BLOGGER TEMPLATES AND TWITTER BACKGROUNDS »

31 October, 2010

Think About That

1.   Difficult But Not Impossible.

2.  Everything Will Change With Time

22 October, 2010

Mukhadimah

Assalamualaikum warahmatullahiwabarokatoh.
Selawat dan Salam kepada Junjungan Besar Nabi Muhammad S.A.W. keluarga, serta sahabat Baginda semoga Allah melimpahkan rahmat ke atas mereka. Doa khusus buat emak dan apak agar roh kalian dicucuri rahmat dan ditempatkan bersama-sama roh yang mendapat kasih sayang Allah. Kepada guru-guru islam yang telah mendidik saya, didoakan agar dirahmati dan diberikan pahala yang bertali arus. Kepada guru yang bukan beragama islam terima kasih saya ucapkan semoga Allah memberikan hidayah kepada kalian.
Bersyukur saya kehadrat Allah, kerana dengan rahmat dan izinNya ruang ini dapat dipaparkan kepada semua. Alhamdullilah, syukur yang tidak terhingga kerana Allah telah memilih saya untuk dipinjamkan ilmu ini buat seketika, sebagai tanda syukur itu akan saya kongsikan sebanyak mungkin pengetahuan ini kepada sesiapa yang berminat dan merasakan ianya berfaedah.

Penulis

Modul 1

PEMPROSESAN MINERAL


1.1 Pengenalan


Perlombongan dan pemprosesan mineral untuk mendapatkan mineral berharga telah menjadi aktiviti penting sejak awal tamadun manusia iaitu aktiviti kedua terpenting selepas sektor pertanian. Walau bagaimanapun, pada masa itu teknik dan cara pemprosesan mineral adalah dilakukan dengan cara memilih mineral berharga yang bersaiz kasar sahaja iaitu mineral yang boleh dilihat dengan mata dan boleh dibezakan dengan jelas. Oleh yang demikian pemisahan mineral adalah dibuat dengan menggunakan tangan berdasarkan kepada pengecaman secara penglihatan dan pengalaman. Justeru pekerjaan ini selalunya diwarisi oleh anak-anak ataupun keturunan tertentu untuk memonopoli sektor tersebut. Alat pemprosesan mineral yang mudah mungkin digunakan dalam usaha untuk mendapatkan mineral berharga dengan lebih banyak dan lebih efisyen.


Permintaan dan kepentingan mineral kepada peradaban manusia yang semakin maju telah mendorong untuk memacu kepada perkembangan industri ini, iaitu bermula dengan teknik pemprosesan mineral yang mudah dan ringkas sehinggalah kepada teknik pemprosesan dan penggunaan peralatan yang lebih canggih dan berdaya maju. Teknik-teknik pemprosesan mineral ini masih dan sedang menghadapi evolusi kerana kewujudan mineral yang pada suatu masa dahulu yang boleh ditemui dalam bentuk yang sangat mudah telah berkurangan dengan mendadak setelah dieksploitasikan oleh manusia secara agresif. Namun kepentingan mineral tersebut kepada kemajuan hari ini tidak sedikitpun berkurang malah permintaannya semakin meningkat contohnya keperluan tehadap mineral emas dan kuprum. Kebanyakan lombong yang beroperasi pada hari ini adalah merupakan tapak pembuangan hampas kepada bijih terdahulu yang sangat sukar untuk diekstrak ataupun jasad bijih yang bergred rendah dan tidak ekonomik untuk dilombong pada masa lampau.


Pemprosesan mineral seringkali digambarkan sebagai proses pemisahan mineral secara fizikal dengan menggunakan media bendalir dan daya graviti sebagai agen pemisahan. Namun begitu, kesukaran untuk mendapatkan mineral tulin dengan hanya menggunakan teknik-teknik fizikal semata-mata telah mengubah fahaman begini dan seterusnya diperkembangkan lagi kepada skop yang lebih luas dengan melibatkan penggunaan bahan kimia seperti proses pelarutlesapan dan secara pirometalurgi iaitu yang melibatkan haba serta proses peleburan (topik ini tidak dibincangkan dalam buku ini).


