Keseimbangan Sianida, Oksigen, dan Asam: Cara Tambang Mempercepat Leaching Emas & Tembaga

Di sirkuit leaching, angka kecil punya konsekuensi besar. Ubah konsentrasi sianida (CN⁻) dari 1 ke 4 kg/t KCN (≈100–400 ppm NaCN; ppm = bagian per juta), dan pemulihan emas di 24 jam bisa melompat dari 57,3% ke 90,9%—tetapi dorong jauh di atas optimum (~4 kg/t atau ~700–800 ppm), kenaikannya mendatar, reagen terbuang, dan reaksi samping meningkat (mdpi.com) (mdpi.com). Di sisi tembaga, menaikkan asam sulfat dari 10 ke 15 g/L (≈0,10→0,15 M; M = molar, konsentrasi mol per liter) hampir menggandakan konstanta laju leach kolom dari 2,23×10⁻³ ke 4,09×10⁻³ hari⁻¹ (mdpi.com) (mdpi.com).

Pola yang sama berulang: oksigen terlarut (DO, dissolved oxygen) dinaikkan dari ~1,0 ke 7,2 mg/L, dan pemulihan emas naik dari 91,3% ke 92,5% sekaligus pemakaian NaCN turun dari 0,52 ke 0,40 kg/t (researchgate.net). Di sirkuit industri Indonesia, sparging O₂ sederhana mendorong pemulihan ke ~92,5%; reaktor high‑shear “Aachen” mengangkatnya lagi ke ~95% (sumber sama: researchgate.net).

Rasio sianida–oksigen pada sianidasi emas

Sianidasi emas adalah pelarutan oksidatif: 4Au + 8CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻ + 4OH⁻. Terlalu sedikit CN membatasi pelarutan; terlalu banyak memicu reaksi samping (mis. kompleks sianida tembaga/seng) dan beban lingkungan. Studi statistik pada bijih yang mengandung tembaga menunjukkan pulih terbaik (~91,5%) pada ~730 ppm NaCN (0,073%) (royalsocietypublishing.org). Dalam praktik, banyak operasi menargetkan ~0,05–0,3 g/L free CN selama leach (mdpi.com).

Oksigen terlarut sama krusialnya. DO saturasi air sekitar ~8 mg/L pada 20–25 °C; praktik modern adalah menahan 5–8 mg/L DO (sumber: researchgate.net). Loop kontrol pabrik umumnya memonitor free‑cyanide (mis. 100–300 mg/L CN⁻) dan DO (5–7 mg/L) lalu menyesuaikan dosis NaCN atau aliran udara agar tetap dekat target (mdpi.com) (researchgate.net). Penambahan udara tanpa cukup CN sia‑sia; CN tinggi tanpa O₂ mendorong degradasi CN (oksidasi ke sianat) atau presipitasi logam.

Pengaturan dosis yang halus lazimnya menggunakan peralatan metering seperti dosing pump untuk NaCN dan oksidan (mis. H₂O₂) sehingga variabel proses (free CN, DO) tetap stabil pada set‑point yang diinginkan, sejalan dengan praktik kontrol yang dijelaskan di atas.

Leach aids dan reaktor shear tinggi (emas)

Selain aerasi/pure O₂, additives dan peralatan khusus mempercepat kinetika. Perangkat oksigenasi high‑shear seperti reaktor Aachen mendispersikan O₂ halus sekaligus “menggosok” partikel emas, mempercepat leach (maelgwyn.com). Produsen melaporkan manfaat berupa “higher gold recoveries/lower residue grades” dan “accelerated leach kinetics”, plus penurunan konsumsi CN (maelgwyn.com).

Oksidan kimia juga efektif: dosis kecil H₂O₂ (mis. 0,1–0,3 kg/t) di pra‑oksidasi terbukti menaikkan DO dan pemulihan emas (researchgate.net). Pada bijih sulfida‑kaya atau refraktori, pra‑oksidasi sulfida pemakan sianida (oleh bakteri atau kimia) mencegah kehilangan CN dan mempercepat leach; ion katalitik (mis. Cu²⁺) kadang ditambahkan untuk mengaktivasi emas refraktori. Studi laboratorium menunjukkan di pulp yang teraduk baik, laju pelarutan Au melonjak cepat hingga ~8 mg/L O₂, lalu menurun ke laju asimtot (mdpi.com).

Kekuatan asam dan oksidan pada leaching tembaga

Oksida/sulfida tembaga umumnya larut dalam H₂SO₄ (asam sulfat). Molaritas asam mengendalikan kinetika: menaikkan H₂SO₄ dari 10 ke 15 g/L (≈0,10→0,15 M) hampir menggandakan konstanta laju leach kolom (2,23×10⁻³ → 4,09×10⁻³ hari⁻¹). Dalam studi itu, kolom 10 g/L (chemical‑controlled) memberi ~50% Cu dalam 2 hari, sementara 15 g/L (mixed control) mendekati ~80% (mdpi.com) (mdpi.com).

