Yang dimaksud dengan bahan galian adalah bijih (ore), mineral industri (industrial minerals) atau bahan galian Golongan C dan batu bara (coal).
Pengolahan bahan galian (mineral beneficiation/mineral processing/mineral dressing) adalah suatu proses pengolahan dengan memanfaatkan perbedaan-perbedaan sifat fisik bahan galian untuk memperoleh produkta bahan galian yang bersangkutan. Khusus untuk batu bara, proses pengolahan itu disebut pencucian batu bara (coal washing) atau preparasi batu bara (coal preparation).
Pada saat ini umumnya endapan bahan galian yang ditemukan di alam sudah jarang yang mempunyai mutu atau kadar mineral berharga yang tinggi dan siap untuk dilebur atau dimanfaatkan. Oleh sebab itu bahan galian tersebut perlu menjalani pengolahan bahan galian (PBG) agar mutu atau kadarnya dapat ditingkatkan sampai memenuhi kriteria pemasaran atau peleburan. Keuntungan yang bisa diperoleh dari proses PBG tersebut antara lain adalah :
Mengurangi ongkos angkut.
Mengurangi ongkos peleburan.
Mengurangi kehilangan (losses) logam berharga pada saat peleburan.
Proses pemisahan (pengolahan) secara fisik jauh lebih sederhana dan menguntungkan daripada proses pemisahan secara kimia.
Sedangkan metalurgi (metallurgy) adalah ilmu yang mempelajari cara-cara untuk memperoleh logam (metal) melalui proses fisika dan kimia serta mempelajari cara-cara memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia logam murni maupun paduannya (alloy). Metalurgi ada dua macam atau kelompok utama, yaitu :
Metalurgi ekstraktif (extractive metallurgy).
Metalurgi fisik dan ilmu bahan (physical metallurgy and material science).
Menurut Kirk-Othmer metalurgi ekstraktif adalah ilmu yang mempelajari cara-cara pengambilan (ekstraksi) logam dari bijih (ore = naturally occuring compounds) dan proses pemurniannya, sehingga sesuai dengan syarat-syarat komersial.
Metalurgi ekstraktif dibagi menjadi 3 (tiga) jalur, yaitu :
Piro metalurgi (pyro metallurgy) yang dalam proses ekstraksinya menggunakan energi panas yang tinggi (bisa sampai 2.000oC).
Hidro metalurgi (hydro metallurgy) yang menggunakan larutan kimia atau reagen organik untuk “menangkap” logamnya.
Elektro metalurgi (electro metallurgy) yang memanfaatkan teknik elektro-kimia (antar lain elektrolisis) untuk memperoleh logamnya.
Perbedaan utama antara PBG dengan ekstraktif metalurgi adalah :
Pada PBG : – bijih / mineral à tetap mineral
- kadar logam rendah à kadar logam tinggi
- sifat-sifat fisik dan kimiaà tak berubah
Pada ekstraktif metalurgi : – bijih / mineral à jadi logam (metal)
- sifat-sifat fisik dan kimiaà berubah
2. PENGOLAHAN BAHAN GALIAN (PBG)
Tahap-tahap utama dalam proses PBG terdiri dari (lihat Lampiran A) :
2.1. KOMINUSI ATAU REDUKSI UKURAN (COMMINUTION)
Kominusi atau pengecilan ukuran merupakan tahap awal dalam proses PBG yang bertujuan untuk :
Membebaskan / meliberasi (to liberate) mineral berharga dari material pengotornya.
Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.
Memperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain, misalnya reagen flotasi.
Kominusi ada 2 (dua) macam, yaitu :
Peremukan / pemecahan (crushing)
Penggerusan / penghalusan (grinding)
Disamping itu kominusi, baik peremukan maupun penggerusan, bisa terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
- Tahap pertama / primer (primary stage)
- Tahap kedua / sekunder (secondary stage)
- Tahap ketiga / tersier (tertiary stage)
- Kadang-kadang ada tahap keempat / kwarter (quaternary stage)
2.1.1. Peremukan / Pemecahan (Crushing)
Peremukan adalah proses reduksi ukuran dari bahan galian / bijih yang langsung dari tambang (ROM = run of mine) dan berukuran besar-besar (diameter sekitar 100 cm) menjadi ukuran 20-25 cm bahkan bisa sampai ukuran 2,5 cm.
Peralatan yang dipakai antara lain adalah :
Jaw crusher
Gyratory crusher
Cone crusher
Roll crusher
Impact crusher
Rotary breaker
Hammer mill
2.1.2. Penggerusan / Penghalusan (Grinding)
Penggerusan adalah proses lanjutan pengecilan ukuran dari yang sudah berukuran 2,5 cm menjadi ukuran yang lebih halus. Pada proses penggerusan dibutuhkan media penggerusan yang antara lain terdiri dari :
Bola-bola baja atau keramik (steel or ceramic balls).
Batang-batang baja (steel rods).
Campuran bola-bola baja dan bahan galian atau bijihnya sendiri yang disebut semi autagenous mill (SAG).
Tanpa media penggerus, hanya bahan galian atau bijihnya yang saling menggerus dan disebut autogenous mill.
Peralatan penggerusan yang dipergunakan adalah :
Ball mill dengan media penggerus berupa bola-bola baja atau keramik.
Rod mill dengan media penggerus berupa batang-batang baja.
Semi autogenous mill (SAG) bila media penggerusnya sebagian adalah bahan galian atau bijihnya sendiri.
Autogenous mill bila media penggerusnya adalah bahan galian atau bijihnya sendiri.
2.2. PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)
Setelah bahan galian atau bijih diremuk dan digerus, maka akan diperoleh bermacam-macam ukuran partikel. Oleh sebab itu harus dilakukan pemisahan berdasarkan ukuran partikel agar sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan pada proses pengolahan yang berikutnya.
2.2.1. Pengayakan / Penyaringan (Screening / Sieving)
Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium.
Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu :
- Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang-lubang ayakan (oversize).
- Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang-lubang ayakan (undersize).
Saringan (sieve) yang sering dipakai di laboratorium adalah :
Hand sieve
Vibrating sieve series / Tyler vibrating sive
Sieve shaker / rotap
Wet and dry sieving
Sedangkan ayakan (screen) yang berskala industri antara lain :
Stationary grizzly
Roll grizzly
Sieve bend
Revolving screen
Vibrating screen (single deck, double deck, triple deck, etc.)
Shaking screen
Rotary shifter
2.2.2. Klasifikasi (Classification)
Klasifikasi adalah proses pemisahan partikel berdasarkan kecepatan pengendapannya dalam suatu media (udara atau air). Klasifikasi dilakukan dalam suatu alat yang disebut classifier.
Produk dari proses klasifikasi ada 2 (dua), yaitu :
- Produk yang berukuran kecil/halus (slimes) mengalir di bagian atas disebut overflow.
- Produk yang berukuran lebih besar/kasar (sand) mengendap di bagian bawah (dasar) disebut underflow.
Proses pemisahan dalam classifier dapat terjadi dalam tiga cara (concept), yaitu :
Partition concept
Tapping concept
Rein concept
Hal ini dapat berlangsung apabila sejumlah partikel dengan bermacam-macam ukuran jatuh bebas di dalam suatu media atau fluida (udara atau air), maka setiap partikel akan menerima gaya berat dan gaya gesek dari media. Pada saat kecepatan gerak partikel menjadi rendah (tenang/laminer), ukuran partikel yang besar-besar mengendap lebih dahulu, kemudian diikuti oleh ukuran-ukuran yang lebih kecil, sedang yang terhalus (antara lain slimes) akan tidak sempat mengendap.
Peralatan yang umum dipakai dalam proses klasifikasi adalah :
Scrubber
Log washer
Sloping tank classifier (rake, spiral & drag)
Hydraulic bowl classifier
Hydraulic clindrical tank classifier
Hydraulic cone classifier
Counter current classifier
Pocket classifier
Hydrocyclone
Air separator
Solid bowl centrifuge
Elutriator
2.3. PENINGKATAN KADAR ATAU KONSENTRASI (CONCENTRATION)
Agar bahan galian yang mutu atau kadarnya rendah (marginal) dapat diolah lebih lanjut, yaitu diambil (di-ekstrak) logamnya, maka kadar bahan galian itu harus ditingkatkan dengan proses konsentrasi. Sifat-sifat fisik mineral yang dapat dimanfaatkan dalam proses konsentrasi adalah :
- Perbedaan berat jenis atau kerapatan untuk proses konsentrasi gravitasi dan media berat.
- Perbedaan sifat kelistrikan untuk proses konsentrasi elektrostatik.
- Perbedaan sifat kemagnetan untuk proses konsentrasi magnetik.
- Perbedaan sifat permukaan partikel untuk proses flotasi.
Proses peningkatan kadar itu ada bermacam-macam, antara lain :
2.3.1. Pemilahan (Sorting)
Bila ukuran bongkahnya cukup besar, maka pemisahan dilakukan dengan tangan (manual), artinya yang terlihat bukan mineral berharga dipisahkan untuk dibuang.
2.3.2. Konsentrasi Gravitasi (Gravity Concentration)
Yaitu pemisahan mineral berdasarkan perbedaan berat jenis dalam suatu media fluida, jadi sebenarnya juga memanfaatkan perbedaan kecepatan pengendapan mineral-mineral yang ada.
Ada 3 (tiga) cara pemisahan secara gravitasi bila dilihat dari segi gerakan fluidanya, yaitu :
- Fluida tenang, contoh dense medium separation (DMS) atau heavy medium separation (HMS).
- Aliran fluida horisontal, contoh sluice box, shaking table dan spiral concentration.
- Aliran fluida vertikal, contoh jengkek (jig).
Bila jumlah partikel (mineral) di dalam fluida relatif sedikit, maka akan terjadi pengendapan bebas (free settling). Tetapi bila jumlah partikel banyak gerakannya akan terhambat sehingga terbentuk stratifikasi yang terdiri dari 3 (tiga) tahap sebagai berikut :
Hindered settling classification ; klasifikasi pengendapannya terhalang.
Differential acceleration pada awal pengendapan ; artinya partikel yang berat mengendap lebih dahulu.
Consolidation trickling pada akhir pengendapan ; partikel-partikel kecil berusaha mengatur diri di antara partikel-partikel besar sesuai dengan berat jenisnya.
Produk dari proses konsentrasi gravitasi ada 3 (tiga), yaitu :
- Konsentrat (concentrate) yang terdiri dari kumpulan mineral berharga dengan kadar tinggi.
- Amang (middling) yaitu konsentrat yang masih kotor.
- Ampas (tailing) yang terdiri dari mineral-mineral pengotor yang harus dibuang.
Peralatan konsentrasi gravitasi yang banyak dipakai adalah :
Jengkek (jig) dengan bermacam-macam rekacipta (design).
Meja goyang (shaking table).
Konsentrator spiral (Humprey spiral concentrator).
Palong / sakan (sluice box).
2.3.3. Konsentrasi dengan Media Berat (Dense/Heavy Medium Separation)
Merupakan proses konsentrasi yang bertujuan untuk memisahkan mineral-mineral berharga yang lebih berat dari pengotornya yang terdiri dari mineral-mineral ringan dengan menggunakan medium pemisah yang berat jenisnya lebih besar dari air (berat jenisnya > 1).
Produk dari proses konsentrasi ini adalah :
- Endapan (sink) yang terdiri dari mineral-mineral berharga yang berat.
- Apungan (float) yang terdiri dari mineral-mineral pengotor yang ringan.
Media pemisah yang pernah dipakai antara lain :
- Air + magnetit halus dengan kerapatan 1,25 – 2,20 ton/m3.
- Air + ferrosilikon dengan kerapatan 2,90 – 3,40 ton/m3.
- Air + magnetit + ferrosilikon dengan kerapatan 2,20 – 2,90.
- Larutan berat seperti tetra bromo ethana (b.j. = 2,96), bromoform (b.j. = 2,85) dan methylene jodida (b.j. = 3,32). Tetapi larutan berat ini harganya mahal, oleh sebab itu hanya dipakai untuk percobaan-percobaan di laboratorium.
Peralatan yang biasa dipakai adalah gravity dense/heavy medium separators yang berdasarkan bentuknya ada 2 (dua) macam, yaitu :
Drum separator karena bentuknya silindris.
Cone separator karena bentuknya seperti corongan.
2.3.4. Konsentrasi Elektrostatik (Electrostatic Concentration)
Merupakan proses konsentrasi dengan memanfaatkan perbedaan sifat konduktor (mudah menghantarkan arus listrik) dan non-konduktor (nir konduktor) dari mineral.
Kendala proses konsentrasi ini adalah :
- Hanya sesuai untuk proses konsentrasi dengan jumlah umpan yang tidak terlalu besar.
- Karena prosesnya harus kering, maka timbul masalah dengan debu yang berterbangan.
Mineral-mineral yang bersifat konduktor antara lain adalah :
- Magnetit (Fe3 O4)
- Kasiterit (Sn O2)
- Ilmenit (Fe Ti O3)
- Molibdenit (Mo S2)
- Wolframit [(Fe, M) WO4]
- Galena (Pb S)
- Pirit (Fe S2)
Produk dari proses konsentrasi ini adalah :
- Mineral-mineral konduktor sebagai konsentrat.
- Mineral-mineral non-konduktor sebagai ampas (tailing).
Peralatan yang biasa dipakai adalah :
Electrodynamic separator (high tension separator).
Electrostatic separator yang terdiri dari :
- plate electrostatic separator
- screen electrostatic separator
2.3.5. Konsentrasi Magnetik (Magnetic Concentration)
Adalah proses konsentrasi yang memanfaatkan perbedaan sifat kemagnetan (magnetic susceptibility) yang dimiliki mineral. Sifat kemagnetan bahan galian ada 3 (tiga) macam, yaitu :
- Ferromagnetic, yaitu bahan galian (mineral) yang sangat kuat untuk ditarik oleh medan magnet. Misalnya magnetit (Fe3 O4).
- Paramagnetic, yaitu bahan galian yang dapat tertarik oleh medan magnet. Contohnya hematit (Fe2 O3), ilmenit (Se Ti O3) dan pyrhotit (Fe S).
- Diamagnetic, yaitu bahan galian yang tak tertarik oleh medan magnet. Misalnya : kwarsa (Si O2) dan feldspar [(Na, K, Al) Si3 O8].
Jadi produk dari proses konsentrasi yang berlangsung basah ini adalah :
- Mineral-mineral magnetik sebagai konsentrat.
- Mineral-mineral non-magnetik sebagai ampas (tailing).
Peralatan yang dipakai disebut magnetic separator yang terdiri dari :
Induced roll dry magnetic separator.
Wet drum low intensity magnetic separator yang arah aliran dapat :
- concurrent
- countercurrent
- counter rotation
Sedang letak magnetnya bisa :
- Suspended magnets
- Suspended magnets with continuous removal
- Cobbing drum
2.3.6. Konsentrasi Secara Flotasi (Flotation Concentration)
Merupakan proses konsentrasi berdasarkan sifat “senang terhadap udara” atau “takut terhadap air” (hydrophobic). Pada umumnya mineral-mineral oksida dan sulfida akan tenggelam bila dicelupkan ke dalam air, karena permukaan mineral-mineral itu bersifat “suka akan air” (hydrophilic). Tetapi beberapa mineral sulfida, antara lain kalkopirit (Cu Fe S2), galena (Pb S), dan sfalerit (Zn S) mudah diubah sifat permukaannya dari suka air menjadi suka udara dengan menambahkan reagen yang terdiri dari senyawa hidrokarbon. Sejumlah reagen kimia yang sering digunakan dalam proses flotasi adalah :
Pembuih (frother) yang berfungsi sebagai pen-stabil gelembung-gelembung udara. Misalnya : methyl isobuthyl carbinol (MIBC), minyak pinus, dan terpentin.
Kolektor / pengumpul (collector) yang bisa mengubah sifat permukaan mineral yang semula suka air menjadi suka udara. Contohnya : xanthate, thiocarbonilid, asam oleik, dll.
Penekan / pencegah (depresant) yang berguna untuk mencegah agar mineral pengotor tidak ikut menempel pada udara dan ikut terapung. Misalnya : Zn SO4 untuk menekan Zn S.
Pengatur keasaman (pH regulator) yang berfungsi untuk mengatur tingkat keasaman proses flotasi. Misalnya : HCl, HNO3, Ca (OH)3, NH4 OH, dll.
Produk flotasi ada 3 (tiga) macam, yaitu :
- Konsentrat (concentrate) yang berupa mineral-mineral yang ikut terapung (mineral-mineral apungan) dengan gelembung-gelembung udara.
- Amang (middling) yang merupakan mineral-mineral apungan yang masih mengandung banyak mineral-mineral pengotor.
- Ampas (tailing) yang tenggelam terdiri dari mineral-mineral pengotor.
Peralatan yang biasa dipakai adalah :
Mechanical flotation yang terdiri dari berbagai variasi antara lain :
- Agitair cell
- Denver cell
- Krupp cell
- Outokumpu cell
- Wemco-Fagregren cell
Pneumatic flotation yang terdiri dari variasi :
- Column cell
- Cyclo cell
- Davcra cell
- Flotaire cell
2.4. PENGURANGAN KADAR AIR / PENGAWA-AIRAN (DEWATERING)
Kegiatan ini bertujuan untuk mengurangi kandungan air yang ada pada konsentrat yang diperoleh dengan proses basah, misalnya proses konsentrasi gravitasi dan flotasi.
Cara-cara pengawa-airan ini ada 3 (tiga), yaitu :
2.4.1. Cara Pengentalan / Pemekatan (Thickening)
Konsentrat yang berupa lumpur dimasukkan ke dalam bejana bulat. Bagian yang pekat mengendap ke bawah disebut underflow, sedangkan bagian yang encer atau airnya mengalir di bagian atas disebut overflow. Kedua produk itu dikeluarkan secara terus menerus (continuous).
Peralatan yang biasa dipakai adalah :
Rake thickener.
Deep cone thickener.
Free flow thickener.
2.4.2. Cara Penapisan / Pengawa-airan (Filtration)
Dengan cara pengentalan kadar airnya masih cukup tinggi, maka bagian yang pekat dari pengentalan dimasukkan ke penapis yang disertai dengan pengisapan, sehingga jumlah air yang terisap akan banyak. Dengan demikian akan dapat dipisahkan padatan dari airnya.
Peralatan yang dipakai adalah :
Vacuum (suction) filters yang terdiri dari :
- intermitten, misalnya Moore leaf filter.
- Continuous ada beberapa tipe, yaitu :
* bentuk silindris / tromol (drum type), misalnya : Oliver filter, Dorrco filter.
* bentuk cakram (disk type) berputar, contohnya : American filter.
* bentuk lembaran berputar (revolving leaf type), contohnya : Oliver filter.
* bentuk meja (desk type), misalnya : Caldecott sand table filter.
Pressure filter, misalnya :
- Merrill plate and frame filter
- Kelly pressure filter
- Burt revolving filter
2.4.3. Pengeringan (Drying)
Yaitu proses untuk membuang seluruh kandung air dari padatan yang berasal dari konsentrat dengan cara penguapan (evaporization/evaporation).
