Pemurnian (metalurgi)

Dalam metalurgi, pemurnian terdiri dari pemurnian logam tidak murni. Hal ini harus dibedakan dari proses lain seperti peleburan dan kalsinasi karena keduanya melibatkan perubahan kimia pada bahan mentah, sedangkan dalam pemurnian, bahan akhir biasanya identik secara kimia dengan bahan aslinya, hanya saja lebih murni. Proses yang digunakan bermacam-macam jenisnya, termasuk teknik pirometalurgi dan hidrometalurgi.

Pemurnian adalah prosedur akhir untuk menghilangkan (dan sering kali memulihkan sebagai produk sampingan) sejumlah kecil pengotor yang tersisa setelah langkah ekstraksi besar selesai. Ini meninggalkan unsur logam utama dalam keadaan murni untuk aplikasi komersial. Prosedur ini dilakukan dengan tiga cara: pemurnian dengan api pirometalurgi, dengan metode elektrolitik elektrometalurgi, atau dengan metode kimia hidrometalurgi.

Dalam metalurgi, pemurnian sangatlah penting. Di alam, logam apa pun yang diambil dari bijihnya biasanya tidak murni. Logam mentah mengacu pada logam tidak murni yang dihilangkan. Pemurnian adalah proses menghilangkan kotoran dari logam untuk mencapai logam dengan kemurnian tinggi. Pengotor dihilangkan dari logam yang tidak dimurnikan menggunakan berbagai proses berdasarkan kualitas logam dan pengotor.

Logam dapat ditemukan dalam bijih dalam bentuk senyawa dengan unsur lain. Ekstraksi logam adalah proses memperoleh logam dari bijihnya. Pemurnian adalah salah satu proses yang terlibat dalam ekstraksi logam dari bijihnya.

Pengotor umum terjadi pada logam yang dihasilkan dengan berbagai metode reduksi. Akibatnya, sebagian besar logam tidak murni. Pemurnian logam adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan proses pemurnian logam. Akibatnya, pemurnian logam berarti pemurnian logam.

Prosedur pemurnian logam tidak murni ditentukan oleh sifat logam serta sifat pengotor yang ada. Untuk pendekatan yang berbeda, prosedur pemurnian yang berbeda digunakan. Pengotor dihilangkan dari logam mentah menggunakan berbagai metode berdasarkan logam dan sifat pengotor.

Pemurnian memainkan peran penting dalam metalurgi. Logam apa pun yang diekstraksi dari bijihnya biasanya bersifat tidak murni. Logam tidak murni yang diekstraksi disebut logam mentah. Pemurnian adalah suatu metode penghilangan pengotor untuk memperoleh logam dengan kemurnian tinggi. Pengotor dihilangkan dari logam mentah dengan berbagai metode berdasarkan sifat logam dan sifat pengotor. Beberapa metode yang terlibat dalam pemurnian logam mentah adalah:

• Distilasi
• Liquasi
• Elektrolisa
• Pemurnian zona
• Pemurnian fase uap
• Metode kromatografi

Proses awal

Pengolahan mineral bijih

Pemrosesan mineral adalah proses pemisahan mineral bernilai komersial dari bijihnya di bidang metalurgi ekstraktif. Tergantung pada proses yang digunakan dalam setiap contoh, ini sering disebut sebagai penggilingan bijih.

Benefisiasi adalah proses yang meningkatkan (menguntungkan) nilai ekonomi bijih dengan menghilangkan mineral gangue, yang menghasilkan produk dengan kualitas lebih tinggi (konsentrat bijih) dan aliran limbah (tailing). Ada berbagai jenis benefisiasi, dengan setiap langkah meningkatkan konsentrasi bijih asli.

Pengolahan mineral dirancang untuk menghasilkan konsentrat mineral dalam jumlah maksimum sebelum produknya dipasarkan. Pemrosesan mineral digunakan untuk mengekstraksi bahan-bahan berikut:

• Logam, termasuk aluminium, bauksit, kalkopirit, kromit, tembaga, galena, emas, hematit, besi, timbal, magnetit, molibdenum, nikel, platinum, perak, sfalerit, timah, dan seng
• Batuan, termasuk termasuk batu bangunan, batu bara, tanah liat, granit, batu kapur, kalium, marmer, dan pasir
• Bijih mineral industri, termasuk apatit, barit, intan, fluorit, garnet, batu permata, kuarsa, vermikulit, wollastonit, dan zirkon

Pengolahan mineral merupakan langkah penting dalam mengubah bijih menjadi produk yang dapat dijual dan digunakan untuk keperluan sehari-hari.

Pengolahan mineral adalah suatu bentuk metalurgi ekstraktif yang memisahkan mineral berharga dari bijih menjadi produk terkonsentrasi dan dapat dipasarkan. Pengolahan mineral disebut juga dengan mineral dressing. Pemrosesan mineral dilakukan di lokasi tambang dan merupakan proses yang sangat mekanis. Tujuan utama pengolahan mineral adalah memecah bijih dari sifat heterogennya dan mengubahnya menjadi produk homogen untuk dijual. Untuk melakukan hal ini, bahan akan menjalani empat tahap pemrosesan berikut untuk mengekstrak bahan mentah yang diinginkan:

1. Menghancurkan dan menggiling. Penghancuran dan penggilingan, juga disebut kominusi, adalah proses pengurangan ukuran partikel batuan besar untuk diproses lebih lanjut.
2. Ukuran dan klasifikasi. Penentuan ukuran dan klasifikasi adalah proses pemisahan bijih dengan ukuran berbeda berdasarkan penyaring. Material yang lebih halus disalurkan ke tahapan tambang yang berbeda dibandingkan material yang lebih kasar.
3. Konsentrasi. Konsentrasi adalah proses penguraian bahan hingga tercapai konsentrasi bahan mentah yang diinginkan. Ada beberapa teknik berbeda untuk mencapai konsentrasi target termasuk:
   • Penyortiran bijih otomatis. Penyortiran bijih otomatis menggunakan sensor optik untuk mengurutkan batuan ke dalam beberapa kategori. Teknologi ini berkembang untuk mencakup lebih banyak parameter penginderaan.
   • Pemisahan elektrostatis. Pemisahan elektrostatik terdiri dari pemisah elektrostatik dan sensor elektrodinamik, juga dikenal sebagai roller tegangan tinggi. Karena separator ini mengandalkan arus listrik, material bijih harus kering. Biaya dialirkan melalui material dan dipisahkan dari gangue—bijih yang tidak diinginkan yang dikeluarkan dari mineral yang menguntungkan. Pemisah ini digunakan untuk memisahkan pasir mineral.
   • Flotasi buih. Flotasi buih menggunakan pengumpul bahan kimia dan buih yang membentuk gelembung pada permukaan bubur yang mengikat bahan hidrofobik. Gelembung dikumpulkan dari permukaan buih. Aktivator digunakan untuk mengaktifkan flotasi satu bijih mineral sedangkan depresan digunakan untuk menghambat flotasi gangue.
   • Pemisahan gravitasi. Pemisahan gravitasi adalah proses pemisahan dua atau lebih mineral bijih sesuai responsnya masing-masing terhadap gravitasi yang dipasangkan dengan gaya apung, gaya sentrifugal, dan/atau gaya magnet dalam suatu zat kental.
   • Pemisahan magnetik. Pemisahan magnetik adalah proses penggunaan elektromagnet untuk mengekstraksi bijih mineral yang diinginkan dari ban berjalan. Proses ini dapat digunakan dengan atau tanpa air.
4. Pengeringan. Dewatering adalah proses akhir menghilangkan kandungan air mineral untuk membuang gangue dan mencapai tingkat konsentrat yang diinginkan agar dapat dipasarkan.

Proses pengolahan

Setelah bijih diangkut ke permukaan tambang, pengangkut memasukkan berton-ton batu besar ke dalam penghancur, yang merupakan langkah pertama dalam pemrosesan mineral. Setelah bahan tersebut dihancurkan hingga berdiameter sekitar 15 cm (6 inci), ban berjalan mengarahkan bahan ke dalam timbunan di dekat gedung konsentrator untuk digiling.

Sebuah ban berjalan mengangkut batu yang dihancurkan ke dalam gedung konsentrator untuk selanjutnya direduksi oleh pabrik penggilingan SAG. Di sana, bijih dicampur dengan air atau dibiarkan kering lalu menjalani proses penggilingan. Bahan digiling hingga berdiameter sekitar 5 cm (2 inci).

Material yang sekarang lebih kecil dimasukkan ke saringan seukuran bijih, sehingga mineral berukuran kurang dari 1,3 cm (½ inci) jatuh melalui saringan. Bijih yang lebih kecil akan dibawa ke pabrik penggilingan bola untuk digiling lebih jauh. Bijih yang lebih besar akan disalurkan ke penghancur kerikil untuk memperkecil ukurannya menjadi 1,3 cm (½ in) dan akan kembali ke tahap penggilingan SAG.

Produk ball mill dipompa ke siklon yang memisahkan material kasar dengan bijih halus. Bijih mineral kasar dikembalikan ke tahap ball mill sedangkan mineral halus dialihkan ke tahap konsentrasi penambangan.

Selama tahap konsentrasi, konsentrasi mineral yang diinginkan lebih bersih dan lebih tinggi dihasilkan dan digiling hingga konsistensi bedak talk. Ini dikirim ke pengental dimana konsentrat mengendap dan pengeringan dimulai. Pada titik ini, kandungan air bijih masih sekitar 50%, sehingga bahan ini dipompa ke alat penyaring untuk selanjutnya mengeringkan bijih mineral.

Terakhir, mineral dikeringkan untuk menghilangkan sisa air. Persentase mineral pekat akhir berbeda-beda tergantung pada mineral dan proses konsentrasi yang digunakan. Bahan mentah dipindahkan ke pabrik pemrosesan lain di luar lokasi yang melebur atau memurnikan bijih mineral menjadi bahan mentah akhir.

Ekstraksi logam

Dalam proses ekstraksi logam, ada satu atau lebih dari tiga tipe metalurgi berikut yang digunakan:

• Pirometalurgi,yaitu proses yang menggunakan panas,
• Elektrometalurgi, yaitu proses yang menggunakan langkah elektrokimia, dan
• Hidrometalurgi, yaitu proses yang bergantung pada larutan kimia logam.

Secara umum, proses ekstraksi dan pemanfaatan logam dimulai dengan penambangan dan pengolahan mineral.

Referensi

• J. Day and R. F. Tylecote, The Industrial Revolution in Metals (The Institute of Metals, London 1991).
• Söderberg, A. 2011. Eyvind Skáldaspillir's silver - refining and standards in pre-monetary economies in the light of finds from Sigtuna and Gotland. Situne Dei 2011. Edberg, R. Wikström, A. (eds). Sigtuna.
• R. F. Tylecote, A history of metallurgy (Institute of materials, London 1992).
• Newcastle University: Hugh Lee Pattinson