PERBEDAAN

PIROMETALURGI DAN HIDROMETALURGI

A. Piromelurgi

Pirometalurgi merupakan proses pengambilan logam berharga dari

bijihnya melalui temperatur tinggi. Proses ini akan melibatkan pengetahuan

tentang bahan bakar, reaksi-reaksi eksotermik dan perubahan fasa dari padat

ke liquid. Pirometalurgi adalah teknik metalurgi yang logamnya diolah dan

dimurnikan menggunakan panas yang sangat tinggi. Panas didapatkan dari tanur

berbahan bakar batubara yang sekaligus bertindak sebagai reduktan. Suhu pada

proses ini bias mencapai ribuan derajat Celcius.

Gambar 1Proses Pirometalurgi

Pirometalurgi adalah suatu proses ekstraksi logam dengan menggunakan

energi panas yang sunber panasnya bisa berasal dari energi kimia, bahan bakar,

energi listrik dan energi tersembunyi. Peralatan yang digunakan adalah :

1. Tanur tiup (Blast furnace)

2. Reverberatory furnace

Untuk pemurnian yang digunakan :

1. Pierce-smith converter

2. Bessemer converter

3. Kaldo converter 

4. Linz-donawitz (L-D) converter

5. Open hearth furnace

Proses ini menggunakan kalor untuk mengubah atau mereduksi mineral.

Logam seperti titanium yang sukar diperoleh dalam keadaan bebas, dengan

pemanggangan diubah menjadi klorida kemudian direduksi. Untuk memperoleh

klorida, oksida logam atau karbida logam dipanggang dalam atmosfer klor.

TiC(s) + 4 Cl2(g) TiCl4(g) + CCl4(g)

Proses-proses reduksi dalam industri, disebut peleburan (smelting). Ada

beberapa metode kimia yang dapat dipakai untuk mereduksi suatu logam

tertentu dari keadaan oksidanya dalam bijih, ke keadaan unsurnya, yaitu:

Reduksi dengan panas dalam udara. Logam mulia dalam grup VIIB dan IA

mudah diproduksi. Platinum, emas, dan kadang-kadang perak ditemukan dalam

bentuk unsurnya, dan hanya perlu dipanaskan untuk membuatnya meleleh

keluar dari batu-reja. Karena banyak oksida dari logam yang kurang aktif,

diuraikan oleh panas yang sangat tinggi, memanggang saja dengan udara sudah

cukup untuk mereduksinya.

Pemanggangan bijih sulfida dari merkurium, akan lebih membentuk

logamnya ketimbang membentuk oksida logam : 

HgS + O2 Hg + SO2

Tembaga (1) sulfida yang meleleh, direduksi dengan menghembuskan

udara melaluinya:

Cu2S + O2 2 Cu + SO2

Reduksi dengan karbon. Oksida dari banyak logam yang sedang-sedang

saja aktifnya, dapat direduksi oleh karbon. Reaksi untuk kobalt oksida adalah:

CoO + C Panas Co + CO

CoO + CO Panas Co + CO2

Metode reduksi ini cocok untuk logam dari keluarga besi dan untuk

beberapa lainnya seperti timbel, timah, dan zink. Perhatikan bahwa karbon

mungkin dioksidasikan menjadi karbon monoksida, CO, atau karbon dioksida,

CO2. Pada kehadiran karbon (biasa disebut kokas) dan pada suhu-suhu tinggi,

CO merupakan gas yang dominan, dan merupakan zat pereduksi yang efektif

dalam kebanyakan proses peleburan yang menggunakan karbon.

Karbon cenderung membentuk karbida dengan logam tertentu, seperti krom dan

mangan; maka tak bisa digunakan untuk mereduksi semua bijih-bijih oksida dari

logam yang sedang-sedang saja aktifnya. Tetapi karbon digunakan kapan saja

mungkin, karena harganya murah serta pemakaiannya mudah.

Reduksi dengan hidrogen boleh digunakan bila karbon tidak cocok.

Tungsten oksida direduksi dengan cara ini, karena dengan karbon sebagai zat

pereduksi, logam yang tereduksi akan bercampur dengan karbida. Reaksi

reduksi hidrogen adalah:

WO3 + 3 H2 W + 3 H2O

Aluminium diproduksi dengan reduksi elektrolitik aluminium oksida atau

aluminium klorida. Juga, unsur-unsur grup IIIB dan deret lantanida, biasanya

dibuat dengan mengelektrolisis kloridanya yang meleleh.

B. Hidromelurgi

Hidrometalurgi merupakan cabang dari metalurgi. Secara harfiah

hidrometalurgi dapat diartikan sebagai cara pengolahan logam dari batuan atau

bijihnya dengan menggunakan pelarut berair (aqueous solution). Dua cabang

metalurgi lainnya adalah pirometalurgi dan elektrometalurgi.

Hidrometalurgi adalah proses ekstaksi logam berharga dengan

menggunakan reagen kimia encer dan pada suhu <100oC. Kondisi yang baik

untuk hidrometalurgi adalah :

1. Logam yang diiginkan harus mudah larut dalam ragen yang murah.

2. Metal yang sudah larut tersebut harus dapat diambil dari larutan tersebut

dengan mudah dan murah.

3. Unsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada

proses berikutnya.

4. Mineral pengganggu (ganggue mineral) jangan terlalu banyak berreaksi

dengan reagen yang dipakai.