Secara umumnya pemprosesan mineral meliputi suatu bidang yang luas. Ia tidak terbatas kepada bidang kejuruteraan sahaja tetapi merangkumi bidang sains dan juga seni; contohnya teknik mendulang (Rajah 1.1) iaitu salah satu teknik pemprosesan mineral secara graviti yang sangat popular pada masa dahulu dikalangan pekerja-pekerja wanita di negara China dan Malaysia bagi mendapatkan konsentrat emas dan kasiterit daripada mendapan lanar. Teknik mendulang ini adalah diakui sehingga ke hari ini sebagai salah satu teknik yang murah dan sangat berkesan untuk mendapatkan konsentrat emas dan kasiterit. Untuk menjadi seorang jurutera pemprosesan mineral yang berjaya, kebijaksanaan dan kebolehan untuk menghubungkaitkan kesemua bidang yang disebutkan tadi adalah diperlukan.




Rajah 1.1 Aktiviti mendulang sedang dijalankan.




Pada peringkat awal, pemprosesan mineral adalah lebih cenderung kepada teknik-teknik pemprosesan yang berkeupayaan untuk meperolehi konsentrat yang bergred tinggi yang boleh digunakan atau dilebur bagi mendapatkan logamnya. Walau bagaimanapun pemahaman sedemikian telah banyak berubah kerana pada hari ini bukan konsentrat yang bergred tinggi sahaja yang diperlukan tetapi pencemaran dan pemeliharaan alam sekitar juga perlu dititikberatkan. Kesedaran ini bukan sahaja timbul daripada masyarakat setempat dan pihak kerajaan malah pengusaha lombong dan loji pemprosesan mineral juga mendapati usaha ini patut diberikan sokongan. Lantaran itu tindakan yang serius daripada pihak kerajaan dengan mengenakan berbagai syarat dan memberikan garis panduan cara-cara pengoperasian sesebuah lombong dan logi pemprosesan mineral yang betul telah mengembalikan keyakinan masyrakat bahawa aktiviti ini adalah selamat dan memberikan impak yang sangat minimum kepada mereka.


Sehubungan dengan itu sebelum sesebuah lombong dapat diusahakan kesan-kesan yang dijangkakan atau diramalkan akan merosakkan alam sekitar selalunya diberikan penekanan dan langkah-langkah pengawalan mestilah disediakan. Bagi melaksanakan usaha ini dengan lebih berkesan teknik dan ramalan berpandukan teknologi perisian berkomputer telah banyak membantu dalam melaksanakan kerja-kerja ini.Tidak hairanlah teknologi ini telah menjadi satu cabang yang penting di dalam industri pemprosesan mineral; contohnya pengawalan habuk yang dikeluarkan oleh kuari dapat dipantau dan dikawal dengan menggunakan teknologi berkomputer. Perisian ini dapat memberikan gambaran berdasarkan data dan maklumat yang telah diperolehi dan dimodelkan dengan menggunakkan perisian tertentu.


Walaupun penggunaan peralatan seperti ini akan menyebabkan peningkatan kos operasi sesebuah lombong atau loji pemprosesan mineral, namun kepentingan umum dan negara tidak boleh di abaikan oleh pengusaha lombong dan mineral.


Jurutera lombong dan pemprosesan mineral perlu mempunyai pengetahuan yang mendalam tentang mineral, batuan dan juga jasad bijih atau dengan kata lain sebagai seorang jurutera perlombongan, jurutera pemprosesan mineral atau pengusaha lombong pengetahuan tentang mineral dan geologi mendapaan mineral yang hendak diusahakan perlulah diketahui supaya kaedah atau cara melombong dan memproses mineral dapat dirancang dan dilakukan dengan kesilapan yang paling minima. Sebagai contoh, secara umumnya penggunaan alat penghancur rahang adalah tidak diperlukan untuk memproses mendapan bijih jenis lanar. Walau bagaimanapun jika dirujuk kepada carta alir umum untuk memproses sesuatu mendapan bijih dapat dilihat bahawa alat penghancur rahang adalah alat yang pertama dimasukkan dalam carta alir tersebut. Jika seseorang pengusaha lombong hanya mengikut carta alir umum tersebut tanpa mempunyai pengetahuan tentang jenis jasad bijih tersebut maka pembelian alat pemecah rahang akan menjadi suatu kesilapan yang boleh merugikan bukan setakat kos pembelian malah masa dan pengurusan juga akan dibazirkan.