Peralatan atau cara yang dipakai ada bermacam-macam, yaitu :
Hearth type drying/air dried/air baked, yaitu pengeringan yang dilakukan di atas lantai oleh sinar matahari dan harus sering diaduk (dibolak-balik).
Shaft drier, ada dua macam, yaitu :
- tower drier, material (mineral) yang basah dijatuhkan di dalam saluran silindris vertikal yang dialiri udara panas (80o – 100o).
- rotary drier, material yang basah dialirkan ke dalam silinder panjang yang diputar pada posisi agak miring dan dialiri udara panas yang berlawanan arah.
Film type drier (atmospheric drum drier) ; silinder baja yang di dalamnya dialiri uap air (steam). Jarang dipakai.
Spray drier, material halus yang basah dan disemburkan ke dalam ruangan panas ; material yang kering akan terkumpul di bagian bawah ruangan. Cara ini juga jarang dipakai.
2.5. PENANGANAN MATERIAL (MATERIAL HANDLING)
Bahan galian (mineral/bijih) yang mengalami PBG harus ditangani dengan cepat dan seksama, baik yang berupa konsentrat basah dan kering maupun yang berbentuk ampas (tailing).
2.5.1. Penanganan Material Padat Kering (Dry Solid Handling)
Bila masih berupa bahan galian hasil penambangan (ROM), maka harus ditumpuk di tempat yang sudah ditentukan yang di sekelilingnya telah dilengkapi dengan saluran penyaliran (drainage system). Tetapi jika sudah berupa konsentrat, maka harus disimpan di dalam gudang yang tertutup sebelum sempat diproses lebih lanjut.
2.5.2. Penanganan Lumpur (Slurry Handling)
Bila lumpur itu sudah mengandung mineral berharga yang kadarnya tinggi, maka dapat segera dimasukkan ke pemekat (thickener) atau penapis (filter). Jika masih agak kotor (middling), maka harus diproses dengan alat khusus yang sesuai.
2.5.3. Penanganan / Pembuangan Ampas (Tailing Disposal)
Kegiatan ini yang paling sulit penanganannya karena :
Jumlahnya (volumenya) sangat banyak, antara 70% – 90% dari material yang ditambang.
Kadang-kadang mengandung bahan berbahaya dan beracun (B-3).
Sulit mencarikan lahan yang cocok untuk menimbun ampas bila metode penambangan timbun-balik (back fill mining method) tak dapat segera dilakukan, sehingga kadang-kadang harus dibuatkan kolam pengendap. Oleh sebab itu pembuangan ampas ini seringkali menjadi komponen kegiatan penambangan yang meminta pemikiran khusus sepanjang umur tambang.
3. METALURGI EKSTRAKTIF (EXTRACTIVE METALLURGY) DAN PEMURNIAN (REFINING)
Tahapan proses (process aims) pada metalurgi ekstraktif (lihat Lampiran B, C dan D) adalah :
Pemisahan (separation), yaitu pembuangan unsur, campuran (compounds) atau material yang tidak diinginkan dari bijih (sumber metal = source of metal).
Pembentukan campuran (compound foramtion), yaitu cara memproduksi material yang secara struktur dan sifat-sifat kimianya berbeda dari bijihnya (sumbernya).
Pengambilan/produksi metal (metal production), yaitu cara-cara memperoleh metal yang belum murni.
Pemurnian metal (metal purification), yaitu pembersihan, metal yang belum murni (membuang unsur-unsur pengotor dari metal yang belum murni), sehingga diperoleh metal murni.
Metalurgi ekstraktif terdiri dari :
Pirometalurgi (pyrometallurgy), menggunakan energi panas sampai 2.000o C.
Hidrometalurgi (hydrometallurgy), menggunakan larutan dan reagen organik.
Elektrometalurgi (electrometallurgy), memanfaatkan teknik elektro-kimia.
3.1. PIROMETALURGI (PYROMETALLURGY)
Suatu proses ekstraksi metal dengan memakai energi panas. Suhu yang dicapai ada yang hanya 50o – 250o C (proses Mond untuk pemurnian nikel), tetapi ada yang mencapai 2.000o C (proses pembuatan paduan baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 500o – 1.600o C ; pada suhu tersebut kebanyakan metal atau paduan metal sudah dalam fase cair bahkan kadang-kadang dalam fase gas.
Umpan yang baik adalah konsentrat dengan kadar metal yang tinggi agar dapat mengurangi pemakaian energi panas. Penghematan energi panas dapat juga dilakukan dengan memilih dan memanfaatkan reaksi kimia eksotermik (exothermic).
Sumber energi panas dapat berasal dari :
Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik).
Bahan bakar (hydrocarbon fuels) : kokas, gas dan minyak bumi.
Energi listrik.
Energi terselubung/tersembunyi (conserved energy = sensible heat), panas buangan dipakai untuk pemanasan awal (preheating process).
Peralatan yang umumnya dipakai adalah :
Tanur tiup (blast furnace).
Reverberatory furnace.
Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :
Pierce-Smith converter.
Bessemer converter.
Kaldo cenverter.
Linz-Donawitz (L-D) converter.
Open hearth furnace.
3.2. HIDROMETALURGI (HYDROMETALLURGY)
Yaitu proses ekstraksi metal dengan larutan reagen encer (< 1 gramol) dan pada suhu < 100o C. Reaksi kimia yang dipilih biasanya yang sangat selektif;
artinya hanya metal yang diinginkan saja yang akan bereaksi (larut) dan kemudian dipisahkan dari material yang tak diinginkan.
Kondisi yang baik untuk hidrometalurgi adalah :
Metal yang diinginkan harus mudah larut dalam reagen yang murah.
Metal yang larut tersebut harus dapat “diambil” dari larutannya dengan mudah dan murah.
Unsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada proses berikutnya.
Mineral-mineral pengganggu (gangue minerals) jangan terlalu banyak menyerap (bereaksi) dengan zat pelarut yang dipakai.
Zat pelarutnya harus dapat “diperoleh kembali” untuk didaur ulang.
Zat yang diumpankan (yang dilarutkan) jangan banyak mengandung lempung (clay minerals), karena akan sulit memisahkannya.
Zat yang diumpankan harus porous atau punya permukaan kontak yang luas agar mudah (cepat) bereaksi pada suhu rendah.
Zat pelarutnya sebaiknya tidak korosif dan tidak beracun (non-corrosive and non-toxic), jadi tidak membahayakan alat dan operator.
Peralatan yang dipergunakan adalah :
Electrolysis / electrolytic cell.
Bejana pelindian (leaching box).
3.3. ELEKTROMETALURGI (ELECTROMETALLURGY)
Suatu proses ekstraksi logam yang memakai teknik elektro-kimia, misalnya : baterai dan elektrolisa (electrolysis = electrorefining). Pada proses ini kecuali diperlukan arus listrik sebagai sumber energi juga diperlukan elektroda (electrodes) dan cairan elektrolit (electrolyte).
Elektroda harus memiliki sifat-sifat :
Konduktor listrik yang baik.
Potensial yang terbentuk di sekitar elektroda harus rendah.
Tidak mudah bereaksi dengan metal yang lain dan tidak membentuk campuran yang dapat mengganggu proses elektrolisa.
Bila elektroda itu padat, ada syarat tambahan agar proses elektrolisa berlangsung memuaskan, yaitu harus :
Mudah diperoleh atau disiapkan dengan murah.
Tahan korosi dalam zat larut.
Stabil, kuat dan tidak mudah terkikis (resistance to abrasion).
Harus murah harganya.
Elektrolit harus memiliki sifat-sifat :
Memiliki daya hantar ion yang tinggi.
Tidak mudah terurai atau bereaksi (high chemical stability).
Memiliki daya larut yang tinggi bagi metal yang diinginkan.
Peralatan yang biasa dipakai electric arc furnace.
Yang dimaksud dengan bahan galian adalah bijih (ore), mineral industri (industrial minerals) atau bahan galian Golongan C dan batu bara (coal).
Pengolahan bahan galian (mineral beneficiation/mineral processing/mineral dressing) adalah suatu proses pengolahan dengan memanfaatkan perbedaan-perbedaan sifat fisik bahan galian untuk memperoleh produkta bahan galian yang bersangkutan. Khusus untuk batu bara, proses pengolahan itu disebut pencucian batu bara (coal washing) atau preparasi batu bara (coal preparation).
Pada saat ini umumnya endapan bahan galian yang ditemukan di alam sudah jarang yang mempunyai mutu atau kadar mineral berharga yang tinggi dan siap untuk dilebur atau dimanfaatkan. Oleh sebab itu bahan galian tersebut perlu menjalani pengolahan bahan galian (PBG) agar mutu atau kadarnya dapat ditingkatkan sampai memenuhi kriteria pemasaran atau peleburan. Keuntungan yang bisa diperoleh dari proses PBG tersebut antara lain adalah :
Mengurangi ongkos angkut.
Mengurangi ongkos peleburan.
Mengurangi kehilangan (losses) logam berharga pada saat peleburan.
Proses pemisahan (pengolahan) secara fisik jauh lebih sederhana dan menguntungkan daripada proses pemisahan secara kimia.
Sedangkan metalurgi (metallurgy) adalah ilmu yang mempelajari cara-cara untuk memperoleh logam (metal) melalui proses fisika dan kimia serta mempelajari cara-cara memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia logam murni maupun paduannya (alloy). Metalurgi ada dua macam atau kelompok utama, yaitu :
Metalurgi ekstraktif (extractive metallurgy).
Metalurgi fisik dan ilmu bahan (physical metallurgy and material science).
Menurut Kirk-Othmer metalurgi ekstraktif adalah ilmu yang mempelajari cara-cara pengambilan (ekstraksi) logam dari bijih (ore = naturally occuring compounds) dan proses pemurniannya, sehingga sesuai dengan syarat-syarat komersial.
Metalurgi ekstraktif dibagi menjadi 3 (tiga) jalur, yaitu :
Piro metalurgi (pyro metallurgy) yang dalam proses ekstraksinya menggunakan energi panas yang tinggi (bisa sampai 2.000oC).
Hidro metalurgi (hydro metallurgy) yang menggunakan larutan kimia atau reagen organik untuk “menangkap” logamnya.
Elektro metalurgi (electro metallurgy) yang memanfaatkan teknik elektro-kimia (antar lain elektrolisis) untuk memperoleh logamnya.
Perbedaan utama antara PBG dengan ekstraktif metalurgi adalah :
Pada PBG : – bijih / mineral à tetap mineral
- kadar logam rendah à kadar logam tinggi
- sifat-sifat fisik dan kimiaà tak berubah
Pada ekstraktif metalurgi : – bijih / mineral à jadi logam (metal)
- sifat-sifat fisik dan kimiaà berubah
2. PENGOLAHAN BAHAN GALIAN (PBG)
Tahap-tahap utama dalam proses PBG terdiri dari (lihat Lampiran A) :
2.1. KOMINUSI ATAU REDUKSI UKURAN (COMMINUTION)
Kominusi atau pengecilan ukuran merupakan tahap awal dalam proses PBG yang bertujuan untuk :
Membebaskan / meliberasi (to liberate) mineral berharga dari material pengotornya.
Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.
Memperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain, misalnya reagen flotasi.
Kominusi ada 2 (dua) macam, yaitu :
Peremukan / pemecahan (crushing)
Penggerusan / penghalusan (grinding)
Disamping itu kominusi, baik peremukan maupun penggerusan, bisa terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
- Tahap pertama / primer (primary stage)
- Tahap kedua / sekunder (secondary stage)
- Tahap ketiga / tersier (tertiary stage)
- Kadang-kadang ada tahap keempat / kwarter (quaternary stage)
2.1.1. Peremukan / Pemecahan (Crushing)
Peremukan adalah proses reduksi ukuran dari bahan galian / bijih yang langsung dari tambang (ROM = run of mine) dan berukuran besar-besar (diameter sekitar 100 cm) menjadi ukuran 20-25 cm bahkan bisa sampai ukuran 2,5 cm.
Peralatan yang dipakai antara lain adalah :
Jaw crusher
Gyratory crusher
Cone crusher
Roll crusher
Impact crusher
Rotary breaker
Hammer mill
2.1.2. Penggerusan / Penghalusan (Grinding)
Penggerusan adalah proses lanjutan pengecilan ukuran dari yang sudah berukuran 2,5 cm menjadi ukuran yang lebih halus. Pada proses penggerusan dibutuhkan media penggerusan yang antara lain terdiri dari :
Bola-bola baja atau keramik (steel or ceramic balls).
Batang-batang baja (steel rods).
Campuran bola-bola baja dan bahan galian atau bijihnya sendiri yang disebut semi autagenous mill (SAG).
Tanpa media penggerus, hanya bahan galian atau bijihnya yang saling menggerus dan disebut autogenous mill.
Peralatan penggerusan yang dipergunakan adalah :
Ball mill dengan media penggerus berupa bola-bola baja atau keramik.
Rod mill dengan media penggerus berupa batang-batang baja.
Semi autogenous mill (SAG) bila media penggerusnya sebagian adalah bahan galian atau bijihnya sendiri.
Autogenous mill bila media penggerusnya adalah bahan galian atau bijihnya sendiri.
2.2. PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)
Setelah bahan galian atau bijih diremuk dan digerus, maka akan diperoleh bermacam-macam ukuran partikel. Oleh sebab itu harus dilakukan pemisahan berdasarkan ukuran partikel agar sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan pada proses pengolahan yang berikutnya.
2.2.1. Pengayakan / Penyaringan (Screening / Sieving)
Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium.
Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu :
- Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang-lubang ayakan (oversize).
- Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang-lubang ayakan (undersize).
Saringan (sieve) yang sering dipakai di laboratorium adalah :
Hand sieve
Vibrating sieve series / Tyler vibrating sive
Sieve shaker / rotap
Wet and dry sieving
Sedangkan ayakan (screen) yang berskala industri antara lain :
Stationary grizzly
Roll grizzly
Sieve bend
Revolving screen
Vibrating screen (single deck, double deck, triple deck, etc.)
Shaking screen
Rotary shifter
2.2.2. Klasifikasi (Classification)
Klasifikasi adalah proses pemisahan partikel berdasarkan kecepatan pengendapannya dalam suatu media (udara atau air). Klasifikasi dilakukan dalam suatu alat yang disebut classifier.
Produk dari proses klasifikasi ada 2 (dua), yaitu :
- Produk yang berukuran kecil/halus (slimes) mengalir di bagian atas disebut overflow.
- Produk yang berukuran lebih besar/kasar (sand) mengendap di bagian bawah (dasar) disebut underflow.
Proses pemisahan dalam classifier dapat terjadi dalam tiga cara (concept), yaitu :
Partition concept
Tapping concept
Rein concept
Hal ini dapat berlangsung apabila sejumlah partikel dengan bermacam-macam ukuran jatuh bebas di dalam suatu media atau fluida (udara atau air), maka setiap partikel akan menerima gaya berat dan gaya gesek dari media. Pada saat kecepatan gerak partikel menjadi rendah (tenang/laminer), ukuran partikel yang besar-besar mengendap lebih dahulu, kemudian diikuti oleh ukuran-ukuran yang lebih kecil, sedang yang terhalus (antara lain slimes) akan tidak sempat mengendap.
Peralatan yang umum dipakai dalam proses klasifikasi adalah :
Scrubber
Log washer
Sloping tank classifier (rake, spiral & drag)
Hydraulic bowl classifier
Hydraulic clindrical tank classifier
Hydraulic cone classifier
Counter current classifier
Pocket classifier
Hydrocyclone
Air separator
Solid bowl centrifuge
Elutriator
2.3. PENINGKATAN KADAR ATAU KONSENTRASI (CONCENTRATION)
Agar bahan galian yang mutu atau kadarnya rendah (marginal) dapat diolah lebih lanjut, yaitu diambil (di-ekstrak) logamnya, maka kadar bahan galian itu harus ditingkatkan dengan proses konsentrasi. Sifat-sifat fisik mineral yang dapat dimanfaatkan dalam proses konsentrasi adalah :
- Perbedaan berat jenis atau kerapatan untuk proses konsentrasi gravitasi dan media berat.
- Perbedaan sifat kelistrikan untuk proses konsentrasi elektrostatik.
- Perbedaan sifat kemagnetan untuk proses konsentrasi magnetik.
- Perbedaan sifat permukaan partikel untuk proses flotasi.
Proses peningkatan kadar itu ada bermacam-macam, antara lain :
2.3.1. Pemilahan (Sorting)
Bila ukuran bongkahnya cukup besar, maka pemisahan dilakukan dengan tangan (manual), artinya yang terlihat bukan mineral berharga dipisahkan untuk dibuang.
2.3.2. Konsentrasi Gravitasi (Gravity Concentration)
Yaitu pemisahan mineral berdasarkan perbedaan berat jenis dalam suatu media fluida, jadi sebenarnya juga memanfaatkan perbedaan kecepatan pengendapan mineral-mineral yang ada.
Ada 3 (tiga) cara pemisahan secara gravitasi bila dilihat dari segi gerakan fluidanya, yaitu :
- Fluida tenang, contoh dense medium separation (DMS) atau heavy medium separation (HMS).
- Aliran fluida horisontal, contoh sluice box, shaking table dan spiral concentration.
- Aliran fluida vertikal, contoh jengkek (jig).
Bila jumlah partikel (mineral) di dalam fluida relatif sedikit, maka akan terjadi pengendapan bebas (free settling). Tetapi bila jumlah partikel banyak gerakannya akan terhambat sehingga terbentuk stratifikasi yang terdiri dari 3 (tiga) tahap sebagai berikut :
Hindered settling classification ; klasifikasi pengendapannya terhalang.
Differential acceleration pada awal pengendapan ; artinya partikel yang berat mengendap lebih dahulu.
Consolidation trickling pada akhir pengendapan ; partikel-partikel kecil berusaha mengatur diri di antara partikel-partikel besar sesuai dengan berat jenisnya.
Produk dari proses konsentrasi gravitasi ada 3 (tiga), yaitu :
- Konsentrat (concentrate) yang terdiri dari kumpulan mineral berharga dengan kadar tinggi.
- Amang (middling) yaitu konsentrat yang masih kotor.
- Ampas (tailing) yang terdiri dari mineral-mineral pengotor yang harus dibuang.
Peralatan konsentrasi gravitasi yang banyak dipakai adalah :
Jengkek (jig) dengan bermacam-macam rekacipta (design).
Meja goyang (shaking table).
Konsentrator spiral (Humprey spiral concentrator).
Palong / sakan (sluice box).
2.3.3. Konsentrasi dengan Media Berat (Dense/Heavy Medium Separation)
Merupakan proses konsentrasi yang bertujuan untuk memisahkan mineral-mineral berharga yang lebih berat dari pengotornya yang terdiri dari mineral-mineral ringan dengan menggunakan medium pemisah yang berat jenisnya lebih besar dari air (berat jenisnya > 1).
Produk dari proses konsentrasi ini adalah :
- Endapan (sink) yang terdiri dari mineral-mineral berharga yang berat.
- Apungan (float) yang terdiri dari mineral-mineral pengotor yang ringan.