5. Zat pelarut harus dapat diperoleh kembali untuk didaur ulang.

6. Zat yang diumpankan jangan banyak mengandung lempung karena akan

sulit memisahkannya.

7. zat yang diumpankan harus porous atau punya permukaan kontak yang

luas agar mudah bereaksi pada suhu rendah.Zat pelarut sebaiknya tidak

korosi dan beracun sehingga tidak membahayakan alat dan operator.

Peralatan yang digunakan adalah :

1. Electrolysis/ electrolytic cell

2. Bejana pelindian (leadhing box)

Hidrometalurgi adalah teknik metalurgi yang paling banyak mendapat

perhatian peneliti. Hal ini terlihat dari banyaknya publikasi ilmiah semisal jurnal

kimia berskala internasional yang membahas pereduksian logam secara

hidrometalurgi. Logam-logam yang banyak mendapat perhatian adalah nikel (Ni),

magnesium (Mg), besi (Fe) dan mangan (Mn). Hidrometalurgi memberikan

beberapa keuntungan:

1. Bijih tidak harus dipekatkan, melainkan hanya harus dihancurkan

menjadi bagian-bagian yang lebih kecil.

2. Pemakaian batubara dan kokas pada pemanggangan bijih dan sekaligus

sebagai reduktor dalam jumlah besar dapat dihilangkan.

3. Polusi atmosfer oleh hasil samping pirometalurgi sebagai belerang

dioksida, arsenik(III)oksida, dan debu tungku dapat dihindarkan.

4. Untuk bijih-bijih peringkat rendah (low grade), metode ini lebih efektif.

5. Suhu prosesnya relatif lebih rendah.

6. Reagen yang digunakan relatif murah dan mudah didapatkan.

7. Produk yang dihasilkan memilki struktur nanometer dengan kemurnian

yang tinggi

Pada prinsipnya hidrometalurgi melewati beberapa proses yang dapat

disederhanakan tergantung pada logam yang ingin dimurnikan. Salah satu yang

saat ini banyak mendapat perhatian adalah logam mangan dikarenakan

aplikasinya yang terus berkembang terutama sebagai material sel katodik pada

baterai isi ulang. Baterial ion litium konvensional telah lama dikenal dan diketahui

memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Namum jika

katodanya dilapisi lagi dengan logam mangan oksida maka kapasitas

penyimpanan energi baterai tersebut menjadi jauh lebih besar.

Secara garis besar, proses hidrometalurgi terdiri dari tiga tahapan yaitu:

1. Leaching atau pengikisan logam dari batuan dengan bantuan reduktan

organik.

2. Pemekatan larutan hasil leaching dan pemurniannya.

3. Recovery yaitu pengambilan logam dari larutan hasil leaching.

Reduktan organik adalah hal yang sangat penting dalam proses ini.

Reduktan yang dipilih diusahakan tidak berbahaya bagi lingkungan, baik

reduktan itu sendiri maupun produk hasil oksidasinya. Kebanyakan reduktan

yang digunakan adalah kelompok monomer karbohidrat, turunan aldehid dan

keton karena punya gugus fungsi yang mudah teroksidasi. Contohnya adalah

proses reduksi mangan dengan adanya glukosa sebagai reduktan:

C6H12O6 + 12MnO2 + 24H+ = 6CO2 + 12Mn2+ + 18H2O

Larutan hasil leaching tersebut kemudian dipekatkan dan dimurnikan. Ada

tiga proses pemurnian yang umum digunakan yaitu evaporasi, ekstraksi pelarut

dan presipitasi (pengendapan). Di antara ketiganya, presipitasi adalah yang

paling mudah dilakukan, juga lebih cepat. Namun cara ini kurang efektif untuk

beberapa logam.

Logam hasil pemurnian biasanya diaktivasi dengan asam tertentu terlebih

dahulu sebelum diambil dari larutannya. Cara ini menjamin didapatkannya logam

dalam struktur nanometer dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi. Logam

yang berstruktur nanometer harganya bisa puluhan kali lipat dibandingkan

dengan logam yang berstruktur biasa.

Suhu selama proses leaching, konsentrasi reaktan, ukuran partikel

sampel dan PH larutan merupakan faktor-faktor yang paling menentukan

keberhasilan proses hidrometalurgi. Apabila kita mampu menemukan kombinasi

yang tepat dari keempat faktor ini maka proses hidrometalurgi akan semakin

optimal. Kedepan diharapkan para ahli teknik kimia dapat menciptakan teknologi

yang mampu mengaplikasikan hidrometalurgi agar terpakai lebih luas dalam

dunia industri.

DAFTAR PUSTAKA

Putri.2012.“PengantarMetalurgi”.http://putrilovechemistry.blogspot.com/

2011/06/pengantar-metalurgi.html.Diakses pada sabtu, 11 Oktober, pukul

11.00 WIB

Abby.2012.“EkstraksiMetalurgi”.http://putrilovechemistry.blogspot.com/2011/06/pengantar-metalurgi.html.Diakses pada sabtu, 11 Oktober, pukul 12.00

WIB

Pras.Arie.2011.“EkstraksiMetalurgi”.http://regest.wordpress.com/2011/08/15/

metalurgi-ekstraksi/.Diakses pada Sabtu, 11 Oktober, pukul 15.00 WIB

Rini. Putri. 2013. “Hidrometalurgi”.

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material/hidrometalurgi.

Diakses pada Minggu, 12 Oktober, pukul 17.00 WIB