Di jantung industri pertambangan modern, terdapat sebuah proses yang elegan dan sangat penting yang memungkinkan kita mengekstrak logam berharga seperti tembaga, seng, dan timbal dari bijih berkadar rendah. Proses ini dikenal sebagai flotasi buih (froth flotation), dan khususnya untuk mineral sulfida, metode ini adalah tulang punggung operasi pengolahan di seluruh dunia. Tanpa flotasi, banyak deposit mineral yang kita andalkan saat ini tidak akan ekonomis untuk ditambang. Artikel ini akan mengupas tuntas apa itu flotasi mineral sulfida, bagaimana cara kerjanya, dan mengapa ia begitu vital bagi peradaban modern.
Emas (Au) terdapat dalam sejumlah mineral dan yang paling utama di antaranya adalah emas metalik dan paduan logam emas (Dunne, 2016). Pirit (FeS2) dan arsenopirit (FeAsS) merupakan mineral sulfida pembawa emas dalam bijih emas refraktori (Hapid et al., 2024). Emas dalam pirit terenkapsulasi (terkunci) dalam kisi keristal mineral sulfida atau sebagai partikel “tak terlihat” yang biasanya berukuran 50 hingga 200 Å yang tidak dapat dideteksi bahkan oleh mikroskop elektron beresolusi tinggi (Zhang et al., 2021); (Dunne, 2016). Enkapsulasi ini menyebabkan partikel emas menjadi sangat halus dan menjadikan proses penggilingan konvensional tidak efektif untuk membebaskan partikel emas, sehingga emas tersebut tidak dapat larut selama proses sianidasi (Evdokimov et al., 2024). Selain itu, mineral sulfida akan mengonsumsi oksigen dan ion sianida selama proses sianidasi, yang menyebabkan konsentrasi ion sianida dan oksigen tidak cukup untuk melindi emas (Zhang et al., 2021). Menurut Jeffrey, et al (2000) juga menjelaskan dalam penelitiannya, bahwa mineral sulfida sampai batas waktu tertentu dapat larut dalam dalam larutan sianida, dan akan selalu ada spesi sulfur dalam larutan sianida. Keberadaan sulfur dalam larutan sianida ini akan menyebabkan penggunaan sianida dan oksigen yang tinggi. Ion sulfida dapat memasivasi permukaan emas dengan membentuk lapisan pasif Au2S, sehingga akan menghambat pelindian sianidasi emas (Jeffrey and Breuer, 2000).
Gambar 1.
Gambar 2.
Partikel Mineral Sulfida yang Telah dikumpulkan oleh Xanthate Diangkat oleh Gelembung Udara
Salah satu metode perolehan emas dari bijih sulfida adalah melalui proses pengayaan flotasi. Di mana emas akan terambil bersama mineral pembawanya (Evdokimov et al., 2024). Flotasi adalah teknik pemisahan dalam benefisiasi mineral yang didasarkan pada sifat permukaan hidrofobik (tidak suka air) atau hidrofiliknya (suka air). Flotasi bergantung pada penggunaan gelembung gas untuk menangkap partikel berdasarkan sifat hidrofobisitas dan hidrofilisitas permukaannya. Gelembung gas yang dihasilkan dalam kolom flotasi memiliki rentang ukuran diameter 1,0 – 1,5 mm. Gelembung gas digunakan untuk menempel pada partikel hidrofobik secara selektif dan membawanya ke permukaan cairan, sehingga membentuk zona buih di mana partikel tersebut dapat dipisahkan. Sementara itu, partikel hidrofilik dikeluarkan melalui saluran keluar bawah sebagai tailing. Efisiensi proses flotasi merupakan fungsi dari probabilitas tumbukan partikel-gelembung, penempelan partikel-gelembung, dan pelepasan partikel-gelembung (Prakash, Majumder and Singh, 2018).
