11 Bab II Tinjauan Pustaka II.1 Mineral dan Logam Seng Seng merupakan salah satu unsur penyusun kerak bumi dengan konsentrasi ± 0,0065˗0,0075% yang menjadikannya unsur ke-24 yang paling banyak di kerak bumi. Tanah mengandung 5-770 ppm seng dengan rata-rata 64 ppm, sementara air laut hanya mengandung 30 ppb seng dan atmosfer mengandung seng sebesar 0,1-4 mg/m 3 (Habashi, 1997; Emsley, 2001; Abkhoshk dkk., 2014). Seng memiliki bilangan oksidasi 2 + dalam semua senyawanya, dan membentuk kompleks dengan amonia, amina, sianida dan ion halida. Seng larut dalam asam biasanya dengan evolusi hidrogen dan dalam asam nitrat dengan evolusi gas NO x. Unsur seng umumnya ditemukan di alam berasosiasi dengan base metal lainnya seperti tembaga dan timbal. Seng diklasifikasikan sebagai chalcophile, yang berarti elemennya lebih cenderung membentuk sulfida dibandingkan dengan oksida. Seng berikatan dengan sulfur dalam mineral membentuk zinc blende atau sphalerite (ZnS). Seng adalah logam non-ferrous terbanyak ke-tiga yang diproduksi di dunia dan secara konvensional diproduksi dari konsentrat sphalerite (Fernández dkk., 2013). Selain itu, seng juga ditemukan dalam bentuk hemimorphite, hydrozincite, calamine, franklinite, smithsonite, willemite, dan zincite. Bijih seng ditambang di sekitar 50 negara, dengan sekitar setengah dari total proses penambangan berasal dari Australia, Kanada, Peru, dan Uni Soviet (Dept. of Energy Office, 2013). Mineral-mineral utama seng, rumus kimia dan kandungan teoritik seng didalamnya disajikan pada Tabel II.1. Sphalerite merupakan sumber utama dari produksi seng yang menyediakan sekitar 90% dari seng yang diproduksi di dunia saat ini. Sphalerite adalah mineral seng sulfida dengan komposisi kimia ZnS, ditemukan pada batuan metamorphic, igneous (batuan beku), dan batuan sedimen yang tersebar di permukaan bumi. Penampilan dan sifat sphalerite bervariasi, terdapat dalam berbagai warna, dan kilau berkisar dari non-logam ke submetallic dan resin untuk adamantine. Kadang-kadang kenampakan mineral seng tertentu bersifat transparan dengan kilau vitreous. 12 Goresan (streak) pada mineral sphalerite berwarna putih sampai coklat kekuningan dan kadang-kadang disertai dengan bau belerang. Sphalerite memiliki kekerasan hanya 3,5 sampai 4 pada skala Mohs. Tabel II.1 Mineral-mineral utama seng (Sinclair, 2005). Mineral Formula Kandungan seng (%) Sphalerite, zinc blende or wurtzite ZnS 67,1 Marmatie (iron in solid solution) (Zn, Fe)S <67,0 Smithsonite or ‘Calamine’ ZnCO3 52,2 Hydrozincite 2ZnO.3ZnCO3.3H2O 59,5 Willemite 2ZnO.SiO2 58,7 Hemimorphite 4ZnO.2SiO2.2H2O 54,3 Zincite ZnO 80,4 Dibandingkan dengan logam-logam lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C) yang relatif rendah. Sifat yang paling penting dari seng yang menjadikannya sebagai salah satu logam yang sangat penting adalah ketahanan korosinya yang sangat baik di atmosfer dan dalam larutan aqueous pada pH netral. Kegunaan utama dari seng yaitu sebagai logam pelapis baja pada baja-baja galvanis, pada baterai sel kering, kuningan, dan die-casting alloys (Mineral Economics Division, 2011). Secara umum penggunan utama seng pada berbagai aplikasi ditunjukkan pada Gambar II.2. Dalam proses coating memberikan penghalang logam secara terus menerus dan lapisan yang tidak memungkinkan moisture untuk kontak dengan baja dan besi. Pelapisan seng pada baja (zinc coatings) paling banyak dilakukan dengan metode galvanisasi celup panas (hot dip galvanizing), dimana pelapisan baja dilakukan dengan mencelupkan benda kerja dalam lelehan seng selama beberapa menit. Baja galvanis ini banyak digunakan untuk berbagai aplikasi mulai dari baja struktur untuk bangunan dan