Leaching Emas & Tembaga: Kinerja Melejit Saat KCN, Oksigen, dan Asam Tepat Dosis

Pelindian (leaching) emas dan tembaga bukan sekadar “tambahkan reagen lalu tunggu.” Persisnya, emas mengikuti persamaan Elsner: 4Au + 8CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻ + 4OH⁻, yang menegaskan laju dikuasai oleh ketersediaan CN⁻ dan O₂ (www.mdpi.com). Pada tembaga, konsentrasi H₂SO₄ dan oksidator seperti Fe³⁺ menjadi poros pengungkit kinetika.

Eksperimen menunjukkan pola jelas: menaikkan KCN dari 1 ke 4 kg per ton bijih dapat melompatkan perolehan emas dari ~57,3% ke ~90,9% di 25°C, pH 10,5, padatan 28,6%, namun 5 kg/t hanya ~91,8%—indikasi titik optimum sekitar 4 kg/t (www.mdpi.com). Di tembaga, memperkuat asam hingga kisaran 0,5–1,0 M dan memastikan Fe³⁺ hadir mempercepat ekstraksi hingga kisaran 95–98% dalam jam, bukan hari.

Reaksi Elsner dan keseimbangan sianida–oksigen

Dalam sianidasi emas (CIP/CIL—carbon‑in‑pulp/carbon‑in‑leach), stoikiometri Elsner 4Au + 8CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻ + 4OH⁻ menegaskan perlunya CN⁻ dan O₂ yang cukup (www.mdpi.com). Dalam praktik, reagen di atas ambang tertentu memberi hasil menurun tajam: menaikkan dosis KCN dari 1 ke 4 kg/t pada 25°C, pH 10,5, padatan 28,6% mengangkat ekstraksi Au dari ~57,3% menjadi ~90,9% (www.mdpi.com), sementara menambah ke 5 kg/t hanya ~91,8%—menandakan ~4 kg/t mendekati optimum efektif (www.mdpi.com).

Pada suatu bijih kadar rendah (1,32 g/t Au), 90,91% tercapai dalam 24 jam dengan 4 kg/t KCN (pH 10,5) (www.mdpi.com), sedangkan penambahan hanya 2 kg/t KCN dengan additive khusus mencapai 93,20% dalam 18 jam (www.mdpi.com). Target di banyak sirkuit CIP/CIL: ~0,5–1 kg CN/t (≈200–300 mg/L dalam larutan) untuk mendekati hasil ini tanpa konsumsi sianida berlebih.

Oksigen terlarut (DO—dissolved oxygen) perlu cukup untuk menopang kinetika. Pada 25°C dan tekanan atmosfer, kelarutan O₂ air hanya ~8,2 mg/L (www.researchgate.net). Dalam pulp bersulfida atau tangki hangat, DO aktual bisa jauh lebih rendah, membatasi reaksi (www.researchgate.net). Studi menunjukkan menjaga DO ≈8–10 mg/L (dengan injeksi O₂ murni atau H₂O₂—hidrogen peroksida) dapat menaikkan perolehan emas beberapa persen. Putri dkk. (2024) mendapati injeksi O₂ murni (atau H₂O₂) memberi ~92,5% Au, sementara reaktor geser tinggi “Aachen reactor” (meningkatkan transfer oksigen) mencapai 95% (jurnal.uns.ac.id). Pedoman Indonesia turut mensyaratkan sianidasi pada pH 10–11 dan paparan udara yang memadai (text-id.123dok.com).

Singkatnya, menjaga KCN sekitar 0,3–0,5 kg/t pulp dan DO mendekati saturasi (dengan udara atau oksidator) adalah kunci: kekurangan salah satunya menekan laju leach secara tajam. Untuk kontrol dosis presisi (chemical dosing) KCN/H₂O₂/O₂ di lapangan, opsi peralatan seperti dosing pump relevan untuk menjaga setpoint larutan tetap stabil.

Additives khusus pada sianidasi emas

Di luar sianida, bahan tambahan (leaching aids) bisa mempercepat pelarutan emas dengan mengelupas film permukaan atau memasok oksidator ekstra. Han dkk. (2024) menguji additive campuran 0,6 kg/t berisi trisodium citrate, SDS—sodium dodecyl sulfate (surfaktan anionik), dan magnesium peroxide bersama hanya 2 kg/t KCN. Dalam kondisi “aid‑leach” ini, perolehan Au melonjak ~93,2% dalam 18 jam, dibanding 90,9% dalam 28 jam pada sianidasi biasa (www.mdpi.com)—mengurangi penggunaan sianida separuhnya dan memendekkan waktu tinggal. Analisis mereka menunjukkan sitrat dan SDS teradsorpsi pada gangue/kuarsa, membuka permukaan emas, sedangkan MgO₂ melepaskan O₂ untuk mempertahankan oksidasi (www.mdpi.com).

