BAB IX

Precious Metals and Non-Ferrous Metals

A. Logam Berharga (Precious Metals)

Dalam ilmu kimia, logam mulia adalah logam yang tahan terhadap korosi

maupun oksidasi. Contoh logam mulia adalah emas, perak dan platina.

Umumnya logam-logam mulia memiliki harga yang tinggi, karena sifatnya

yang langka dan tahan korosi. Logam mulia sangat sukar bereaksi dengan

asam. Sekalipun begitu, sebagian logam mulia (misalnya emas) dapat

dilarutkan dalam akua regia, yaitu campuran pekat dari asam nitrat dan asam

klorida. Semua logam mulia merupakan anggota dari logam transisi.

Secara umum logam mulia berarti logam-logam termasuk paduannya

yang biasa dijadikan perhiasan, antara lain emas, perak, tembaga dan platina.

Logam-logam tersebut memiliki warna yang bagus, tahan karat, lunak dan

terdapat dalam jumlah yang sedikit di alam. Emas dan perak memiliki sifat

penghantar listrik yang sangat baik sehingga banyak dipakai untuk melapisi

konektor-konektor pada perangkat elektronik.

Logam mulia biasa digunakan sebagai perhiasan dan mata uang (emas,

perak), bahan tahan karat (stainless) seperti lapisan perak, ataupun katalis

(misalnya platina).

1. Emas (Au)

a. Sifat dan Keterdapatannya

Emas (aurum) adalah logam mulia berwarna kuning,

mempunyai warna goresan kuning, sangat tidak reaktif. Berat jenisnya

15 sampai 19, kekerasannya 3 dalam sekala  Mohs.

Mineral emas di alam didapat sebagai emas murni (native Au),

calaverite (Au Fe), sylvanite [(Au Ag)Te], krennerite [(Au Ag)Te2],

perzite [(Au Ag)Te3. Biasanya emas terdapat dalam cebakan pada

berbagai macam batuan seperti batuan sedimen, batuan volkanik,

batuan beku dan batuan metamorf pada semua formasi geologi.

Berdasarkan proses terbentuknya, endapan emas dikatagorikan

menjadi dua type yaitu :

1) Endapan primer / Cebakan Primer

Pada umumnya emas ditemukan dalam bentuk logam (native)

yang terdapat di dalam retakan-retakan batuan kwarsa dan dalam

bentuk mineral yang terbentuk dari proses magmatisme atau

pengkonsentrasian di permukaan. Beberapa endapan terbentuk

karena proses metasomatisme kontak dan aktifitas hidrotermal,

yang membentuk tubuh bijih dengan kandungan utama silika.

Cebakan emas primer mempunyai bentuk sebaran berupa urat/vein

dalam batuan beku, kaya besi dan berasosiasi dengan urat kuarsa.

2) Endapan plaser / Cebakan Sekunder

Emas juga ditemukan dalam bentuk emas aluvial yang

terbentuk karena proses pelapukan terhadap batuan-batuan yang

mengandung emas (gold-bearing rocks, Lucas, 1985). Proses

oksidasi dan pengaruh sirkulasi air yang terjadi pada cebakan emas

primer pada atau dekat permukaan menyebabkan terurainya

penyusun bijih emas primer. Proses tersebut menyebabkan juga

terlepas dan terdispersinya emas. Terlepas dan tersebarnya emas

dari ikatan bijih primer dapat terendapkan kembali pada rongga-

rongga atau pori batuan, rekahan pada tubuh bijih dan sekitarnya,

membentuk kumpulan butiran emas dengan tekstur permukaan

kasar. Akibat proses tersebut, butiran-butiran emas pada cebakan

emas sekunder cenderung lebih besar dibandingkan dengan butiran

pada cebakan primernya (Boyle, 1979). Dimana pengkonsentrasian

secara mekanis melalui proses erosi, transportasi dan sedimentasi

yang terjadi terhadap hasil disintegrasi cebakan emas primer

menghasilkan endapan emas letakan/aluvial (placer deposit).

