DRAINASE TAMBANGProgram Studi S-1 Teknik Pertambangan

Fakultas Teknik Universitas Palangka Raya

DOSEN PENGAJAR :FAHRUL INDRAJAYA, S.T

04/21/23 2

PEMBENTUKAN AIR ASAM TAMBANG

04/21/23 3

PENDAHULUANAIR ASAM TAMBANG (Acid Mine Drainage/AMD)

- lindian, rembesan atau aliran air yang bersifat asam

- akibat proses oksidasi secara alami dari mineral sulfidis dalam batuan/bijih yang terekspos (terkena) ke udara dan air.- proses ini menghasilkan air yang mempunyai pH rendah yang berpotensi melarutkan logam- logam berat dari batuan yang dilaluinya

04/21/23 4

PENDAHULUAN Pada kegiatan pertambangan AMD terbentuk baik pada tambang terbuka maupun pada tambang bawah tanah sejak tahap konstruksi sampai pada tahap pasca tambang.

Tambang-tambang batubara, logam dasar dan emas yang mengandung mineral sulfidis, baik pada batuan/bijihnya maupun batuan sampingnya berpotensi untuk membentuk AMD, terutama pada daerah-daerah yang lembab.

04/21/23 5

PENDAHULUAN

Tidak semua kegiatan yang menyebabkan tereksposnya batuan yang mengandung sulfida menimbulkan AMD.

AMD tidak terbentuk bila : - mineral sulfida tidak reaktif - batuan mengandung cukup mineral

bersifat basa sebagai penetral asam yang

terbentuk - iklim kering - infiltrasi air hujan tidak cukup untuk membentuk AMD

04/21/23 6

PENDAHULUAN

Indonesia terletak pada daerah yang beriklim tropis basah dan potensi terhadap cadangan batubara, logam dasar dan emas cukup banyak serta meningkatnya kegiatan pertambangan pada akhir-akhir ini, maka kemungkinan terbentuknya air asam tambang sangat besar.

Hal ini terbukti dari beberapa pertambangan di Indonesia telah mempunyai masalah mengenai air asam tambang seperti PT. Kelian Equator Mining di Kalimantan , PT. Freeport di Irian Jaya, PT. Prima Lirang di P. Wetar dan sebagainya.

penanganan/ penanggulangan terhadap air asam tambang perlu dikembangkan.

04/21/23 7

PENDAHULUANTUJUAN • sumber potensial untuk pembentukan AMD• proses terjadinya AMD• prosedur uji yang digunakan untuk menentukan potensi pembentukan AMD dari limbah tambang - menentukan besarnya asam yang dihasilkan untuk membantu karakterisasi dari limbah - menentukan derajat pencemaran atau pengelolaan yang diperlukan dalam perencanaan unit pengelola limbah

04/21/23 8

PROSES PEMBENTUKAN AMD• 2 FeS2 (s) + 2 H2O + 7 O2

4 H+ + 4 SO4

2- + 2 Fe2+

• S22- dioksidasi menjadi ion hydrogen dan sulfat,

dan garam-garam sulfat dalam larutan seperti ion fero yang akan bereaksi lebih lanjut.

• Oksidasi ion fero menjadi ion feri terjadi dengan kecepatan lebih lambat pada pH yang lebih

rendah :

• 4 Fe2+ + O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O

04/21/23 9

PROSES PEMBENTUKAN AMD

• Pada kisaran pH 3,5 – 4,5; proses oksidasi besi dipercepat oleh berbagai bakteri seperti Metallogenium.

• Di bawah pH 3,5 reaksi yang sama dipercepat oleh Thiobacillus ferrooxidans.

• Jika ion feri bereaksi dengan pirit lagi maka pirit akan larut dan reaksi berikut ini akan berlangsung

• 2 FeS2 (s) + 14 Fe3+ + 8 H2O 15 Fe2+ + 16 H+

04/21/23 10

PROSES PEMBENTUKAN AMD• Reaksi ini membentuk lebih banyak lagi asam.

