Proses Pengolahan Tembaga

BAB I PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Kurang dari 20% dari logam yang diolah menjadi produk industri merupakan logam bukan-besi. Indonesia merupakan negara penghasil logam non-ferrous. Non Ferrous adalah bahan/material logam yang tidak mengandung besi dan tidak ditemukan sebagai logam murni dialam bebas. Biasanya terikat sebagai oksioda dengan kotoran-kotoran membentuk bijih. Contoh dari logam ini adalah Magnesium (Mg), Tembaga (Cu), Aluminium (Al), Timah Hitam (Pb), Nikel (Ni), Seng (Zn) dan masih banyak lagi yang lain.

Tembaga (Cu) mempunyai sistim kristal kubik, secara fisik berwarna kuning dan apabila dilihat dengan menggunakan mikroskop bijih akan berwarna pink kecoklatan sampai keabuan.Unsur tembaga terdapat pada hampir 250 mineral, tetapi hanya sedikit saja yang komersial. Pada endapan sulfida primer, kalkopirit (CuFeS2) adalah yang terbesar, diikuti oleh kalkosit (Cu2S), bornit (Cu5FeS4), kovelit (CuS), dan enargit (Cu3AsS4). Mineral tembaga utama dalam bentuk deposit oksida adalah krisokola (CuSiO3.2HO), malasit (Cu2(OH)2CO3), dan azurite (Cu3(OH)2(CO3)2). Deposit tembaga dapat diklasifikasikan dalam lima tipe, yaitu: deposit porfiri, urat, dan replacement, deposit stratabound dalam batuan sedimen, deposit masif pada batuan volkanik, deposit tembaga nikel dalam intrusi/mafik, serta deposit nativ. Umumnya bijih tembaga di Indonesia terbentuk secara magmatik. Pembentukan endapan magmatic dapat berupa proses hidrotermal atau metasomatisme.

Logam tembaga digunakan secara luas dalam industri peralatan listrik. Kawat tembaga dan paduan tembaga digunakan dalam pembuatan motor listrik, generator, kabel transmisi, instalasi listrik rumah dan industri, kendaraan bermotor, konduktor listrik, kabel dan tabung coaxial, tabung microwave, sakelar, reaktifier transsistor, bidang telekomunikasi, dan bidang-bidang yang membutuhkan sifat konduktivitas listrik dan panas yang tinggi, seperti untuk pembuatan tabung-tabung dan klep di pabrik penyulingan. Meskipun aluminium dapat digunakan untuk tegangan tinggi pada jaringan transmisi, tetapi tembaga masih memegang peranan penting untuk jaringan bawah tanah dan menguasai pasar kawat berukuran kecil, peralatan industri yang berhubungan dengan larutan, industri konstruksi, pesawat terbang dan kapal laut, atap, pipa ledeng, campuran kuningan dengan perunggu, dekorasi rumah, mesin industri nonelektris, peralatan mesin, pengatur temperatur ruangan, mesin-mesin pertanian.  Potensi tembaga terbesar yang dimiliki Indonesia terdapat di Papua. Potensi lainnya menyebar di Jawa Barat, Sulawesi Utara, dan Sulawesi Selatan.

1.2         Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada makalah ini sebagai berikut:

1.      Apa pengertian tembaga dan struktur atom pada tembaga?

2.      Apa sifat-sifat yang terdapat pada tembaga?

3.      Proses-proses apa saja pada pengelolahan tembaga?

4.      Bagaimana proses pengolahan tembaga?

1.3         Tujuan Masalah

Adapun tujuan yang ingin  dicapai pada penulisan makalah ini  sebagai berikut:

1.      Untuk mengetahui tentang tembbaga dan struktur atom pada tembaga.

2.      Agar mengetahui sifat-sifat yang terdapat pada tembaga.

3.      Supaya dapat mengetahui proses-proses yang terjadi pada pengolahan tembaga.

4.      Agar lebih memahami cara proses pengolahan tembaga.

BAB II PEMBAHASAN

2.1         Pengertian Tembaga

Tembaga adalah unsur kimia dengan nomor atom 29 dan nomor massa 63,54, merupakan unsur logam, dengan warna kemerahan. Unsur ini mempunyai titik lebur 1.803° Celcius dan titik didih 2.595° C. Karena potensial electrode standarnya positif (+0,34 V untuk pasangan Cu/Cu2+), ia tak larut daalm asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa terlarut sedikit. Dalam table periodik unsur – unsur kimia, tembaga menempati posisi dengan nomor atom (NA)29 dan mempunyai bobot atau berat atom (BA)63,546.