Cebakan emas primer dapat ditambang secara tambang terbuka

(open pit) maupun tambang bawah tanah (underground minning).

Sementara cebakan emas sekunder umumnya ditambang secara

tambang terbuka. 

b. Pengolahan

Pengolahan bijih emas secara Sianida, Amalgamasi, Flotasi,

konsentrasi gaya berat (gravity consentration) dan peleburan (melting)

atau secara kombinasi dari proses-proses tersebut.

1) Amalgamasi

Amalgamasi adalah proses penyelaputan partikel emas oleh air

raksa dan membentuk amalgam (Au – Hg). Amalgam masih

merupakan proses ekstraksi emas yang paling sederhana dan

murah, akan tetapi proses efektif untuk bijih emas yang berkadar

tinggi dan mempunyai ukuran butir kasar (> 74 mikron) dan dalam

membentuk emas murni yang bebas (free native gold). Proses

amalgamasi merupakan proses kimia fisika, apabila amalgamnya

dipanaskan, maka akan terurai menjadi elemen-elemen yaitu air

raksa dan bullion emas. Amalgam dapat terurai dengan pemanasan

di dalam sebuah retort, air raksanya akan menguap dan dapat

diperoleh kembali dari kondensasi uap air raksa tersebut.

Sementara Au-Ag tetap tertinggal di dalam retort sebagai logam.

2) Sianida

Leaching Sianida adalah proses pelindian selektif oleh sianida

dimana hanya logam-logam tertentu yang dapat larut, misalnya Au,

Ag, Cu, Zn, Cd, Co dan lain-lain. Proses pengolahan emas dengan

sianida terdiri dari dua tahap penting, yaitu proses pelarutan /

pelindian (leaching) dan proses pemisahan emas (recovery) dari

larutan kaya. Pelarut yang biasa digunakan dalam proses cyanidasi

adalah Sodium Cyanide (NaCN), Potassium Cyanide (KCN),

Calcium Cyanide [ Ca(CN)2 ], atau Ammonium Cyanide (NH4CN).

Pelarut yang paling sering digunakan adalah NaCN, karena mampu

melarutkan emas lebih baik dari pelarut lainnya.

3) Flotasi

Pemisahan pengapungan (Froth Flotation) yaitu proses

pemisahan mineral menjadi bijih dari pengotor  dengan cara

mengapungkan bijih ke permukaan melalui pengikatan dengan buih

dengan menggunakan bahan kimia tertentu dan udara. Selain

pemisahan bijih emas, prosess ini banyak dipakai untuk beberapa

bijih seperti  Cu, Pb, Zn, Ag, dan Ni.

Teknik pengerjaannya dilakukan dengan cara

menghembuskan udara ke dalam butiran mineral halus  (telah

mengalami proses crushing) yang dicampur dengan air dan zat

pembuih. Butiran mineral halus akan terbawa gelembung udara ke

permukaan, sehingga terpisahkan dengan materi pengotor (gangue)

yang tinggal dalam air (tertinggal pada bagian bawah tank

penampung). Pengikatan butiran bijih akan semakin efektif apabila

ditambahkan suatu zat collector.

Prinsip dasar pengikatan butiran bijih oleh gelembung udara

berbuih melalui molekul collector adalah :

a) Butiran zat yang mempunyai permukaan hidrofilik akan terikat

air sehingga akan tinggal pada dasar tank penampung.

b) Butiran zat yang mempunyai permukaan non-polar atau

hidrofob akan ditolak air, jika ukuran butirannya tidak besar,

maka akan naik ke permukaan dan terikat gelembung udara.

Kebanyakan mineral terdiri dari ion yang mempunyai

permukaan hidrofil, sehinga partikel tersebut dapat diikat air.

