TIMAH di PT. TIMAH (PERSERO) TBK

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         LATAR BELAKANG

Indonesia merupakan salah satu Negara yang kaya akan sumber daya alam termasuk sumber daya mineral logam. Kesadaran akan banyaknya mineral logam ini mendorong bangsa Indonesia untuk dapat memanfaatkan sumber daya alam tersebut secara efisien. Dalam pemanfaatannya tentu saja tentu saja menggunakan berbagai metode dan teknologi sehingga dapat diperoleh hasil yang optimal dan juga dengan keuntungan yang besar, biaya produksi yang seminim mungkin serta ramah lingkungan.

Pengolahan timah menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat tidak lepas dari peran reaksi kimia fisika. Pencucian maupun pemisahan pada timah merupakan proses yang melibatkan reaksi – reaksi kimia fisika. Oleh karena itu proses pemurnian timah tidak memperolah hasil yang ekonomis perlu dikaji dan dipelajari dari segi kimia fisika.

Penambangan timah di Indonesia sudah berlangsung lebih dari 200 tahun, yaitu diBangka mulai tahun 1711, di Singkep tahun 1812 dan di Belitung sejak tahun 1852.Dengan kekayaan cadangan yang melimpah, Indonesia merupakan salah satu negaraprodusen timah terbesar di dunia.

Bijih timah di Indonesia pertama kali digali pada tahun 1709 di Sungai Olim, Toboali,Pulau Bangka. Pengerjaannya dilakukan secara primitif oleh penduduk dengan carapendulangan dan mencangkul dengan sistem penggalian sumur Palembang atau sistemkolong/parit. Bijih timah yang dihasilkan pada waktu itu dijual kepada pedagangpedagangyang datang dari Portugis, Spanyol dan juga dari Belanda. Keadaan iniberubah ketika Belanda datang ke Indonesia, pada saat mana penggalian timah mulailebih digiatkan. Sejak tahun 1720 penggalian timah dilakukan secara besar-besarandibiayai oleh para pengusaha Belanda yang tergabung dalam VOC yang kemudian memonopoli dan mengawasi seluruh tambang di Pulau Bangka.

Secara historis pengusahaan pertambangan timah di Indonesia dibedakan dalam dua masa pengelolaan. Yang pertama sebelum tahun 1960 dikenal dengan masa pengelolaan Belanda, di mana Bangka, Belitung dan Singkep merupakan badan usaha yang terpisahdan berdiri sendiri. Bangka dikelola oleh badan usaha milik Pemerintah Belanda sedangkan Belitung dan Singkep oleh perusahaan swasta Belanda. Status kepemilikan usaha ini memberikan ciri manajemen dan organisasi yang berbeda satu dengan yang lain. Ciri perbedaan itu diwujudkan dalam perilaku organisasi dalam arti luas, baik struktur maupun budaya kerjanya.

Masa yang kedua adalah masa pengelolaan Negara Republik Indonesia. Status berdiri sendiri dari ketiga wilayah tersebut masih terus berlangsung tetapi dalam bentuk Perusahaan Negara (PN) berdasarkan Undang-undang No. 19 PRP tahun 1960, yaitu PN Tambang Timah Bangka, PN Tambang Timah Belitung dan PN Tambang Timah Singkep.

1.2         MAKSUD DAN TUJUAN

1.2.1      Maksud

`           Pada penulisan makalah ini untuk memahami berbagai cara pengolahan timah agar dapat dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhannya, karena timah merupakan hasil dari alam yang perlu untuk dimanfaatkan.

1.2.2      Tujuan

Untuk dapat memahami proses – proses yang harus dilakukan agar dapat memperoleh timah yang ekonomis.

BAB II

TINJAUAN TEORI

2.1       PENGERTIAN TIMAH

Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Sn (stannum) dengan nomor ataom 50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak paduan , dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari cassiterite (SnO₂) yang terbentuk sebagai oksida yang kemudian dilebur untuk membentuk Sn murni.

Untuk memisahkan timah dari pengotor – pengotornya maka bijih timah harus dilebur dan ditambahkan senyawa – senyawa lain seperti antrasite, dan limestone. Peleburan dilakukan didalam burning chamber (tanur) hingga suhu 1350 ⁰C selama 8-12 jam sehingga dapat memisahkan timah dengan pengotor – pengotornya seperti : Pb, As, Sb, Cu,Fe, Ni

Timah terbentuk sebagai endapan primer pada batuan granit dan pada daerah sentuhan batuan endapan metamorf yang biasanya berasosiasi dengan turmalin dan urat kuarsa timah, serta sebagai endapan sekunder, yang di dalamnya terdiri dari endapan alluvium, elluvial, dan koluvium.

Timah tidak ditemukan dalam unsur bebas di bumi akan tetapi diperoleh dari senyawanya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral Cassiterite atau tinstone. Cassiterite merupakan mineral oksida dari timah SnO₂, dengan kandungan timah berkisar 78%. Contoh lain sumber biji timah yang lain dan kurang mendapat perhatian dari pada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu₂FeSnS₄)mmerupakan mineral komplek antara besi-tembaga- timah- belerang dan Cylindrite (PbSn₄FeSb₂S₄) merupakan mineral komplek.

2.2       SIFAT DAN BENTUK TIMAH

2.2.1    Sifat Timah

a.    Timah termasuk golongan IV B dan mempunyai bilangan oksidasi +2 dan +4.

b.    Timah merupakan logam lunak, fleksibel, dan warnanya abu-abu metalik.

c.    Timah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. Timah tahan terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan.

d.    Jika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk SnO₂.

e.    Timah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. Timah alfa biasa disebut timah abu-abu dan stabil dibawah suhu 13,2 C dengan struktur ikatan kovalen seperti diamond. Sedangkan timah beta berwarna putih dan bersifat logam, stabil pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.

f.     Timah larut dalam HCl, HNO₃, H₂SO₄, dan beberapa pelarut organic seperti asam asetat asam oksalat dan asam sitrat. Timah juga larut dalam basa kuat seperti NaOH dan KOH.

g.    Timah umumnya memiliki bilangan oksidasi +2 dan +4. Timah (II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan Sn dalam HCl pekat panas.

h.    Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn (IV) klorida.

i.      Hidrida timah yang stabil hanya SnH₄.