jembatan, tiang-tiang listrik dan telfon, tiang-tiang pembangkit listrik tegangan tinggi (sutet), tabung, hingga mur, baut dan kawat. Galvanisasi baja juga dilakukan dengan paduan seng-aluminium (zinc-alum) yang dewasa ini banyak digunakan untuk konstruksi atap-atap di rumah. Pelapisan seng pada baja juga dilakukan dengan metode electroplating, mechanical cladding, spraying dan 13 painting (American Galvanizers Association, 2006; Mineral Economics Division, 2011). (a) (b) (c) Gambar II.1 Mineral sphalerite (a) Sphalerite yang berasosiasi dengan galena dan kalkopirit (b) Sphalerite pada dolomit dengan sejumlah kecil kalkopirit dan (c) Sphalerite yang berasosiasi dengan sebagian kecil galena dan kalkopirit (Arkenstone Gallery). Gambar II.2 Penggunaan utama seng pada berbaga aplikasi di industri (Mineral Economics Division, 2011). Selain aplikasi-aplikasi diatas, sejak lama seng telah digunakan sebagai paduan (alloy) dengan logam lain. Terdapat banyak sekali paduan yang mengandung seng, salah satu contohnya adalah kuningan. Kuningan merupakan paduan seng dengan tembaga dengan kadar seng ±20-40%, dan kadang-kadang mengandung tambahan Coatings 16% Diecasting Alloys 14% Oxides & Chemicals 7% Extruded Products 6% Galvanizing 57% 14 logam lainnya. Kuningan dengan kandungan seng 28-37% adalah paduan kuningan dengan fase tunggal alfa yang cocok untuk pengerjaan dingin (yaitu rolling, pressing dan drawing), dan untuk small castings. Kuningan alpha-beta dengan kandungan seng 40-45% cocok untuk casting, hot pressing dan extrusion. Kuningan mempunyai warna kuning keemasan, ketahanan korosi yang tinggi dalam lingkungan yang netral dan konduktivitas listrik yang baik. Kuningan banyak digunakan untuk material pipa, komponen listrik, water valves, instrumen dan peralatan komunikasi (U. S. Environmental Protection Agency, 1994). Logam- logam lainnya yang juga diketahui dapat membentuk paduan dengan seng adalah aluminium, antimon, bismut, emas, besi, timbal, raksa, perak, timah, magnesium, kobalt, nikel, telurium, dan natrium (Ingalls, 1902). II.2 Overview Proses Konsentrasi Mineral Seng Flotasi adalah metode konsentrasi mineral yang paling banyak digunakan untuk proses konsentrasi bijih kompleks Pb-Cu-Zn. Flotasi adalah proses pemisahan mineral berharga dan mineral pengotor berdasarkan perbedaan sifat permukaannya, yaitu sifat hidrofobik (tidak suka air) dan sifat suka air (hidrofilik) (Wills & Napier- Munn, 2006). Secara umum menurut Wills & Napier-Munn, 2006, tahapan proses flotasi bijih sulfida kompleks Cu-Pb-Zn adalah diawali dengan flotasi bulk untuk mendapatkan apungan konsentrat Cu-Pb dengan mendepress ZnS dan mineral besi seperti disajikan pada Gambar II.3. Pada tahap ini ditambahakan reagen kimia xanthate sebagai kolektor, NaCN dan ZnSO 4 untuk mendepress ZnS dan lime untuk mengatur pH pada sirkuit flotasi bulk dalam suasana alkali (basa) pada pH 7,5-9,5. Untuk men-depres seng dan besi sulfida, biasanya juga di lengkapi dengan penambahan dalam jumlah yang kecil sodium bisulfit dan sulfur dioksida ke tahap cleaning. Untuk kolektor selain xanthate dapat juga digunakan etil xanthate. 15 Pada tahap kedua, dilakukan pemisahan Cu/Pb untuk mendapatkan konsentrat Cu dengan men-depress galena (PbS) dengan menggunakan sodium dichromate, sulfur dioksida, atau starch (kanji). Galena didepress dengan melakukan penambahan 0,01 kg/ton sodium dichromate pada konsentrat bulk. Pada tahap ini, proses flotasi dilakukan pada konsentrat Cu/Pb dengan menggunakan kolektor anionic seperti xantahte, amyl, iso-propil dan butyl. Pada sirkuit flotasi, suasana alkali di atur pada pH 8,5-12 dengan menambahkan lime untuk mendepress keberadaan pyrite.