GENESA TEMBAGA

Tembaga secara garis besar genesanya dapat dibagi 2 (dua) kelompok, yaitu genesa primer dan genesa sekunder.

1. Genesa Primer

Logam tembaga, proses genesanya berada dalam lingkungan magmatik, yaitu suatu proses yang berhubungan langsung dengan intrusi magma. Bila magma mengkristal maka terbentuklah batuan beku atau produk-produk lain. Produk lain itu dapat berupa mineral-mineral yang merupakan hasil suatu konsentrasi dari sejumlah elemen-elemen minor yang terdapat dalam cairan sisa.

Pada keadaan tertentu magma dapat naik ke permukaan bumi melalui rekahan-rekahan (bagian lemah dari batuan) membentuk terowongan (intrusi). Ketika mendekati permukaan bumii, tekanan magma berkurang yang menyebabkan bahan volatile terlepas dan temperatur yang turun menyebabkan bahan non volatile akan terinjeksi ke permukaan lemah dari batuan samping (country rock) sehingga akan terbentuk pegmatite dan hidrotermal.

Endapan pegmatite sering dijumpai berhubungan dengan batuan plutonik tapi umumnya granit yang kaya akan unsur alkali, aluminium, kuarsa dan beberapa muskovit dan biotit.

Endapan hidrotermal merupakan endapan yang terbentuk dari proses pembentukan endapan pegmatite lebih lanjut, dimana larutan bertambah dingin dan encer. Cirri khas endapan hidrotermal adalah urat yang mengandung sulfida yang terbentuk karena adanya pengisian rekahan (fracture) atau celah pada batuan semula.

rendah, tersebar relatif merata dengan jumlah cadangan yang besar. Endapan bahan galian ini erat hubungannya dengan intrusi batuan Complex Subvolcanic Calcaline yang bertekstur porfitik. Pada umumnya berkomposisi granodioritik, sebagian terdeferensiasi ke batuan granitik dan monzonit. Bijih tersebar dalam bentuk urat-urat sangat halus yang membentuk meshed network sehingga derajat mineralisasinya merupakan fungsi dari derajat retakan yang terdapat pada batuan induknya (hosted rock). Mineralisasi bijih sulfidanya menunjukkan perkembangan yang sesuai dengan pola ubahan hidrotermal.

Zona pengayaan pada endapan tembaga porfiri:

·         Zona pelindian.

·         Zona oksidasi.

·         Zona pengayaan sekunder.

·         Zona primer.

Reaksi yang terjadi pada proses pengayaan tersebut adalah :

5FeS₂ + 14Cu²⁺ + 14SO₄^2- + 12H₂O 7Cu₂S + 5Fe²⁺ + 2H⁺ + 17SO₄^2-

Sifat susunan mineral bijih endapan tembaga porfiri adalah:

 - Mineral utama terdiri : pirit, kalkopirit dan bornit.

 - Mineral ikutan terdiri : magnetit, hematite, ilmenit, rutil, enrgit, kubanit, kasiterit, kuebnit dan emas.

 - Mineral sekunder terdiri : hematite, kovelit, kalkosit, digenit dan tembaga natif.

Akibat dari pembentukannya yang bersal dari intrusi hidrotermal maka mineralisasi bijih tembaga porfiri berasosiasi dengan batuan metamorf kontak seperti kuarsit, marmer dan skarn.

2. Genesa Sekunder

Dalam pembahasan mineral yang mengalami proses sekunder terutama akan ditinjau proses ubahan (alteration) yang terjadi pada

mineral-mineral urat (vein). Mineral sulfida yang terdapat di alam mudah sekali mengalami perubahan. Mineral yang mengalami oksidasi dan berubah menjadi mineral sulfida kebanyakan mempunyai sifat larut dalam air. Akhirnya didapatkan suatu massa yang berongga terdiri dari kuarsa berkarat yang disebut Gossan (penudung besi). Sedangkan material logam yang terlarut akan mengendap kembali pada kedalaman yang lebih besar dan menimbulkan zona pengayaan sekunder.