2.2.2    Bentuk Timah

Unsur ini memiliki 2 bentuk alotropik pada tekanan normal. Jika dipanaskan timah abu-abu (timah alfa) dengan struktur kubus berubah pada 13.2°C menjadi timah putih (timah beta) yang memiliki struktur tetragonal. Ketika timah didinginkan pada suhu 13.2°C, ia pelan pelan berubah dari putih menjadi abu-abu. Perubahan ini disebabkan ketidakmurnian ( impurities ) seperti alumunium dan seng, dan dapat dicegah dengan menambahkan antimony atau bismut. Jika dipanaskan dalam udara, timah membentuk Sn₂, sedikit asam, dan membentuk stannate salts dengan oksida.

2.3       KEBERADAAN TIMAH DI ALAM 

2.3.1    Cassiterite

 Cassiterite adalah mineral timah oksida dengan rumus SnO₂. Berbentuk kristal dengan banyak permukaan mengkilap sehingga tampak seperti batu perhiasan. Kristal tipis cassiterite tampak translusen. Cassiterrite adalah sumber mineral untuk menghasilka logam timah yang utama dan biasanya terdapat di Alam di Alluvial atau Aluvium.

2.3.2    Stannite

Stannite adalah mineral sulfida dari tembaga, besi dan timah. Rumus kimianya adalah Cu₂FeSnS₄ dan merupakan salah satu mineral yang dipakai untuk memproduksi timah. Stannite mengandung timah sekitar 28 %, besi 13 %, Tembaga 30 % dan belerang 30 %. Warna dari stannie yaitu biru hingga abu- abu.

2.3.3    Cylindrite

Cylindrite adalah mineral sulfonat yang mengandung timah, timbal, antimon, dan besi. Rumus mineral ini Pb₂Sn₄FeSb₂S₁₄. Bentuk dari senyawa ini yaitu kristal pinakoidal triklinik dimana biasanya berbentuk silinder atau tube dimana bentuk nyatanya adalah gulungan dari lembaran kristal ini. Warna dari Cylindrite adalah abu- abu metalik dengan spesifik gravity 5,4. Pertama kali ditemukan di Bolivia pada tahun 1893.

Timah merupakan Unsur ke-49 yang paling banyak terdapat dikerak bumi dimana unsur timah ini memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan seng 75 ppm, tembaga 50 pp, 14 ppm untuk timbal. Dimana unsur timah ini yang dalam bentuk senyawa cassiterite banyak ditemukan dalam deposit alluvial /alluvium yaitu tanah atau sadimentyang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat mengendap di dasar laut, sungai, ataupun danau. Alluvium terdiri dari bermacam- macam mineral seperti pasir, tanh liat, dan batuan batuan kecil. Hampir 80% produksi timah diperoleh dari alluvial/ alluvium atau istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan cassiterite maka sekitar 7 sampai 8 ton biji timah/alluvial harus ditambang disebabkan cassiterite sangat rendah.

Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senyawaannya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone. Cassiterite merupakan mineral oksida dari timah SnO₂, dengan kandungan timah berkisar 78%. Contoh lain sumber biji timah yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu₂FeSnS₄) merupakan mineral kompleks antara tembaga-besi-timah-belerang dan cylindrite (PbSn₄FeSb₂S₁₄) merupakan mineral kompleks dari timbale-timah-besi-antimon-belerang dua contoh mineral ini biasanya ditemukan bergandengan dengan mineral logam yang lain seperti perak. Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75 ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Cassiterite banyak ditemukan dalam deposit alluvial/alluvium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluvium terdiri dari berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu-batuan kecil. Hampir 80% produksi timah diperoleh dari alluvial/alluvium atau istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan 1 Kg Cassiterite maka sekitar 7 samapi 8 ton biji timah/alluvial harus ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah.
Dibumi timah tersebar tidak merata akan tetapi terdapat dalam satu daerah geografi dimana sumber penting terdapat di Asia tenggara termasuk china, Myanmar, Thailand, Malaysia, dan Indonesia. Hasil yang tidak sebegitu banyak diperoleh dari Peru, Afrika Selatan, UK, dan Zimbabwe.

2.4       SENYAWA TIMAH

a.            Timah, Senyawaan yang terpenting adalah SnF₂ dan SnCl₂, yang diperoleh dengan pemanasan Sn dengan hf dan hcl gas.

b.            Fluoridanya cukup larut dalam air dan digunakan dalam pasta gigi yang mengandung fluorida. Air menghidrolisis SnCl₂ menjadi klorida yang bersifat basa, tetapi dari larutan asam encer SnCl₂.2H₂O dapat terkristalisasi. Kedua halidanya larut dalam larutan yang mengandung ion halida berlebihan, jadi:

SnF₂ + F^- = SnF^3- pK»1

SnCl₂ + Cl^- = SnCl^3- pK»1

c.            Dalam larutan akua fluorida, SnF^3- adalah spesies yang utama, tetapi ion-ion SnF⁺ dan Sn₂F₅ dapat dideteksi.

d.            Halida larutan dalam pelarut donor seperti aseton, piridin, atau DMSO, menghasilkan adduct peramidal, SnCl₂OC(CH₃)₂.

e.            Ion Sn2⁺ yang sangat peka terhadap udara, terjadi dalam larutan asam perklorat, yang dapat diperoleh dengan reaksi Cu(ClO₄)₂ + Sn Hg Cu + Sn²⁺ + 2 ClO^4-.