1.2 Batuan


Batuan dikelaskan kepada tiga jenis batuan utama berdasarkan asal-usul kejadiannya iaitu batuan igneus, batuan sedimen dan batuan metamorfik.




Batuan Igneus


Batuan ini boleh ditemui dilapisan luar ataupun kerak bumi yang terbentuk daripada mineral yang telah mengalami pengkristalan daripada bahan lebur yang dipanggil magma yang keluar daripada bahagian panas di dalam bumi. Semasa magma naik ke permukaan bumi, suhunya akan menurun akibat daipada persentuhan diantara bahan lebur dengan batuan perumah dan juga atmosfera. Kesan daripada penyejukan ini menyebabkan magma tadi mula menjadi pepejal dan membentuk kristal. Magma yang menyejuk secara perlahan akan menghasilkan batuan yang terdiri daripada mineral yang mempunyai kristal yang besar dan lengkap contohnya pegmatit manakala magma yang menyejuk secara pantas akan menghasilkan batuan yang terdiri daripada mineral yang berkristal halus contohnya granit. Magma yang membeku jauh di dalam bumi dikenali sebagai batuan plutonik. Manakala magma yang tidak sempat membeku di dalam bumi akan terus keluar ke permukaan sebagai lava. Lava yang membeku dan membentuk batuan ini dikenali sebagai batuan volkanik.




Batuan Sedimen


Batuan sedimen terbentuk daripada pecahan batuan lain akibat daripada proses perluluhawaan fizikal dan kimia. Pecahan batuan ini selalunya dimendapkan di sesuatu kawasan melalui proses pengangkutan semulajadi iaitu air, angin dan ais. Batuan ini adalah dalam bentuk lapisan yang mendatar yang telah dipadatkan akibat daripada berat lapisan yang lebih atas. Di samping itu percampuran partikel yang berbagai saiz ini menjadikan lapisan-lapisan tersebut seperti tersimen.




Batuan Metamorfik


Batuan metamorfik pula terbentuk apabila batuan perumah samada batuan igneous atau batuan sedimen yang mengalami perubahan suhu, tekanan dan aktiviti kimia yang berlainan daripada keadaan pembentukan asal batuan perumah tersebut. Keadaan yang baru ini mengubah tekstur dan pertumbuhan mineral baru. Semua perubahan ini berlaku dalam keadaan pepejal tanpa melibatkan sebarang aktiviti peleburan. Sebagai contoh ialah apabila magma memasuki rekahan di dalam batuan perumah dan membakar atau memanaskan batuan sekitaran. Kesan daripada pembakaran ini menyebabkan terbentuknya zon-zon pada batuan sekitaran dan akan berkurangan dengan jarak. Zon sentuhan di antara magma dan batuan perumah ini akan mengalami pengkristalan semula dan seterusnya membentuk batuan metamorfik yang dikenali sebagai zon metamorfik sentuh. Contohnya batu kapur akan bertukar menjadi batuan marmar dan batuan yang kaya dengan batu pasir akan menjadi kuarzit.