Pada zona diantara permukaan tanah dan muka air tanah berlangsung sirkulasi udara dan air yang aktif, akibatnya sulfida-sulfida akan teroksidasi menjadi sulfat-sulfat dan logam-logam dibawa serta dalam bentuk larutan, kecuali unsur besi. Larutan mengandung logam tidak berpindah jauh sebelum proses pengendapan berlangsung. Karbon dioksit akan mengendapkan unsur Cu sebagai malakit dan azurit. Disamping itu akan terbentuk mineral lain seperti kuprit, gunative, hemimorfit dan angelesit. Sehingga terkonsentrasi kandungan logam dan kandungan kaya bijih.

Apabila larutan mengandung logam terus bergerak ke bawah sampai zona air tanah maka akan terjadi suatu proses perubahan dari proses oksidasi menjadi proses reduksi, karena bahan air tanah pada umumnya kekurangan oksigen. Dengan demikian terbentuklah suatu zona pengayaan sekunder yang dikontrol oleh afinitas bermacam logam sulfida.

Logam tembaga mempunyai afinitas yang kuat terhadap belerang, dimana larutan mengandung tembaga (Cu) akan membentuk seperti pirit dan kalkopirit yang kemudian menghasilkan sulfida-sulfida sekunder yang sangat kaya dengan kandungan mineral kovelit dan kalkosit. Dengan cara seperti ini terbentuk zona pengayaan sekunder yang mengandung konsentrasi tembaga berkadar tinggi bila dibanding bijih primer.

Eksplorasi tembaga adalah keseluruhan urutan kegiatan mulai mencari letak mineralisasi sampai menentukan cadangan insitu hasil temuan mineral tembaga yang ada.

Tahap-tahap dalam perencanaan kegiatan eksplorasi secara umum:

1. Tahap Eksplorasi Pendahuluan

Menurut White (1997), dalam tahap eksplorasi pendahuluan ini tingkat ketelitian yang diperlukan masih kecil sehingga peta-peta yang digunakan dalam eksplorasi pendahuluan juga berskala kecil 1:50.000 sampai 1:25.000. Adapun yang dilakukan pada tahap ini adalah:

a. Studi Literatur

Dalam tahap ini, sebelum memilih lokasi eksplorasi dilakukan studi terhadap data dan peta-peta yang sudah ada (dari survey terdahulu), catatan lama, laporan temuan dan lain-lain, lalu dipilih daerah yang akan disurvei. Setelah itu, studi faktor-faktor geologi regional dan provinsi metalografi dari peta geologi regional sangat penting untuk memilih daerah eksplorasi, karena pembentukan endapan bahan galian dipengaruhi dan tergantung pada proses-proses geologi yang pernah terjadi, dan tanda-tandanya dapat dilihat di lapangan.

b. Survei dan Pemetaan

Jika peta dasar (peta topografi) dari daerah eksplorasi sudah tersedia, maka survei dan pemetaan singkapan (outcrop) atau gejala geologi lainnya sudah dapat dimulai (peta topografi skala 1:50.000 atau 1:25.000). Tetapi jika belum ada, perlu dilakukan pemetaan topografi lebih dahulu. Kalau di daerah tersebut sudah ada peta geologi, maka hal ini sangat menguntungkan, karena survei bisa langsung untuk mencari tanda-tanda endapan yang dicari (singkapan), melengkapi peta geologi dan mengambil contoh dari singkapan yang penting.

Selain singkapan batuan pembawa bahan galian, yang perlu juga diperhatikan adalah perubahan/batas batuan, orientasi lapisan batuan sedimen (jurus dan kemiringan), orientasi sesar dan tanda-tanda lainnya. Hal-hal penting tersebut harus diplot pada peta dasar dengan bantuan alat-alat seperti kompas geologi, inklinometer, altimeter, serta tanda-tanda alami seperti bukit, lembah, belokan sungai, jalan, kampung, dan lain-lain. Dengan demikian peta geologi dapat dilengkapi atau dibuat baru (peta singkapan).