2.5       REAKSI-REAKSI TIMAH

Timah putih adalah timah yang mudah dibentuk. ada suhu 13,2°C, secara perlahan, timah putih berubah menjadi tepung yang bewarna abu-abu yang disebut timah abu-abu. Bila timah putih yang dipanaskan akan menjadi sangat rapuh yang disebut timah rapuh. Timah putih dipakai sebagai pelapis kaleng agar mengkilap dan tahan korosi. Timah juga dipakai sebagai logam campuran dalam perunggu (tembaga dan timah) dan sebagai logam solder (campuran timah dengan timbal). Timah lebih mudah teroksidasi dibandingkan besi, sehingga tidak dapat dipakai sebagai pelindung besi.

ü  Bilangan oksidasi timah dalam senyawa adalah +2 dan +4. Logam ini dapat teroksidasi oleh asam yang bukan pengoksidasi menjadi +2.
Sn + 2HCl SnCl₂ + H¬₂

ü  Akan tetapi dengan pengoksidasi kuat, logam timah teroksidasi, menjadi +4.
Sn + 4 HNO₃ SnO₂ + 4NO₂ + 2 H₂O.

ü  Reaksi timah dengan Cl₂ menghasilkan SnCl₂.
Sn + Cl₂ SnCl₂

ü  Logam Sn larut dalam basa membentuk ion stannit, Sn(OH)^42-
Sn + 2OH + 2H₂O Sn(OH)^42- + H₂ (Senyawa timah, seperti SnF₂ dipakai dalam bahan pasta gigi. Senyawa (C₄H₉)₃SnO dipakai sebagai fungisida, yaitu zat pembasmi fungi (jamur).

2.6       PROSES PENGOLAHAN TIMAH

Timah diolah dari bijih timah yang didapatkan dari batuan atau mineral timah ( kasiterit SnO₂ ). Proses produksi logam timah dari bijinya melibatkan serangkaian proses yang terbilang rumit yakni pengolahan mineral ( peningkatan kadar timah/proses fisik dan disebut juga upgrading ), persiapan material yang akan dilebur, proses peleburan, proses refining dan proses pencetakan logam timah. Pemakaian timah biasanya dalam bentuk paduan timah yang dikenal dengan nama timah putih yakni campuran 80% timah, 11 % antimony dan 9% tembaga serta terkadang ditambah timbal. Timah putih ini terutama dipakai untuk peralatan logam pelindung dan pipa dalam industri kimia, industri bahan makanan dan untuk menyimpan bahan makanan.

Proses pengolahan timah ini bertujuan sesuai dengan namanya yaitu meningkatkan kadar kandungan timah dimana Bijih timah diambil dari dalam laut atau lepas pantai dengan penambangan atau pengerukan setelah itu dilakukan pembilasan dengan air atau washing dan kemudian diisap dengan pompa. Bijih timah hasil dari pengerukan biasanya mengandung 20 – 30 % timah. Setelah dilakukan proses pengolahan mineral maka kadar kandungan timah menjadi lebih dari 70 %, sedangkan bijih timah hasil penambangan darat biasanya mengandung kadar timah yang sudah cukup tinggi >60%.
Adapun Proses pengolahan mineral timah ini meliputi banyak proses, yaitu :

1.            Washing atau Pencucian

Pencucian timah dilakukan dengan memasukkan bijih timah ke dalam ore bin yang berkapasitas 25 drum per unit dan mampu melakukan pencucian 15 ton bijh per jam. Di dalam ore bin itu bijih dicuci dengan menggunakan air tekanan dan debit yang sesuai dengan umpan.

2.            Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening/sizing dan uji kadar

Bijih yang didapatkan dari hasil pencucian pada ore bin lalu dilakukan pemisahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan alat screen,mesh, setelah itu dilakukan pengujian untuk mengetahui kadar bijih setelah pencucian. Prosedur penelitian kadar tersebut adalah mengamatinya dengan mikroskop dan menghitung jumlah butir dimana butir timah dan pengotornya memiliki karakteristik yang berbeda sehinga dapat diketahui kadar atau jumlah kandungan timah pada bijih.

3.            Pemisahan berdasarkan berat jenis

Proses pemisahan ini menggunakan alat yang disebut jig Harz.bijih timah yang mempunyai berat jenis lebih berat akanj mengalir ke bawah yang berarti kadar timah yang diinginkan sudah tinggi sedangkan sisanya, yang berkadar rendah yang juga berarti mengandung pengotor atau gangue lainya seperti quarsa , zircon, rutile, siderit dan sebagainya akan ditampung dan dialirkan ke dalam trapezium Jig Yuba.

4.            Pengolahan tailing

Dahulu tailing timah diolah kembali untuk diambil mineral bernilai yang mungkin masih tersisa didalam tailing atau buangan. Prosesnya adalah dengan gaya sentrifugal. Namun saat ini proses tersebut sudah tidak lagi digunakan karena tidak efisien karena kapasitas dari alat pengolah ini adalah 60 kg/jam.

5.    Proses Pengeringan

Proses pengeringan dilakukan didalam rotary dryer. Prinsip kerjanya adalah dengan memanaskan pipa besi yang ada di tengah – tengah rotary dryer dengan cara mengalirkan api yang didapat dari pembakaran dengan menggunakan solar.

6.            Klasifikasi

Bijih-bijih timah selanjutnya akan dilakukan proses-proses pemisahan/klasifikasi lanjutan yakni:

v  klasifikasi berdasarkan ukuran butir dengan screening

v  klasifikasi berdasarkan sifat konduktivitasnya dengan High Tension separator.

v  klasifikasi berdasarkan sifat kemagnetannya dengan Magnetic separator.

v  Klasifikasi berdasarkan berat jenis dengan menggunakan alat seperti shaking table , air table dan multi gravity separator (untuk pengolahan terak/tailing).