1.3 Bijih


Kesemua bahan tak organik yang terdapat dalam kerak bumi iaitu yang melitupi permukaan bumi secara purata kedalaman 13 kilometer adalah bahan yang amat berharga di dalam menyempurnakan kehidupan manusia. Taburan dan longgokan bahan tak organik ini bukanlah terbentuk secara menyeluruh tetapi kewujudannya banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor alam, misalnya pergerakan plat tektonik dan proses perluluhawaan. Kesan daripada faktor alam ini telah menyebabkan sesetengah mineral terkumpul dengan banyaknya di sesuatu tempat manakala kewujudannya di tempat yang lain pula adalah terlalu sedikit ataupun tiada langsung. Kewujudan mineral berharga tertentu (selalunya ia merujuk kepada mineral logam seperti emas, kasiterit, besi dan kuprum) di sesuatu tempat sebagai suatu mendapan yang banyak dan mendatangkan keuntungan apabila dilombong dan diproses, adalah ditakrifkan sebagai bijih. Sebaliknya jika kewujudan mineral berharga tersebut sedikit dan tidak ekonomi jika dilombong dan diproses maka ia tidak ditakrifkan sebagai bijih.


Di sebabkan oleh faktor ekonomi, suatu mineral itu boleh menjadi mineral bijih di suatu tempat, tetapi di tempat lain mineral itu bukannya mineral bijih, dan kewujudan sesuatu jasad bijih boleh berubah mengikut masa iaitu daripada bijih kepada bukan bijih atapun sebaliknya. Perubahan dan pertukaran ini berkaitan dengan perubahan permintaan, teknologi, dan beberapa faktor lain yang melibatkan ekonomi. Sebagai contoh di Malaysia pada masa perlombongan bijih timah sedang pesat, mineral ilmenit adalah bukan mineral bijih tetapi pada hari ini permintaan terhadap mineral ilmenit sangat memberangsangkan dengan kewujudan kilang memproses ilmenit bagi menghasilkan mineral rutil tiruan maka tempat pembuangan hampas telah dilombong semula bagi mendapatkan mineral ini yang dibuang pada masa dahulu. Mineral ilmenit ini boleh dianggap sebagai mineral bijih.




1.4 Mineral


Terdapat lebih-kurang 3,000 batuan dan mineral telah dikenal pasti di seluruh dunia. Kebanyakan daripada batuan dan mineral tersebut memainkan peranan yang penting kepada tamadun manusia. Contohnya, bata dan pinggan mangkuk adalah diperbuat daripada tanah liat yang dipanaskan pada suatu suhu yang agak tinggi; gelas diperbuat daripada pasir silika; simen adalah diadun daripada tanah liat dan batu kapur manakala barangan logam pula adalah diekstrak daripada mineral logam.


Dua istilah yang digunakan secara meluas bagi mineral-mineral berkepentingan ekonomi ialah mineral bijih dan mineral industri. Istilah mineral bijih merangkumi mineral-mineral yang menghasilkan unsur logam yang bernilai, kumpulan mineral ini termasuklah unsur logam, oksida, sulfida dan beberapa mineral yang mengandungi logam seperti tembaga, perak, besi dan aluminium dalam peratusan yang tinggi. Istilah mineral industri pula ialah merujuk kepada mineral-mineral yang digunakan bagi mengeluarkan bahan bukan logam yang digunakan dalam pembuatan bahan penebat elektrik dan haba, bahan refraktori, seramik, kaca, bahan las, simen, baja dan fluks iaitu bahan yang digunakan dalam proses metalurgi. Beberapa jenis mineral seperti talkum, asbestos dan sulfur boleh digunakan terus setelah diperolehi daripada lombong tetapi kebanyakan mineral seperti mineral industri dan mineral logam proses benefisiasi dan proses pengkonsentratan adalah diperlukan sebelum boleh diekstrak dengan ekonomik.