Media pemisah yang pernah dipakai antara lain :
- Air + magnetit halus dengan kerapatan 1,25 – 2,20 ton/m3.
- Air + ferrosilikon dengan kerapatan 2,90 – 3,40 ton/m3.
- Air + magnetit + ferrosilikon dengan kerapatan 2,20 – 2,90.
- Larutan berat seperti tetra bromo ethana (b.j. = 2,96), bromoform (b.j. = 2,85) dan methylene jodida (b.j. = 3,32). Tetapi larutan berat ini harganya mahal, oleh sebab itu hanya dipakai untuk percobaan-percobaan di laboratorium.
Peralatan yang biasa dipakai adalah gravity dense/heavy medium separators yang berdasarkan bentuknya ada 2 (dua) macam, yaitu :
Drum separator karena bentuknya silindris.
Cone separator karena bentuknya seperti corongan.
2.3.4. Konsentrasi Elektrostatik (Electrostatic Concentration)
Merupakan proses konsentrasi dengan memanfaatkan perbedaan sifat konduktor (mudah menghantarkan arus listrik) dan non-konduktor (nir konduktor) dari mineral.
Kendala proses konsentrasi ini adalah :
- Hanya sesuai untuk proses konsentrasi dengan jumlah umpan yang tidak terlalu besar.
- Karena prosesnya harus kering, maka timbul masalah dengan debu yang berterbangan.
Mineral-mineral yang bersifat konduktor antara lain adalah :
- Magnetit (Fe3 O4)
- Kasiterit (Sn O2)
- Ilmenit (Fe Ti O3)
- Molibdenit (Mo S2)
- Wolframit [(Fe, M) WO4]
- Galena (Pb S)
- Pirit (Fe S2)
Produk dari proses konsentrasi ini adalah :
- Mineral-mineral konduktor sebagai konsentrat.
- Mineral-mineral non-konduktor sebagai ampas (tailing).
Peralatan yang biasa dipakai adalah :
Electrodynamic separator (high tension separator).
Electrostatic separator yang terdiri dari :
- plate electrostatic separator
- screen electrostatic separator
2.3.5. Konsentrasi Magnetik (Magnetic Concentration)
Adalah proses konsentrasi yang memanfaatkan perbedaan sifat kemagnetan (magnetic susceptibility) yang dimiliki mineral. Sifat kemagnetan bahan galian ada 3 (tiga) macam, yaitu :
- Ferromagnetic, yaitu bahan galian (mineral) yang sangat kuat untuk ditarik oleh medan magnet. Misalnya magnetit (Fe3 O4).
- Paramagnetic, yaitu bahan galian yang dapat tertarik oleh medan magnet. Contohnya hematit (Fe2 O3), ilmenit (Se Ti O3) dan pyrhotit (Fe S).
- Diamagnetic, yaitu bahan galian yang tak tertarik oleh medan magnet. Misalnya : kwarsa (Si O2) dan feldspar [(Na, K, Al) Si3 O8].
Jadi produk dari proses konsentrasi yang berlangsung basah ini adalah :
- Mineral-mineral magnetik sebagai konsentrat.
- Mineral-mineral non-magnetik sebagai ampas (tailing).
Peralatan yang dipakai disebut magnetic separator yang terdiri dari :
Induced roll dry magnetic separator.
Wet drum low intensity magnetic separator yang arah aliran dapat :
- concurrent
- countercurrent
- counter rotation
Sedang letak magnetnya bisa :
- Suspended magnets
- Suspended magnets with continuous removal
- Cobbing drum
2.3.6. Konsentrasi Secara Flotasi (Flotation Concentration)
Merupakan proses konsentrasi berdasarkan sifat “senang terhadap udara” atau “takut terhadap air” (hydrophobic). Pada umumnya mineral-mineral oksida dan sulfida akan tenggelam bila dicelupkan ke dalam air, karena permukaan mineral-mineral itu bersifat “suka akan air” (hydrophilic). Tetapi beberapa mineral sulfida, antara lain kalkopirit (Cu Fe S2), galena (Pb S), dan sfalerit (Zn S) mudah diubah sifat permukaannya dari suka air menjadi suka udara dengan menambahkan reagen yang terdiri dari senyawa hidrokarbon. Sejumlah reagen kimia yang sering digunakan dalam proses flotasi adalah :
Pembuih (frother) yang berfungsi sebagai pen-stabil gelembung-gelembung udara. Misalnya : methyl isobuthyl carbinol (MIBC), minyak pinus, dan terpentin.
Kolektor / pengumpul (collector) yang bisa mengubah sifat permukaan mineral yang semula suka air menjadi suka udara. Contohnya : xanthate, thiocarbonilid, asam oleik, dll.
Penekan / pencegah (depresant) yang berguna untuk mencegah agar mineral pengotor tidak ikut menempel pada udara dan ikut terapung. Misalnya : Zn SO4 untuk menekan Zn S.
Pengatur keasaman (pH regulator) yang berfungsi untuk mengatur tingkat keasaman proses flotasi. Misalnya : HCl, HNO3, Ca (OH)3, NH4 OH, dll.
Produk flotasi ada 3 (tiga) macam, yaitu :
- Konsentrat (concentrate) yang berupa mineral-mineral yang ikut terapung (mineral-mineral apungan) dengan gelembung-gelembung udara.
- Amang (middling) yang merupakan mineral-mineral apungan yang masih mengandung banyak mineral-mineral pengotor.
- Ampas (tailing) yang tenggelam terdiri dari mineral-mineral pengotor.
Peralatan yang biasa dipakai adalah :
Mechanical flotation yang terdiri dari berbagai variasi antara lain :
- Agitair cell
- Denver cell
- Krupp cell
- Outokumpu cell
- Wemco-Fagregren cell
Pneumatic flotation yang terdiri dari variasi :
- Column cell
- Cyclo cell
- Davcra cell
- Flotaire cell
2.4. PENGURANGAN KADAR AIR / PENGAWA-AIRAN (DEWATERING)
Kegiatan ini bertujuan untuk mengurangi kandungan air yang ada pada konsentrat yang diperoleh dengan proses basah, misalnya proses konsentrasi gravitasi dan flotasi.
Cara-cara pengawa-airan ini ada 3 (tiga), yaitu :
2.4.1. Cara Pengentalan / Pemekatan (Thickening)
Konsentrat yang berupa lumpur dimasukkan ke dalam bejana bulat. Bagian yang pekat mengendap ke bawah disebut underflow, sedangkan bagian yang encer atau airnya mengalir di bagian atas disebut overflow. Kedua produk itu dikeluarkan secara terus menerus (continuous).
Peralatan yang biasa dipakai adalah :
Rake thickener.
Deep cone thickener.
Free flow thickener.
2.4.2. Cara Penapisan / Pengawa-airan (Filtration)
Dengan cara pengentalan kadar airnya masih cukup tinggi, maka bagian yang pekat dari pengentalan dimasukkan ke penapis yang disertai dengan pengisapan, sehingga jumlah air yang terisap akan banyak. Dengan demikian akan dapat dipisahkan padatan dari airnya.
Peralatan yang dipakai adalah :
Vacuum (suction) filters yang terdiri dari :
- intermitten, misalnya Moore leaf filter.
- Continuous ada beberapa tipe, yaitu :
* bentuk silindris / tromol (drum type), misalnya : Oliver filter, Dorrco filter.
* bentuk cakram (disk type) berputar, contohnya : American filter.
* bentuk lembaran berputar (revolving leaf type), contohnya : Oliver filter.
* bentuk meja (desk type), misalnya : Caldecott sand table filter.
Pressure filter, misalnya :
- Merrill plate and frame filter
- Kelly pressure filter
- Burt revolving filter
2.4.3. Pengeringan (Drying)
Yaitu proses untuk membuang seluruh kandung air dari padatan yang berasal dari konsentrat dengan cara penguapan (evaporization/evaporation).
Peralatan atau cara yang dipakai ada bermacam-macam, yaitu :
Hearth type drying/air dried/air baked, yaitu pengeringan yang dilakukan di atas lantai oleh sinar matahari dan harus sering diaduk (dibolak-balik).
Shaft drier, ada dua macam, yaitu :
- tower drier, material (mineral) yang basah dijatuhkan di dalam saluran silindris vertikal yang dialiri udara panas (80o – 100o).
- rotary drier, material yang basah dialirkan ke dalam silinder panjang yang diputar pada posisi agak miring dan dialiri udara panas yang berlawanan arah.
Film type drier (atmospheric drum drier) ; silinder baja yang di dalamnya dialiri uap air (steam). Jarang dipakai.
Spray drier, material halus yang basah dan disemburkan ke dalam ruangan panas ; material yang kering akan terkumpul di bagian bawah ruangan. Cara ini juga jarang dipakai.
2.5. PENANGANAN MATERIAL (MATERIAL HANDLING)
Bahan galian (mineral/bijih) yang mengalami PBG harus ditangani dengan cepat dan seksama, baik yang berupa konsentrat basah dan kering maupun yang berbentuk ampas (tailing).
2.5.1. Penanganan Material Padat Kering (Dry Solid Handling)
Bila masih berupa bahan galian hasil penambangan (ROM), maka harus ditumpuk di tempat yang sudah ditentukan yang di sekelilingnya telah dilengkapi dengan saluran penyaliran (drainage system). Tetapi jika sudah berupa konsentrat, maka harus disimpan di dalam gudang yang tertutup sebelum sempat diproses lebih lanjut.
2.5.2. Penanganan Lumpur (Slurry Handling)
Bila lumpur itu sudah mengandung mineral berharga yang kadarnya tinggi, maka dapat segera dimasukkan ke pemekat (thickener) atau penapis (filter). Jika masih agak kotor (middling), maka harus diproses dengan alat khusus yang sesuai.
2.5.3. Penanganan / Pembuangan Ampas (Tailing Disposal)
Kegiatan ini yang paling sulit penanganannya karena :
Jumlahnya (volumenya) sangat banyak, antara 70% – 90% dari material yang ditambang.
Kadang-kadang mengandung bahan berbahaya dan beracun (B-3).
Sulit mencarikan lahan yang cocok untuk menimbun ampas bila metode penambangan timbun-balik (back fill mining method) tak dapat segera dilakukan, sehingga kadang-kadang harus dibuatkan kolam pengendap. Oleh sebab itu pembuangan ampas ini seringkali menjadi komponen kegiatan penambangan yang meminta pemikiran khusus sepanjang umur tambang.
3. METALURGI EKSTRAKTIF (EXTRACTIVE METALLURGY) DAN PEMURNIAN (REFINING)
Tahapan proses (process aims) pada metalurgi ekstraktif (lihat Lampiran B, C dan D) adalah :
Pemisahan (separation), yaitu pembuangan unsur, campuran (compounds) atau material yang tidak diinginkan dari bijih (sumber metal = source of metal).
Pembentukan campuran (compound foramtion), yaitu cara memproduksi material yang secara struktur dan sifat-sifat kimianya berbeda dari bijihnya (sumbernya).
Pengambilan/produksi metal (metal production), yaitu cara-cara memperoleh metal yang belum murni.
Pemurnian metal (metal purification), yaitu pembersihan, metal yang belum murni (membuang unsur-unsur pengotor dari metal yang belum murni), sehingga diperoleh metal murni.
Metalurgi ekstraktif terdiri dari :
Pirometalurgi (pyrometallurgy), menggunakan energi panas sampai 2.000o C.
Hidrometalurgi (hydrometallurgy), menggunakan larutan dan reagen organik.
Elektrometalurgi (electrometallurgy), memanfaatkan teknik elektro-kimia.
3.1. PIROMETALURGI (PYROMETALLURGY)
Suatu proses ekstraksi metal dengan memakai energi panas. Suhu yang dicapai ada yang hanya 50o – 250o C (proses Mond untuk pemurnian nikel), tetapi ada yang mencapai 2.000o C (proses pembuatan paduan baja). Yang umum dipakai hanya berkisar 500o – 1.600o C ; pada suhu tersebut kebanyakan metal atau paduan metal sudah dalam fase cair bahkan kadang-kadang dalam fase gas.
Umpan yang baik adalah konsentrat dengan kadar metal yang tinggi agar dapat mengurangi pemakaian energi panas. Penghematan energi panas dapat juga dilakukan dengan memilih dan memanfaatkan reaksi kimia eksotermik (exothermic).
Sumber energi panas dapat berasal dari :
Energi kimia (chemical energy = reaksi kimia eksotermik).
Bahan bakar (hydrocarbon fuels) : kokas, gas dan minyak bumi.
Energi listrik.
Energi terselubung/tersembunyi (conserved energy = sensible heat), panas buangan dipakai untuk pemanasan awal (preheating process).
Peralatan yang umumnya dipakai adalah :
Tanur tiup (blast furnace).
Reverberatory furnace.
Sedangkan untuk pemurniannya dipakai :
Pierce-Smith converter.
Bessemer converter.
Kaldo cenverter.
Linz-Donawitz (L-D) converter.
Open hearth furnace.
3.2. HIDROMETALURGI (HYDROMETALLURGY)
Yaitu proses ekstraksi metal dengan larutan reagen encer (< 1 gramol) dan pada suhu < 100o C. Reaksi kimia yang dipilih biasanya yang sangat selektif;
artinya hanya metal yang diinginkan saja yang akan bereaksi (larut) dan kemudian dipisahkan dari material yang tak diinginkan.
Kondisi yang baik untuk hidrometalurgi adalah :
Metal yang diinginkan harus mudah larut dalam reagen yang murah.
Metal yang larut tersebut harus dapat “diambil” dari larutannya dengan mudah dan murah.
Unsur atau metal lain yang ikut larut harus mudah dipisahkan pada proses berikutnya.
Mineral-mineral pengganggu (gangue minerals) jangan terlalu banyak menyerap (bereaksi) dengan zat pelarut yang dipakai.
Zat pelarutnya harus dapat “diperoleh kembali” untuk didaur ulang.
Zat yang diumpankan (yang dilarutkan) jangan banyak mengandung lempung (clay minerals), karena akan sulit memisahkannya.
Zat yang diumpankan harus porous atau punya permukaan kontak yang luas agar mudah (cepat) bereaksi pada suhu rendah.
Zat pelarutnya sebaiknya tidak korosif dan tidak beracun (non-corrosive and non-toxic), jadi tidak membahayakan alat dan operator.
Peralatan yang dipergunakan adalah :
Electrolysis / electrolytic cell.
Bejana pelindian (leaching box).
3.3. ELEKTROMETALURGI (ELECTROMETALLURGY)
Suatu proses ekstraksi logam yang memakai teknik elektro-kimia, misalnya : baterai dan elektrolisa (electrolysis = electrorefining). Pada proses ini kecuali diperlukan arus listrik sebagai sumber energi juga diperlukan elektroda (electrodes) dan cairan elektrolit (electrolyte).
Elektroda harus memiliki sifat-sifat :
Konduktor listrik yang baik.
Potensial yang terbentuk di sekitar elektroda harus rendah.
Tidak mudah bereaksi dengan metal yang lain dan tidak membentuk campuran yang dapat mengganggu proses elektrolisa.
Bila elektroda itu padat, ada syarat tambahan agar proses elektrolisa berlangsung memuaskan, yaitu harus :
Mudah diperoleh atau disiapkan dengan murah.
Tahan korosi dalam zat larut.
Stabil, kuat dan tidak mudah terkikis (resistance to abrasion).
Harus murah harganya.
Elektrolit harus memiliki sifat-sifat :
Memiliki daya hantar ion yang tinggi.
Tidak mudah terurai atau bereaksi (high chemical stability).
Memiliki daya larut yang tinggi bagi metal yang diinginkan.
Peralatan yang biasa dipakai electric arc furnace.
Tuesday, June 9, 2009
DEFINISI BATUAN
Berbagai definisi dari batuan sebagai objek dari mekanika batuan telah diberikan oleh para ahli dari berbagai disiplin ilmu yang saling berhubungan
1.1.1. MENURUT PARA GEOLOGIWAN
Batuan adalah susunan mineral dan bahan organis yang bersatu membentuk kulit bumi.
Batuan adalah semua material yang membentuk kulit bumi yang dibagi atas :
- batuan yang terkonsolidasi (consolidated rock),
- batuan yang tidak terkonsolidasi (unconsolidated rock).
1.1.2. MENURUT PARA AHLI TEKNIK SIPIL KHUSUSNYA AHLI GEOTEKNIK
Istilah batuan hanya untuk formasi yang keras dan padat dari kulit bumi.
Batuan adalah suatu bahan yang keras dan koheren atau yang telah terkonsolidasi dan tidak dapat digali dengan cara biasa, misalnya dengan cangkul dan belincong.
1.1.3. MENURUT TALOBRE
Menurut Talobre, orang yang pertama kali memperkenalkan Mekanika Batuan di Perancis pada tahun 1948, batuan adalah material yang membentuk kulit bumi termasuk fluida yang berada didalamnya (seperti air, minyak dan lain-lain).
1.1.4. MENURUT ASTM
Batuan adalah suatu bahan yang terdiri dari mineral padat (solid) berupa massa yang berukuran besar ataupun berupa fragmen-fragmen.
1.1.5. SECARA UMUM
Batuan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda, tidak mempunyai komposisi kimia tetap.
Dari definisi diatas dapat disimpulkan bahwa batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai material yang “mobile“, rapuh dan letaknya dekat dengan permukaan bumi.
1.2. KOMPOSISI BATUAN
Kulit bumi, 99 % dari beratnya terdiri dari 8 unsur : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, dan H.
Komposisi dominan dari kulit bumi tersebut adalah :
SiO2 = 59,8 % FeO = 3,39 %
A12O = 14,9 % Na2O = 3,25 %
CaO = 4,9 % K2O = 2,98 %
MgO = 3,7 % Fe2O3 = 2,69 %
H2O = 2,02 %
Batuan terdiri dari bagian yang padat baik berupa kristal maupun yang tidak mempunyai bentuk tertentu dan bagian kosong seperti pori-pori, fissure, crack, joint, dll.
1.3. DEFINISI MEKANIKA BATUAN
Definisi Mekanika Batuan telah diberikan oleh beberapa ahli atau komisi-komisi yang bergerak di bidang ilmu-ilmu tersebut.
1.3.1. MENURUT TALOBRE
Mekanika batuan adalah sebuah teknik dan juga sains yang tujuannya adalah mempelajari perilaku (behaviour) batuan di tempat asalnya untuk dapat mengendalikan pekerjaan-pekerjaan yang dibuat pada batuan tersebut (seperti penggalian dibawah tanah dan lain-lainnya).
Untuk mencapai tujuan tersebut, Mekanika Batuan merupakan gabungan dari :
Teori + pengalaman + pekerjaan/pengujian di laboratorium + pengujian in-situ.
sehingga mekanika batuan tidak sama dengan ilmu geologi yang didefinisikan oleh Talobre sebagai sains deskriptif yang mengidentifikasi batuan dan mempelajari sejarah dari batuan.