7.            Pemisahan Mineral Ikutan

Mineral ikutan pada bijih timah yang memiliki nilai atau value yang terbilang tinggi seperti zircon dan thorium( unsur radioaktif ) akan diambil dengan mengolah kembali bijih timah hasil proses awal pada Amang Plant. Mula – mula bijih diayak dengan vibrator listrik berkecepatan tinggi dan disaring/screening sehingga akan terpisah antara mineral halus berupa cassiterite dan mineral kasar yang merupakan ikutan. Mineral ikutan tersebut kemudian diolah pada air table sehingga menjadi konsentrat yang selanjutnya dilakukan proses smelting, sedangkan tailingnya dibuang ke tempat penampungan. Mineral – mineral tersebut lalu dipisahkan dengan high tension separator –pemisahan berdasarkan sifat konduktor – nonkonduktornya atau sifat konduktivitasnya. Mineral konduktor antara lain: Cassiterite dan Ilmenite. Mineral nonconductor antara lain: Thorium, Zircon dan Xenotime. Lalu masing – masing dipisahkan kembali berdasarkan kemagnetitanya dengan magnetic separation sehingga dihasilkan secara terpisah, thorium dan zircon.

8.            Proses pre-smelting

Setelah dilakukan proses pengolahan mineral dilakukan proses pre-smelting yaitu proses yang dilakukan sebelum dilakukannya proses peleburan, misalnya preparasi material,pengontrolan dan penimbangan sehingga untuk proses pengolahan timah akan efisien.

9.            Proses Peleburan ( Smelting )

Ada dua tahap dalam proses peleburan :

a)    Peleburan tahap I yang menghasilkan timah kasar dan slag/terak.

b)    Peleburan tahap II yakni peleburan slag sehingga menghasilkan hardhead dan slag II.

Proses peleburan berlangsung seharian –24 jam dalam tanur guna menghindari kerusakan pada tanur/refraktori. Umumnya terdapat tujuh buah tanur dalam peleburan. Pada tiap tanur terdapat bagian – bagian yang berfungsi sebagai panel kontrol: single point temperature recorder, fuel oil controller, pressure recorder, O₂ analyzer,multipoint temperature recorder dan combustion air controller. Udara panas yang dihembuskan ke dalam mfurnace atau tanur berasal dari udara luar / atmosfer yang dihisap oleh axial fan exhouster yang selanjutnya dilewatkan ke dalam regenerator yang mengubahnya menjadi panas.
Tahap awal peleburan baik peleburan I dan II adalah proses charging yakni bahan baku –bijih timah atau slagI dimasukkan kedalam tanur melalui hopper furnace. Dalam tanur terjadi proses reduksi dengan suhu 1100 – 15000 C. unsure – unsure pengotor akan teroksidasi menjadi senyawa oksida seperti As₂O₃ yang larut dalam timah cair.

Sedangkan SnO tidak larut semua menjadi logam timah murni namun adapula yang ikut ke dalam slag dan juga dalam bentuk debu bersamaan dengan gas – gas lainnya. Setelah peleburan selesai maka hasilnya dimasukkan ke foreheart untuk melakukan proses tapping. Sn yang berhasil dipisahkan selanjutnya dimasukkan kedalam float untuk dilakukan pendinginan /penurunan temperatur hingga 4000C sebelum dipindahkan ke dalam ketel.sedangkan hardhead dimasukkan ke dalm flame oven untuk diambil Sn dan timah besinya.

10.          Proses Refining ( Pemurnian )

a)    Pyrorefining

Yaitu proses pemurnian dengan menggunakan panas diatas titik lebur sehingga material yang akan direfining cair, ditambahkan mineral lain yang dapat mengikat pengotor atau impurities sehingga logam berharga dalam hal ini timah akan terbebas dari impurities atau hanya memiliki impurities yang amat sedikit, karena afinitas material yang ditambahkan terhadap pengotor lebih besar dibanding Sn. Contoh material lain yang ditambahkan untuk mengikat pengotor: serbuk gergaji untuk mengurangi kadar Fe, Aluminium untuk untuk mengurangi kadar As sehingga terbentuk AsAl, dan penambahan sulfur untuk mengurangi kadar Cu dan Ni sehingga terbentuk CuS dan NiS. Hasil proses refining ini menghasilkan logam timah dengan kadar hingga 99,92% (pada PT.Timah). Analisa kandungan impurities yang tersisa juga diperlukan guina melihat apakah kadar impurities sesuai keinginan, jika tidak dapat dilakukan proses refining ulang.

b)    Eutectic Refining

Yaitu proses pemurnian dengan menggunakan crystallizer dengan bantuan agar parameter proses tetap konstan sehingga dapat diperoleh kualitas produk yang stabil. Proses pemurnian ini bertujuan mengurangi kadar Lead atau Pb yang terdapat pada timah sebagai pengotor /impuritiesnya. Adapun prinsipnya adalah berhubungan dengan temperatur eutectic Pb- Sn, pada saat eutectic temperature lead pada solid solution berkisar 2,6% dan aakan menurun bersamaan dengan kenaikan temperatur, dimana Sn akan meningkat kadarnya. Prinsip utamnya adalah dengan mempertahankan temperatur yang mendekati titik solidifikasi timah.

c)    Electrolitic Refining

Yaitu proses pemurnian logam timah sehingga dihasilkan kadar yang lebih tinggi lagi dari pyrorefining yakni 99,99%( produk PT. Timah: Four Nine ). Proses ini melakukan prinsip elektrolisis atau dikenal elektrorefining.Proses elektrorefining menggunakan larutan elektrolit yang menyediakan logam dengan kadar kemurnian yang sangat tinggi dengan dua komponen utama yaitu dua buah elektroda –anoda dan katoda –yang tercelup ke dalam bak elektrolisis.Proses elektrorefining yang dilakukan PT.Timah menggunakan bangka four nine (timah berkadar 99,99% ) yang disebut pula starter sheetsebagai katodanya, berbentuk plat tipis sedangkan anodanya adalah ingot timah yang beratnya berkisar 130 kg dan larutan elektrolitnya H2SO4. proses pengendapan timah ke katoda terjadi karena adanya migrasi dari anoda menuju katoda yang disebabkan oleh adanya arus listrik yang mengalir dengan voltase tertentu dan tidak terlalu besar.