Dengan penambahan zat collector, permukaan mineral yang terikat

molekul air akan terlepas dan akan berubah menjadi hidrofob.

Dengan demikian ujung molekul hidrofob dari collector akan

terikat molekul hidrofob dari gelembung, sehingga mineral ( bijih )

dapat diapungkan. Molekul collector mempunyai struktur yang

mirip dengan detergen.

Metoda ini digunakan di beberapa industri pertambangan

dengan menggunakan reagen utama Xanthate sebagai Collector

(misalnya : potassium amyl xanthate, C5H11OCS2K), Pine Oil

sebagai Frother dan campuran bahan kimia organik lainnya sebagai

pH Modifiers. Reagents yang digunakan untuk pengapungan pada

umumnya tidak beracun, yang berarti bahwa biaya pembuangan

limbah / tailing menjadi rendah.

Keuntungan lain dari proses pengapungan adalah biaya

penggilingan bijih dapat diminimalkan karena pada umumnya

cukup efektif pada bijih dengan ukuran yang cukup kasar, misalnya

:

a. Emas, galen = 200 microns ( #65 mesh )

b. Pyrite, sphalerite = 3-500 microns ( #48-28 mesh )

c. Silicates = 1000 microns ( #10 mesh )

d. Coal = 2500 microns ( #8 mesh )

Froth Flotation sering digunakan mengkonsentrasi emas

bersama-sama dengan logam lain seperti tembaga, timah, atau

seng. Partikel emas dari batuan oksida biasanya tidak merespon

dengan baik namun efektif terutama bila dikaitkan dengan emas

sulfida seperti pyrite.

c. Penggunaan Emas

Penggunaan emas sebagian besar dipergunakan dalam bidang

moneter dan perhiasan. Hanya sebagian kecil dipergunakan dalam

bidang industry seperti antara lain untuk; penyepuhan huruf emas,

photografi, kedokteran (gigi), "ruby gold glass", kontak termokopel

listrik, karet tiruan dan perkakas laboratorium.

2. Perak ( Ag )

a. Sifat sifat umum

Perak adalah sejenis logam mulia berformula Ag (argentum),

berwarna khas putih perak dengan warna goresan abu-abu, kekerasan

3 dalam skala Mohs, berat jenisnya 10,1 sampai 11,1. Mineral perak

terpenting antara lain perak alam (native Ag), argentit (AgS),

karrargirit (AgCl), polibasit (Ag2SbS3), proustit (AgAsS3) dan

pirargirit (AgSbS3).

b. Keterdapatannya

Kebanyakan perak berasal dari cebakan hidrothermal  tipe pengisian 

pada urat-urat (fissure filling),  biasanya berasosiasi dengan mineral

barit dan karbonat.

c. Pengolahan

Pengolahan dari bijih-bijih perak antara lain; bijih yang sudah digiling

halus diklasifikasi akan menjadi 60% lewat saringan 200 mesh. Dalam

bentuk bubur diflotasi dengan alat flotasi "Ezil Fagergren". Campuran

antimony dan arsen dipisahkan dengan sistem melindi (leach) Na2S.

d. Penggunaan

Penggunaan perak sebagian besar sebagai perhiasan dan mata uang.

Penggunaan dalam industry antara lain sebagai campuran logam

(alloy), solder perak, photografi, industri kimia, obat-obatan, alat

listrik, baterai berefisiensi tinggi pada jet dan peluru kendali, kamera

televisi dan alat-alat presisi (ilmiah).

3. Platina (Pt)

a. Sifat sifat Umum

Platina adalah sejenis logam mulia dengan formula Pt berwarna abu-

abu logam dengan warna goresan abu-abu. Berat jenis 14 sampai 19,

kekerasannya 4 dalam skala Mohs dan bersifat sangat tidak reaktif.