Pelarutan pirit oleh ion feri (Fe3+), berhubungan dengan oksidasi ion fero membentuk siklus pelarutan pirit. Ion feri yang terbentuk mengendap sebagai besi oksida terhidrasi seperti ditunjukkan oleh persamaan reaksi berikut ini :

• Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3 (s) + 3 H+

• Endapan Fe(OH)3 merupakan deposit yang amorf, kuning, jingga atau merah mengendap pada dasar sungai dan disebut “yellow boy”.

04/21/23 11

MINERAL SULFIDA PEMBENTUK AMD

Mineral Komposisi

Pyrite FeS2

Marcasite FeS2

Chalcopyrite Cu FeS2

Chalcocite Cu2S

Sphalerite ZnS

Galena PbS

Millerite NiS

Pyrrhotite Fe1-xS (dimana 0<x<0.2)

Arsenopyrite FeAsS

Cinnabar HgS

04/21/23 12

SUMBER AIR ASAM TAMBANG

• Air asam tambang dapat terjadi secara alamiah atau sebagai akibat kegiatan manusia, dimana batuan sulfidis terbuka sebagai akibat kegiatan konstruksi, pertambangan atau lainnya.

• Sumber-sumber AMD dari kegiatan pertambangan :

1) Penambangan - tambang bawah tanah - tambang terbuka 2) Unit Pengelolaan batuan buangan / overburden 3) Stockpile 4) Unit pengelolaan tailing

04/21/23 13

04/21/23 14

04/21/23 15

04/21/23 16

04/21/23 17

SUMBER AIR ASAM TAMBANG• Air dari tambang terbuka• Lapisan batuan akan terbuka sebagai akibat dari

terkupasnya lapisan tanah penutup, sehingga sulfur yang terdapat dalam batuan sulfidis akan mudah teroksidasi dan bila bereaksi dengan air akan membentuk air asam tambang.

Pengelolaan batuan buangan• Material yang banyak terdapat pada limbah kegiatan

penambangan adalah batuan buangan (waste rock). Jumlah batuan buangan ini akan semakin meningkat dengan makin meningkatnya kegiatan penambangan. Sebagai akibatnya, batuan buangan yang banyak mengandung sulfur akan banyak berhubungan langsung dengan udara terbuka membentuk senyawa sulfur oksida. Selanjutnya dengan adanya air akan membentuk air asam tambang.

04/21/23 18

SUMBER AIR ASAM TAMBANG

• Lokasi penimbunan Timbunan bijih yang berasal dari batuan sulfidis dapat menghasilkan air asam tambang (AMD) karena adanya kontak langsung dengan udara yang selanjutnya terjadi pelarutan akibat adanya air. Air dari lokasi penimbunan ini merupakan sumber utama AMD.

• TailingKandungan sulfur di dalam tailing diketahui mempunyai potensi dalam membentuk air asam tambang (AMD) di industri-industri pertambangan. Tailing pond biasanya mempunyai permeabilitas yang kecil dan selalu diisi air yang mengandung limbah tambang dan limbah dari unit pengolahan.

04/21/23 19

SUMBER AIR ASAM TAMBANG

• pH dalam tailing pond ini biasanya cukup tinggi karena adanya penambahan kapur untuk menetralkan air yang bersifat asam yang dibuang kedalamnya.

• Air yang masuk ke dalam tailing pond yang bersifat asam tersebut diperkirakan akan menyebabkan limbah asam bila merembes (meskipun sedikit) ke luar tailing pond.

04/21/23 20

PENGUJIAN AIR ASAM TAMBANG

• Tujuan dari pengujian/prediksi ini adalah

• untuk menentukan ada atau tidaknya limbah tambang yang dapat membentuk asam

• memprakirakan kualitas dari penirisan berdasarkan kecepatan pembentukan asam yang diukur

04/21/23 21

PENGAMBILAN CONTOH

• geologi terutama adanya pengetahuan yang baik dari geologi local daerah yang diteliti, termasuk di dalamnya informasi Pengambilan contoh untuk pengujian ini harus memperhatikan faktor geologi dan faktor lingkungan.

