maka komponen utama dalam sirkuit ini dapat kita tuliskan sebagai berikut:

• Tangki larutan kaya emas (pregnant solution): Ini adalah tangki tempat penyimpanan larutan emas kadar tinggi yang diperoleh dari proses sebelumnya. Emas-perak pada larutan inilah yang akan diendapkan pada proses sementasi. 

• Filter clarifying: Ini adalah semacam filter kain yang dilapisi oleh bubuk diatomic. Pregnant solution akan diserap melewati filter untuk meningkatkan kejernihan dari pregnant solution.  Tipenya bermacam-macam, bisa berupa leaf clarifier atau rotary drum clarifier. Dibutuhkan larutan dalam kondisi jernih untuk meningkatkan efektifitas proses sementasi emas.

• Crowe tower/ menara de-aerasi. Sesuai namanya, tower ini berfungsi untuk mengurangi kadar oksigen pada pregnant solution sebelum penambahan bubuk seng dilakukan. Menara ini terhubung dengan pompa vakum di bagian atas yang akan menghisap udara dari dalam larutan yang berada di dalamnya.

• Zinc feeding sistem: Berupa bin dan belt feeder yang dipasang di bawahnya. Berfungi untuk mengatur kecepatan umpan penambahan bubuk seng.

• Bin penambahan seng. Adalah semacam tangki kerucut kecil dimana bubuk seng dari zinc feeder ditambahkan ke dalamnya. Tangki ini berisi larutan sianida yang terhubung satu jalur dengan jalur pregnant solution yang telah mengalami proses de-aerasi. Pada jalur pertemuan antara keduanya lah terjadi reaksi sementasi emas oleh bubuk seng.

• Filter press. Adalah alat press, dimana bubuk seng yang telah bercampur dengan pregnant solution dan mengandung endapan partikel emas akan disaring. Inilah konsentrat emas-perak yang nantinya siap untuk dilebur. Sementara pregnant solution yang telah habis/berkurang kadar emas-peraknya akan dilewatkan keluar dari filter press untuk kembali digunakan di sirkuit karena masih mengandung sianida.

Gambar penampang crowe tower untuk proses de-aerasi

(sumber mine-engineer.com)

Alat filter press

(sumber www.micronicsinc.com)

Beberapa catatan yang dapat penulis bagi berdasarkan pengalaman mengoperasikan sirkuit merril-crowe antara lain:

• Pastikan larutan pregnant solution memiliki kejernihan yang baik dan tidak tercampur partikel lumpur. Hal ini dapat mengganggu proses pengendapan emas oleh seng. 

• Pada proses yang menggunakan alat thickener untuk pengendapan lumpur, pastikan dosis flokulan tidak berlebihan. Flokukan yang berlebihan memang menjadikan larutan semakin jernih, akan tetapi di satu sisi flokukan yang terkandung di dalam air dapat menyebabkan filter press mudah tersumbat sehingga aliran air di sirkuit merril-crowe terhambat.

• Pastikan kandungan oksigen pada pregnant solution setelah keluar dari crowe tower cukup rendah. Dapat dilakukan pengecekan dengan DO meter pada larutan sebelum dan sesudah keluar dari crowe tower. Kehadiran oksigen dapat menyebabkan oksidasi seng dan menjadikan lapisan seng terpasivasi. 

• Pastikan level air di dalam crowe tower sesuai dan stabil dengan cara mengatur kecepatan pompa atau bukaan valve. Bila level air terlalu tinggi, pompa vakum yang seharusnya menghisap udara malah akan menghisap air.

• Gunakan bubuk zinc (seng) yang kering agar tidak menyebabkan blok atau tersumbat pada sistem pengumpanan zinc. Bisa gunakan spot light pada tempat penampungan zinc.

• Pada pertemuan antara bubuk seng dan pregnant solution dari crowe tower, pastikan tidak ada gelembung atau turbulensi aliran yang berlebihan. Hal ini dapat menyebabkan udara luar terserap kembali ke dalam pregnant solution.

• Jangan pernah mencoba menghitung kebutuhan bubuk seng untuk pengendapan emas-perak berdasarkan rumus kimia. Hal ini disebabkan, seperti telah digambarkan pada gambar di atas, bahwa pada satu butir bubuk seng, hanya sebagian saja yang akan teroksidasi dan melepas elektron untuk pengendapan emas. Sementara bagian bubuk seng lainnya akan menjadi tempat pengendapan emas-perak tersebut. Sehingga otomatis dibutuhkan bubuk seng yang lebih banyak ketimbang perhitungan teoritis berdasarkan rumus kimia.

• Informasi lainnya, seperti telah disebutkan di deskripsi proses, pregnant solution yang telah diendapkan emas-peraknya oleh bubuk seng akan dikembalikan lagi ke sirkuit. Demikian proses ini berlangsung terus menerus. Pastikan untuk selalu mengecek kadar seng di dalam larutan. Penulis pernah mengalami ketika kadar seng di dalam sirkuit terlalu tinggi sehingga larutan menjadi jenuh. Kadar Zn2+ di larutan waktu itu mencapai 500 ppm. Hal ini menyebabkan terjadi kegagalan pengendapan emas-perak pada sirkuit merril crowe dikarenakan bubuk seng yang ditambahkan tidak lagi bisa teroksidasi akibat kadar Zn2+ di dalam larutan yang sudah terlalu tinggi. Untuk antisipasinya dapat ditempuh antara dua metode berikut: 

• Meningkatkan kadar sianida pada pregnant solution sebelum masuk ke sirkuit merril-crowe. Biasanya dijaga proporsi minimal kadar sianida : Zn2+ sebesar 4 : 1 di dalam larutan. Akan tetapi metode ini bisa dikatakan kurang ekonomis karena semakin lama proses berjalan maka kadar seng Zn2+ akan semakin bertambah yang artinya kadar sianida harus ditambah terus menerus.

• Melakukan pembuangan rutin pregnant solution yang telah diendapkan emas-peraknya daripada dikembalikan ke sirkuit. Dengan cara ini, kadar Zn2+ dalam sirkuit bisa lebih mudah dikendalikan karena ada air fresh yang masuk untuk menggantikan air jenuh yang kita buang. Pembuangan ini bisa dilakukan sesekali saja, yaitu ketika kadar Zn2+dalam pregnant solution dirasa sudah meningkat dibanding kondisi normal.

• Berdasarkan pengalaman penulis, persentasi pengendapan emas-perak dengan sirkuit merril-crowe ini dapat mencapai angka 95-99%. Sehingga bilamana nilainya jauh dibawah angka tersebut, menandakan ada komponen proses yang berjalan kurang optimal.

Di bawah ini ada contoh link untuk aplikasi proses pengendapan emas dengan menggunakan seng. 

http://prospectorunited.com/zinc-precipitation-recovery.html