Demikian juga mekanika batuan tidak sama dengan ilmu geologi terapan. Ilmu geologi terapan banyak mengemukakan problem-problem yang paling sering dihadapi oleh para geologiwan di proyek-proyek seperti proyek bendungan, terowongan. Dengan mencari analogi-analogi, terutama dari proyek-proyek yang sudah dikerjakan dapat menyelesaikan kesulitan-kesulitan yang dihadapi pada proyek yang sedang dikerjakan. Meskipun penyelesaian ini masih secara empiris dan kualitatif.
1.3.2. MENURUT COATES
Menurut Coates, seorang ahli mekanika batuan dari Kanada :
Mekanika adalah ilmu yang mempelajari efek dari gaya atau tekanan pada sebuah benda.
Efek ini bermacam-macam, misalnya percepatan, kecepatan, perpindahan.
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari efek dari pada gaya terhadap batuan.
Efek utama yang menarik bagi para geologiwan adalah perubahan bentuk.
Para ahli geofisika tertarik pada aspek dinamis dari pada perubahan volume dan bentuk yaitu gelombang seismik.
Bagi para insinyur, mekanika batuan adalah :
- analisis dari pada beban atau gaya yang dikenakan pada batuan,
- analisis dari dampak dalam yang dinyatakan dalam tegangan (stress), regangan (strain) atau enersi yang disimpan,
- analisis akibat dari dampak dalam tersebut, yaitu rekahan (fracture), aliran atau deformasi dari batuan.
1.3.3. MENURUT US NATIONAL COMMITTEE ON ROCK MECHANICS (1984)
Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang perilaku ( behavior ) batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang dari ilmu mekanika yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan – medan gaya pada lingkungannya.
1.3.4. MENURUT BUDAVARI
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan padatan untuk menentukan distribusi gaya-gaya dalam dan deformasi akibat gaya luar pada suatu benda padat. Hampir semua mekanika perpindahan benda padat didasarkan atas teori kontinum. Konsep kontinum adalaf fiksi matematik yang tergantung pada struktur molekul material yang digantikan oleh suatu bidang kontinum yang perilaku matematiknya identik dengan media aslinya.
Material ekivalennya dianggap homogen, mempunyai sifat-sifat mekanik yang sama pada semua titik. Penyederhanaannya adalah bahwa semua sifat mekaniknya sama ke semua arah pada suatu titik di dalam suatu batuan
1.3.5. MENURUT HUDSON DAN HARRISON
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari reaksi batuan yang apabila padanya dikenai suatu gangguan. Dalam hal material alam, ilmu ini berlaku untuk masalah deformasi suatu struktur geologi, seperti bagaimana lipatan, patahan, dan rekahan berkembang begitu tegangan terjadi pada batuan selama proses geologi.
Beberapa tipe rekayasa yang melibatkan mekanika batuan adalah pekerjaan sipil, tambang, dan perminyakan.
Topik utama mekanika batuan adalah batuan utuh, struktur batuan, tegangan, aliran air, dan rekayasa, yang ditulis secara diagonal dari kiri atas ke kanan bawah pada Gambar 1. Garis ini sering disebut sebagai diagonal utama. Semua kotak lainnya menunjukkan interaksi antara satu dengan lainnya.
1.3.6. SECARA UMUM
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perilaku batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan.
1.4. SIFAT BATUAN
Sifat batuan yang sebenarnya di alam adalah :
1.4.1. HETEROGEN
Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda.
Ukuran dan bentuk partikel/butir berbeda di dalam batuan.
Ukuran, bentuk, dan penyebaran void berbeda di dalam batuan.
1.4.2. DISKONTINU
Massa batuan di alam tidak kontinu (diskontinu) karena adanya bidang-bidang lemah (crack, joint, fault, fissure) di mana kekerapan, perluasan dan orientasi dari bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinu.
1.4.3. ANISOTROP
Karena sifat batuan yang heterogen, diskontinu, anisotrope maka untuk dapat menghitung secara matematis misalnya sebuah lubang bukaan yang disekitarnya terdiri dari batuan B1, B2, B3, diasumsikan batuan ekivalen B’ sebagai pengganti batuan B1, B2, B3 yang mempunyai sifat homogen, kontinu dan isotrop
BEBERAPA CIRI DARI MEKANIKA BATUAN
Dalam ukuran besar, solid dan massa batuan yang kuat/keras, maka batuan dapat dianggap kontinu.
Bagaimanapun juga karena keadaan alamiah dan lingkungan geologi, maka batuan tidak kontinu (diskontinu) karena adanya kekar, fissure, schistosity, crack, cavities dan diskontinuitas lainnya. Untuk kondisi tertentu, dapat dikatakan bahwa mekanika batuan adalah mekanika diskontinu atau mekanika dari struktur batuan.
Secara mekanika, batuan adalah sistem “multiple body” (Gambar 3).
Analisis mekanika tanah dilakukan pada bidang, sedang analisis mekanika batuan dilakukan pada bidang dan ruang.
Mekanika batuan dikembangkan secara terpisah dari mekanika tanah, tetapi ada beberapa yang tumpang tindih.
Mekanika batuan banyak menggunakan :
- teori elastisitas,
- teori plastisitas,
- dan mempelajari batuan, sistem struktur batuan secara eksperimen.
Adapun persoalan di dalam mekanika batuan antara lain :
Bagaimana reaksi dari batuan ketika diambil untuk dipergunakan ?
Berapa dan bagaimana besarnya daya dukung (bearing capacity) dari batuan dipermukaan dan pada berbagai kedalaman untuk menerima berbagai beban ?
Bagaimana kekuatan geser batuan ?
Bagaimana sikap batuan di bawah beban dinamis ?
Bagaimana pengaruh gempa pada sistem fondasi di dalam batuan ?
Bagaimana nilai modulus elastisitas dan Poisson’s ratio dari batuan ?
Bagaimana pengaruh dari bidang-bidang lemah (kekar, bidang perlapisan, schistosity, retakan, rongga dan diskontinuitas lainnya) pada batuan terhadap kekuatannya ?
Metoda pengujian laboratorium apa saja yang paling mendekati kenyataan untuk mengetahui kekuatan fondasi atau sifat batuan dalam mendukung massa batuan ?
Bagaimana memperhitungkan kekar dan sesar dalam perencanaan pekerjaan di dalam batuan ?
Bagaimana menanggulangi deformasi yang diakibatkan oleh perbedaan yang bersifat perlahanlahan (creep) pada batuan ?
Hukum apa saja yang menyangkut aliran plastik (plastic flow) dari batuan ?
Bagaimana pengaruh “anisotrope“ terhadap distribusi tegangan dalam batuan ?
m. Bagaimana korelasi dari hasil-hasil pengujian kekuatan batuan yang telah dilakukan di lapangan dan di laboratorium dalam menyiapkan percontoh batuan ?
Bagaimana metoda pengujian yang akan dilaksanakan yang sesuai dengan kondisi lapangan terhadap sifat-sifat batuannya ?
Bagaimana mekanisme keruntuhan / kehancuran dari batuan (failure of rock) ?
Dapatkah keadaan tegangan di dalam massa batuan dihitung secara tepat, atau bahkan dapat diukur ?
Faktor-faktor apa saja yang menyangkut perencanaan kemiringan lareng dari suatu massa batuan ?
Apakah roof bolting pada atap sebuah lubang bukaan di bawah tanah sudah aman sehingga lubang tersebut dapat digunakan sebagai instalasi yang permanen ?
1.1.1. MENURUT PARA GEOLOGIWAN
Batuan adalah susunan mineral dan bahan organis yang bersatu membentuk kulit bumi.
Batuan adalah semua material yang membentuk kulit bumi yang dibagi atas :
- batuan yang terkonsolidasi (consolidated rock),
- batuan yang tidak terkonsolidasi (unconsolidated rock).
1.1.2. MENURUT PARA AHLI TEKNIK SIPIL KHUSUSNYA AHLI GEOTEKNIK
Istilah batuan hanya untuk formasi yang keras dan padat dari kulit bumi.
Batuan adalah suatu bahan yang keras dan koheren atau yang telah terkonsolidasi dan tidak dapat digali dengan cara biasa, misalnya dengan cangkul dan belincong.
1.1.3. MENURUT TALOBRE
Menurut Talobre, orang yang pertama kali memperkenalkan Mekanika Batuan di Perancis pada tahun 1948, batuan adalah material yang membentuk kulit bumi termasuk fluida yang berada didalamnya (seperti air, minyak dan lain-lain).
1.1.4. MENURUT ASTM
Batuan adalah suatu bahan yang terdiri dari mineral padat (solid) berupa massa yang berukuran besar ataupun berupa fragmen-fragmen.
1.1.5. SECARA UMUM
Batuan adalah campuran dari satu atau lebih mineral yang berbeda, tidak mempunyai komposisi kimia tetap.
Dari definisi diatas dapat disimpulkan bahwa batuan tidak sama dengan tanah. Tanah dikenal sebagai material yang “mobile“, rapuh dan letaknya dekat dengan permukaan bumi.
1.2. KOMPOSISI BATUAN
Kulit bumi, 99 % dari beratnya terdiri dari 8 unsur : O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, dan H.
Komposisi dominan dari kulit bumi tersebut adalah :
SiO2 = 59,8 % FeO = 3,39 %
A12O = 14,9 % Na2O = 3,25 %
CaO = 4,9 % K2O = 2,98 %
MgO = 3,7 % Fe2O3 = 2,69 %
H2O = 2,02 %
Batuan terdiri dari bagian yang padat baik berupa kristal maupun yang tidak mempunyai bentuk tertentu dan bagian kosong seperti pori-pori, fissure, crack, joint, dll.
1.3. DEFINISI MEKANIKA BATUAN
Definisi Mekanika Batuan telah diberikan oleh beberapa ahli atau komisi-komisi yang bergerak di bidang ilmu-ilmu tersebut.
1.3.1. MENURUT TALOBRE
Mekanika batuan adalah sebuah teknik dan juga sains yang tujuannya adalah mempelajari perilaku (behaviour) batuan di tempat asalnya untuk dapat mengendalikan pekerjaan-pekerjaan yang dibuat pada batuan tersebut (seperti penggalian dibawah tanah dan lain-lainnya).
Untuk mencapai tujuan tersebut, Mekanika Batuan merupakan gabungan dari :
Teori + pengalaman + pekerjaan/pengujian di laboratorium + pengujian in-situ.
sehingga mekanika batuan tidak sama dengan ilmu geologi yang didefinisikan oleh Talobre sebagai sains deskriptif yang mengidentifikasi batuan dan mempelajari sejarah dari batuan.
Demikian juga mekanika batuan tidak sama dengan ilmu geologi terapan. Ilmu geologi terapan banyak mengemukakan problem-problem yang paling sering dihadapi oleh para geologiwan di proyek-proyek seperti proyek bendungan, terowongan. Dengan mencari analogi-analogi, terutama dari proyek-proyek yang sudah dikerjakan dapat menyelesaikan kesulitan-kesulitan yang dihadapi pada proyek yang sedang dikerjakan. Meskipun penyelesaian ini masih secara empiris dan kualitatif.
1.3.2. MENURUT COATES
Menurut Coates, seorang ahli mekanika batuan dari Kanada :
Mekanika adalah ilmu yang mempelajari efek dari gaya atau tekanan pada sebuah benda.
Efek ini bermacam-macam, misalnya percepatan, kecepatan, perpindahan.
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari efek dari pada gaya terhadap batuan.
Efek utama yang menarik bagi para geologiwan adalah perubahan bentuk.
Para ahli geofisika tertarik pada aspek dinamis dari pada perubahan volume dan bentuk yaitu gelombang seismik.
Bagi para insinyur, mekanika batuan adalah :
- analisis dari pada beban atau gaya yang dikenakan pada batuan,
- analisis dari dampak dalam yang dinyatakan dalam tegangan (stress), regangan (strain) atau enersi yang disimpan,
- analisis akibat dari dampak dalam tersebut, yaitu rekahan (fracture), aliran atau deformasi dari batuan.
1.3.3. MENURUT US NATIONAL COMMITTEE ON ROCK MECHANICS (1984)
Mekanika batuan adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang perilaku ( behavior ) batuan baik secara teoritis maupun terapan, merupakan cabang dari ilmu mekanika yang berkenaan dengan sikap batuan terhadap medan – medan gaya pada lingkungannya.
1.3.4. MENURUT BUDAVARI
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari mekanika perpindahan padatan untuk menentukan distribusi gaya-gaya dalam dan deformasi akibat gaya luar pada suatu benda padat. Hampir semua mekanika perpindahan benda padat didasarkan atas teori kontinum. Konsep kontinum adalaf fiksi matematik yang tergantung pada struktur molekul material yang digantikan oleh suatu bidang kontinum yang perilaku matematiknya identik dengan media aslinya.
Material ekivalennya dianggap homogen, mempunyai sifat-sifat mekanik yang sama pada semua titik. Penyederhanaannya adalah bahwa semua sifat mekaniknya sama ke semua arah pada suatu titik di dalam suatu batuan
1.3.5. MENURUT HUDSON DAN HARRISON
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari reaksi batuan yang apabila padanya dikenai suatu gangguan. Dalam hal material alam, ilmu ini berlaku untuk masalah deformasi suatu struktur geologi, seperti bagaimana lipatan, patahan, dan rekahan berkembang begitu tegangan terjadi pada batuan selama proses geologi.
Beberapa tipe rekayasa yang melibatkan mekanika batuan adalah pekerjaan sipil, tambang, dan perminyakan.
Topik utama mekanika batuan adalah batuan utuh, struktur batuan, tegangan, aliran air, dan rekayasa, yang ditulis secara diagonal dari kiri atas ke kanan bawah pada Gambar 1. Garis ini sering disebut sebagai diagonal utama. Semua kotak lainnya menunjukkan interaksi antara satu dengan lainnya.
1.3.6. SECARA UMUM
Mekanika batuan adalah ilmu yang mempelajari sifat dan perilaku batuan bila terhadapnya dikenakan gaya atau tekanan.
1.4. SIFAT BATUAN
Sifat batuan yang sebenarnya di alam adalah :
1.4.1. HETEROGEN
Jenis mineral pembentuk batuan yang berbeda.
Ukuran dan bentuk partikel/butir berbeda di dalam batuan.
Ukuran, bentuk, dan penyebaran void berbeda di dalam batuan.
1.4.2. DISKONTINU
Massa batuan di alam tidak kontinu (diskontinu) karena adanya bidang-bidang lemah (crack, joint, fault, fissure) di mana kekerapan, perluasan dan orientasi dari bidang-bidang lemah tersebut tidak kontinu.
1.4.3. ANISOTROP
Karena sifat batuan yang heterogen, diskontinu, anisotrope maka untuk dapat menghitung secara matematis misalnya sebuah lubang bukaan yang disekitarnya terdiri dari batuan B1, B2, B3, diasumsikan batuan ekivalen B’ sebagai pengganti batuan B1, B2, B3 yang mempunyai sifat homogen, kontinu dan isotrop
BEBERAPA CIRI DARI MEKANIKA BATUAN
Dalam ukuran besar, solid dan massa batuan yang kuat/keras, maka batuan dapat dianggap kontinu.
Bagaimanapun juga karena keadaan alamiah dan lingkungan geologi, maka batuan tidak kontinu (diskontinu) karena adanya kekar, fissure, schistosity, crack, cavities dan diskontinuitas lainnya. Untuk kondisi tertentu, dapat dikatakan bahwa mekanika batuan adalah mekanika diskontinu atau mekanika dari struktur batuan.
Secara mekanika, batuan adalah sistem “multiple body” (Gambar 3).
Analisis mekanika tanah dilakukan pada bidang, sedang analisis mekanika batuan dilakukan pada bidang dan ruang.
Mekanika batuan dikembangkan secara terpisah dari mekanika tanah, tetapi ada beberapa yang tumpang tindih.
Mekanika batuan banyak menggunakan :
- teori elastisitas,
- teori plastisitas,
- dan mempelajari batuan, sistem struktur batuan secara eksperimen.
Adapun persoalan di dalam mekanika batuan antara lain :
Bagaimana reaksi dari batuan ketika diambil untuk dipergunakan ?
Berapa dan bagaimana besarnya daya dukung (bearing capacity) dari batuan dipermukaan dan pada berbagai kedalaman untuk menerima berbagai beban ?
Bagaimana kekuatan geser batuan ?
Bagaimana sikap batuan di bawah beban dinamis ?
Bagaimana pengaruh gempa pada sistem fondasi di dalam batuan ?
Bagaimana nilai modulus elastisitas dan Poisson’s ratio dari batuan ?
Bagaimana pengaruh dari bidang-bidang lemah (kekar, bidang perlapisan, schistosity, retakan, rongga dan diskontinuitas lainnya) pada batuan terhadap kekuatannya ?
Metoda pengujian laboratorium apa saja yang paling mendekati kenyataan untuk mengetahui kekuatan fondasi atau sifat batuan dalam mendukung massa batuan ?
Bagaimana memperhitungkan kekar dan sesar dalam perencanaan pekerjaan di dalam batuan ?
Bagaimana menanggulangi deformasi yang diakibatkan oleh perbedaan yang bersifat perlahanlahan (creep) pada batuan ?
Hukum apa saja yang menyangkut aliran plastik (plastic flow) dari batuan ?
Bagaimana pengaruh “anisotrope“ terhadap distribusi tegangan dalam batuan ?
m. Bagaimana korelasi dari hasil-hasil pengujian kekuatan batuan yang telah dilakukan di lapangan dan di laboratorium dalam menyiapkan percontoh batuan ?
Bagaimana metoda pengujian yang akan dilaksanakan yang sesuai dengan kondisi lapangan terhadap sifat-sifat batuannya ?
Bagaimana mekanisme keruntuhan / kehancuran dari batuan (failure of rock) ?
Dapatkah keadaan tegangan di dalam massa batuan dihitung secara tepat, atau bahkan dapat diukur ?
Faktor-faktor apa saja yang menyangkut perencanaan kemiringan lareng dari suatu massa batuan ?
Apakah roof bolting pada atap sebuah lubang bukaan di bawah tanah sudah aman sehingga lubang tersebut dapat digunakan sebagai instalasi yang permanen ?
METODA-METODA GEOFISIKA
1. METODA SEISMIK
Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer.
Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik dari gangguan alami (seperti: pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktifitas gunung api (vulkanik), dsb) adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.
Gelombang seismik digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu
1. Gelombang Badan (body wave)
2. Gelombang Permukaan (surface wave)
Merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.Dalam metoda seismic pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik (ledakan, vibroseis dll). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’ bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan).
Menurut SANNY (1998), kualitas data seismik sangat ditentukan oleh kesesuaian antara parameter pengukuran lapangan yang digunakan dengan kondisi lapangan yang ada. Kondisi lapangan yang dimaksud adalah kondisi geologi dan kondisi ( Bidang Dinamika Laut, Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta)
Secara umum, metode seismik refleksi terbagi atas tiga bagian penting yaitu pertama adalah akuisisi data seismik yaitu merupakan kegiatan untuk memperoleh data dari lapangan yang disurvei, kedua adalah pemrosesan data seismik sehingga dihasilkan penampang seismik yang mewakili daerah bawah permukaan yang siap untuk diinterpretasikan, dan yang ketiga adalah interpretasi data seismik untuk memperkirakan keadaan geologi di bawah permukaan dan bahkan juga untuk memperkirakan material batuan di bawah permukaan.