• Faktor dari kegiatan penambangan, inti bor dan sumber lainnya.

• Faktor lingkungan meliputi tinjauan dari kemungkinan adanya bahan pencemar dalam batuan dan parameter-parameter iklim.

04/21/23 22

PENGAMBILAN CONTOH

• Min 8 –12 contoh/setiap jenis batuan atau 1 contoh/1 juta ton batuan (Schafe 1993).

• The British Columbia AMD Task Force menyarankan jumlah minimum jumlah contoh ditentukan berdasarkan atas massa unit geologi, yaitu 25 contoh untuk 1 ton unit geologi atau 1 contoh untuk 40000 ton.

04/21/23 23

METODA PENGUJIAN

• uji statik atau uji kinetik.

• Uji statik menentukan: pembentukan asam total dan potensi

penetralan asam dari contoh yang dianalisis. • Kapasitas pembentukan asam dapat dihitung

sebagai selisih dari nilai pembentukan asam total dengan potensi penetralan asam atau sebagai

perbandingan kedua nilai tersebut di atas.

04/21/23 24

UJI STATIK

• Prosedur BC Research Inc /BC Research Inc Procedur

• Prosedur Lappako / Lappako Procedur

• Perhitungan asam basa/ Acid-Base Accounting

• Prosedur Pembentukan asam netto/

Procedur Net Acid Generation (NAG) Procedur

04/21/23 25

Prosedur BC Reasearch Inc.• untuk mengevaluasi potensi pembentukan asam

dari bijih dan batuan.

• Contoh yang digunakan harus mewakili jenis mineralisasi yang diuji. Contoh diambil secara komposit atau grab sampling secara random.

• Contoh yang dianalisis tergantung variabilitas mineralisasi dan ditentukan oleh geologist.

• Contoh digerus sampai minus 10 mesh dan 250 gr dipisahkan, dikeringkan dan dihaluskan sampai 6)% lolos minus 400 mesh untuk pennetuan kadar belerang, dan titrasi.

04/21/23 26

Prosedur BC Reasearch Inc.

Penentuan kadar sulfur (S)

• Dilakukan dengan cara Leco furnace atau cara basah. Potensi pembetukan asam dihitung berdasarkan kadar S total dan dinyatakan dengan kg asam sulfat.

04/21/23 27

Prosedur BC Reasearch Inc. Penentuan kebutuhan asam asam sam secara

titrasi• 10 gr contoh disuspensikan dalam 100 ml aquades

dan diaduk selama 15 menit. pH contoh ditentukan.

Contoh dititrasi dengan asam sulfat 1 N sama pH 3.5 dengan menggunakan automatic titrator. Uji dilanjutkan sampai penambahan asam lebih kecil dari 0.1 ml. Penambahan asam dicatat dan dikonversikan ke kg per ton contoh.

04/21/23 28

Prosedur BC Reasearch Inc.

Perhitungan kebutuhan asam

• Kebutuhan asam = ml 1.0 N H2SO4 x 4.9 kg/ton

Interpretasi• Kebutuhan asam > potensi pembentukan

asam maka contoh bukan pembentuk asam

• Kebutuhan asam < potensi pembentuk asam maka kemungkinan terjadi pembentukan air asam tambang.

04/21/23 29

PROSEDUR LAPAKKO

• Menentukan potensi penetralan dari limbah tambang logam penetralan dari limbah tambang logam

• Merupakan modifikasi dari BC Research Initial Test. Perbedaan utama titik akhir titrasi yang digunakan pH 6.0 bukan pH 3.5.

• Preparasi contoh Contoh dihaluskan sampai 70% lolos saringan 325

mesh (70% butiran contoh mempunyai diameter < 44 µm.

• Titrasi dilakukan sama dengan Prosedur BC Research Initial Test. tetapi titik akhir titrasi pH 6.

04/21/23 30

Perhitungan asam basa

• dikembangkan pada tahun 1974 untuk mengevaluasi limbah pertambangan batubara dan dimodifikasi oleh Sobek dan kawan-kawan pada tahun 1978.