Platina umumnya didapat sebagai platina alam (Native Pt) di samping

itu terdapat juga sebagai mineral perrilit (PtAs2), kopertit (PtAsS) dan

Braggit (PtPdNiS).

b. Keterdapatannya

Bijih platina terutama terjadi secara konsentrasi magmatic di dalam

batuan beku ultrabasa. Di dalam cebakan hydrothermal tidak jarang

terkandung platina (seperti contoh di Ontario) juga dalam cebakan

kontak metasomatik (sebagai contoh di Afrika). Bijih placer (endapan

sekunder), terbentuk karena proses pengendapan kembali dari hasil

pelapukan/erosi terhadap endapan bijih primer (rework).

c. Pengolahan

Pengolahan bijih placer dilakukan secara konsentrasi gaya berat

(gravity concentration), dengan menggunakan meja beludru

(corduroy), "sluicing box" dan sebagainya. Pembersihan

konsentratnya dengan menggunakan pemisah magnet. Pengolahan

bijih platina ini tergantung dari jenis mineral logam penyerta, antara

lain dengan cara kombinasi dari konsentrasi gaya berat dengan

pemisahan magnet.

d. Penggunaan

Kegunaan platina pertama-tama untuk alat laboratorium, "handling

melten glass", "thermokopel" tungku listrik, "winding anode",

katalisator, "gas ignifer", kontak listrik, alat kedokteran, alat

kendaraan dan barang perhiasan.

4. Air Raksa (Hg)

a. Sifat-sifat Umum

Air raksa (mercury) adalah sejenis logam berbentuk cair dalam

kondisi alam normal, berwarna abu-abu berkilap logam. Berat

jenisnya 13,6, pemuaian akibat kenaikan temperatur stabil. Mineral

komersial air raksa antara lain cinnabar (HgS), kolomel (HgCl),

sedikit sebagai logam air raksa (native mercury, Hg).

b. Keterdapatannya

Hampir semua bijih air raksa terjadi dari larutan hydrothermal suhu

rendah sebagai aktivitas pengisi lobang batu (cavity filling) dan alih

tempat (replacement). Bijih placer (sekunder) terjadi karena

pengendapan kembali dari proses lapukan/erosi/ rework).

c. Pengolahan

Bijih mengandung air raksa lebih dari 0,25%. Hg biasanya dilebur

langsung. Pengolahan pada umumnya dilakukan dengan cara "flotasi".

d. Penggunaan

Air raksa dipergunakan dalam alat listrik, (lampu rectifiers, switcher

dan sebagainya), alat-alat control dan industry thermometer,

barometer, obat obatan, fulminat, "vermillion", cat, industri,

photograf, pengolahan emas (amalgamasi), katalisator, insektisida dan

fungsider.

B. Logam Bukan Besi (Non-Ferrous Metals)

Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak

mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak

digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya

sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non

ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki

sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik

serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi

karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk

keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium, di

samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.

Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan

tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang

sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nikel, kromium,

molebdenum, willfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro

ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya. Logam-

logam non ferro dan paduannya tidak diproduksi secara besar-besaran seperti

logam besi, tetapi cukup vital untuk kebutuhan industri karena memiliki sifat

sifat yang tidak ditemukan pada logam besi dan baja. Sifat-sifat paduan

logam non ferro adalah :

1. Mampu dibentuk dengan baik

2. Massa jenisnya rendah

3. Penghantar panas dan listrik yang baik

4. Mempunyai warna yang menarik

5. Tahan karat

6. Kekuatan dan kekakuannya umumnya lebih rendah dari pada logam ferro

7. Sukar dilas

Logam bukan besi (non ferrous) tidak ditemukan sebagai logam murni di

alam bebas biasanya terikat sebagai oksida dengan kotoran-kotoran

membentuk bijih-bijih.