2. METODE GEOMAGNET (Magnetic)
Berbicara tentang metoda magnetik, kita tidak dapat melupakan jasa Bangsa China. Mereka adalah penemu pertama magnet, dengan menggunakan batu lapis (batuan yang kaya kandungan magnetik) sebagai penunjuk arah, Penemuan ini terjadi sekitar abad kedua Sebelum Masehi. Kemudian pada abad ke 20, Bangsa Eropa mengembangkan alat navigasi: kompas magnetik. Pengamatan medan magnet bumi dimulai secara sistematik sejak hampir 500 tahun lalu. Pengamatan ini pertama kali dikemukakan fisikawan Inggris Sir Wiliam Gilbert (1514-1603) dalam bukunya De Magnete. Ia melakukan pengamatan jarum kompas yang selalu mengarah pada bagian utara bumi, yang diakibatkan oleh pengaruh medan magnet utara bumi.
Selanjutnya, bumi diyakini sebagai batang magnet raksasa di mana medan magnet utama bumi dihasilkan. Kerak bumi menghasilkan medan magnet jauh lebih kecil daripada medan utama magnet yang dihasilkan bumi secara keseluruhan. Teramatinya medan magnet pada bagian bumi tertentu, biasanya disebut anomali magnetik yang dipengaruhi suseptibilitas batuan tersebut dan remanen magnetiknya. Berdasarkan pada anomali magnetik pada batuan ini, pendugaan sebaran batuan yang dipetakan baik secara lateral maupun vertikal.
Eksplorasi menggunakan metoda magnetik, pada dasarnya terdiri atas tiga tahap: akuisisi data lapangan, prosessing, interpretasi. Setiap tahap terdiri dari beberapa perlakuan/kegiatan. Pada tahap akuisisi, dilakukan penentuan titik pengamatan dan pengukuran dengan satu atau dua alat. Untuk koreksi data pengukuran dilakukan pada tahap prosessing, Koreksi pada metoda magnetik terdiri atas koreksi harian (diurnal), koreksi topografi (terrain) dan koreksi lainnya. Sedangkan untuk interpretasi dari hasil pengolahan data dengan menggunakan software diperoleh peta anomali magnetik.
Metode ini didasarkan pada perbedaan tingkat magnetisasi suatu batuan yang diinduksi oleh medan magnet bumi. Hal ini terjadi serbagai akibat adanya perbedaan sifat kemagnetan suatu material. Kemampuan untuk termagnetisasi tergantung dari susceptibilitas magnetic masing-masing batuan. Harga susceptibilitas ini sangat penting didalam pencarian benda anomaly karena sifatnya yang sangat khas untuk setiap jenis mineral atau mineral logam. Harganya akan semakin besar bila jumlah kandungan mineral magnetic pada batuan semakin banyak
Pengukuran magnetic dilkukan pada lintasan ukur yang tersedia dengan interval antar titik ukur 10 m dan jarak lintasan 40 m. batuan dengan kandungan mineral- mineral tertentu dapat dikenali dengan baik dalam eksplorasi geomagnet yang dimunculkan sebagai anomaly yang diperoleh merupakan hasil distorsi pada medan magnetic yang diakibatkan oleh material magnetic dari kerak bumi atau mungkin juga dari bagian atas mantel
Di bawah permukaan tanah terdapat perlapisan batuan yang terbedakan antara yang satu dengan yang lain karena mempunyai karakteristik fisika tertentu. Dengan metoda geofisika kita bisa menduga jenis litologi, kedalaman dan struktur lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Metoda geofisika secara garis besar terbagi dua yaitu yang bersifat statis dan dinamis. Disebut metoda geofisika statis karena kita mengukur besaran fisika yang sudah ada dalam batuan tanpa pengaruh dari luar, misalnya metoda gravity, magnetik dan paleomagnetik. Sedangkan untuk metoda geofisika dinamis digunakan perlakuan khusus terhadap perlapisan batuan, sehingga kita bisa menduga jenis litologinya dari respon yang terjadi.Di bawah permukaan tanah terdapat perlapisan batuan yang terbedakan antara yang satu dengan yang lain karena mempunyai karakteristik fisika tertentu. Dengan metoda geofisika kita bisa menduga jenis litologi, kedalaman dan struktur lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Metoda geofisika secara garis besar terbagi dua yaitu yang bersifat statis dan dinamis. Disebut metoda geofisika statis karena kita mengukur besaran fisika yang sudah ada dalam batuan tanpa pengaruh dari luar, misalnya metoda gravity, magnetik dan paleomagnetik. Sedangkan untuk metoda geofisika dinamis digunakan perlakuan khusus terhadap perlapisan batuan, sehingga kita bisa menduga jenis litologinya dari respon yang terjaMETODA GEOLISTRIK
Adalah metoda eksplorasi geofisika yang kompleks karena terdiri dari bermacam-macam metoda. Diantaranya metode tahanan jenis (resisitivity), metode potensial diri (self potential), metoda potensial terimbas (induced potential), metoda misse a la masse, metode potensial dan lain-lain.
Metode tahanan jenis (resistivity) ini dilakukan berdasarkan perbadaan harga tahanan jenis batuan yang terdapat pada daerah yang ingin diselidiki. Metoda ini mempunyai dua pendekatan yaitu:
Ø Pendekatan Horizontal (sounding)
Ø Pendekatan Vertikal (profiling)
Umumnya metoda tahanan jenis ini dilakukan dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah, lalu mengukur potensial yang timbul akibat adanya perbedaan tekanan jenis batuan. Aturan yangdigunakan umumnya aturan elektroda Wenner atau Schlumberger. Makin jauh rentang elektroda arus, makn dalam penetrasi pendugaan yang dihasilkan.
Metode geolistrik ini memiliki banyak macamnya antara lain:
metode potensial diri
arus telluric
magnetotelluric
elektromagnetik
induced polarization
metode resistivitas
dan lain-lain
disini akan lebih dijabarkan terkait metode resistivitas ( tahanan jenia ).
Metode resistivitas
Metode resistivitas merupakan metode geolistrik yang mempelajari sifat tahanan jenis listrik dari lapisan batuan di dalam bumi. Berdasarkan tujuan penyelidikan metode resistivitas ini dibagi menjadi dua kelompok besar:
metode resistivitas mapping
metode resistivitas sounding
Metode ini dikenal berbagai macam konfigurasi. Diantaranya yang sring digunakan adalah :
- konfigurasi wenner
- konfigurasi schlumberger
- konfigurasi Bipol-dipol
konfigurasi diatas memiliki kelebihan dan kekurangan. Oleh karena itu harus dilakukan pemilihan terlebih dahulu jenis konfigurasi yang sesuai dengan kasus yang dihadapi
1.GPR (Ground Penetrating Radar)
Ground Penetrating Radar (GPR) biasa disebut georadar. Berasal dari dua kata yaitu geo berarti bumi dan radar singkatan dari radio detection and ranging. Jadi, arti harfiahnya adalah alat pelacak bumi menggunakan gelombang radio. GPR baik digunakan untuk eksplorasi dangkal (nearsurface) dengan ketelitian (resolusi) yang amat tinggi, sehingga mampu mendeteksi benda sasaran bawah permukaan hingga benda yang berdimensi beberapa sentimeter sekali pun.
GPR merupakan salah satu metode geofisika yang menggunakan sumber gelombang elektromagnetik. Karena itu, GPR tergolong metode geofisika tidak merusak (nondestructive). Kelebihan lain GPR adalah biaya operasionalnya yang rendah, prosedur pengerjaan mudah, dan ketelitian sangat tinggi (resolusi tinggi). Kelemahannya, penetrasinya tidak terlalu dalam atau daya tembus metode ini hanya sampai puluhan meter (± 100 meter).
Itu sebabnya, metode ini bisa dikatakan cocok untuk pencarian situs (atau harta karun). Dengan catatan: tempat itu benar-benar diyakini atau barang tambang yang tempatnya tidak terlalu dalam. Karena panjang gelombang itu mencerminkan ukuran minimum benda yang dapat terdeteksi. Makin tinggi frekuensi makin kecil panjang gelombang, sehingga makin kecil ukuran benda yang dapat terdeteksi (makin tinggi pula ketelitiannya). Hasil pencitraan GPR bisa memunculkan informasi semacam ketebalan permukaan aspal jalan, jalur pipa bawah tanah untuk mencari bedrock yang pas guna pondasi bangunan hingga mencari mayat hilang dan fosil arkeologis.
Seperti dijelaskan di awal, radar memancarkan semacam gelombang elektromagnet yang kemudian ditangkap balik oleh sensor alat. Spektrum frekuensi yang digunakan disesuaikan kebutuhan pengukurannya. Gelombang yang dipancarkan adalah gelombang pendek (mikro) agar bisa terpenetrasi ke bawah permukaan bumi. Respons data yang diterima, diolah berdasarkan hukum pantulan (refleksi) dan pembiasaan (gelombang). Tentu saja banyak hal yang mempengaruhi penjalaran (propagasi) gelombang.
Secara keseluruhan, alat GPR berbobot tidak lebih dari lima kilogram, sehingga sangat leluasa bergerak. Alat ini bekerja dengan dua antena. Satu berfungsi sebagai transmiter, yaitu bertugas memancarkan gelombang radar. Lainnya sebagai receiver, bertugas menerima gelombang radar yang dipantulkan bahan di sekelilingnya kemudian diolah grafiknya ke dalam komputer.
Pada prinsipnya, metode georadar dengan metode seismik sama yaitu membangkitkan gelombang buatan ke dalam bumi. Perbedaannya hanya pada jenis gelombang yang digunakan.
Gelombang seismik adalah rambatan energi yang disebabkan karena adanya gangguan di dalam kerak bumi, misalnya adanya patahan atau adanya ledakan. Energi ini akan merambat ke seluruh bagian bumi dan dapat terekam oleh seismometer.
Efek yang ditimbulkan oleh adanya gelombang seismik dari gangguan alami (seperti: pergerakan lempeng (tektonik), bergeraknya patahan, aktifitas gunung api (vulkanik), dsb) adalah apa yang kita kenal sebagai fenomena gempa bumi.
Gelombang seismik digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu
1. Gelombang Badan (body wave)
2. Gelombang Permukaan (surface wave)
Merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan untuk eskplorasi sumber daya alam dan mineral yang ada di bawah permukaan bumi dengan bantuan gelombang seismik. Eksplorasi seismik atau eksplorasi dengan menggunakan metode seismik banyak dipakai oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk melakukan pemetaan struktur di bawah permukaan bumi untuk bisa melihat kemungkinan adanya jebakan-jebakan minyak berdasarkan interpretasi dari penampang seismiknya.Dalam metoda seismic pengukuran dilakukan dengan menggunakan sumber seismik (ledakan, vibroseis dll). Setelah sumber diberikan maka akan terjadi gerakan gelombang di dalam medium (tanah/batuan) yang memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan ataupun pembiasan akibat munculnya perbedaan kecepatan. Kemudian, pada suatu jarak tertentu, gerakan partikel tersebut di rekam sebagai fungsi waktu. Berdasar data rekaman inilah dapat ‘diperkirakan’ bentuk lapisan/struktur di dalam tanah (batuan).
Menurut SANNY (1998), kualitas data seismik sangat ditentukan oleh kesesuaian antara parameter pengukuran lapangan yang digunakan dengan kondisi lapangan yang ada. Kondisi lapangan yang dimaksud adalah kondisi geologi dan kondisi ( Bidang Dinamika Laut, Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta)
Secara umum, metode seismik refleksi terbagi atas tiga bagian penting yaitu pertama adalah akuisisi data seismik yaitu merupakan kegiatan untuk memperoleh data dari lapangan yang disurvei, kedua adalah pemrosesan data seismik sehingga dihasilkan penampang seismik yang mewakili daerah bawah permukaan yang siap untuk diinterpretasikan, dan yang ketiga adalah interpretasi data seismik untuk memperkirakan keadaan geologi di bawah permukaan dan bahkan juga untuk memperkirakan material batuan di bawah permukaan.
2. METODE GEOMAGNET (Magnetic)
Berbicara tentang metoda magnetik, kita tidak dapat melupakan jasa Bangsa China. Mereka adalah penemu pertama magnet, dengan menggunakan batu lapis (batuan yang kaya kandungan magnetik) sebagai penunjuk arah, Penemuan ini terjadi sekitar abad kedua Sebelum Masehi. Kemudian pada abad ke 20, Bangsa Eropa mengembangkan alat navigasi: kompas magnetik. Pengamatan medan magnet bumi dimulai secara sistematik sejak hampir 500 tahun lalu. Pengamatan ini pertama kali dikemukakan fisikawan Inggris Sir Wiliam Gilbert (1514-1603) dalam bukunya De Magnete. Ia melakukan pengamatan jarum kompas yang selalu mengarah pada bagian utara bumi, yang diakibatkan oleh pengaruh medan magnet utara bumi.
Selanjutnya, bumi diyakini sebagai batang magnet raksasa di mana medan magnet utama bumi dihasilkan. Kerak bumi menghasilkan medan magnet jauh lebih kecil daripada medan utama magnet yang dihasilkan bumi secara keseluruhan. Teramatinya medan magnet pada bagian bumi tertentu, biasanya disebut anomali magnetik yang dipengaruhi suseptibilitas batuan tersebut dan remanen magnetiknya. Berdasarkan pada anomali magnetik pada batuan ini, pendugaan sebaran batuan yang dipetakan baik secara lateral maupun vertikal.
Eksplorasi menggunakan metoda magnetik, pada dasarnya terdiri atas tiga tahap: akuisisi data lapangan, prosessing, interpretasi. Setiap tahap terdiri dari beberapa perlakuan/kegiatan. Pada tahap akuisisi, dilakukan penentuan titik pengamatan dan pengukuran dengan satu atau dua alat. Untuk koreksi data pengukuran dilakukan pada tahap prosessing, Koreksi pada metoda magnetik terdiri atas koreksi harian (diurnal), koreksi topografi (terrain) dan koreksi lainnya. Sedangkan untuk interpretasi dari hasil pengolahan data dengan menggunakan software diperoleh peta anomali magnetik.
Metode ini didasarkan pada perbedaan tingkat magnetisasi suatu batuan yang diinduksi oleh medan magnet bumi. Hal ini terjadi serbagai akibat adanya perbedaan sifat kemagnetan suatu material. Kemampuan untuk termagnetisasi tergantung dari susceptibilitas magnetic masing-masing batuan. Harga susceptibilitas ini sangat penting didalam pencarian benda anomaly karena sifatnya yang sangat khas untuk setiap jenis mineral atau mineral logam. Harganya akan semakin besar bila jumlah kandungan mineral magnetic pada batuan semakin banyak
Pengukuran magnetic dilkukan pada lintasan ukur yang tersedia dengan interval antar titik ukur 10 m dan jarak lintasan 40 m. batuan dengan kandungan mineral- mineral tertentu dapat dikenali dengan baik dalam eksplorasi geomagnet yang dimunculkan sebagai anomaly yang diperoleh merupakan hasil distorsi pada medan magnetic yang diakibatkan oleh material magnetic dari kerak bumi atau mungkin juga dari bagian atas mantel
Di bawah permukaan tanah terdapat perlapisan batuan yang terbedakan antara yang satu dengan yang lain karena mempunyai karakteristik fisika tertentu. Dengan metoda geofisika kita bisa menduga jenis litologi, kedalaman dan struktur lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Metoda geofisika secara garis besar terbagi dua yaitu yang bersifat statis dan dinamis. Disebut metoda geofisika statis karena kita mengukur besaran fisika yang sudah ada dalam batuan tanpa pengaruh dari luar, misalnya metoda gravity, magnetik dan paleomagnetik. Sedangkan untuk metoda geofisika dinamis digunakan perlakuan khusus terhadap perlapisan batuan, sehingga kita bisa menduga jenis litologinya dari respon yang terjadi.Di bawah permukaan tanah terdapat perlapisan batuan yang terbedakan antara yang satu dengan yang lain karena mempunyai karakteristik fisika tertentu. Dengan metoda geofisika kita bisa menduga jenis litologi, kedalaman dan struktur lapisan batuan di bawah permukaan tanah. Metoda geofisika secara garis besar terbagi dua yaitu yang bersifat statis dan dinamis. Disebut metoda geofisika statis karena kita mengukur besaran fisika yang sudah ada dalam batuan tanpa pengaruh dari luar, misalnya metoda gravity, magnetik dan paleomagnetik. Sedangkan untuk metoda geofisika dinamis digunakan perlakuan khusus terhadap perlapisan batuan, sehingga kita bisa menduga jenis litologinya dari respon yang terjaMETODA GEOLISTRIK
Adalah metoda eksplorasi geofisika yang kompleks karena terdiri dari bermacam-macam metoda. Diantaranya metode tahanan jenis (resisitivity), metode potensial diri (self potential), metoda potensial terimbas (induced potential), metoda misse a la masse, metode potensial dan lain-lain.
Metode tahanan jenis (resistivity) ini dilakukan berdasarkan perbadaan harga tahanan jenis batuan yang terdapat pada daerah yang ingin diselidiki. Metoda ini mempunyai dua pendekatan yaitu:
Ø Pendekatan Horizontal (sounding)
Ø Pendekatan Vertikal (profiling)
Umumnya metoda tahanan jenis ini dilakukan dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah, lalu mengukur potensial yang timbul akibat adanya perbedaan tekanan jenis batuan. Aturan yangdigunakan umumnya aturan elektroda Wenner atau Schlumberger. Makin jauh rentang elektroda arus, makn dalam penetrasi pendugaan yang dihasilkan.
Metode geolistrik ini memiliki banyak macamnya antara lain:
metode potensial diri
arus telluric
magnetotelluric
elektromagnetik
induced polarization
metode resistivitas
dan lain-lain
disini akan lebih dijabarkan terkait metode resistivitas ( tahanan jenia ).
Metode resistivitas
Metode resistivitas merupakan metode geolistrik yang mempelajari sifat tahanan jenis listrik dari lapisan batuan di dalam bumi. Berdasarkan tujuan penyelidikan metode resistivitas ini dibagi menjadi dua kelompok besar:
metode resistivitas mapping
metode resistivitas sounding
Metode ini dikenal berbagai macam konfigurasi. Diantaranya yang sring digunakan adalah :
- konfigurasi wenner
- konfigurasi schlumberger
- konfigurasi Bipol-dipol
konfigurasi diatas memiliki kelebihan dan kekurangan. Oleh karena itu harus dilakukan pemilihan terlebih dahulu jenis konfigurasi yang sesuai dengan kasus yang dihadapi
1.GPR (Ground Penetrating Radar)
Ground Penetrating Radar (GPR) biasa disebut georadar. Berasal dari dua kata yaitu geo berarti bumi dan radar singkatan dari radio detection and ranging. Jadi, arti harfiahnya adalah alat pelacak bumi menggunakan gelombang radio. GPR baik digunakan untuk eksplorasi dangkal (nearsurface) dengan ketelitian (resolusi) yang amat tinggi, sehingga mampu mendeteksi benda sasaran bawah permukaan hingga benda yang berdimensi beberapa sentimeter sekali pun.