11.          Pencetakan

Pencetakan ingot timah dilakukan secara manual dan otomatis. Peralatan pencetakan secara manual adalah melting kettle dengan kapasitas 50 ton, pompa cetak and cetakan logam. Proses ini memakan waktu 4 jam /50 ton, dimana temperatur timah cair adalah 2700C. Sedangkan proses pencetakan otomatis menggunakan casting machine, pompa cetak, dan melting kettle berkapasitas 50 ton dengan proses yang memakan waktu hingga 1 jam/60 ton.

Langkah – langkah pencetakan:

a.    Timah yang siap dicetak disalurkan menuju cetakan.

b.    Ujung pipa penyalur diatur dengan menletakkannya diatas cetakan pertama pada serinya, aliran timah diatur dengan mengatur klep pada piapa penyalur.

c.    Bila cetakan telah penuh maka pipa penyalur digeser ke cetakan berikutnyadan permukaan timah yang telah dicetak dibersihkan dari drossnya dan segera dipasang capa pada permukaan timah cair.

d.    Kecepatan pencetakan diatur sedemikian rupa sehingga laju pendinginan akan merata sehingga ingot yang dihasilkan mempunyai kulitas yang bagus atau sesuai standar.

e.    Ingot timah ynag telah dingin disusun dan ditimbang.

2.7       KEGUNAAN TIMAH

Data pada tahun 2006 menunjukkan bahwa logam timah banyak dipergunakan untuk solder(52%), industri plating (16%), untuk bahan dasar kimia (13%), kuningan & perunggu (5,5%), industri gelas (2%), dan berbagai macam aplikasi lain (11%).

Akibat dari petumbuhan permintaan, kegunaan baru dari timah ditemukan. Masalah lingkungan, keselamatan dan kesehatan mempengaruhi kegunaan timah. Hasil dari riset yang sedang dilakukan di Internatioanal Tin Research Institude Ltd., lembaga yang dibiayai industri, banyak pasar baru untuk timah sedang dikembangkan.

Industri kimia adalah konsumen timah yang paling cepat berkembang. Permintaan sangat kuat untuk peralatan rumah tangga dan cat industri, pada plastik dan lapisan tanpa belerang yang digunakan industri teknik (tembaga, perunggu dan fosfor perunggu diantara yang lainnya). Contoh aplikasi komersil adalah pelapisan timah pada kawat dan kabel tembaga dan pembuatan bentuk-bentuk timah tempa.

BAB III

DATA

3.1         PROSES EKSTRAKSI TIMAH

3.1.1     Penambangan Timah

·         Penambangan Lepas Pantai

Penambangan lepas pantai dilakukan oleh armada kapal keruk. Hasil produksi bijih timah dari kapal keruk diproses di instalasi pencucian untuk mendapatkan kadar minimal 30 % Sn.

·         Pengelolaan Darat

Proses penambangan timah alluvial menggunakan pompa semprot (gravel pump). Proses pencusian dilakukan di areal penambangan darat. Hasil penambangan darat sudah memenuhi standar peleburan diatas 70%.

3.1.2    Pengelolaan Mineral

Pengelolaan ini bertujuan untuk meningkatakan kadar Sn pada bijih hasil penambangan lepas pantai dari 20 – 30% menjadi di atas 70% (cassiterite).

Proses dari pengelolaan mineral ini terdiri dari :

1.            Ore Bin

Bijih timah (feed) dimasukkan ke dalam ore bin , kemudian bijih timah tersebut dicuci dengan menggunakan air dengan tekanan dan debit yang sesuai dengan karakteristik umpan. Ore bin mampu melakukan pencucian 15 ton ore/jam.

2.            Jig harz

Setelah bijih timah mengalami proses pencucian kemudian hasilnya dialirkan ke dalam jig harz. Jig Harz bekerja menggunakan alat seperti saringan yang disebut bed yang diletakkan di dasara alat ini. Alat ini bekerja berdasarkan berat jenis sehingga bijih timah yang memiliki berat jenis yang lebih berat mengalir ke bawah, sedangkan tailingnya yang masih mengandung Sn dengan kadar rendah dan mineral ikutannya seperti quarsa, zirkon, rutile, monazite, xinotime, topas, pirit, siderit, turmaline dan karat besi akan ditampung dan kemudian dialirkan ke Trapesium Jig Yuba. Bijih timah yang dialirkan kebawah pada jig harz akan masuk ke dalam kompartemen A, B, C, D.

3.            Trapesium Jig Yuba

Proses disini sama dengan proses pada jig harz. Pada umumnya kandungan Sn yang terdapat disini sangatlah rendah. Hasil dari proses ini akan diteruskan ke rotary dryer, sedangkan tailingnya akan ditempatkan pada Settling Pond.

4.            Rotary dryer

Setelah itu bijih timah dengan kadar tinggi (>70%) maupun hasil dari Trapesium Jig Yuba akan dikeringkan pada rotary dryer. Prinsip kerjanya adalah dengan memanaskan pipa besi (diameter 12 inch) yang ada di tengah – tengah rotary dryer dengan cara mengalirkan api yang didapat dari pembakaran dengan menggunakan solar. Sehingga dengan berputarnya alat ini maka bijih timah yang basah akan menempel pada besi panas tersebut dan kemudian akan mengalami pengeringan.

5.            Screening

Feed yang berkadar rendah setelah mengalami pengeringan pada rotary screen akan diteruskan ke round screen, disini bijih Sn akan diklasifikasikan berdasarkan ukuran butirnya, proses ini dilakukan untuk mendapatkan material feed dengan ukuran seragam sehingga dapat diteruskan ke High Tension Separator.

6.            High Tension Separator (HTS)

Pada HTS material masukan akan diklasifikasikan menurut sifat electricitinya (konduktor, non konduktor, dan middling ). Muatan listrik akan diberikan kepada partikel nonkonduktor dan tidak diteruskan ke ground. Mineral konduktor setelah menerima muatan akan meneruskan ke ground sehingga kehinglangan muatan. Terjadi perbedaan lintasan tempuh antara mineral konduktor dan non konduktor.