Kebanyakan mineral yang ditemui di dalam kerak bumi adalah dalam bentuk gabungan samada dengan oksigen, sulfur ataupun karbon dioksida misalnya kasiterit (bijih timah), titanium oksida, khalkopirit dan galena. Walau bagaimanapun terdapat juga mineral yang wujud secara individu contohnya emas dan kuprum. Di samping itu terdapat juga mineral-mineral lain yang tidak ekonomi yang wujud bersama-sama dengan mineral bijih yang tidak memberikan keuntungan kepada pelombong tetapi terpaksa dilombong bersama-sama dengan mineral bijih dinamakan mineral reja. Sesetengah mineral reja berpotensi menjadi mineral bijih apabila penggunaan dan permintaan terhadap mineral tersebut menjadikan aktiviti melombong dan pemprosesan adalah ekonomik contohnya ilmenit yang pada suatu masa dahulu adalah merupakan mineral reja kepada perlombongan kasiterit telah menjadi mineral penting dalam industri penghasilan rutil sintetik yang digunakan dalam industri pembuatan cat dan bahan pengisi.


Bagi memudahkan perbincangan dikalangan ahli mineralogi dan profession yang bersangkutan dengan bidang ini, mineral telah didefinisikan sebagai semua bahan pepejal tak organik yang terbentuk secara semulajadi dan mempunyai formula kimia dan struktur atom yang tetap. Oleh yang demikian minyak mentah atau petrolium dan arang batu tidak menepati definisi ini dan tidak boleh di kelaskan sebagai mineral kerana ia adalah hasil daripada benda-benda hidup. Begitu juga dengan mutiara dan aragonit yang selalu ditonjolkan dalam batu permata tidak boleh dinamakan sebagai mineral.


Walau bagaimanapun definisi ini tidak menghalang untuk membincangkan atau mengumpulkan bahan-bahan tertentu yang tidak memenuhi kriteria tersebut sebagai mineral. Definisi yang lebih umum dan meluas telah digunakan oleh penyelidik mengikut aspek penyelidikan masing-masing yang bersangkutan dengan mineral dan sains bahan. Misalnya terdapat mineral yang bersifat isomofisme iaitu yang melibatkan penggantian atom-atom lain di dalam struktur kristal tanpa mengubah struktur atom tersebut. Contohnya ialah mineral olivin yang mempunyai formula kimia (Mg,Fe)2SiO4 tetapi nisbah atom-atom Mg dan atom-atom Fe adalah berbeza daripada olivin yang lain. Walau bagaimanapun bilangan total atom Mg dan Fe dalam semua olivin adalah sama terhadap nisbah atom Si dan O. Begitu juga dengan kewujudan mineral yang bersifat polimofisme Mineral ini mempunyai komposisi kimia yang sama tetapi berbeza daripada sifat fizikal kerana berbeza daripada struktur atomnya. Mineral karbon dan intan adalah mempunyai ciri-ciri yang dinyatakan tadi iaitu terbentuk daripada atom-atom karbon tetapi mempunyai susunan atom karbon yang berbeza dalam satah kristal. Definisi ini juga telah diperkembangkan dengan mengambilkira semua bahan yang diperolehi daripada bumi yang mempunyai nilai ekonomi seperti arang batu, chalk, lempung dan granit. Arang batu misalnya terhasil daripada pemendapan tumbuh-tumbuhan berjuta-juta tahun dahulu. Akibat daripada pertindihan oleh bahan-bahan lain dalam tempoh masa yang lama iaitu melebihi 300 juta tahun dan pertambahan tekanan yang tinggi ini telah menyebabkan lapisan tumbuh-tumbuhan tadi bertukar kepada gambut dan seterusnya menjadi arang batu. Begitu juga dengan batuan granit yang tidak mempunyai komposisi kimia yang tetap kerana ia dipengaruhi terutamanaya oleh tiga jenis mineral iaitu feldspar, mika dan kuartza. Ketiga-tiga mineral homogenus ini berbeza kandungannya dari satu tempat dengan suatu tempat yang lain.




1.5 Pencirian Mineral


Sebelum sebarang teknik pemprosesan mineral dapat dilakukan dengan jayanya, sampel yang diperolehi daripada jasad bijih perlulah dibuat pencirian terlebih dahulu. Walaupun peringkat pencirian ini melibatkan penggunaan masa dan kos namun ia banyak membantu dalam merangka atau merekabentuk logi yang akan digunakan sehingga mineral berharga ataupun logam dapat diekstrak daripada mineral bijih.