GPR merupakan salah satu metode geofisika yang menggunakan sumber gelombang elektromagnetik. Karena itu, GPR tergolong metode geofisika tidak merusak (nondestructive). Kelebihan lain GPR adalah biaya operasionalnya yang rendah, prosedur pengerjaan mudah, dan ketelitian sangat tinggi (resolusi tinggi). Kelemahannya, penetrasinya tidak terlalu dalam atau daya tembus metode ini hanya sampai puluhan meter (± 100 meter).
Itu sebabnya, metode ini bisa dikatakan cocok untuk pencarian situs (atau harta karun). Dengan catatan: tempat itu benar-benar diyakini atau barang tambang yang tempatnya tidak terlalu dalam. Karena panjang gelombang itu mencerminkan ukuran minimum benda yang dapat terdeteksi. Makin tinggi frekuensi makin kecil panjang gelombang, sehingga makin kecil ukuran benda yang dapat terdeteksi (makin tinggi pula ketelitiannya). Hasil pencitraan GPR bisa memunculkan informasi semacam ketebalan permukaan aspal jalan, jalur pipa bawah tanah untuk mencari bedrock yang pas guna pondasi bangunan hingga mencari mayat hilang dan fosil arkeologis.
Seperti dijelaskan di awal, radar memancarkan semacam gelombang elektromagnet yang kemudian ditangkap balik oleh sensor alat. Spektrum frekuensi yang digunakan disesuaikan kebutuhan pengukurannya. Gelombang yang dipancarkan adalah gelombang pendek (mikro) agar bisa terpenetrasi ke bawah permukaan bumi. Respons data yang diterima, diolah berdasarkan hukum pantulan (refleksi) dan pembiasaan (gelombang). Tentu saja banyak hal yang mempengaruhi penjalaran (propagasi) gelombang.
Secara keseluruhan, alat GPR berbobot tidak lebih dari lima kilogram, sehingga sangat leluasa bergerak. Alat ini bekerja dengan dua antena. Satu berfungsi sebagai transmiter, yaitu bertugas memancarkan gelombang radar. Lainnya sebagai receiver, bertugas menerima gelombang radar yang dipantulkan bahan di sekelilingnya kemudian diolah grafiknya ke dalam komputer.
Pada prinsipnya, metode georadar dengan metode seismik sama yaitu membangkitkan gelombang buatan ke dalam bumi. Perbedaannya hanya pada jenis gelombang yang digunakan.
Pembentukan Endapan Mineral
Proses – proses pembentukan endapan mineral – mineral baik yang memiliki nilai ekonomis,maupun yang tidak bernilai ekonomis sangat perlu diketahui dan dipelajari mengenai proses pembentukan , keterdapatan serta pemanfaatan dari mineral – mineral tersebut. Mineral yang bersifat ekonomis dapat diketahui bagaimana keberadaan dan keterdapatannya dengan memperhatikan asosiasi mineralnya yang biasanya tidak bernilai ekonomis. Dari beberapa proses eksplorasi penyelidikan , pencarian endapan mineral, dapat diketahui bahwa keberadaan suatu endapan mineral tidak terlepas dari beberapa faktor yang sangat berpengaruh,antara lain banyaknya dan distribusi unsur – unsur kimia, aspek fisika dan biologis.
Secara umumnya proses pembentukan endapan mineral baik jenis endapan logam maupun non logam dapat terbentuk karena proses mineralisasi yang diakibatkan oleh aktivitas magma ,dan endapan mineral ekonomis selain karena aktifitas magma ,juga dapat dihasilkan dari proses alterasi yaitu mineral hasil ubahan dari mineral yang telah ada karena suatu faktor.Pada proses pembentukan mineral baik secara mineralisasi dan alterasi tidak terlepas dari faktor faktor tertentu yang selanjutnya akan dibahas lebih detail untuk setiap jenis pembentukan mineral.
Adapun menurut M Bateman maka proses pembentukan mineral dapat dibagi atas beberapa proses yang menghasilkan jenis mineral tertentu baik yang bernilai ekonomis maupun mineral yang hanya bersifat sebagai gangue mineral :
1) Proses Magmatis. Proses ini sebagian besar berasal dari magma primer yang bersifat ultra basa lalu mengalami pendinginan dan pembekuan membentuk mineral-mineral silikat dan bijih. Pada temperatur tinggi > 600oC stadium likwido magmatis mulai membentuk mineral-mineral baik logam maupun non logam. Asosiasi mineral yang terbentuk sesuai dengan temperatur pendinginan pada saat itu.
Early magmatis yang terbagi atas :
a) Disseminated, contoh endapannya Intan
b) Segregasi, contoh endapan chromit
c) Injeksi, contoh magmatik Kiruna
2. Late magmatis yang terbagi atas :
a) Residual liquid segregation, contohnya Magmatis Taberg
b) Residual liquid injection ,contohnya magmatik Adirondack
c) Immiscible liquid segregation, contohnya sulfida Insizwa
d) Immiscible liquid injection, contohnya Vlackfontein, Afrika Selatan.
2) Pegmatisme, Setelah proses pembentukan magmatisme, larutan sisa magma (larutan pegmatisme) yang terdiri dari cairan dan gas. Stadium endapan ini ± 600-450oC berupa larutan magma sisa. Asosiasi batuan umumnya berupa granit.
3) Pneumatolisis,Setelah temperatur mulai turun ± 550 – 450oC akumulasi gas mulai membentuk mineral sampai pada temperatur 450oC volume unsur volatilnya makin menurun karena membentuk jebakan pneumatolitis dan tinngal larutan sisa magma yang makin encer. Unsur volatil akan bergerak menerobos batuan beku yang telah ada dan batuan samping disekitarnya kemudian akan membentuk mineral baik karena proses sublimasi maupun karena reaksi unsur volatile tersebut dengan batuan yang diterobosnya sehingga terbentuk endapan mineral yang disebut endapan pneumatolitis.
4) Proses hydrotermal, merupakn proses pembentukan mineral yang terjadi oleh pengaruh temperatut dan tekanan yang santa rendah ,dan larutan magma yang terbentuk ini merupakan unsur volatil yang sangat encer yang terbentuk setelah tiga tahapan sebelumnya.Secara garis besar endapan hidrotermal dapat dibagi atas
Endapan hipotermal, dengan ciri-ciri yaitu :
– Tekanan dan temperatur pembekuan relatif paling tinggi.
– Endapan berupa urat-urat dan korok yang berasosiasi dengan intrusi dengan kedalaman yang besar.
– Asosiasi mineralnya berupa sulfida, misalnya pirit, kallopirit, galena, dan spalerit serta oksidasi besi.
– Pada intrusi granit sering berupa nedapan logam Au, Pb, Sn, W, dan Z.
Endapan Mesotermal, dengan ciri-ciri yaitu :
– Tekanan dan temperatur yang berpengaruh lebih rendah daripada endapan hipotermal.
– Endapannya berasosiasi dengan batuan beku asam-basa dan dekat dengan permukaan bumi.
– Tekstur akibat “ cavity filling” jelas terlihat, sekalipun sering mengalami proses penggantian antara lain berupa “crustification” dan “banding”.
– Asosiasi mineralnya berupa sulfida, misalnya Au, Cu, Ag, As, Sb dan Oksida Sn.
– Proses pengayaan sering terjadi.
Endapan Epitermal, dengan ciri-ciri sebagai berikut :
– Tekanan dan temperatur yang berpengaruh paling rendah.
– Tekstur penggantian tidak luas, jarang terjadi.
– Endapan bias dekat atau pada permukaan bumi.
– Kebanyakan teksturnya berlapis atau berupa “fissure-vein”.
– Struktur khas yang sering terjadi adalah “cockade structure”.
– Asosiasi mineral logamnya berupa Au dan Ag dengan mineral “gangue”nya berupa klasit dan zeolit disamping kuarsa.
Adapun bentuk bentuk endapan mineral yang dapat dijumpai sebagai endapan hidrotermal adalah sebagai Cavity filling Cavity filling yaitu proses mineralisasi berupa pengisian ruang-ruang bukaan atau rongga – rongga dalam batuan yang terdiri atas mineral – mineral yang diendapkan dari larutan pada bukaan–bukaan batuan. , yang berupa Fissure veins ,Shear-zone deposits,Stockworks,Ladder veins,Saddle – reefs,Tension crack fillings,Breccia fillings : vulkanik, Tektonik, dan Collapse,Solution – cavity fillings : Caves and channels, Gash veins, Pore – space fillings, Vessiculer fillings .
5) Replacement, atau metasomatic replacement merupakan proses dalam pembentukan endapan-endapan mineral epigenetic yang didominasi oleh pembentukan mineral pada endapan Hypothermal dan Mesothermal dan sangat penting dalam group Epithermal. Mineral-mineral bijih pada endapan metasomatic kontak telah di bentuk oleh proses ini, dimana proses ini dikontrol oleh pengayaan unsur-unsur sulfida dan dominasi pada formasi unsur-unsur endapan mineral lainnya.Replacement diartikan sebagai proses dari larutan yang sangat penting berupa pelarutan kapiler dan pengendapan yang terjadi secara serentak di mana terjadi penggantian suatu mineral atau lebih menjadi mineral-mineral baru yang lain. Atau dapat diartikan bahwa penggantian mineral membutuhkan ion yang tidak mempunyai ion secara umum dengan zat kimia yang di gantikan. Penggantian mineral yang dibawa dalam larutan dan zat kimia yang dibawa keluar oleh larutan dan merupakan kontak terbuka.terbagi atas : Massive, Lode fissure, dan Disseminated.
6) Sedimenter, terbagi atas endapan besi, mangan, phospate, nikel dll.
7) Evaporasi, terdiri atas evaporasi laut, danau, dan air tanah.
Konsentrasi Residu dan mekanik, terbagi atas ;
Ÿ Konsentrasi Residu berupa endapan residu mangan, besi, bauxite dll
Ÿ Konsetrasi mekanik (endapan placers ), berupa : sungai, pantai, elivial, dan eolian.
9) Supergen enrichment
10)Metamorfisme, terbagi atas : endapan termetamorfiskan dan endapan metamorfisme
Secara umumnya proses pembentukan endapan mineral baik jenis endapan logam maupun non logam dapat terbentuk karena proses mineralisasi yang diakibatkan oleh aktivitas magma ,dan endapan mineral ekonomis selain karena aktifitas magma ,juga dapat dihasilkan dari proses alterasi yaitu mineral hasil ubahan dari mineral yang telah ada karena suatu faktor.Pada proses pembentukan mineral baik secara mineralisasi dan alterasi tidak terlepas dari faktor faktor tertentu yang selanjutnya akan dibahas lebih detail untuk setiap jenis pembentukan mineral.
Adapun menurut M Bateman maka proses pembentukan mineral dapat dibagi atas beberapa proses yang menghasilkan jenis mineral tertentu baik yang bernilai ekonomis maupun mineral yang hanya bersifat sebagai gangue mineral :
1) Proses Magmatis. Proses ini sebagian besar berasal dari magma primer yang bersifat ultra basa lalu mengalami pendinginan dan pembekuan membentuk mineral-mineral silikat dan bijih. Pada temperatur tinggi > 600oC stadium likwido magmatis mulai membentuk mineral-mineral baik logam maupun non logam. Asosiasi mineral yang terbentuk sesuai dengan temperatur pendinginan pada saat itu.
Early magmatis yang terbagi atas :
a) Disseminated, contoh endapannya Intan
b) Segregasi, contoh endapan chromit
c) Injeksi, contoh magmatik Kiruna
2. Late magmatis yang terbagi atas :
a) Residual liquid segregation, contohnya Magmatis Taberg
b) Residual liquid injection ,contohnya magmatik Adirondack
c) Immiscible liquid segregation, contohnya sulfida Insizwa
d) Immiscible liquid injection, contohnya Vlackfontein, Afrika Selatan.
2) Pegmatisme, Setelah proses pembentukan magmatisme, larutan sisa magma (larutan pegmatisme) yang terdiri dari cairan dan gas. Stadium endapan ini ± 600-450oC berupa larutan magma sisa. Asosiasi batuan umumnya berupa granit.
3) Pneumatolisis,Setelah temperatur mulai turun ± 550 – 450oC akumulasi gas mulai membentuk mineral sampai pada temperatur 450oC volume unsur volatilnya makin menurun karena membentuk jebakan pneumatolitis dan tinngal larutan sisa magma yang makin encer. Unsur volatil akan bergerak menerobos batuan beku yang telah ada dan batuan samping disekitarnya kemudian akan membentuk mineral baik karena proses sublimasi maupun karena reaksi unsur volatile tersebut dengan batuan yang diterobosnya sehingga terbentuk endapan mineral yang disebut endapan pneumatolitis.
4) Proses hydrotermal, merupakn proses pembentukan mineral yang terjadi oleh pengaruh temperatut dan tekanan yang santa rendah ,dan larutan magma yang terbentuk ini merupakan unsur volatil yang sangat encer yang terbentuk setelah tiga tahapan sebelumnya.Secara garis besar endapan hidrotermal dapat dibagi atas
Endapan hipotermal, dengan ciri-ciri yaitu :
– Tekanan dan temperatur pembekuan relatif paling tinggi.
– Endapan berupa urat-urat dan korok yang berasosiasi dengan intrusi dengan kedalaman yang besar.
– Asosiasi mineralnya berupa sulfida, misalnya pirit, kallopirit, galena, dan spalerit serta oksidasi besi.
– Pada intrusi granit sering berupa nedapan logam Au, Pb, Sn, W, dan Z.
Endapan Mesotermal, dengan ciri-ciri yaitu :
– Tekanan dan temperatur yang berpengaruh lebih rendah daripada endapan hipotermal.
– Endapannya berasosiasi dengan batuan beku asam-basa dan dekat dengan permukaan bumi.
– Tekstur akibat “ cavity filling” jelas terlihat, sekalipun sering mengalami proses penggantian antara lain berupa “crustification” dan “banding”.
– Asosiasi mineralnya berupa sulfida, misalnya Au, Cu, Ag, As, Sb dan Oksida Sn.
– Proses pengayaan sering terjadi.
Endapan Epitermal, dengan ciri-ciri sebagai berikut :
– Tekanan dan temperatur yang berpengaruh paling rendah.
– Tekstur penggantian tidak luas, jarang terjadi.
– Endapan bias dekat atau pada permukaan bumi.
– Kebanyakan teksturnya berlapis atau berupa “fissure-vein”.
– Struktur khas yang sering terjadi adalah “cockade structure”.
– Asosiasi mineral logamnya berupa Au dan Ag dengan mineral “gangue”nya berupa klasit dan zeolit disamping kuarsa.
Adapun bentuk bentuk endapan mineral yang dapat dijumpai sebagai endapan hidrotermal adalah sebagai Cavity filling Cavity filling yaitu proses mineralisasi berupa pengisian ruang-ruang bukaan atau rongga – rongga dalam batuan yang terdiri atas mineral – mineral yang diendapkan dari larutan pada bukaan–bukaan batuan. , yang berupa Fissure veins ,Shear-zone deposits,Stockworks,Ladder veins,Saddle – reefs,Tension crack fillings,Breccia fillings : vulkanik, Tektonik, dan Collapse,Solution – cavity fillings : Caves and channels, Gash veins, Pore – space fillings, Vessiculer fillings .
5) Replacement, atau metasomatic replacement merupakan proses dalam pembentukan endapan-endapan mineral epigenetic yang didominasi oleh pembentukan mineral pada endapan Hypothermal dan Mesothermal dan sangat penting dalam group Epithermal. Mineral-mineral bijih pada endapan metasomatic kontak telah di bentuk oleh proses ini, dimana proses ini dikontrol oleh pengayaan unsur-unsur sulfida dan dominasi pada formasi unsur-unsur endapan mineral lainnya.Replacement diartikan sebagai proses dari larutan yang sangat penting berupa pelarutan kapiler dan pengendapan yang terjadi secara serentak di mana terjadi penggantian suatu mineral atau lebih menjadi mineral-mineral baru yang lain. Atau dapat diartikan bahwa penggantian mineral membutuhkan ion yang tidak mempunyai ion secara umum dengan zat kimia yang di gantikan. Penggantian mineral yang dibawa dalam larutan dan zat kimia yang dibawa keluar oleh larutan dan merupakan kontak terbuka.terbagi atas : Massive, Lode fissure, dan Disseminated.
6) Sedimenter, terbagi atas endapan besi, mangan, phospate, nikel dll.
7) Evaporasi, terdiri atas evaporasi laut, danau, dan air tanah.
Konsentrasi Residu dan mekanik, terbagi atas ;
Ÿ Konsentrasi Residu berupa endapan residu mangan, besi, bauxite dll
Ÿ Konsetrasi mekanik (endapan placers ), berupa : sungai, pantai, elivial, dan eolian.
9) Supergen enrichment
10)Metamorfisme, terbagi atas : endapan termetamorfiskan dan endapan metamorfisme
EKSPLORASI BIJI BESI
Penyelidikan umum dan eksplorasi bijih besi di Indonesia sudah banyak dilakukan oleh berbagai pihak, sehingga diperlukan penyusunan pedoman teknis eksplorasi bijih besi. Pedoman dimaksudkan sebagai bahan acuan berbagai pihak dalam melakukan kegiatan penyelidikan umum dan eksplorasi bijih besi primer, agar ada kesamaan dalam melakukan kegiatan tersebut diatas sampai pelaporan.
Tata cara eksplorasi bijih besi primer meliputi urutan kegiatan eksplorasi sebelum pekerjaan lapangan, saat pekerjaan lapangan dan setelah pekerjaan lapangan. Kegiatan sebelum pekerjaan lapangan ini bertujuan untuk mengetahui gambaran mengenai prospek cebakan bijih besi primer, meliputi studi literatur dan penginderaan jarak jauh. Penyediaan peralatan antara lain peta topografi, peta geologi, alat pemboran inti, alat ukur topografi, palu dan kompas geologi, loupe, magnetic pen, GPS, pita ukur, alat gali, magnetometer, kappameter dan peralatan geofisika.
Kegiatan pekerjaan lapangan yang dilakukan adalah penyelidikan geologi meliputi pemetaan; pembuatan paritan dan sumur uji, pengukuran topografi, survei geofisika dan pemboran inti.
Kegiatan setelah pekerjaan lapangan yang dilakukan antara lain adalah analisis laboratorium dan pengolahan data. Analisis laboratorium meliputi analisis kimia dan fisika. Unsur yang dianalisis kimia antara lain : Fetotal, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, S, P, SiO2, MgO, CaO, K2O, Al2O3, LOI. Analisis fisika yang dilakukan antara lain : mineragrafi, petrografi, berat jenis (BD). Sedangkan pengolahan data adalah interpretasi hasil dari penyelidikan lapangan dan analisis laboratorium.
Tahapan eksplorasi adalah urutan penyelidikan geologi yang umumnya dilakukan melalui empat tahap sbb : Survei tinjau, prospeksi, eksplorasi umum, eksplorasi rinci. Survei tinjau, tahap eksplorasi untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang berpotensi bagi keterdapatan mineral pada skala regional. Prospeksi, tahap eksplorasi dengan jalan mempersempit daerah yg mengandung endapan mineral yg potensial. Eksplorasi umum, tahap eksplorasi yang rnerupakan deliniasi awal dari suatu endapan yang teridentifikasi .