7.            Magnetic Separator

Berfungsi untuk memisahkan material magnetik dan non magnetik. Cara kerja alat ini adalah dengan mengukur densitas fluks magnet atau induksi magnet yang dihasilkan oleh material. Hasil keluaran dari proses ini adalah cassiterite dengan kadar 60% Sn. Setelah proses ini, dilanjutkan ke air table.

8.            Air tabl

Feed yang bersifat middling setelah melewati HTS akan diolah di air table. Alat ini bekerja seperti alat shaking table dimana terjadi pemisahan mineral berdasarkan berat jenisnya dengan menggunakan getaran dan tekanan udara.

9.            Rotary Screening

Tailing akhir yang memiliki kadar Sn 2-4% Sn pada settling pond akan kembali diolah, tailing pertama akan dimasukkan ke dalam rotary screening.

3.1.3      Peleburan Timah

Proses peleburan merupakan proses melebur bijih timah menjadi logam Timah. Untuk mendapatkan logam timah dengan kualitas yang lebih tinggi, maka harus dilakukan proses pemurnian terlebih dahulu dengan menggunakan suatu alat pemurnian yang disebut crystallizer.

Reaksi reduksi bijih timah menjadi timah bebas adalah sebagai berikut SnO₂ + CO = SnO₂ + CO₂ SnO + CO₂ = Sn + CO₂

Dari reaksi tersebut masih terdapat SnO₂ yang tidak terseduksi oleh C yang lalu akan bereaksi dengan Sn dan SiO₂ untuk menghasilkan terak (slag) stannous silicate.

Reaksi yang terjadi :

SnO₂ + Sn + 2SiO₂ = 2 SnOSiO₂ Untuk menghasilkan Sn, terak ini dapat direduksi oleh C, reaksinya adalah sbb : 2SnOSiO₂ + 2 C = 2 Sn + 2 SiO₂ + 2 CO₂

Proses Peleburan Terak

Terak hasil proses peleburan I akan dilebur ulang untuk mendapatkan hardhead dan terak II. Bahan baku peleburan terak I yang mengandung 20 – 30% Sn, batu kapur dan antrasit .

·         Peleburan tahap I (peleburan bijih) menghasilkan crude tin dan terak

·         Peleburan tahap II (peleburan terak) menghasilkan hardhead dan terak II

3.1.4      Pemurnian

Pemurnian pada Timah ada 3 cara yaitu:

1.            Pyrorefining

·         Pyrorefining bertujuan untuk mendapatkan produk dengan kandungan Sn 99,93% dan produk dengan kandungan 99,85 %. Proses ini dilakukan dengan menambahkan bahan / aditif yang akan berfungsi sebagai pengikat impurities didalam timah. Tahapan proses ini meliputi

·         Pemurnian pengotor F

Timah cair pada suhu 500^oC ditambahkan serbuk gergaji diaduk 30 menit, Fe akan diendapkan sebagai FeSn-oksida

·         Pemurnian Pengotor As

Timah cair pada suhu 500^oC ditambahkan scrap aluminium diaduk 30 menit dihembuskan udara 30 menit, As akan diendapkan sebagai AsAl.

·         Pemurnian pengotor Cu, Ni

Timah cair pada suhu 500oC ditambahkan belerang diaduk 30 menit dihembuskan udara 30 menit.

Reaksi : Cu(Sn) + S(S) àCuS(S)

·         Proses Pelelehan

Pada suhu 800^oC wet dross(campuran timah dengan oksida logam pengotor) dilelehkan dalam flame oven sehingga timah bebas akan leleh dan terpisah dengan dry dross.

2.            Electrolytic Refining

Dilakukan untuk mendapatkan produk dengan kandungan Sn 99,99 %. Secara garis besar, proses ini menggunakan konsep elektrolisis. Ingot timah dilebur ulang dan dicetak membentuk anoda, sedangkan untuk katoda digunakan starter sheet atau starting cathode Stainless Steel. Arus AC diubah ke DC dengan rectifier, larutan elektrolit yang digunakan adalah H₂SO₄, H₂SiF₆, SnSO₄ ditambahkan zat aditif gelatin dan eugenol untuk menghindari endapan Sn berbentuk jarum – jarum yang dapat memicu short circuit. Ion Sn dari anoda akan berpindah dan menempel di permukaan katoda.

Reaksi:

anoda : Sn(impure) è Sn²⁺

katoda : Sn²⁺ è Sn(pure)

3.            Eutectic Refining

Dilakukan untuk menghasilkan produk low lead dengan kandungan lead 40, 50, 100 ppm. Secara garis besar, pronsip yang digunakan adalah pemisahan berdarakan fasa yang terbentuk pada diagram fasa biner Sn-Pb. Alat yang digunakan adalah crystallizer. Waste yang dihasilkan adalah paduan Pb-Sn dengan kandungan Pb sekitar 20%.

4.            Paduan

Paduan yang digunakan untuk mencapur dengan timah yaitu Tembaga. Paduan dari tembaga dan timah menghaslan beberapa unsur seperti:

·         Pewter : merupakan paduan antara 85%- 90% timah dan sisanya tembaga, antimont, bismuth, dan timale.

·         Bronze :Paduan logam timah dengan tembaga dengan kandungan timah sekitar 12 %

·         Fosfor bronze: adalah paduan bronze yang ditambahkan unsur fosfor.

Selain itu, terdapat juga paduan lain timah yang menghasilkan suatu logam paduan yang disebut amalgam. Logam tersebut adalah hasil paduan dari timah dengan merkuri, perak, seng, tembaga.

3.2       APLIKASI DALAM KEHIDUPAN

·         Plating

Logam timah banyak dipergunakan untuk melapisi logam lain seperti seng, timbale dan baja dengan tujuan agar tahan terhadap korosi. Aplikasi ini banyak dipergunakan untuk melapisi kaleng kemasan makanan dan pelapisan pipa yang terbuat dari logam.