• Pada uji statik kualitas penirisan digambarkan oleh perbandingan potensi pembentukan asam maksimum (MAP) dengan potensi penetralan maksimum suatu contoh (ANC).

• MAP ditentukan berdasarkan perhitungan perkalian % S dalam contoh dengan faktor koreksi (MAP = 31.25 x % S) dengan asumsi bahwa 2 mole asam akan dihasilkan dari setiap mole belerang.

04/21/23 31

Perhitungan asam basa• Satuan dari MAP adalah kg H2SO4/ton batuan.

• ANC adalah jumlah karbonat yang tersedia dalam contoh untuk menetralkan asam.

• Nilai ANC ditentukan penambahan asam klorida ditambahkan berlebih ke dalam contoh dan

dididihkan sampai reaksi berhenti. Selanjutnya pada larutan dilakukan titrasi kembali sampai pH 7 menggunakan larutan natrium hidroksida untuk menentukan jumlah asam yang diperlukan dalam reaksi antara contoh dengan HCl.

04/21/23 32

Perhitungan asam basa

• NAPP (net acid production potential) atau potensi pembentukan asam bersih ditentukan sebagai selisih dari MAP dan ANC, nilai ini dapat positif atau negatif.

• Pada pengujian ini diasumsikan bahwa semua belerang dalam contoh diasumsikan sebagai belerang reaktif. Asumsi ini tidak memperhitungkan adanya gypsum dan mineral sulfida tidak reaktif.

04/21/23 33

PENGGOLONGAN JENIS BATUAN PEMBENTUK ASAM

No. Golongan Jenis batuan Keterangan

1 Tipe 1 bukan pembentuk asam

nilai pH uji NAG lebih besar atau sama dengan 4,5 dan atau nilai NAPP negatif;

2 Tipe 2 potensi pembentuk asam kapasitas rendah

pH uji NAG lebih kecil 4,5; nilai NAG pada pH 4,5 lebih kecil dari 5 kg H2SO4 per ton; NAPP 0 - 10 kg H2SO4 per ton

3 Tipe 3 potensi pembentuk asam kapasitas tinggi

pH uji NAG lebih kecil 4,5; nilai NAG pada pH 4,5 lebih besar atau sama dengan 5 kg H2SO4 per ton; NAPP lebih besar atau sama dengan 10 kg H2SO4 per ton

4 Tipe 4 pembentuk asam pH uji NAG lebih kecil 4,5; dan batuan (1:2) lebih kecil dari 4,5; nilai NAG pada pH 4,5 lebih besar atau sama dengan 5 kg H2SO4 per ton; NAPP lebih besar atau sama dengan 10 kg H2SO4 per ton

04/21/23 34

UJI KINETIK

• Uji kinetik berbeda dengan uji statik, pada uji kinetik dicoba untuk meniru rekasi oksidasi alami di lapangan.

• Pada umumnya uji ini menggunakan contoh yang banyak dan membutuhkan waktu yang lebih lama dari pada uji statik.

• Uji ini meliputi pelapukan dari contoh di bawah kondisi laboratorium untuk mesimulasikan perubahan kimia yang terjadi pada limbah.

Uji ini memberikan informasi mengenai kecepatan oksidasi mineral sulfida dan produksi asam dan indikasi kualitas air penirisan.

• Uji kinetik dipersiapkan untuk melakukan simulasi proses yang terjadi di lapangan.

• membutuhkan waktu yang lebih lama dan biasanya mahal dibandingkan dengan uji statik

.

04/21/23 35

UJI KINETIK

• Data dari uji-uji ini digunakan untuk mengklasifikasikan limbah atau material berdasarkan potensi pembentukan asamnya.

Beberapa uji kinetik yang banyak digunakan adalah :

Uji sel kelembaban/ Humidity Cell Test Uji kolom pelindian Uji tabung kocok / Shake Flasks Test Uji Lysimeter/ Lysimeter Test

04/21/23 36

UJI SEL KELEMBABAN• Contoh digerus sampai minus 2 mm., kemudian dimasukkan kedalam Humidity sel.