Unsur tembaga di alam, dapat ditemukan dalam bentuk logam bebas, akan tetapi lebih banyak ditemukan dalam bentuk persenyawaan atau sebagai senyawa padat dalam bentuk mineral. Selain itu, tembaga (Cu) juga terdapat dalam makanan. Sumber utama tembaga adalah tiram, kerang, kacang-kacangan, sereal, dan coklat. Air juga mengandung tembaga dan jumlahnya bergantung pada jenis pipa yang digunakan sebagai sumber air.

Gambar : Bijih Tembaga

Tembaga (Cu) mempunyai sistim kristal kubik, secara fisik berwarna kuning dan apabila dilihat dengan menggunakan mikroskop bijih akan berwarna pink kecoklatan sampai keabuan.

Unsur tembaga terdapat pada hampir 250 mineral, tetapi hanya sedikit saja yang komersial. Pada endapan sulfida primer, kalkopirit (CuFeS2) adalah yang terbesar, diikuti oleh kalkosit (Cu2S), bornit (Cu5FeS4), kovelit (CuS), dan enargit (Cu3AsS4). Mineral tembaga utama dalam bentuk deposit oksida adalah krisokola (CuSiO3.2HO), malasit (Cu2(OH)2CO3), dan azurite (Cu3(OH)2(CO3)2).

Deposit tembaga dapat diklasifikasikan dalam lima tipe, yaitu: deposit porfiri, urat, dan replacement, deposit stratabound dalam batuan sedimen, deposit masif pada batuan volkanik, deposit tembaga nikel dalam intrusi/mafik, serta deposit nativ. Umumnya bijih tembaga di Indonesia terbentuk secara magmatik. Pembentukan endapan magmatik dapat berupa proses hidrotermal atau metasomatisme.

2.2         Sifat-sifat Tembaga

1.       Sifat fisika

·                     Tembaga merupakan logam yang berwarna kuning kemerahan seperti emas kuning.

·                     Mudah ditempa (liat) dan bersifat elastis sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis, dan kawat.

·                      Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak.

·                     Titik leleh : 1083  dan titik didih 2301 .

2.      Sifat kimia

Ø    Tembaga merupakan unsur yang relatif tidak reaktif sehingga tahan terhadap korosi. Pada udara yang lembab permukaan tembaga ditutupi oleh suatu lapisan yang berwarna hijau yang menarik dari tembaga karbonat basa, CuOH2CO3.

Ø    Pada kondisi yang istimewa, yakni pada suhu sekitar 300  tembaga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk CuO yang berwarna hitam. Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, yakni sekitar 1000  akan terbentuk tembaga (I) oksida (Cu2O) yang berwarna merah.

Ø    Logam Cu dan beberapa bentuk persenyawaan, seperti CuO3, Cu(OH)2, dan Cu(CN)2, tidak dapat larut dalam air dingin atau air panas tetapi dapat dilarutkan dengan asam.

Ø    Logam Cu itu sendiri dapat dilarutkan dalam senyawa asam sulfat (H2SO4) panas dalam larutan basa NH4OH.

2.3         Senyawa Pada Tembaga

Tembaga di alam memiliki tingkat oksidasi +1 dan +2. Tembaga dengan bilangan oksidasi +2 merupakan tembaga yang sering ditemukan sedangkan tembaga dengan bilangan oksidasi +1 jarang ditemukan, karena senyawaan tembaga ini hanya stabil jika dalam bentuk senyawa kompleks. Selain dua keadaan oksidasi tersebut dikenal pula tembaga dengan bilangan oksidasi +3 tetapi jarang digunakan, misalnya K₃CuF₆. Beberapa senyawaan yang dibentuk oleh tembaga seperti yang tertera pada Tabel.