·         Superkonduktor

Timah memiliki sifat konduktor dibawah suhu 3,72 K. Superkonduktor dari timah merupakan superkonduktor pertama yang banyak diteliti oleh para ilmuwan contoh superkonduktor timah yang banyak dipakai adalah Nb₃Sn.

·         Solder

Solder sudah banyak dipakai sejak dahulu kala. Timah dipakai dalam bentuk solder merupakan campuran antara 5-70 % timah dengan timbale akan tetapi campuran 63 % timah dan 37 % timbal merupakan komposisi yang umum untuk solder. Solder banyak digunakan untuk menyambung pipa atau alat elektronik

·         Pembuatan Senyawa Organotin

Senyawa organoti merupakan senyawa kimia yang terdiri dari timah (Sn) dengan hidrokarbon membentuk ikatan C-Sn. Senyawa ini merupakan bagian dari golongan senyawa organometalik. Senyawa ini banyak dipakai untuk sintesis senyawa organic, sebagai biosida, sebagai pengawet kayu, sebagai stabilisator panas, dan lain sebagainya.

·         Pembuatan Senyawa Kimia Untuk Berbagai Keperluan

Logam timah juga dipakai untuk membuat berbagai maca senyawaan kimia. Salah satu senyawa kimia yang sangat penting adalah SnO2 dimana dipakai untuk resistor dan dielektrik, dan digunakan untuk membuat berbagai macam garam timah. Senyawa SnF2 merupakan aditif yang banyak ditambahkan pada pasta gigi. Senyaan timah, tembaga, barium, kalsium dipakai untuk pembuatan kapasitor. Dan tentu saja senyawaan kimia juga sering dipakai untuk pembuatan katalis.

3.3       NILAI EKONOMI

Pada bulan Agustus 2011, harga Timah di pasaran dunia sekitar 21.000 US $ per metrik ton, atau apabila nilai 1 Dollar AS dikonversikan terhadap Rupiah menjadi Rp. 10000,- berarti harga per metrik tonnya sebesar Rp.210.000 000,- Apabila nilai 1 metrik ton sama dengan 1000 kg, maka dapat diambil kesimpulan bahwa nilai ekonomi dari timah adalah Rp. 210/gram. Bila dibandingkan dengan harga emas pada tanggal 20 November 2011 yang pergramnya adalah Rp. 502821-,  jelas sangat jauh perbandingannya mengingat logam ini memang bukan jenis logam- logam yang jarang ditemui, dan kelimpahannya termasuk banyak di alam ini. Faktor lain yang mempengaruhi adalah kegunaannya yang bukan untuk perhiasan.

Kegiatan pemasaran mencakup kegiatan penjualan dan pendistribusian logam timah.Pendistribusian logam timah hampir 95% dilaksanakan untuk memenuhi pasar di luar negeri atau ekspor dan sebesar 5% untuk memenuhi pasar domestik. Negara tujuan ekspor logam Timah antara lain adalah wilayah Asia Pasifik yang meliputi Jepang, Korea, Taiwan, Cina dan Singapura, wilayah Eropa meliputi Inggris, Belanda, Perancis, Spanyol dan Italia serta Amerika dan Kanada.

Pendistribusian dilaksanakan melalui pelabuhan di Singapura untuk ekspor sedangkan untuk domestik dilaksanakan secara langsung dan melalui gudang di Jakarta. Tipe pembeli logam timah dapat dikelompokkan atas pengguna langsung (end user) seperti pabrik atau industri solder serta industri pelat timah serta pedagang besar (trader). Produk yang dihasilkan mempunyai kualitas yang telah diterima oleh pasar internasional dan terdaftar dalam pasar bursa logam di London (London Metal Exchange). Kualitas setiap produk yang dihasilkan oleh perusahaan dijamin dengan sertifikat produk (weight and analysis certificate) yang berstandar internasional dan berpedoman kepada standar produk yang ditetapkan oleh London Metal Exchange (LME) sehingga dapat diperdagangkan sebagai komoditi di pasar bursa logam.

Jenis-jenis produk yang diproduksi oleh PT Tambang Timah dibedakan atas kualitas dan bentuknya.

A.          Berdasarkan kualitas produk dapat dibedakan atas:

·       Banka Tin (kadar Sn 99.9%)

·       Mentok Tin (kadar Sn 99,85%)

·       Banka Low Lead (Banka LL) terdiri atas Banka LL100ppm, Banka LL50ppm, Banka LL40ppm, Banka LL80ppm, Banka LL200ppm

·       Tin Alloy, dalam bentuk babbit (kadar Sn 80-88 %) dan Pewter (kadar Sn 91-95 %) 

·       Tin Solder, produk solder (info lebih lanjut dapat dilihat di situs resmi PT.TIMAH.)

B.          Berdasarkan bentuk dapat dibedakan atas:

·       Banka Small Ingot

·       Banka Tin Shot

·       Banka Pyramid

·       Banka Anoda

BAB IV

PEMBAHASAN

            Pada pengolahan timah ini pada dasarnya  Proses peleburan timah menggunakan reduktor gas CO, gas ini diperoleh dari hasil pembakaran C (fixed carbon) dalam antrasit dengan reaksi sebagai berikut:

C(s) + O2(g)               CO₂(g)                                                            (1)

CO₂(g) + C(s)             2 CO(g)                                                           (2)             

2C(s) + O2(g)             2 CO(g)                                                           (3)

Pada temperatur operasi 1400°C gas CO lebih stabil daripada gas CO₂ sehingga reaksi berjalan ke kanan dan diperoleh gas CO. Reaksi reduksi bijih timah menjadi timah bebas adalah sebagai berikut:

SnO₂(s)  +  CO(g)                  SnO(s)  + CO₂(g)                                           (4)

SnO(s)  +   CO (g)                  Sn(l) + CO₂(g)                                                (5)

Dari reaksi tersebut, masih terdapat SnO₂ yang tidak tereduksi oleh C(s)  yang lalu akan bereaksi dengan Sn(l) dan silika (SiO₂) untuk menghasilkan  terak (slag) stannous silicate. Reaksi yang terjadi adalah:

SnO₂(s) +  Sn(l) +  2 SiO₂(l)               2 SnOSiO₂(sl)                                     (6)

Untuk menghasilkan Sn(l), terak ini dapat direduksi oleh C(s), reaksinya adalah sebagai berikut:

2SnOSiO₂(sl) +  2 C(s)                       2 Sn(l)  +  2 SiO₂(sl)  +  2 CO₂(g)      (7)

Pada temperatur 1150^oC – 1250^oC oksida - oksida pengotor yang terdapat di dalam bijih timah sebagian tereduksi menjadi FeO. Reaksi sebagai berikut:

3FeO(s) +  CO₂(g)                  Fe₃O₄(s) +  CO(g)                                          (8)

Fe₃O₄(s) +  CO(g)                  3FeO(s) +  CO₂(g)                                          (9)

Lalu adanya penambahan fluks akan mendesak FeO dan SnO dari dalam slag karena fluks/batu kapur akan terdekomposisi menjadi CaO dan CO2, dengan reaksi:

CaCO₃                                    CaO  + CO₂                                                                (10)

Yang dimulai pada temperatur 600°C dan akan sempurna pada temperatur 900-1000°C. Kemudian, akan bereaksi mendesak FeO dan SnO dari slag 1 dengan reaksi sebagai berikut :

SnO.SiO₂ (slag)   +  CaO (s)              SnO  (slag)  +  CaO.SiO₂ (slag)         (11)

SnO (slag)  +  CO  (g)                        Sn (l)  +  CO₂ (g)                                             (12)

2FeO.SiO₂ (slag)  +  CaO  (s)                        FeO  (slag)   +  CaO.SiO₂ (slag)        (13)

FeO  (slag)   +   CO  (g)                     Fe  (l)   +   CO₂ (g)                              (14)

Berikut ini adalah proses tambahan pada proses pengolahan timah

A.           Tapping

Tapping adalah proses mengeluarkan timah cair dan slag dalam tanur, setelah dilakukan tapping maka akan dipisahkan antara slag dan logam timah cair, sehingga logam timah cair yang dipisahkan dapat dicetak.

B.           Pencetakan

            Proses pencetakan dilakukan setelah mengeluarkan logam timah cair dari dalam tanur, pencetakan dilakukan dengan menggunakan cetakan yang sudah ada. Produk akhir disebut ingot.

C.           Refining (pemurnian)

1.            Pyrorefining

            Pyrorefining adalah metode pemurnian dengan menggunakan temperature tertentu guna mendapatkan produk yang memiliki impurities/pengotor seminimal mungkin. Pada industri pemurnian timah, produk yang didapat dari pyrorefining berkisar antara 99,85 – 99,95 %. Proses ini dilakukan dengan menambahkan zat aditif yang akan berfungsi sebagai pengikat impurities di dalam timah cair.Tahapan proses ini meliputi:

v  Pengurangan kadar As, dilakukan dengan cara menambahkan alumunium sehingga akan terbentuk senyawa AsAl yang mengapung di permukaan timah cair, karena ditiupkan udara ke dalam timah cair (proses polling).

v  Pengurangan kadar Cu dan Ni, dilakukan dengan menambahkan sulfur ke dalam timah cair sehingga akan terbentuk endapan CuS dan NiS. Analisa akhir juga tetap dilakukan untuk pengecekan, jika ternyata terdapat kandungan impurities yang melebihi atau di ambang batas standar yang ditetapkan maka dilakukan refiningulang sesuai dengan kandungan impurities yang ingin dikurangi.

v  Pengurangan kadar Fe, dilakukan dengan cara mengubah temperatur ketel menjadi 300 - 400°C sehingga akan terbentuk endapan FeSn di dasar ketel. Selain itu ditambahkan serbuk gergaji yang akan berfungsi sebagai buffer interface untuk memisahkan endapan FeSn dengan Sn cair.  

BAB V

KESIMPULAN

Dari paparan-paparan di atas dapat disimpulkan bahwa Timah adalah salah satu unsur logam utama yang dibutuhkan dalam kehidupan sehari- hari kita. Begitu banyak aplikasinya dalam kehidupan kita. Dan dengan jumlah yang cukup banyak di permukaan bumi membuatnya menjadi salah satu bahan alternatif favorit dalam pembuatan berbagai macam alat yang mendukung kehidupan sehari-hari kita. Bukan hanya dalam bentuk murni saja timah dapat menjadi sesuatu yang berharga, namun campuran logam timah juga sangat penting. Solder lunak, perunggu, logam babbit, logam bel, logam putih, campuran logam bentukan dan perunggu fosfor adalah beberapa campuran logam yang mengandung timah. Kemudian dalam pelapis dalam kaleng kemasan makanan, digunakan dalam pembuatan bola lampu, sampai pada penggunaan pada alat-alat olah raga.

Adapun Proses pengolahan mineral timah ini meliputi banyak proses, yaitu :

1.            Washing atau Pencucian

a.    Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening/si§zing dan uji kadar

b.    Pemisahan berdasarkan berat jenis

c.    Pengolahan tailing

d.    Proses Pengeringan

2.            Klasifikasi timah

3.            Pemisahan Mineral Ikutan

a.    Proses pre-smelting

b.    Proses Peleburan ( Smelting )

c.    Proses Refining ( Pemurnian )

4.            Pyrorefining

5.            Eutectic Refining

6.            Electrolitic Refining

DAFTAR PUSTAKA

http://revival44.wordpress.com/2010/03/02/logam-besi/
http://metal-hamzah.blog.friendster.com/2008/04/pengolahan-bijih-timah/
http://moslemchemistry.blogspot.com/2011/04/besi.html
http://www.encangirul.com/2011/04/proses-ekstraksi-timah-dari-ore.html
http://www.chem-is-try.org/
http://rimayantisihite.blogspot.com/2011/03/timah.html
http://www.ypb97.com/2010/02/proses-pemurnian-mineral.htm