Eksplorasi rinci, tahap eksplorasi untuk mendeliniasi secara rinci dalarn 3-dimensi terhadap endapan mineral yang telah diketahui dari pencontohan singkapan, paritan, lubang bor, shafts dan terowongan.
Penyelidikan geologi adalah penyelidikan yang berkaitan dengan aspek-aspek geologi diantaranya : pemetaan geologi, parit uji, sumur uji. Pemetaan adalah pengamatan dan pengambilan conto yang berkaitan dengan aspek geologi dilapangan. Pengamatan yang dilakukan meliputi : jenis litologi, mineralisasi, ubahan dan struktur pada singkapan, sedangkan pengambilan conto berupa batuan terpilih.
Penyelidikan Geofisika adalah penyelidikan yang berdasarkan sifat fisik batuan, untuk dapat mengetahui struktur bawah permukaan, geometri cebakan mineral, serta sebarannya secara horizontal maupun secara vertical yang mendukung penafsiran geologi dan geokimia secara langsung maupun tidak langsung.
Pemboran inti dilakukan setelah penyelidikan geologi dan penyelidikan geofisika. Penentuan jumlah cadangan (sumberdaya) mineral yang mempunyai nilai ekonomis adalah suatu hal pertama kali yang perlu dikaji, dihitung sesuai standar perhitungan cadangan yang berlaku, karena akan berpengaruh terhadap optimasi rencana usaha tambang, umur tambang dan hasil yang akan diperoleh.
Dalam hal penentuan cadangan, langkah yang perlu diperhatikan antara lain :
- Memadai atau tidaknya kegiatan dan hasil eksplorasi.
- Kebenaran penyebaran dan kualitas cadangan berdasarkan korelasi seluruh data eksplorasi seperti pemboran, analisis conto, dll.
- Kelayakan penentuan batasan cadangan, seperti Cut of Grade, Stripping Ratio, kedalaman maksimum penambangan, ketebalan minimum dan sebagainya bertujuan untuk mengetahui kondisi geologi dan sebaran bijih besi bawah permukaan.
Tatacara eksplorasi pasir besi meliputi urutan kegiatan eksplorasi pasir besi mulai dari kegiatan sebelum pekerjaan lapangan, saat pekerjaan lapangan dan setelah pekerjaan lapangan yang dilakukan untuk mengetahui potensi pasir besi.
· Kegiatan Sebelum Pekerjaan Lapangan
- Studi Literatur yang dilakukan meliputi: pengumpulan dan pengolahan data serta laporan kegiatan sebelumnya.
- Studi Penginderaan Jarak Jauh dengan jenis data yang dapat digunakan dalam studi ini meliputi : data Citra Landsat MSS TM/ Tematic mapper, SLAR, Spot image dan foto udara. Dengan data penginderaan jarak jauh ini dapat dilakukan interpretasi gejala–gejala geologi yang berguna sebagai acuan dalam eksplorasi pasir besi.
- Studi Geofisika dengan Eksplorasi Bijih Besi (Iron Ore) Menggunakan Metode Magnetik
EKSPLORASI GEOFISIKA
Ekplorasi merupakan penyelidikan awal di bidang pertambangan yang bertujuan untuk mengetahui potensi mineral atau bahan galian di suatu wilayah penelitian. Hasil sebuah ekplorasi biasanya berupa karakteristik bahan tambang, sebaran mineral, atau jumlah cadangan mineral.
Di dalam eksplorasi geofisika biasanya digunakan beberapa metode seperti metode geolistrik (geoelectric), metode magnetik, metode gravitasi dan seismik. Masing-masing metode diterapkan sesuai dengan objek bahan galian yang akan diselidiki. Misalnya, metode geolistrik sangat cocok untuk mengetahui potensi air tanah (ground water). Metode ini juga dapat diterapkan untuk eksplorasi mineral seperti bijih besi dan mangan. Namun, akurasinya rendah dikarenakan nilai resistivitas skala laboratorium untuk beberapa jenis mineral berbeda dengan skala lapangan. Hal ini tentunya dipengaruhi oleh struktur batuan.
Contoh lainnya adalah metode magnetik, cocok digunakan untuk eksplorasi mineral magnetis seperti bijih besi seperti magnetit dan hematit. Metode ini didasarkan pada nilai anomali medan magnet bumi di suatu kawasan survei. Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi memiliki sifat seperti magnet (dwikutub) yaitu kutub utara dan selatan.
Dalam artikel ini akan diulas secara singkat mengenai eksplorasi mineral dengan metode magnetik atau biasa juga disebut sebagai metode geomagnetik. Untuk memahami metode geomagnetik, ada baiknya diulas secara ringkas beberapa teori dasar tentang kemagnetan dan beberapa kajian yang berkaitan dengannya .
· Kegiatan Pekerjaan Lapangan
- Pemetaan Geologi dalam penyelidikan pasir besi meliputi pemetaan batas pasir pantai dengan litologi lainnya, sehingga dapat diperoleh gambaran sebaran endapan pasir besi.
- Pengukuran Topografi dilakukan untuk menggambarkan morfologi pantai dan perencanaan penempatan titik-titik lokasi pemboran dan sumur uji serta lintasan geofisika.
Urutan kegiatan yang dilakukan dalam pengukuran topografi adalah sebagai berikut:
- Penentuan koordinat titik awal pengukuran pada punggungan sand dune.
- Pembuatan garis sumbu utama (base line) dan
- Pengukuran siku-siku untuk garis lintang (cross line).
Garis sumbu utama diusahakan searah dengan garis pantai dan garis-garis lintang yang merupakan tempat kedudukan titik bor, arahnya dibuat tegak lurus terhadap sumbu utama dengan interval jarak tertentu.
- Geofisika (Geomagnetik) metoda geofisika yang digunakan dalam studi ini adalah metoda geomagnetik yang meliputi: aeromagnetic dan groundmagnetic, namun jarang diterapkan. Tujuan dari penerapan metode ini adalah untuk mencari sebaran anomali magnetik daerah pantai yang dieksplorasi.
- Pemboran ini dimaksudkan untuk mengambil conto-conto pasir besi pantai baik yang ada diatas permukaan laut maupun yang berada dibawahnya.
Pekerjaan pemboran pasir besi dilakukan dengan menggunakan bor dangkal baik yang bersifat manual (Doormer) maupun bersifat semi mekanis ( Gambar 1 ). Kegiatan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
- Penentuan lokasi titik bor
- Setting alat bor
- Pembuatan lubang awal dilakukan dengan menggunakan mata bor jenis Ivan sampai batas permukaan air tanah.
- Setelah menembus lapisan air tanah, pemboran dilakukan dengan menggunakan casing yang didalamnya dipasang bailer.
- Pemboran dihentikan sampai batas batuan dasar.
Pengambilan conto pasir besi yang terletak di atas permukaan air tanah diambil dengan sendok pasir (sand auger) jenis Ivan berdiameter 2,5 inchi, sedangkan conto pasir yang berada di bawah permukaan air tanah dan bawah permukaan air laut diambil dengan bailer yang dilengkapi ball valve. Conto-conto diambil untuk setiap kedalaman 1,5 meter atau setiap satu meter dan dibedakan antara conto dari horizon A, conto horizon B dan conto dari horizon C.
Pola pemboran dan interval titik bor yang digunakan pada pekerjaan ini disesuikan dengan tahapan survei, sebagai contoh pada tahapan eksplorasi rinci digunakan pola pemboran dengan interval 100 m x 20 m (Gambar 2).
- Pembuatan Sumur Uji, pada umumnya dilakukan pada pasir besi undak tua yang telah mengalami kompaksi. Kegiatan ini dimaksudkan untuk mengambil conto-conto pasir besi pantai sampai pada kedalaman tertentu sampai mencapai permukaan air dan untuk mengetahui profil/penampang tegak perlapisan pasir besi.
Kegiatan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
- Penentuan lokasi sumur uji.
- Penggalian dengan luas bukaan sumur 1m x 1m atau 1,5m x 1,5m.
- Bila terjadi runtuhan maka dibuat penyangga.
- Pembuatan sumur dihentikan apabila telah mencapai permukaan air atau telah mencapai batuan dasar.
Pengambilan conto pasir besi dari sumur uji diambil dengan interval setiap satu meter menggunakan metoda channel sampling, dengan ukuran 5 cm x 10 cm.
- Preparasi Conto, proses preparasi di lapangan untuk conto bor dan sumur uji dapat dilakukan dengan dua metoda, yaitu: increment atau Riffle splitter. Conto yang diambil harus homogen dari setiap interval kedalaman. Dengan pengambilan yang cukup representatif akan menjamin ketelitian dalam analisa kimia, perhitungan sumber daya atau cadangan dari endapan pasir besi pantai. Pengambilan conto-conto tersebut didasari oleh prosedur baku dalam eksplorasi endapan pasir besi pantai.
Kegiatan yang dilakukan dalam proses preparasi dengan metoda increment mengacu pada Japan Industrial Standard (J.I.S ), yaitu :
- Conto pasir hasil pemboran atau sumur uji ditampung pada suatu wadah dan diaduk hingga homogen
- Conto tersebut di atas dimasukkan dalam kotak increment, diratakan dan dibagi dalam garis kotak- kotak (Gambar 3).
- Conto direduksi dengan menggunakan sendok increment dari kotak increment, dari tiap-tiap kotak ditampung dalam kantong conto (Gambar 4).
- Conto hasil reduksi kemudian dikeringkan.
- Conto yang sudah dikeringkan dari tiap – tiap interval dibagi menjadi 3 bagian. Satu bagian untuk conto individu, satu bagian untuk conto komposit dan satu bagian untuk duplikat.
- Satu bagian conto dari tiap interval digabungkan dengan interval lainnya menjadi conto komposit.
Kegiatan yang dilakukan dalam proses preparasi dengan metoda riffle splitter, yaitu :
- Conto pasir hasil pemboran atau sumur uji ditampung pada suatu wadah dan diaduk hingga homogen, kemudian dikeringkan
- Conto yang telah kering direduksi dengan riffle splitter hingga mendapatkan berat yang diinginkan (+ 3 kg).
- Conto yang sudah mengalami splitting dari tiap – tiap interval dibagi menjadi 3 bagian. Satu bagian untuk conto individu, satu bagian untuk conto komposit dan satu bagian untuk duplikat.
- Satu bagian conto dari tiap interval digabungkan dengan interval lainnya menjadi conto komposit.
- Penentuan Persentase Kemagnetan (MD), diawali dengan pemisahan mineral magnetik dengan non-magnetik, sebagai berikut:
- Hasil preparasi conto dilapangan sebanyak 1 kg, direduksi hingga + 100 gr menggunakan splitter (conto hasil reduksi).
- Conto hasil reduksi ditaburkan dalam suatu tempat secara merata.
- Pemisahan dilakukan dengan menggerak-kan magnet batang 300 gauss berulang-ulang minimal 7 kali di atas selembar kaca setebal 2 mm yang dibawahnya tertabur conto pasir untuk mendapatkan conto konsentrat yang cukup bersih. Jarak antara magnet batang dengan lapisan pasir harus dibuat tetap untuk menghindari perbedaan kuat medan magnet.
- Konsentrat yang diperoleh dari pemisahan magnet, ditimbang dalam satuan gram. Dengan membandingkan berat konsentrat dan berat conto hasil reduksi, maka didapat harga persentase magnetik dengan rumus :
Berat Konsentrat
MD : X 100 %
Berat conto hasil reduksi
- Penentuan Berat Jenis insitu dilakukan dengan cara sebagai berikut:
- Penghitungan volume conto dari bor berdasarkan perhitungan volume bagian dalam dari casing dengan rumus:
V= π x r2 x t
V = Volume conto
π = Konstanta (3,14)
r = jari-jari bagian dalam casing;
t = ketinggian conto dalam casing.
- Penentuan berat dengan cara menimbang setiap interval conto
· Kegiatan Setelah Pekerjaan Lapangan
- Analisa Laboratorium dilakukan conto-conto setelah dikumpulkan (Gambar 6). Pekerjaan analisa laboratorium meliputi analisa kimia dan fisika.
Analisa kimia dilakukan terhadap conto individu untuk mengetahui kandungan unsur dalam konsentrat, antara lain: Fetotal (FeO dan Fe2O3, Fe3O4) dan Titan. Analisa kimia dapat dilakukan dengan beberapa metoda, antara lain AAS, volumetrik, XRF dan ICP.
Analisa fisika yang dilakukan antara lain analisa mineral butir, analisa ayak, analisa sifat magnetik dan berat jenis. Analisa mineral butir dilakukan untuk mengetahui jenis dan persen berat mineral baik untuk fraksi magnetik maupun nonmagnetik Conto yang dianalisa mineral butir berasal dari conto komposit, yang mewakili wilayah/ blok pemboran. Analisa ayak dimaksudkan untuk mengetahui ukuran butiran pasir besi yang dominan. Analisa ayak dilakukan terhadap conto pilihan berasal dari bagian-bagian blok interval dalam bentuk conto komposit berat 500 gram yang dibagi menjadi 6 fraksi, yakni :
1. butiran yang lebih besar + 2 mm atau + 10 mesh
2. butiran antara –2 + 1mm atau –10 + 18 mesh
3. butiran antara –1 + ½ mm atau –18 + 35 mesh;
4. butiran antara –1/2 + ¼ mm atau –35 + 72 mesh;
5. butiran antara –1/4 + 1/8 atau –72 + 150 mesh dan
6. butiran yang lebih kecil dari –1/8 mm.
Masing-masing fraksi jumlahnya dinyatakan dalam persen berat yang dapat digambarkan dalam bentuk diagram balok sehingga sebaran fraksi pasir besi yang dominan dapat diketahui (Gambar 7). Analisa berat jenis dimaksudkan untuk mengetahui berat jenis pasir besi. Analisa dilakukan dengan cara conto asli (crude sand) seberat 100 gram dimasukkan ke dalam air yang diketahui volumenya di dalam gelas ukur. Untuk memudahkan perhitungan ditetapkan volume 200 cc, apabila kenaikan air menjadi A cc, maka volume pasir yang dimasukkan = A – 200 cc.
Jadi berat jenis = 100 / (A-200) gram /cc.
- Pengolahan Data dari hasil pengamatan dan analisa laboratorium diolah dan ditafsirkan secara seksama untuk memberikan gambaran tentang kondisi geologi daerah penelitian yang berkembang dari aspek genetik, posisi, hubungan serta distribusinya.
Data hasil analisa MD dan pemboran dibuat profil penyebaran endapan pasir besi terhadap sumbu panjang (sejajar pantai) dan sumbu pendek (tegak lurus pantai) dan isograde. Lokasi-lokasi pengambilan conto diplot dalam peta topografi hasil pengukuran (Peta Lokasi Pengambilan Conto dan Peta Isograde).
Peta-peta yang dihasilkan bertujuan untuk keperluan penambangan, misalnya : peta isograde dan peta topografi serta penampang tegak sebaran bijih besi ke arah kedalaman baik sejajar garis pantai maupun yang memotong tegak lurus garis pantai. Bentuk–bentuk gumuk pasir baik yang front maupun back dunes dipetakan secara rinci.
Perhitungan sumber daya secara manual dilakukan dengan beberapa metoda, antara lain:
· Metoda daerah pengaruh dengan rumus :
C = (L x t) X MD x SG
Dimana :
C = Sumber daya dalam ton
L = Luas daerah pengaruh dalam m2
t = Tebal rata-rata endapan pasir besi dalam
meter
MD = prosentase kemagnetan dalam %
SG = Berat Jenis dalam ton/m3
· Metoda Geostatistik
Metoda ini digunakan untuk membantu dalam perhitungan estimasi sumber daya/cadangan endapan bahan galian dimana nilai conto merupakan realisasi fungsi acak (statistik spasial). Pada hipotesis ini, nilai conto merupakan suatu fungsi dari posisi dalam cebakan, dan posisi relatif conto dimasukkan dalam pertimbangan. Kesamaan nilai-nilai conto yang merupakan fungsi jarak conto serta yang saling berhubungan ini merupakan dasar teori statistik spasial. Metoda ini jarang dilakukan dalam perhitungan estimasi sumber daya /cadangan pasir besi.
Untuk mengetahui sejauh mana hubungan spasial antara titik–titik di dalam cebakan, maka harus diketahui fungsi strukturalnya yang dicerminkan oleh model semivariogramnya.
Menetapkan model semivariogram merupakan langkah awal dalam perhitungan geostatistik, selanjutnya dengan perhitungan varian estimasi, varian dispersi, varian kriging, dll.
Metoda geostatistik yang digunakan dalam eksplorasi pasir besi adalah varian estimasi. Pada metoda ini estimasi suatu cadangan dicirikan oleh suatu ekstensi/pengembangan satu atau beberapa harga yang diketahui terhadap daerah sekitarnya yang tidak dikenal. Suatu harga yang diketahui (diukur pada conto inti, atau pada suatu blok) diekstensikan terhadap bagian-bagian yang diketahui pada satu endapan bijih.
Ada beberapa cara estimasi yang sudah dikenal pada kegiatan pertambangan antara lain:
a. Estimasi kadar rata-rata suatu cadangan bijih berdasarkan rata-rata suatu kadar yang didapat dari analisis conto pemboran/sumur uji.
b. Estimasi endapan bijih pada suatu tambang atau blok-blok penambangan dengan menggunakan sistem poligon sebagai daerah pengaruh, yang antara lain didasari oleh titik-titik pengamatan berikutnya, pembobotan secara proporsional yang berbanding terbalik dengan jarak dan lain-lain.
Tujuan dari penggunaan metoda ini antara lain untuk memperoleh gambaran tiga dimensi dari bentuk endapan pasir besi. Pada penerapannya untuk perhitungan dalam geostatistik umumnya memerlukan bantuan komputer. Geoplan merupakan perangkat lunak yang diperlukan dalam paket perhitungan variogram. Selain itu juga digunakan perangkat lunak program KRIG3D yang merupakan paket program kriging, varian estimasi dan varian dispersi.
Tata cara eksplorasi bijih besi primer meliputi urutan kegiatan eksplorasi sebelum pekerjaan lapangan, saat pekerjaan lapangan dan setelah pekerjaan lapangan. Kegiatan sebelum pekerjaan lapangan ini bertujuan untuk mengetahui gambaran mengenai prospek cebakan bijih besi primer, meliputi studi literatur dan penginderaan jarak jauh. Penyediaan peralatan antara lain peta topografi, peta geologi, alat pemboran inti, alat ukur topografi, palu dan kompas geologi, loupe, magnetic pen, GPS, pita ukur, alat gali, magnetometer, kappameter dan peralatan geofisika.
Kegiatan pekerjaan lapangan yang dilakukan adalah penyelidikan geologi meliputi pemetaan; pembuatan paritan dan sumur uji, pengukuran topografi, survei geofisika dan pemboran inti.