• Saluran udara disambungkan dengan sumber udara.

• Percobaan biasanya dilakukan dalam siklus 7 hari.

. • 3 hari pertama udara kering dilalirkan ke dalam sel

• 3 hari yang lain udara basah dialirkan ke dalam sel

04/21/23 37

UJI SEL KELEMBABAN

• Pada akhir dari siklus, aquades ditambahkan ke dalam sel dan dibiarkan contoh terendam 1 jam.

• Setelah 1 jam, air dalam cell dialirkan melalui slang dan ditampung.

• Air tampungan diukur dan diperiksa. - pH, - DHL, - SO4 dan - asiditas.

04/21/23 38

UJI KOLOM PELINDIAN Pada uji ini digunakan kolom yang berisi

contoh uji. Bagian bawah dari kolom disekat dengan material yang berpori untuk menahan contoh uji tetapi dapat dilewati

oleh air

Ke dalam contoh uji ditambahkan air yang dibiarkan mengalir dan larutan yang terbentuk ditampung dan

dianalisis.

04/21/23 39

UJI KOLOM PELINDIAN• Siklus kering dan basah

dilakukan dengan penambahan air dan kemudian dibiarkan kolom menjadi kering.

• Masing-masing siklus biasanya dilakukan dari beberapa hari sampai seminggu atau lebih, tapi umumnya masing-masing 3 minggu.

• Air yang ditambahkan ditampung dalam suatu wadah dan ditetapkan kecepatan oksidasi, sulfat, logam yang dilepas dan parameter lainnya. • Sebagai uji kolom ini adalah penggunaan

lysimeter yang merupakan metode yang akan digunakan pada penelitian ini.

04/21/23 40

UJI TABUNG KOCOK

• Biasa digunakan di Canada dan Amerika• Contoh uji dimasukkan dalam labu erlenmeyer

dan diberi 70 ml media nutrisi dan bakteri Thiobacillus.

• Kemudian dikocok menggunakan mesin kocok untuk perioda waktu tertentu dan dilakukan secara seri.

• Misalnya setiap minggu diambil satu erlenmeyer dan cairan dianalisis sesuai dengan parameter untuk Uji Sel Kelembaban

04/21/23 41

UJI EKSTRAKSI DENGAN SOXHLET

• merupakan simulasi pelapukan geokimia yang menggunakan alat ekstraksi sokslet untuk meresirkulasikan larutan pada contoh.

• Contoh ditaruh diletakkan pada wadah contoh dari alat dan larutan disirkulasikan dari reservoir. Larutan yang digunakan adalah asam asetat atau akuades dan proses pelindian dilakukan pada temperatur 70 oC

04/21/23 42

04/21/23 43

UJI LYSIMETER• Lysimeter telah dikembangkan sejak kurang lebih 300

tahun yang lampau • Banyak digunakan bidang ilmu tanah untuk

mempelajari hubungan antara tanah, air dan tumbuhan . • Sejak dekade terakhir ini lysimeter telah dikembangkan

pula penggunaannya untuk bidang studi lainnya seperti proses pelindian limbah atau tanah yang terkontaminasi untuk mengevaluasi dampak lingkungan dari material yang diteliti.

• Prinsip dari uji pelindian lysimeter adal;ah penggunaan kolom pelindian yang diisi dengan material yang akan diuji. Kolom tersebut dilengkapi dengan system pengeluaran di bagian bawahnya untuk mengumpulkan hasil lindian.

04/21/23 44

04/21/23 45

04/21/23 46

Uji ekstraksi dengan soxhlet/ Soxhlet Extraction Test

04/21/23 47

UJI SEL KELEMBABAN

•

04/21/23 48

UJI LYSIMETER

04/21/23 49

04/21/23 50

04/21/23 51

04/21/23 52

04/21/23 53

04/21/23 54

04/21/23 55

04/21/23 56

04/21/23 57