Tanda-tanda yang sudah diplot pada peta tersebut kemudian digabungkan dan dibuat penampang tegak atau model penyebarannya (model geologi). Dengan model geologi hepatitik tersebut kemudian dirancang pengambilan contoh dengan cara acak, pembuatan sumur uji (test pit), pembuatan paritan (trenching), dan jika diperlukan dilakukan pemboran. Lokasi-lokasi tersebut kemudian harus diplot dengan tepat di peta (dengan bantuan alat ukur, teodolit, BTM, dan lain-lain).

Dari kegiatan ini akan dihasilkan model geologi, model penyebaran endapan, gambaran mengenai cadangan geologi, kadar awal, dan lain-lain yang dipakai untuk menetapkan apakah daerah survei yang bersangkutan memberikan harapan baik (prospek) atau tidak. Kalau daerah tersebut mempunyai prospek yang baik maka dapat diteruskan dengan tahap eksplorasi selanjutnya.

2. Tahap Eksplorasi Detail

Menurut (White, 1997), kegiatan utama dalam tahap ini adalah sampling dengan jarak yang lebih dekat (rapat), yaitu dengan memperbanyak sumur uji atau lubang bor untuk mendapatkan data yang lebih teliti mengenai penyebaran dan ketebalan cadangan (volume cadangan), penyebaran kadar/kualitas secara mendatar maupun tegak. Dari sampling yang rapat tersebut dihasilkan cadangan terhitung dengan klasifikasi terukur, dengan kesalahan Mineral - Tembaga 6

yang kecil (<20%), sehingga perencanaan tambang yang dibuat menjadi lebih teliti dan resiko dapat dihindarkan.

Pengetahuan atau data yang lebih akurat mengenai kedalaman, ketebalan, kemiringan, dan penyebaran cadangan secara 3-Dimensi (panjang-lebar-tebal) serta data mengenai kekuatan batuan sampling, kondisi air tanah, dan penyebaran struktur (kalau ada) akan sangat memudahkan perencanaan kemajuan tambang, lebar/ukuran bahwa bukaan atau kemiringan lereng tambang. Juga penting untuk merencanakan produksi bulanan/tahunan dan pemilihan peralatan tambang maupun prioritas bantu lainnya.

3. Studi Kelayakan

Pada tahap ini dibuat rencana produksi, rencana kemajuan tambang, metode penambangan, perencanaan peralatan dan rencana investasi tambang. Dengan melakukan analisis ekonomi berdasarkan model, biaya produksi penjualan dan pemasaran maka dapatlah diketahui apakah cadangan bahan galian yang bersangkutan dapat ditambang dengan menguntungkan atau tidak.

Tahap Eksploitasi Menurut Sukandarrumidi (2009), penambangan dilakukan dengan cara tambang terbuka (open pit), apabila endapan bijih ditemukan tidak terlalu dalam. Dapat juga dilakukan dengan penambangan dalam (underground) dengan membuat terowongan atau pengangkutan dengan menggunakan alat-alat berat.

Khusus untuk tambang tembaga Grasberg dan Batu Hijau (Indonesia) adalah tipe porfiri. Cebakan tembaga tipe porfiri mempunyai dimensi besar dan kadar relatif rendah sehingga atas pertimbangan keekonomian, penambangan hanya dapat dilakukan dengan cara tambang terbuka (open pit mining). Pengupasan lapisan penutup (overburden) dan penambangan bijih dilakukan dengan sistem jenjang (benches). Cebakan bijih tembaga yang sangat tebal memerlukan banyak jenjang, dengan lebar dan tinggi jenjang diupayakan untuk dapat menahan batuan yang berhamburan saat peledakan, dan menyediakan ruang gerak yang memadai untuk alat pembongkar (excavator) dan unit pemuat (haulage).