Pada rute non‑sianida, kadar glisin tinggi plus oksidator kuat dapat menggantikan sianida sama sekali: glisin 1,5 M pada pH 12 dengan 2 g/L KMnO₄ (pretreatment) memulihkan 91,4% Au dalam 24 jam (www.scielo.org.za), sedangkan tanpa oksidator glisin saja sangat lambat (www.scielo.org.za). Uji awal alternatif sianida lain (thiourea, thiosulfate) menunjukkan tren serupa: thiosulfate dapat mencapai ~99% dengan peroksida, namun biaya dan produk samping membatasi penggunaannya.

• Dosis sianida vs waktu leach: menggandakan dosis di atas ~4 kg/t memberi tambahan Au <1–2% (91,8% vs 90,9%) (www.mdpi.com). Sebaliknya, additive dapat memangkas KCN 50% sambil menaikkan perolehan +2,2% (www.mdpi.com).
• Penyumbang oksigen: penambahan peroksida (H₂O₂, MgO₂) atau ozon secara signifikan mendongkrak kinetika (mis. umpan H₂O₂ kecil sering “membanjiri” reaksi). Leaching glisin butuh permanganat atau H₂O₂ untuk melampaui >80% dalam hitungan hari (www.scielo.org.za).
• Agen kelat + surfaktan: sitrat (trikarboksilat) dan SDS mengurangi film pasif; paten juga mendeskripsikan penggunaan surfaktan untuk membasahi dan membuka retakan bijih. Kerap memberi lonjakan laju beberapa persen dan menurunkan konsumsi sianida.

Hasil‑hasil ini menunjukkan leaching aids dapat memangkas waktu tinggal atau konsumsi reagen secara tajam. Dalam kasus di atas, 18 jam dengan additive setara 28 jam konvensional (www.mdpi.com)—pemangkasan waktu 36%—sebuah kenaikan throughput besar. Ini selaras dengan praktik di pabrik besar (mis. intensive leaching dengan O₂ paksa) dan memberi jalur berbasis data untuk mengoptimalkan desain CIP/CIL. Ketersediaan portofolio bahan kimia pertambangan—oksidator, surfaktan, dan chelating agents—dapat dilihat pada chemicals for mining.

Leaching tembaga: peran keasaman dan oksidator

Sulfida tembaga, khususnya kalkopirit, larut jauh lebih lambat. Leaching memanfaatkan H₂SO₄ encer plus oksidator. Konsentrasi asam adalah tombol utama: asam lebih tinggi memprotonasi gangue dan menggeser kesetimbangan. Tao dkk. (2021) menemukan menaikkan H₂SO₄ hingga 0,53 M (≈28,5 g/L) pada 40°C menghasilkan ~66% Fe dan 65% Cu terekstraksi dari tailing tembaga dalam 2 jam (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), dengan orde reaksi terhadap asam ≈0,85 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov)—respons nyaris linear. Mereka menyimpulkan optimum ~1,0 M (98 g/L) untuk pelindian penuh (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Dalam praktik, umpan heap leach lazimnya memakai 50–150 g/L H₂SO₄. Kekurangan asam atau alkalinitas gangue tinggi (mis. CaCO₃) membatasi perolehan Cu dan mendorong presipitasi; studi tersebut juga mencatat penumpukan kalsium sulfat menghambat leaching lanjutan (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Oksidator: serangan proton saja kerap tak cukup, khususnya pada kalkopirit. Sirkuit industri biasanya mengandalkan O₂ yang diperkaya udara dan/atau besi(III) (Fe³⁺). Stoikiometri untuk kalkopirit (CuFeS₂) dengan Fe³⁺ kira‑kira: CuFeS₂ + 8Fe³⁺ → Cu²⁺ + (8Fe²⁺) + 2S⁰—dengan demikian ~4 mol Fe³⁺ (sebagai feri sulfat) diperlukan per mol Cu yang larut (www.911metallurgist.com). Dalam praktik, memasok Fe³⁺ (sebagai Fe₂(SO₄)₃ dari bakteri atau secara kimiawi dengan mengoksidasi Fe²⁺) sangat mempercepat pelepasan Cu. Contohnya, leach feri klorida 36% FeCl₃ + 1% HCl pada 105°C mencapai ~99% ekstraksi Cu, menyisakan sulfur elemental (www.911metallurgist.com). Demikian pula, pemaksaan udara (10 atm O₂) atau penggunaan H₂O₂ dapat meregenerasi Fe³⁺ in situ. Pada leach bertekanan skala lab, Cháidez dkk. (2019) memperoleh 98% Cu dalam 3 jam memakai 130 g/L H₂SO₄ (≈1,3 M) pada 100°C dan 1 atm O₂ (www.mdpi.com)—sangat cepat; bandingkan leach udara terbuka pada T kamar yang sering hanya ~50–60% dalam waktu sama tanpa oksidator tambahan.