Tembaga(II)	Nama	Tembaga(I)	Nama
CuO Cu(OH)2 CuCl2 CuF2 CuS CuSO4.5H2O Cu(NO3)2.3H2O	tembaga(II) oksida tembaga(II) hidroksida tembaga(II) klorida tembaga(II) fluorida tembaga(II) sulfida tembaga(II) sulfat pentahidrat atau vitriol biru tembaga(II) nitrat trihidrat	Cu2O CuCl CuI	tembaga(I) oksida tembaga(I) klorida tembaga(I) iodida

2.4         Proses-Proses Pengolahan Tembaga

Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida dan sulfida. Untuk memperoleh tembaga dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida. Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan dari bijihnya.

Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS2), terdiri dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni:

1.                  Pengapungan (flotasi)

Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.

2.                  Pemanggangan

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.

              Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu₂S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut

Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih mengandung sedikit besi(II) sulfida

3.                  Reduksi

Cu2S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara terkontrol, sesuai reaksi

2Cu2S(s) + 3O2(g) ―→ 2Cu2O(s) + 2SO2(g)

Cu2S(s) + 2Cu2O(s) ―→ 6Cu(s) + SO2(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab

mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

4.    Elektrolisis

Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan tembaga(II) sulfat (CuSO4). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu2+ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

Katoda : Cu2+(aq) + 2e ―→ Cu(s)

Anoda : Cu(s) ―→ Cu2+(aq) + 2e

Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.

2.5         Siklus Proses Pengolahan Tembaga

Tembaga diperoleh dari biji tembaga yang disebut chalcopirit. Chalcopirit merupakan campuran Cu₂S dan CuFeS₂ dan terdapat dalam tambang-tambang dibawah permukaan tanah. Mula-mula biji tembaga digiling dan dicampur dengan batu kapur dan bahan fluks silica. Tepung bijih dipekatkan terlebih dahulu sesudah itu dipanggang sehingga terbentuk campuran FeS, FeO, SiO₂ dan CuS. Campuran ini yang disebut kalsin, selanjutnya dilebur dengan batu kapur sebagai fluks dalam dapur reverberatory. Besi yang larut dalam terak dan tembaga. Besi yang tersisa atau matte dituangkan kedalam konverter.

Udara dihembuskan kedalam konventer selam 4 atau 5 jam, kotoran-kotoran teroksidasi, dan besi membentuk terak yang dibuang pada selang waktu tertentu. Panas oksidasi yang dihasilkan cukup tinggi sehingga muatan tetap cair dan sulfida tembaga akhirnya berubah menjadi oksida tembaga/sulfat. Bila aliran udara dihentikan, oksida kupro bereaksi dengan sulfida kupro membentuk tembaga blister dan dioksida belerang. Kemurnian tembaga blister adalah 98-99%. Tembaga blister ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah lebih lanjut secara elektrolitik menjadi tembaga murni.

Gambar. Siklus Pengolahan Tembaga

2.6         Paduan Tembaga

Paduan Tembaga telah berkurang penggunaannya dari pada waktu yang lampau. Harga tembaga yang meningkat dengan cepat, ditambah lagi denga kenyataan bahwa kualitas bahan murah yang lain telah meningkat akhir-akhir ini. Telah mengurangi penggunaan paduan tembaga untuk beberapa kebutuhan.

Selain itu teknik pembuatannya telah diperbaiki sehingga menyebabkan bahan kurang (ductile) dapat dipakai, karena itu baja ringan kualitasnya baik yang sering digunakan. Tembaga membentuk larutan padat dengan unsur logam lain dalam daerah yang luas dan dipergunakan untuk berbagi keperluan, dan macam-macam paduan pada tembaga antara lain :

1)      Perunggu

 Perunggu mempunyai kadar tembaga Cu 70-78 %, timah putih Sn 22-44 % dan selain itu campuran tambahan lain seperti Seng (Zn), Timbel (Pb), Aluminium (Al) dll. Perungu ialah : paduan kepal atau paduan tuang  yang tahan terhadap korosi. Selain itu mempunyai daya luncur dan daya hantar yang baik untuk arus listrik.