Berikut ini beberapa paduan logam non ferro:

1. Paduan aluminium (aluminium alloy)

Proses Bayer, yang dikembangkan oleh Karl Josef Bayer , seorang

ahli kimia berkebangsaan Jerman, biasanya digunakan untuk memperoleh

alumunium murni. Bauksit halus yang kering dimasukan ke dalam

pencampur, diolah dengan soda api (NaOH) dibawah pengaruh tekanan

dan pada suhu di atas titik didih. NaOH bereaksi dengan bauksit

menghasilkan aluminat natrium yang larut.

Setelah proses selesai, tekanan dikurangi dan ampas yang terdiri dari

oksida besi yang tak larut, silikon, titanium dan kotoran lainya ditekan

melalui saringan dan dikesampingkan. Cairan yang mengandung alumina

dalam bentuk aluminat natrium dipompa ke dalam tangki pengendapan,

kemudian dibubuhkan kristal hiroksida alumunium terpisah dari larutan.

Hiroksida alumunium kemudian disaring dan dipanaskan sampai mencapai

suhu 980 oC. Alumina siap dilebur. Logam alumunium dihasilkan melalui

proses elektrolisa dimana alumina berubah menjadi oksigen dan

alumunium. Alumina murni dilarutkan kedalam eriolit cair (natrium

alumunium flourida) dalam dapur elektrolit. Arus listrik dialirkan dalam

campuran melalui elektroda karbon. Pada saat tertentu, alumunium

disadap darisel dan logam cair tersebut dipidahkan ke dapur penampung

untuk dimurnikan atau untuk kerperluan paduan, setelah itu tuang kedalam

ingot untuk diolah lebih lanjut.

Paduan aluminium banyak dipakai dalam industri yang dapat dibagi

dalam dua golongan utama:

a. Wrought alloy: dibuat dengan cara rooling, (paduan tempa) forming,

drawing, forging dan press working.

b. Casting alloy: dibuat berdasarkan pengecoran (paduan tuang)

Paduan aluminium tempa mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi

mendekati baja. Paduan ini dibedakan lagi berdasarkan:

a. Dapat di heat treatment

b. Tak dapat di heat treatment

Paduan aluminum yang tak dapat di heat treatment yaitu Al – Mn

(1,3% Mn) dan Al – Mg Mn (2,5% Mg dan 0,3% Mn), memiliki kekuatan

mekanik yang tinggi, ductil, tahan korosi dan dapat dilas. Paduan

aluminium tuang merupakan paduan yang komplek dari aluminium dengan

tembaga, nikel, besi, silikon dan unsur lain.

Duraluminium (dural) adalah paduan Al – Cu – Mg, dimana Mg dapat

ditambahkan (untuk meningkatkan kekuatan, dan ketahanan korosi) dan

begitu juga dengan penambahan Si & Fe. Komposisi dural : 2,2-5,2% Cu,

diatas 1,75 % Mg, di atas 1% Si,diatas 1% Fe, dan diatas 1% Mn. Paduan

aluminium yang terdiri dari 8-14% Si disebut silumin. Paduan aluminium

dengan (10 – 13% Si & 0,8% Cu) dan (8 -10% Si, 0,3% Mg & 0,5% Mn)

mempunyai sifat-sifat dapat dituang dengan baik dan tahan korosi serta

ductile.

2. Paduan Magnesium

Magnesium berasal dari air laut. Air laut mengandung 1300/ sejuta

bagian magnesium yang direaksikan dengan kapur. Kapur dihasilkan

dengan membakar kulit kerang pada 1320 oC. Kapur dan air laut akan

menghasilkan endapan Mg(OH)2.

Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang

sangat rendah. Oleh karena itu, magnesium murni tidak dibuat dalam

teknik. Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik

serta banyak digunakan. Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah

aluminium, seng dan mangan. Penambahan Al diatas 11% agar

meningkatkan kekerasan, kuat tarik, dan fluidity (keenceran). Penambahan

seng meningkatkan ductility (perpanjangan relatif) dan castability (mampu

tuang). Penambahan 0,1 – 0,5% meningkatkan ketahanan korosi.

Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat membuat

struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi

pada peningkatan suhu. Ada dua kelompok besar magnesium paduan:

a. Wrought alloy : (0,3% Al, 1,3% – 2,5% Mn ) dan (3 – 4% Al, 0,6%

Zn & 0,5% Mn).

b. Casting alloy : (5 – 7% Al, 2 – 3% Zn & 0,5% Mn) dan (8 % Al, 0,6

% Zn & 0,5 % Mn).

Berikut ini gambaran pembentukan magnesium:

Gambar 11.1Proses Pembentukan Magnesium

3. Paduan Tembaga

Tembaga diperoleh dari bijih tembaga yang disebut Chalcopirit. Besi

yang ada larut dalam terak dan tembaga yang tersisa/ matte dituangkan ke

dalam konverter. Udara dihembuskan ke dalamnya selama 4 atau 5 jam,

kotoran teroksidasi, dan besi membentuk terak yang dibuang pada waktu

tertentu. Bila udara dihentikan, oksida kupro bereaksi dengan sulfide

kupro maka akan membentuk besi blister dan dioksida belerang. Tembaga

blister ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah secara

elektrolitik menjadi tembaga murni.

Ada dua kelompok besar dari tembaga yaitu: Brass dan Bronze Brass

(kuningan). Paduan tembaga dan seng dinamakan Brass. Penambahan

sedikit timah, nikel, mangan, aluminium, dan unsur-unsur lain dalam

paduan tembaga seng dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan serta

tahan korosi (Special Brass).

Paduan tembaga dan timah dengan penambahan sedikit aluminium,

silikon, mangan, besi dan beryllium disebut Bronze. Dalam prakteknya

yang paling banyak digunakan adalah perunggu dengan 25 – 30% Sn.

Beberapa jenis Bronze adalah sebagai berikut.

a. Wrought bronze, terdiri dari paling tinggi 6% Sn.

b. Special bronze, yaitu paduan dengan dasar tembaga dicampur Ni,Al,

Mn, Si, Fe, Be dll.

c. Aluminium bronze, terdiri dari 4 – 11% Al, mempunyai sifat-sifat

mekanik yang tinggi dan tahan korosi serta mudah dituang.

d. Bronze dengan penambahan besi dan nikel memiliki kekuatan

mekanik yang tinggi, tahan panas, digunakan untuk fitting dapur dan

bagian-bagian mesin yang permukaannya bersinggungan dengan

metal, yaitu perunggu dengan penambahan seng.

e. Phosphor bronze terdiri dari – 95% Cu, 5% Sn dan 0,2% P, di

gunakan untuk saringan kawat, koil dan pegas pelat.

f. Silikon bronze, memiliki sifat-sifat mekanik yang tinggi, tahan aus

dan anti korosi dan mudah dituang maupun dilas.

g. Beryllium bronze, memiliki sifat mekanik yang tinggi tahan koros,

tahan aus dan ductil, daya hantar panas/listrik yang tinggi.

h. Casting bronze, terdiri lebih dari 6% Sn.

i. Monel, komposisinya 31% Cu, 66% Ni, 1,35% Fe, 0,9% dan 0,12% C

sifat tertarik bagus dan ductil, tahan korosi dalam air lautan Iarutan

kimia.

Berikut ini adalah proses pengolahan tembaga.

Gambar 11.2Proses Pengolahan Tembaga

4. Paduan Tahan Aus (anti friction alloy).

Bahan paduan tahan aus terutama digunakan untuk permukaan bantalan

(bearing). Logam bantalan harus memenuhi syarat, koefisien gesek antara

poros dan bantalan harus serendah mungkin mampu menahan panas akibat

gesekan, tahan tekanan beban, dll.

Beberapa logam bantalan :

a. Babbit

b. Bronze tahan aus

c. Besi tuang tahan aus

d. Non logam tahan aus