• Kekuatan asam: arahkan ke ~0,5–1,0 M H₂SO₄ untuk sulfida kadar rendah. Ekstraksi vs [H₂SO₄] mengikuti ~orde pertama (≈0,85) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), sehingga kenaikan moderat pun berbuah. Misalnya, menaikkan H₂SO₄ dari 0,53→1,0 M pada studi di atas kemungkinan mendorong perolehan Cu jauh melampaui 65%.
• Penambahan oksidator: memastikan Fe³⁺ (atau O₂ murni) hadir krusial. Sekitar ~4 mol Fe³⁺ per Cu dapat secara kimia mendorong reaksi (www.911metallurgist.com). Dalam praktik ini berarti aerasi kontinu atau dosis oksidator. Laju ekstraksi sangat tinggi (95–98%) terdemonstrasi pada kondisi relatif moderat jika suplai O₂/Fe³⁺ melimpah (www.mdpi.com) (www.911metallurgist.com). Contoh: pada 1 atm O₂, 100°C, 130 g/L asam, 98% Cu diperoleh dalam 3 jam (www.mdpi.com).

Additives dan surfaktan untuk tembaga

Bahan tambahan tertentu dapat mempercepat kinetika leaching tembaga. Yang paling dikaji adalah surfaktan/wetting agents. Dengan menurunkan tegangan permukaan lixiviant dan meningkatkan permeabilitas, kontak asam–bijih membaik. Wu dkk. (2013) melaporkan bahwa penambahan surfaktan anionik (mirip SDS) menaikkan perolehan ~10 poin persentase: pada uji shake‑flask, ekstraksi Cu mencapai 62,5% dengan surfaktan dibanding ≈52% tanpa (www.researchgate.net). Kolom lapangan menunjukkan kenaikan serupa ~10%. Efek ini diatribusikan pada pembasahan pori halus yang lebih baik dan berkurangnya “clogging” oleh film sulfur. Paten juga mengusulkan mengombinasikan surfaktan non‑ionik dan anionik untuk efek sinergis (patents.google.com).

Aid kinetika lainnya ialah mineral besi katalitik: misalnya ko‑grinding dengan magnetit dapat membentuk pasangan galvanik yang secara lokal membangkitkan Fe³⁺ pada permukaan kalkopirit, mendorong oksidasi. Demikian pula, pembangkitan feri secara biologis (oleh bakteri Leptospirillum) bertindak sebagai katalis leach pada heap/bioleaching. Dalam praktik, proses terintegrasi (mis. Albion, stirred‑tank dengan seed crystals) memanfaatkan efek‑efek ini untuk menaikkan laju Cu tanpa bahan kimia keras.

Ringkasnya, data eksperimen menunjukkan surfaktan atau oksidator koloid dapat meningkatkan kinetika leach tembaga secara terukur. Hasil terukur termasuk: lonjakan ~10% perolehan Cu dengan doping surfaktan (www.researchgate.net), dan pemotongan waktu reaksi separuh via aerasi tinggi (terlihat dari 98% tercapai dalam 3 jam (www.mdpi.com) versus ~60% pada kondisi statis). Penguatan oksidator/asam yang tepat langsung menerjemah pada throughput lebih tinggi di heap maupun reaktor.

Sumber dan referensi

Reputable hydrometallurgy studies and industry reports were used. Key references include experimental trials and modeling of cyanide–Au extraction (www.mdpi.com) (www.mdpi.com) (www.scielo.org.za), heap/CIP practice guidelines (text-id.123dok.com), and copper acid/oxidation leach kinetics (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.mdpi.com) (www.911metallurgist.com) (www.researchgate.net). These data‑driven references (see list below) detail concentrations and yields under varied conditions, providing quantitative guidance for process design and optimization.

References:

• Han et al., 2024. Technology for Aiding the Cyanide Leaching of Gold Ores. Separations, 11(8):228. DOI:10.3390/separations11080228 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
• Putri GF, Pauru W, Sulaeman, 2024. Study of Dissolved Oxygen’s Effect on Gold Recovery at PT Indo Muro Kencana. Equilibrium J. Chem. Eng. (Endemic Indonesian Chemical Eng. Journal) (jurnal.uns.ac.id) (text-id.123dok.com).
• Saim A. et al., 2022. Oxygen Potentials and Enhancement in Gold Cyanidation (Proc. 7th UMaT Mining Conf). Univ. of Mines & Technology. [Conference paper, Ghana] (www.researchgate.net) (www.researchgate.net).
• Ministry of Environment, Indonesia, 2008. Permen LH No.23/2008: Technical Guidelines on Pollution Prevention in Artisanal Gold Mining. (Requires cyanidation at pH 10–11 and air exposure) (text-id.123dok.com).
• Tao L. et al., 2021. Leaching of Iron from Copper Tailings by Sulfuric Acid: Behavior, Kinetics and Mechanism. RSC Adv. 11(10), 5741–5752. DOI:10.1039/D0RA08865J (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
• Cháidez J. et al., 2019. Chalcopyrite Leaching with Oxygen and Sulfuric Acid via a Low‑Pressure Reactor. Metals 9(2), 189. DOI:10.3390/met9020189 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).
• Wu A.-X. et al., 2013. Surfactant Accelerating Leaching of Copper Ores. J. Univ. Sci. Technol. Beijing 35(6):709–713. [In Chinese/English] (www.researchgate.net).