2)      Perunggu Bebas Seng

Perunggu bebas seng yang dinamakan juga perunggu timah, yaitu perunggu tuang dari Cu ditambah  10%, 14%, atau 20% Sn tanpa campuran tambahan lain. Bahan itu digunakan untuk pentil yang harus mempunyai syarat tinggi terhadap korosi dan ketangguhan (10% Sn). Selain itu pada bantalan harus mempunyai syarat-syarat tinggi untuk sifat luncur (14% Sn) dan unutuk bantalan-bantalan tekan dengan syarat tinggi untuk kekerasan (20 % Sn ).

3)      Perunggu Bebas Seng Paduan Kepal

Mempunyai 1,5 % sampai setinggi-tingginya 10 % timah putih dan selain itu Fosfor dalam persentase yang sangat kecil, yaitu  setinggi-tingginya  0,3 % campuran ini dahulu dinamakan perunggu Fosfor. Dipakai untuk profil-profil, batang-batang, kawat, plat, dan pipa yang dicanai dan ditarik.

4)      Perunggu dan Seng

Perunggu seng ialah : perungu tembaga timah dengan tambahan seng 2 % - 7 %. Bahan itu dipakai terutama untuk bantalan-bantalan ( campuran tuang ).

5)      Perunggu Aluminium

Perunggu Alumnium ialah : campuran tuang dan campuran kepal dari tembaga dengan Aluminium dengan besi dan bahan tambahan lain (perunggu dua zat). Perunggu dua zat (Al dan Ni) tahan korosi terhadap bahan kimia tertentu karena itu dipakai untuk perlengkapan kimia. Perunggu Alumium tidak mempunyai fungsi lain dari perunggu bebas seng. Sifat-sifatnya kurang baik, jadi tidak banyak dipakai kecuali di negeri-negeri yang kurang akan timah.

6)      Perunggu Silikon

Perunggu Silikon baik sebagai paduan tuang maupun kepal mempunyai kadar (Si) 0,5 %-4,5 %. Selain itu ada bahan-bahan tambahan dari timah, nikel, mangan, besi dan seng dalam bermacam-macam persenyawaan. Sebagian dapat dijadikan misalnya; Cupoder yang mempunyai tahanan tarik dan kekerasan yang baik .

2.7         Kegunaan Tembaga

ü    Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo.

ü    Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer. Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan digunakan pula pada seni patung. Kuningan dan perunggu berturut-turut seperti yang tertera pada gambar.

ü     Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya. Gambar mata uang yang terbuat dari emas.

ü    Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.

ü    Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.

ü      Dalam industri, tembaga banyak digunakan dalam industri cat, industri fungisida serta dapat digunakan sebagai katalis, baterai elektroda, sebagai pencegah pertumbuhan lumut, turunan senyawa – senyawa karbonat banyak digunakan sebagai pigmen dan pewarna kuningan.

BAB III KESIMPULAN

Tembaga adalah unsur kimia dengan nomor atom 29 dan nomor massa 63,54, merupakan unsur logam, dengan warna kemerahan. Unsur ini mempunyai titik lebur 1.803° Celcius dan titik didih 2.595° C. Tembaga (Cu) mempunyai sistim kristal kubik, secara fisik berwarna kuning dan apabila dilihat dengan menggunakan mikroskop bijih akan berwarna pink kecoklatan sampai keabuan.

Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS2), terdiri dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni:

1.      Pengapungan (flotasi)

2.      Pemanggangan

3.      Reduksi

4.      Elektrolisis

Tembaga membentuk larutan padat dengan unsur logam lain dalam daerah yang luas dan dipergunakan untuk berbagi keperluan, dan macam-macam paduan pada tembaga antara lain : Perunggu, Perunggu Bebas Seng, Perunggu Bebas Seng Paduan Kepal, Perunggu dan Seng, Perunggu Aluminium, Perunggu Silikon.

DAFTAR PUSTAKA

http://wanibesak.wordpress.com/2010/11/07/tembaga-tambang-sifat-dan-kegunaan/

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/tembaga

http://ardra.biz/sain-teknologi/mineral/pengolahan-mineral/pengolahan-bijih-tembaga

yefrichan.wordpress.com/2011/02/12/proses-pembuatan-tembaga

kiteklik.blogspot.com › Ilmu Logam 

http://www.scribd.com/doc/55369569/63/Fungsi-Tembaga-Cu