Kegiatan setelah pekerjaan lapangan yang dilakukan antara lain adalah analisis laboratorium dan pengolahan data. Analisis laboratorium meliputi analisis kimia dan fisika. Unsur yang dianalisis kimia antara lain : Fetotal, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, S, P, SiO2, MgO, CaO, K2O, Al2O3, LOI. Analisis fisika yang dilakukan antara lain : mineragrafi, petrografi, berat jenis (BD). Sedangkan pengolahan data adalah interpretasi hasil dari penyelidikan lapangan dan analisis laboratorium.
Tahapan eksplorasi adalah urutan penyelidikan geologi yang umumnya dilakukan melalui empat tahap sbb : Survei tinjau, prospeksi, eksplorasi umum, eksplorasi rinci. Survei tinjau, tahap eksplorasi untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang berpotensi bagi keterdapatan mineral pada skala regional. Prospeksi, tahap eksplorasi dengan jalan mempersempit daerah yg mengandung endapan mineral yg potensial. Eksplorasi umum, tahap eksplorasi yang rnerupakan deliniasi awal dari suatu endapan yang teridentifikasi .
Eksplorasi rinci, tahap eksplorasi untuk mendeliniasi secara rinci dalarn 3-dimensi terhadap endapan mineral yang telah diketahui dari pencontohan singkapan, paritan, lubang bor, shafts dan terowongan.
Penyelidikan geologi adalah penyelidikan yang berkaitan dengan aspek-aspek geologi diantaranya : pemetaan geologi, parit uji, sumur uji. Pemetaan adalah pengamatan dan pengambilan conto yang berkaitan dengan aspek geologi dilapangan. Pengamatan yang dilakukan meliputi : jenis litologi, mineralisasi, ubahan dan struktur pada singkapan, sedangkan pengambilan conto berupa batuan terpilih.
Penyelidikan Geofisika adalah penyelidikan yang berdasarkan sifat fisik batuan, untuk dapat mengetahui struktur bawah permukaan, geometri cebakan mineral, serta sebarannya secara horizontal maupun secara vertical yang mendukung penafsiran geologi dan geokimia secara langsung maupun tidak langsung.
Pemboran inti dilakukan setelah penyelidikan geologi dan penyelidikan geofisika. Penentuan jumlah cadangan (sumberdaya) mineral yang mempunyai nilai ekonomis adalah suatu hal pertama kali yang perlu dikaji, dihitung sesuai standar perhitungan cadangan yang berlaku, karena akan berpengaruh terhadap optimasi rencana usaha tambang, umur tambang dan hasil yang akan diperoleh.
Dalam hal penentuan cadangan, langkah yang perlu diperhatikan antara lain :
- Memadai atau tidaknya kegiatan dan hasil eksplorasi.
- Kebenaran penyebaran dan kualitas cadangan berdasarkan korelasi seluruh data eksplorasi seperti pemboran, analisis conto, dll.
- Kelayakan penentuan batasan cadangan, seperti Cut of Grade, Stripping Ratio, kedalaman maksimum penambangan, ketebalan minimum dan sebagainya bertujuan untuk mengetahui kondisi geologi dan sebaran bijih besi bawah permukaan.
Tatacara eksplorasi pasir besi meliputi urutan kegiatan eksplorasi pasir besi mulai dari kegiatan sebelum pekerjaan lapangan, saat pekerjaan lapangan dan setelah pekerjaan lapangan yang dilakukan untuk mengetahui potensi pasir besi.
· Kegiatan Sebelum Pekerjaan Lapangan
- Studi Literatur yang dilakukan meliputi: pengumpulan dan pengolahan data serta laporan kegiatan sebelumnya.
- Studi Penginderaan Jarak Jauh dengan jenis data yang dapat digunakan dalam studi ini meliputi : data Citra Landsat MSS TM/ Tematic mapper, SLAR, Spot image dan foto udara. Dengan data penginderaan jarak jauh ini dapat dilakukan interpretasi gejala–gejala geologi yang berguna sebagai acuan dalam eksplorasi pasir besi.
- Studi Geofisika dengan Eksplorasi Bijih Besi (Iron Ore) Menggunakan Metode Magnetik
EKSPLORASI GEOFISIKA
Ekplorasi merupakan penyelidikan awal di bidang pertambangan yang bertujuan untuk mengetahui potensi mineral atau bahan galian di suatu wilayah penelitian. Hasil sebuah ekplorasi biasanya berupa karakteristik bahan tambang, sebaran mineral, atau jumlah cadangan mineral.
Di dalam eksplorasi geofisika biasanya digunakan beberapa metode seperti metode geolistrik (geoelectric), metode magnetik, metode gravitasi dan seismik. Masing-masing metode diterapkan sesuai dengan objek bahan galian yang akan diselidiki. Misalnya, metode geolistrik sangat cocok untuk mengetahui potensi air tanah (ground water). Metode ini juga dapat diterapkan untuk eksplorasi mineral seperti bijih besi dan mangan. Namun, akurasinya rendah dikarenakan nilai resistivitas skala laboratorium untuk beberapa jenis mineral berbeda dengan skala lapangan. Hal ini tentunya dipengaruhi oleh struktur batuan.
Contoh lainnya adalah metode magnetik, cocok digunakan untuk eksplorasi mineral magnetis seperti bijih besi seperti magnetit dan hematit. Metode ini didasarkan pada nilai anomali medan magnet bumi di suatu kawasan survei. Sebagaimana kita ketahui bahwa bumi memiliki sifat seperti magnet (dwikutub) yaitu kutub utara dan selatan.
Dalam artikel ini akan diulas secara singkat mengenai eksplorasi mineral dengan metode magnetik atau biasa juga disebut sebagai metode geomagnetik. Untuk memahami metode geomagnetik, ada baiknya diulas secara ringkas beberapa teori dasar tentang kemagnetan dan beberapa kajian yang berkaitan dengannya .
· Kegiatan Pekerjaan Lapangan
- Pemetaan Geologi dalam penyelidikan pasir besi meliputi pemetaan batas pasir pantai dengan litologi lainnya, sehingga dapat diperoleh gambaran sebaran endapan pasir besi.
- Pengukuran Topografi dilakukan untuk menggambarkan morfologi pantai dan perencanaan penempatan titik-titik lokasi pemboran dan sumur uji serta lintasan geofisika.
Urutan kegiatan yang dilakukan dalam pengukuran topografi adalah sebagai berikut:
- Penentuan koordinat titik awal pengukuran pada punggungan sand dune.
- Pembuatan garis sumbu utama (base line) dan
- Pengukuran siku-siku untuk garis lintang (cross line).
Garis sumbu utama diusahakan searah dengan garis pantai dan garis-garis lintang yang merupakan tempat kedudukan titik bor, arahnya dibuat tegak lurus terhadap sumbu utama dengan interval jarak tertentu.
- Geofisika (Geomagnetik) metoda geofisika yang digunakan dalam studi ini adalah metoda geomagnetik yang meliputi: aeromagnetic dan groundmagnetic, namun jarang diterapkan. Tujuan dari penerapan metode ini adalah untuk mencari sebaran anomali magnetik daerah pantai yang dieksplorasi.
- Pemboran ini dimaksudkan untuk mengambil conto-conto pasir besi pantai baik yang ada diatas permukaan laut maupun yang berada dibawahnya.
Pekerjaan pemboran pasir besi dilakukan dengan menggunakan bor dangkal baik yang bersifat manual (Doormer) maupun bersifat semi mekanis ( Gambar 1 ). Kegiatan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
- Penentuan lokasi titik bor
- Setting alat bor
- Pembuatan lubang awal dilakukan dengan menggunakan mata bor jenis Ivan sampai batas permukaan air tanah.
- Setelah menembus lapisan air tanah, pemboran dilakukan dengan menggunakan casing yang didalamnya dipasang bailer.
- Pemboran dihentikan sampai batas batuan dasar.
Pengambilan conto pasir besi yang terletak di atas permukaan air tanah diambil dengan sendok pasir (sand auger) jenis Ivan berdiameter 2,5 inchi, sedangkan conto pasir yang berada di bawah permukaan air tanah dan bawah permukaan air laut diambil dengan bailer yang dilengkapi ball valve. Conto-conto diambil untuk setiap kedalaman 1,5 meter atau setiap satu meter dan dibedakan antara conto dari horizon A, conto horizon B dan conto dari horizon C.
Pola pemboran dan interval titik bor yang digunakan pada pekerjaan ini disesuikan dengan tahapan survei, sebagai contoh pada tahapan eksplorasi rinci digunakan pola pemboran dengan interval 100 m x 20 m (Gambar 2).
- Pembuatan Sumur Uji, pada umumnya dilakukan pada pasir besi undak tua yang telah mengalami kompaksi. Kegiatan ini dimaksudkan untuk mengambil conto-conto pasir besi pantai sampai pada kedalaman tertentu sampai mencapai permukaan air dan untuk mengetahui profil/penampang tegak perlapisan pasir besi.
Kegiatan yang dilakukan adalah sebagai berikut:
- Penentuan lokasi sumur uji.
- Penggalian dengan luas bukaan sumur 1m x 1m atau 1,5m x 1,5m.
- Bila terjadi runtuhan maka dibuat penyangga.
- Pembuatan sumur dihentikan apabila telah mencapai permukaan air atau telah mencapai batuan dasar.
Pengambilan conto pasir besi dari sumur uji diambil dengan interval setiap satu meter menggunakan metoda channel sampling, dengan ukuran 5 cm x 10 cm.
- Preparasi Conto, proses preparasi di lapangan untuk conto bor dan sumur uji dapat dilakukan dengan dua metoda, yaitu: increment atau Riffle splitter. Conto yang diambil harus homogen dari setiap interval kedalaman. Dengan pengambilan yang cukup representatif akan menjamin ketelitian dalam analisa kimia, perhitungan sumber daya atau cadangan dari endapan pasir besi pantai. Pengambilan conto-conto tersebut didasari oleh prosedur baku dalam eksplorasi endapan pasir besi pantai.
Kegiatan yang dilakukan dalam proses preparasi dengan metoda increment mengacu pada Japan Industrial Standard (J.I.S ), yaitu :
- Conto pasir hasil pemboran atau sumur uji ditampung pada suatu wadah dan diaduk hingga homogen
- Conto tersebut di atas dimasukkan dalam kotak increment, diratakan dan dibagi dalam garis kotak- kotak (Gambar 3).
- Conto direduksi dengan menggunakan sendok increment dari kotak increment, dari tiap-tiap kotak ditampung dalam kantong conto (Gambar 4).
- Conto hasil reduksi kemudian dikeringkan.
- Conto yang sudah dikeringkan dari tiap – tiap interval dibagi menjadi 3 bagian. Satu bagian untuk conto individu, satu bagian untuk conto komposit dan satu bagian untuk duplikat.
- Satu bagian conto dari tiap interval digabungkan dengan interval lainnya menjadi conto komposit.
Kegiatan yang dilakukan dalam proses preparasi dengan metoda riffle splitter, yaitu :
- Conto pasir hasil pemboran atau sumur uji ditampung pada suatu wadah dan diaduk hingga homogen, kemudian dikeringkan
- Conto yang telah kering direduksi dengan riffle splitter hingga mendapatkan berat yang diinginkan (+ 3 kg).
- Conto yang sudah mengalami splitting dari tiap – tiap interval dibagi menjadi 3 bagian. Satu bagian untuk conto individu, satu bagian untuk conto komposit dan satu bagian untuk duplikat.
- Satu bagian conto dari tiap interval digabungkan dengan interval lainnya menjadi conto komposit.
- Penentuan Persentase Kemagnetan (MD), diawali dengan pemisahan mineral magnetik dengan non-magnetik, sebagai berikut:
- Hasil preparasi conto dilapangan sebanyak 1 kg, direduksi hingga + 100 gr menggunakan splitter (conto hasil reduksi).
- Conto hasil reduksi ditaburkan dalam suatu tempat secara merata.
- Pemisahan dilakukan dengan menggerak-kan magnet batang 300 gauss berulang-ulang minimal 7 kali di atas selembar kaca setebal 2 mm yang dibawahnya tertabur conto pasir untuk mendapatkan conto konsentrat yang cukup bersih. Jarak antara magnet batang dengan lapisan pasir harus dibuat tetap untuk menghindari perbedaan kuat medan magnet.
- Konsentrat yang diperoleh dari pemisahan magnet, ditimbang dalam satuan gram. Dengan membandingkan berat konsentrat dan berat conto hasil reduksi, maka didapat harga persentase magnetik dengan rumus :
Berat Konsentrat
MD : X 100 %
Berat conto hasil reduksi
- Penentuan Berat Jenis insitu dilakukan dengan cara sebagai berikut:
- Penghitungan volume conto dari bor berdasarkan perhitungan volume bagian dalam dari casing dengan rumus:
V= π x r2 x t
V = Volume conto
π = Konstanta (3,14)
r = jari-jari bagian dalam casing;
t = ketinggian conto dalam casing.
- Penentuan berat dengan cara menimbang setiap interval conto
· Kegiatan Setelah Pekerjaan Lapangan
- Analisa Laboratorium dilakukan conto-conto setelah dikumpulkan (Gambar 6). Pekerjaan analisa laboratorium meliputi analisa kimia dan fisika.
Analisa kimia dilakukan terhadap conto individu untuk mengetahui kandungan unsur dalam konsentrat, antara lain: Fetotal (FeO dan Fe2O3, Fe3O4) dan Titan. Analisa kimia dapat dilakukan dengan beberapa metoda, antara lain AAS, volumetrik, XRF dan ICP.
Analisa fisika yang dilakukan antara lain analisa mineral butir, analisa ayak, analisa sifat magnetik dan berat jenis. Analisa mineral butir dilakukan untuk mengetahui jenis dan persen berat mineral baik untuk fraksi magnetik maupun nonmagnetik Conto yang dianalisa mineral butir berasal dari conto komposit, yang mewakili wilayah/ blok pemboran. Analisa ayak dimaksudkan untuk mengetahui ukuran butiran pasir besi yang dominan. Analisa ayak dilakukan terhadap conto pilihan berasal dari bagian-bagian blok interval dalam bentuk conto komposit berat 500 gram yang dibagi menjadi 6 fraksi, yakni :
1. butiran yang lebih besar + 2 mm atau + 10 mesh
2. butiran antara –2 + 1mm atau –10 + 18 mesh
3. butiran antara –1 + ½ mm atau –18 + 35 mesh;
4. butiran antara –1/2 + ¼ mm atau –35 + 72 mesh;
5. butiran antara –1/4 + 1/8 atau –72 + 150 mesh dan
6. butiran yang lebih kecil dari –1/8 mm.
Masing-masing fraksi jumlahnya dinyatakan dalam persen berat yang dapat digambarkan dalam bentuk diagram balok sehingga sebaran fraksi pasir besi yang dominan dapat diketahui (Gambar 7). Analisa berat jenis dimaksudkan untuk mengetahui berat jenis pasir besi. Analisa dilakukan dengan cara conto asli (crude sand) seberat 100 gram dimasukkan ke dalam air yang diketahui volumenya di dalam gelas ukur. Untuk memudahkan perhitungan ditetapkan volume 200 cc, apabila kenaikan air menjadi A cc, maka volume pasir yang dimasukkan = A – 200 cc.
Jadi berat jenis = 100 / (A-200) gram /cc.
- Pengolahan Data dari hasil pengamatan dan analisa laboratorium diolah dan ditafsirkan secara seksama untuk memberikan gambaran tentang kondisi geologi daerah penelitian yang berkembang dari aspek genetik, posisi, hubungan serta distribusinya.
Data hasil analisa MD dan pemboran dibuat profil penyebaran endapan pasir besi terhadap sumbu panjang (sejajar pantai) dan sumbu pendek (tegak lurus pantai) dan isograde. Lokasi-lokasi pengambilan conto diplot dalam peta topografi hasil pengukuran (Peta Lokasi Pengambilan Conto dan Peta Isograde).
Peta-peta yang dihasilkan bertujuan untuk keperluan penambangan, misalnya : peta isograde dan peta topografi serta penampang tegak sebaran bijih besi ke arah kedalaman baik sejajar garis pantai maupun yang memotong tegak lurus garis pantai. Bentuk–bentuk gumuk pasir baik yang front maupun back dunes dipetakan secara rinci.
Perhitungan sumber daya secara manual dilakukan dengan beberapa metoda, antara lain:
· Metoda daerah pengaruh dengan rumus :
C = (L x t) X MD x SG
Dimana :
C = Sumber daya dalam ton
L = Luas daerah pengaruh dalam m2
t = Tebal rata-rata endapan pasir besi dalam
meter
MD = prosentase kemagnetan dalam %
SG = Berat Jenis dalam ton/m3
· Metoda Geostatistik
Metoda ini digunakan untuk membantu dalam perhitungan estimasi sumber daya/cadangan endapan bahan galian dimana nilai conto merupakan realisasi fungsi acak (statistik spasial). Pada hipotesis ini, nilai conto merupakan suatu fungsi dari posisi dalam cebakan, dan posisi relatif conto dimasukkan dalam pertimbangan. Kesamaan nilai-nilai conto yang merupakan fungsi jarak conto serta yang saling berhubungan ini merupakan dasar teori statistik spasial. Metoda ini jarang dilakukan dalam perhitungan estimasi sumber daya /cadangan pasir besi.
Untuk mengetahui sejauh mana hubungan spasial antara titik–titik di dalam cebakan, maka harus diketahui fungsi strukturalnya yang dicerminkan oleh model semivariogramnya.
Menetapkan model semivariogram merupakan langkah awal dalam perhitungan geostatistik, selanjutnya dengan perhitungan varian estimasi, varian dispersi, varian kriging, dll.
Metoda geostatistik yang digunakan dalam eksplorasi pasir besi adalah varian estimasi. Pada metoda ini estimasi suatu cadangan dicirikan oleh suatu ekstensi/pengembangan satu atau beberapa harga yang diketahui terhadap daerah sekitarnya yang tidak dikenal. Suatu harga yang diketahui (diukur pada conto inti, atau pada suatu blok) diekstensikan terhadap bagian-bagian yang diketahui pada satu endapan bijih.
Ada beberapa cara estimasi yang sudah dikenal pada kegiatan pertambangan antara lain:
a. Estimasi kadar rata-rata suatu cadangan bijih berdasarkan rata-rata suatu kadar yang didapat dari analisis conto pemboran/sumur uji.
b. Estimasi endapan bijih pada suatu tambang atau blok-blok penambangan dengan menggunakan sistem poligon sebagai daerah pengaruh, yang antara lain didasari oleh titik-titik pengamatan berikutnya, pembobotan secara proporsional yang berbanding terbalik dengan jarak dan lain-lain.
Tujuan dari penggunaan metoda ini antara lain untuk memperoleh gambaran tiga dimensi dari bentuk endapan pasir besi. Pada penerapannya untuk perhitungan dalam geostatistik umumnya memerlukan bantuan komputer. Geoplan merupakan perangkat lunak yang diperlukan dalam paket perhitungan variogram. Selain itu juga digunakan perangkat lunak program KRIG3D yang merupakan paket program kriging, varian estimasi dan varian dispersi.
Subscribe to:
Posts (Atom)