1. Pengeboran

Pengeboran merupakan tahap awal untuk menghasilkan lubang siap ledak (blast holes). Lubang siap ledak kemudian diledakkan dengan menggunakan bahan peledak yang sudah ditentukan di bagian peledakan (blasting group) untuk menghasilkan material hancur hasil peledakan (broken muck) yang selanjutnya digali oleh alat gali dan dimuat oleh alat angkut (dump truck). Tahapan inti dalam proses pengeboran adalah:

a. Persiapan dan pembersihan lokasi pengeboran

Kegiatan utamanya adalah menyiapkan rencana lokasi pengeboran yang rata untuk mesin bor, membuat tanggul yang aman untuk memisahkan posisi mesin bor dari alat lainnya, dan membersihkan batas material atau lumpur dari sisa peledakan sebelumnya.

 Disini ditentukan tanda batas lokasi pengeboran yang umumnya berbentuk kotak/persegi empat atau berbatasan langsung dengan hasil peledakan yang sudah dilakukan sebelumnya. Proses persiapan dan pembersihan lokasi pengeboran dengan menggunakan dozer Caterpillar seri D10 atau seri D11.

b. Pelaksanaan pengeboran produksi

Pengeboran dilakukan dengan menggunakan mesin bor. Pola pengeboran bisa menggunakan “pola pengeboran manual” atau “pola pengeboran dengan sistem Aquila”. Pola pengeboran manual menggunakan patok-patok kayu sebagai tanda posisi lubang yang harus dibor yang diletakkan di tanah dan dilengkapi dengan keterangan survey mengenai kedalaman lubang yang harus dibor. Sementara pengeboran dengan sistem Aquila sudah terpasang pada semua mesin bor mengandalkan sistem pandu satelit (Global Positioning System atau GPS) yang terhubung langsung ke antenna mesin bor untuk memandu operator mengikuti pola dan kedalaman pengeboran.

Setelah proses pengeboran, mesin bor dipindahkan ke lokasi pengeboran lainnya atau menunggu sampai proses peledakan lubang bor tersebut selesai. Pemindahan mesin bor untuk jarak lebih dari 500 meter diangkut dengan alat bantu yang disebut mesinlowboy.

2. Peledakan

Setelah lubang bor dibuat, juru ledak akan memeriksa setiap lubang bor untuk memastikan kedalaman lubang tersebut sebelum dilakukan pengisian bahan peledak (explosive). Setelah lubang disetujui, lubang diisi dengan primer (detonator+booster) dan bahan peledak sesuai dengan kandungan air di dalamnya.

3. Penggalian

Proses penggalian dilakukan dengan menggunakan alat gali atau shovel untuk menggali material hasil peledakan atau material lepas yang berupa bijih atau batuan penutup.

Ada dua jenis shovel yang digunakan dalam operasi penambangan tambang tembaga: yaitu:

a. Shovel listrik, yaitu alat gali yang digerakkan dengan tenaga listrik.

b. Shovel hidraulik, yaitu alat gali yang digerakkan dengan sistem hidraulik.

Ada dua metode proses penggalian, yaitu:

a. Single side loading, yaitu metode penggalian di mana ketika menerima muatan, truk berada pada satu sisi shovel. Dengan demikian ketika salah satu truk sedang diberi muatan, truk kedua dalam posisi antri atau pre-spot. Hidraulik shovel umumnya menggunakan metode single side loading dan dilakukan di sisi kiri shovel. Shovel listrik dilakukan bila loading area hanya bisa untuk maneuver satu truk saja.

b. Double side loading, yaitu metode penggalian di mana ketika menerima muatan, truk berada pada kedua sisi shovel sehingga ketika salah satu truk sedang diberi muatan, truk kedua berada pada posisi menerima muatan di sisi lain. Metode ini pada umumnya diterapkan untuk shovel listrik dengan lebar area loading yang memenuhi syarat dua kali radius putar truk yang ditugaskan di shovel tersebut.