Kasus lain: leaching tailing tembaga‑emas dengan 0,31 M (≈9,6 g/L) H₂SO₄ menghasilkan 46,9% Cu (Fe) dalam 120 menit; 0,64 M (~19,4 g/L) memberi 67,8% (pubs.rsc.org). Studi kinetika sistematik menemukan orde reaksi ~0,85 terhadap [H₂SO₄] (pubs.rsc.org). Akibatnya, menaikkan asam dari beberapa g/L saja dapat meningkatkan pelarutan Cu; praktik heap biasa berjalan di 3–40 g/L (0,02–0,4 M) bergantung sensitivitas bijih.

Di atas optimum, tambahan asam memberi diminishing return dan risiko presipitasi gipsum yang menyumbat perkolasi. Batas praktis kerap muncul ~0,5–1,0 M (30–100 g/L) pada uji lab. Sebuah leach tailing skala penuh menemukan 0,53 M H₂SO₄ (~15,7 g/L) pada 40 °C mencapai 65,3% pemulihan Cu dalam 2 jam (pubs.rsc.org).

Mineral sulfida sering perlu oksidan. Ferric iron (Fe³⁺) lazim dipakai: secara stoikiometri, untuk kalkopirit berlaku CuFeS₂ + 4Fe³⁺ → Cu²⁺ + 5Fe²⁺ + 2S°, sehingga “4 mol Fe³⁺ dikonsumsi per mol Cu” (911metallurgist.com). Fe³⁺ dipasok dengan penambahan ferric sulfate atau diregenerasi lewat O₂ dan bakteri (bioleaching). Oksigen membantu mengoksidasi Fe²⁺ kembali ke Fe³⁺.

Untuk kontras, melarutkan tembaga metal langsung butuh oksidan kuat: dalam 1 M H₂SO₄ pada 50 °C, penambahan 10 g/L Cu²⁺ plus O₂ melarutkan >99,9% Cu° dalam hitungan menit (O₂ saja hanya mengoksidasi Cu¹⁺ secara lambat) (mdpi.com).

Pengadaan reagen seperti ferric sulfate, H₂SO₄, atau oksidan untuk aplikasi pertambangan berada pada ranah chemicals for mining, dan pemakaiannya harus mengikuti pendekatan keseimbangan asam‑oksidan yang ditunjukkan oleh data‑data di atas.

Additives yang mempercepat kinetika (tembaga)

Selain asam/oksidan, kondisi tertentu mempercepat leach tembaga. Seed Fe²⁺ kecil mempercepat oksidasi kalkopirit ketika dikonversi ke Fe³⁺ (efek yang dimanfaatkan pada proses Galvanox™). Kehadiran alkali atau karbonat dihindari (mengonsumsi asam), tetapi klorida atau amonium level rendah bermanfaat dalam sistem spesial. Agitasi dan oksigenasi tinggi adalah kunci; praktik industri meliputi penambahan oksidan (ferric sulfate “bleed” dalam reaktor) dan aerasi intensif. Pada heap leaching, perkolasi dibantu oleh agglomeration aids (semen atau kapur) untuk memastikan aliran asam yang seragam.

Ringkasan optimasi proses

Baik leaching emas maupun tembaga menuntut kontrol kimia ketat dan additives yang tepat. Operator memonitor CN dan [H₂SO₄] secara saksama dan mendosis ke optimum empiris untuk tiap bijih; aerasi/oksidan dipakai untuk menjaga potensial redoks tinggi. Kurva respons konsisten: perubahan kecil kadar CN atau H₂SO₄ menghasilkan perubahan besar pada pemulihan—misalnya, menggandakan CN atau asam dapat menaikkan pemulihan puluhan persen (mdpi.com) (pubs.rsc.org). Leach aids khusus seperti aerator high‑shear atau katalis oksidan kini diterapkan secara komersial untuk mempercepat kinetika dan memangkas penggunaan reagen.

Catatan sumber dan data

Sumber: studi terbaru dan laporan industri menyediakan tolok ukur kuantitatif (mis. pemulihan Au vs. level CN dan O₂: researchgate.net, mdpi.com; pemulihan Cu vs. molaritas asam: pubs.rsc.org, pubs.rsc.org; stoikiometri Fe³⁺: 911metallurgist.com). Tautan inline menunjuk ke data tersebut. (Semua referensi dan metadata-nya disediakan dalam daftar sitasi pendamping.)