Pemprosesan mineral tanpa melalui peringkat pencirian mineral bukan sahaja akan melibatkan masa dan kos yang lebih banyak, tetapi logi mungkin tidak dapat dioperasikan sepenuhnya kerana perancangan dan keperluan yang sepatutnya telah tidak diambilkira. Misalnya, ruang untuk meletakkan alat pengisar tidak disediakan, kerana pengusaha lombong tidak mengetahui bahawa terdapat mineral berharga yang wujud sebagai mineral terkurung atau midling yang perlu dikisar untuk membebaskannya sebelum pemprosesan dapat dijalankan.


Antara pencirian yang perlu dibuat ialah kajian mineralogi dengan menggunakan mikroskop cahaya untuk pengecaman mineral di samping menentukan saiz partikel mineral tersebut. Bagi mineral yang hadir dalam saiz yang sangat kecil penggunaan alat mikroskop imbasan-elektron yang selalunya bersama-sama alat edx sangat membantu dalam menentukan morforlogi mineral serta menentukan fasa-fasa yang ada dalam sampel. Taburan saiz partikel yang selalunya menggunakan alat ayak juga merupakan ujian pencirian yang penting bagi menentukan peratusan mineral dalam setiap julat saiz. Komposisi kimia untuk setiap julat saiz tersebut seterusnya boleh ditentukan dengan bantuan alat XRF iaitu alat penentuan komposisi kimia semi kuantitatif ataupun menggunakan alat lain seperti AAS dan UV. Bagi mendapatkan keputusan yang lebih persis kaedah analitikal basah sering digunakan, namun penyediaan dan perlaksanaanya perlulah dilakukan dengan berhati-hati oleh orang yang berpengalaman.




1.6 Analisa Saiz dan bentuk Partikel


Penganalisaan saiz partikel berbagai produk adalah bahagian paling asas di dalam prosedur makmal. Ia sangat penting penting dilakukan bagi mengenalpasti kualiti suatu alat pengisaran dan keupayaannya membebaskan mineral berharga daripada mineral reja pada pelbagai saiz. Pada peringkat pemisahan analisa saiz suatu produk digunakan untuk menentukan saiz optimum sesuatu bahan suapan yang boleh dioperasikan oleh sesebuah alat pemprosesan supaya keberkesanannya adalah pada tahap yang maksima. Juga, suatu julat saiz dimana kehilangan akibat daripada ketidakcekapan proses atau alat pemprosesan yang berlaku di dalam kilang pemprosesan dapat dikurangkan.


Secara keseluruhannya adalah amat mustahak kaedah penganalisaan saiz yang dibuat adalah tepat dan bersesuaian, kerana keputusan yang diperolehi akan mempengaruhi keputusan yang bakal dibuat.


Walaupun telah diketahui fungsi utama penganalisaan partikel adalah untuk menentukan secara kuatitatif data mengenai saiz dan taburan saiz partikel dalam suatu sampel tetapi saiz partikel yang tepat terutamanya untuk partikel yang tidak sekata ukurannya tidak dapat diukur dan ditentukan dengan memuaskan. Oleh itu bagi menjelaskan keadaan partikel yang sebenar adalah dicadangkan supaya merekodkan bentuk partikel yang dianalisa, misalnya berbutir, dan berbentuk jarum (Jadual 1.1).


                                                       Jadual 1.1 : Bentuk Partikel
Bentuk Partikel

Acicular
Berbentuk jarum
Angular
Bersudut
Crystalline
Terbentuk secara bebas dalam media bendalir
Dendritic
Bentuk bercabang
Fibrous
Macam berbenang
Flaky
Bentuk plat
Granular
Berbutir tak seragam
Irregular
Tidak seragam
Modular
Bulat, bentuk tak seragam
spherical
Bentuk glob



Terdapat beberapa kaedah yang selalu digunakan untuk menganalisa saiz partikel. Jadual 1.2 menunjukkan beberapa kaedah yang biasa diamalkan di dalam makmal dan juga industri.