4. Pengangkutan

Bijih atau batuan penutup yang sudah digali kemudian diangkut ke dalam alat angkut yang dikenal sebagai truk angkut tambang (dump truck). Setelah dilakukan pengisian oleh shovel, truk akan menuju ke tempat pembuangan yang telah ditentukan sesuai dengan materialnya. Jika truk mengangkut bijih, material yang diangkut akan dibuang ke crusher bijih atau stockpile bijih. Jika material yang diangkut adalah bahan penutup, material akan dibuang ke crusher overburden (OHS:Overburden Handling System) atau ke overburden pump.

5. Penggerusan bijih atau batuan

Saat ini Grasberg ditambang dengan metode tambang terbuka. Namun karena bukaan yang semakin dalam, sekitar tahun 2015, cara penambangan akan diubah menjadi tambang bawah tanah. Jika semua terwujud, tambang bawah tanah Grasberg akan menjadi salah satu yang terbesar.

 Pengolahan bijih tembaga melalui beberapa tahap, yaitu:

A. Pengapungan (flotasi)

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

B. Pemanggangan

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida. Mineral - Tembaga12

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

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

C. Reduksi

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

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

Cu2S(s) + 2Cu2O(s) ―→ 6Cu(s) + SO2(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhansebab mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

D. Elektrolisis

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

Katoda : Cu2+(aq) + 2e → Cu(s)

Anoda : Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e

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

1.      Logam Tembaga, kegunaan:

a. Sebagai campuran untuk membuat perunggu (Cu 90% dan Sn10%) untuk membuat patung, indutri arloji, atau ornamen

b. Sebagai campuran untuk membuat monel (Ni 70% dan Cu 30%)

c. Sebagai campuran membuat duralium (Al 96% dan Cu 4%) untuk komponen pesawat

d. Sebagai campuran untuk membuat perhiasan (Cu 45% dan Au 55%)

e. Sebagai campuran untuk membuat kuningan (Cu 70% dan Zn 30%) untuk membuat aksesoris, alat musik, atau ornamen

f. Sebagai campuran membuat kupronikel, (Cu 75% dan Ni 25%) untuk membuat uang koin logam (contoh logam Amerika) dan logam-logam senjata mengandung tembaga

g. Alat-alat listrik seperti, kabel istrik, kumparan dinamo dan komponen berbagai alat elektronik, alnico, pipa, motor listrik, generator, kabel transmisi, instalasi listrik rumah dan industri, kendaraan bermotor, konduktor listrik, kabel dan tabung coaxial, tabung microwave, sakelar, reaktifier transsistor, kawat, pematrian, alat-alat dapur

h. Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian kapal

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

2.      Senyawa Tembaga, kegunaan:

a. Tembaga (II) Oksida (CuO), sebagai insektisida, bahan baterai, bahan penyepuh dan bahan pewarna hitam untuk keramik, bahan gelas, porselen dan rayon

b. Tembaga (II) Sulfat (CuSO4), sebagai antilumut pada kolam renang dan memberikan warna biru pada air, pengawet kayu, penyepuhan dan zat aditif dalam radiator

c. Tembaga (II) Klorida (CuCl2), sebagai pewarna keramik dan gelas, pabrik tinta, untuk menghilangkan kandungan belerang pada pengolahan minya, dan fotografi serta pengawet kayu dan katali

d. Campuran CuSO4 dan Ca(OH)2, disebut bubur boderiux banyak digunakan untuk mematikan serangga atau hama tanaman, pencegah jamur pada sayur dan buah

e. Cu(OH)2 yang larut dalam larutan NH4OH membentuk ion kompleks cupri tetramin (dikenal sebagai larutan schweitser), digunakan untuk melarutkan selulosa pada pembuatan rayon (sutera buatan).