Dalam proses flotasi, efek kimia utama adalah jenis reagen dan nilai pH pulp. Flotasi menggunakan reagen kollektor xanthate yang melibatkan oksidasi anodik dari kollektor yang dapat mencakup beberapa sub-proses seperti pembentukan xantat logam, kemisorpsi (adsorpsi kimia) ion xanthate, dan oksidasi xanthate untuk membentuk dixantogen. Zat-zat ini teradsorpsi pada permukaan mineral, membuatnya menjadi hidrofobik. Dixantogen merupakan minyak netral yang akan teradsorpsi pada permukaan padatan apa pun yang secara alami bersifat hidrofobik, sehingga membuatnya dapat terflotasi. Dixantogen dapat terbentuk pada emas, baik melalui penerapan potensial terapan maupun melalui mekanisme potensial campuran dalam pulp yang melibatkan reduksi oksigen. Berbagai studi telah menunjukkan bahwa perkembangan sudut kontak yang terukur dan awal mula flotasi partikel emas terjadi pada potensial yang mendekati potensial pembentukan dixantogen. Xanthate dengan rantai yang lebih panjang lebih mudah teroksidasi, menghasilkan dixantogen pada potensial yang lebih rendah. Peningkatan panjang rantai tiol akan meningkatkan sudut kontak maksimum, sehingga akan meningkatkan hidrofobisitas spesies di permukaan. Kedua sifat ini mendukung penggunaan xanthate berantai panjang, seperti potassium amyl xanthate (PAX) (Dunne, 2016).
Penambahan PAX membuat permukaan emas menjadi hidrofobik pada pH di atas 10 (Forrest, Yan and Dunne, 2001). Dunne (2016) juga menjelaskan bahwa flotasi bijih emas sulfida yang mengandung pirit dan arsenopirit, kisaran pH umumnya berada antara 7 dan 9. Namun, flotasi juga dapat dilakukan pada nilai pH yang lebih tinggi. Penggunaan pH yang lebih tinggi dapat mendepresi mineral talk dan dapat menghindari penggunaan depresan pengotor (gangue) yang mahal (Dunne, 2016). Hidrofobisitas mineral sulfida dalam pulp flotasi terkait dengan rasio antara spesies kollektor hidrofobik dan cakupan produk oksidasi hidrofilik pada permukaan mineral. Konsentrasi yang lebih tinggi akan meningkatkan flotasi mineral sulfida (Forson et al., 2021).
Tahapan Penting dalam Proses Flotasi
Proses flotasi bukanlah langkah tunggal, melainkan serangkaian tahapan yang terkoordinasi dengan cermat:
- Liberasi (Pelepasan): Bijih mentah dari tambang digerus dan dihaluskan hingga ukuran yang sangat kecil. Tujuannya adalah untuk melepaskan atau “membebaskan” partikel mineral sulfida dari batuan induk (gangue) yang mengelilinginya. Tanpa liberasi yang baik, pemisahan tidak akan efisien.
- Pengkondisian (Conditioning): Bijih yang telah dihaluskan kemudian dicampur dengan air untuk membentuk bubur (pulp). Pada tahap ini, reagen-reagen kimia ditambahkan dan diaduk agar bereaksi secara efektif dengan permukaan partikel mineral.
- Aerasi dan Koleksi: Pulp yang sudah terkondisi dimasukkan ke dalam sel flotasi. Di dalam sel, sebuah agitator berputar untuk menjaga partikel tetap tersuspensi sementara udara diinjeksikan dari bawah. Gelembung udara naik melalui pulp, “menangkap” partikel sulfida hidrofobik di sepanjang jalan.
- Pemisahan Konsentrat dan Tailing: Buih yang kaya mineral di permukaan (disebut konsentrat) akan meluap dan dikumpulkan untuk diproses lebih lanjut (pengeringan dan peleburan). Sisa material yang tertinggal di dalam sel (mineral pengotor) disebut tailing dan akan dialirkan ke fasilitas penyimpanan limbah.
- Reagen Kimia: Aktor Utama di Balik Keberhasilan Flotasi
Keberhasilan flotasi sangat bergantung pada pemilihan dan dosis reagen kimia yang tepat. Ada tiga kategori utama reagen yang digunakan:
- Kolektor (Collectors)
Ini adalah reagen yang paling penting. Fungsi utamanya adalah menempel pada permukaan mineral sulfida dan mengubahnya dari hidrofilik menjadi hidrofobik. Molekul kolektor memiliki “kepala” polar yang tertarik pada permukaan sulfida dan “ekor” non-polar (hidrokarbon) yang menolak air.
Contoh: Xantat (Xanthates) dan Ditiofosfat (Dithiophosphates) adalah kolektor yang paling umum digunakan untuk flotasi sulfida.
- Pembuih (Frothers)
Reagen ini berfungsi untuk menstabilkan gelembung udara. Tanpa pembuih, gelembung akan mudah pecah saat mencapai permukaan. Pembuih memastikan gelembung cukup kuat untuk mengangkat partikel mineral hingga buih dapat dikumpulkan.
Contoh: Methyl Isobutyl Carbinol (MIBC) dan Pine Oil (minyak pinus).
- Modifikator (Modifiers)
Reagen ini digunakan untuk mengontrol lingkungan kimia di dalam pulp, memastikan kolektor hanya menempel pada mineral yang diinginkan dan tidak pada mineral lain.
- Pengatur pH (pH Regulators): pH sangat memengaruhi cara reagen berinteraksi dengan mineral. Kapur (CaO) adalah regulator pH yang paling umum, digunakan untuk menaikkan pH, dan Asam sulfat (H2SO4) adalah regulator pH yang umum digunakan untuk menurunkan pH.
- Aktivator (Activators): Digunakan untuk “membangunkan” mineral yang sulit mengapung. Contoh klasiknya adalah penggunaan Tembaga Sulfat (CuSO4) untuk mengaktifkan mineral Seng Sulfida (sfalerit).
-
Depresan (Depressants): Digunakan untuk “menidurkan” atau mencegah mineral yang tidak diinginkan ikut mengapung. Contohnya adalah penggunaan Sianida (NaCN) atau Seng Sulfat (ZnSO4) untuk menekan flotasi mineral besi sulfida (pirit).
DAFTAR PUSTAKA
Chryssoulis, S.L. and McMullen, J. (2005) ‘Mineralogical investigation of gold ores’, Developments in Mineral Processing, 15(C), pp. 21–71. Available at: https://doi.org/10.1016/S0167-4528(05)15002-9.
Dunne, R. (2016) Flotation of Gold and Gold-Bearing Ores, Gold Ore Processing: Project Development and Operations. Elsevier B.V. Available at: https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63658-4.00020-7.
Evdokimov, S.I. et al. (2024) ‘Studying the Flotation of Gold-Bearing Ores Using Carrier Minerals’, Minerals, 14(1). Available at: https://doi.org/10.3390/min14010088.
Forrest, K., Yan, D. and Dunne, R. (2001) ‘Optimization of gold recovery by selective gold flotation for copper-gold-pyrite ores’, Minerals Engineering, 14(2), pp. 227–241. Available at: https://doi.org/10.1016/S0892-6875(00)00178-3.
Forson, P. et al. (2021) ‘Differential flotation of pyrite and arsenopyrite – Effect of hydrogen peroxide and collector type Differential flotation of pyrite and arsenopyrite: Effect of hydrogen peroxide and collector type’, Minerals Engineering, 163(January), p. 106808. Available at: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2021.106808.
Hapid, A. et al. (2024) ‘Oxidation of sulfide mineral and metal extraction analysis in the microwave-assisted roasting pretreatment of refractory gold ore’, Arabian Journal of Chemistry, 17(1), p. 105447. Available at: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.105447.
Jeffrey, M.I. and Breuer, P.L. (2000) ‘Cyanide leaching of gold in solutions containing sulfide’, Minerals Engineering, 13(10), pp. 1097–1106. Available at: https://doi.org/10.1016/S0892-6875(00)00093-5.
Lawley, C.J.M. et al. (2025) ‘Pyrite geochemistry for deposit type prediction and exploration in the Golden Triangle, northwest British Columbia, Canada’, Ore Geology Reviews, 177(July 2024), p. 106447. Available at: https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2025.106447.
Prakash, R., Majumder, S.K. and Singh, A. (2018) ‘Flotation technique – Its mechanisms and design parameters’, Chemical Engineering and Processing – Process Intensification, 127, pp. 249–270. Available at: https://doi.org/10.1016/j.cep.2018.03.029.
Zhang, Y.P. et al. (2021) ‘Roasting Temperature Effect on the Recovery of Refractory Gold and Silver in Pyrite Concentrates’, Journal of Mining and Metallurgy, Section B: Metallurgy, 57(2), pp. 235–243. Available at: https://doi.org/10.2298/JMMB200911019Z.