 

                                                               Jadual 1.2 Teknik pensaizan

Teknik

Julat saiz (mm)
Pengayakan
100,000 – 10
Elutriation
40 – 5
Mikroskop
50 – 0.25
Sedimentasi (graviti)
40 – 1
Sedimentasi (centrifugal)
5 – 0.05
Mikroskop elektron
1 – 0.005


Pengayakan adalah teknik pensaizan yang sangat popular dan sering digunakan. Kaeedah ini adalah sangat mudah dan merangkumi satu julat saiz yang besar iaitu di antara 10 mm dan 37 m. Untuk partikel yang lebih halus daripada 37 m sehingga 10 m kaedah sub-pengayakan adalah lebih kerap digunakan.




1.7 Ketumpatan Bandingan


Ketumpatan bandingan adalah nombor yang menggambarkan nisbah bandingan di antara berat kandungan bahan atau mineral dan berat air yang sama isipadunya. Mineral yang mempunyai graviti spesifik 2 bermaksud mempunyai berat dua kali ganda berat air yang sama isipadunya. Walaupun ia adalah agak mudah tetapi ia sangat penting terutamanya di dalam proses pengkonsentratan graviti. Banyak cara dan peralatan yang boleh digunakan namun cara yang paling murah ialah dengan menggunakan kaedah botol graviti spesifik. Untuk menentukan graviti spesifik sesuatu mineral, cara yang paling lazim dibuat adalah seperti berikut:


i. Tiga biji botol bersama penutupnya yang telah dikeringkan ditimbang dan dicatitkan beratnya sebagai M1.
ii. Masukkan kurang-lebih 10 g sampel ke dalam botol dan timbang bersama penutupnya. Beratnya dicatit sebagai M2.
iii. Masukkan air suling ke dalam botol sehingga setengah botol dan goncang perlahan jika perlu.
iv. Masukkan botol tersebut ke dalam kelalang vakum untuk menyingkirkan udara dan memberikan semaksima mungkin air memasuki liang-liang udara.
v. Penuhkan botol s.g dengan air suling dan tutup perlahan-lahan dengan penutup (biarkan penutup jatuh dengan beratnya sendiri). Keroingkan botol dengan kertas tisu dan timbang. Beratnya dicatit sebagai M3.
vi. Bersihkan botol dan penuhkan dengan air suling. Timang dan catitkan beratnya sebagai M4.
vii. Langkah (i – vi ) diulangi untuk sampel yang seterusnya supaya ukuran puratanya boleh dibuat.


 
No. ujian

(a)
(b)
(c)
Berat Botol + sampel + air    
(M3)



Berat Botol + sampel   
(M2)



Berat botol penuh dengan air   
(M4)



Berat botol 
(M1)




Berat air yang digunakan
(M3 – M2)



Berat sampel yang digunakan   
(M2 – M1)



Isipadu sampel
(M4 – M1) – (M3 – M2)



Ketumpatan bandingan sampel
            M2 – M 1
 (M4 – M1) – (M3 – M2)




Ketumpatan bandingan purata (s.g)







Ketumpatan bandingan purata (s.g)




Cara lain yang boleh digunakan untuk menentukan nilai spesifik graviti ialah dengan menggunakan alat piknometer gas. Kaedah ini adalah lebih mudah dan cepat serta boleh dilakukan secara kering. Penentuan nilai spesifik graviti ini dibuat dengan menimbang bekas sampel yang disediakan (X g). Sampel serbuk diisikan ke dalam bekas sampel sehingga hampir penuh dan ditimbang semula (Y g). Berat sampel sebenar boleh diperolehi dengan menolak jisim bekas sampel kosong (X-Y = Z g). Sampel tersebut kemudiannya dimasukkan ke dalam chamber dan ditutup diikuti dengan melalukan gas helium pada suatu tekanan. Nilai graviti spesifik sampel tersebut seterusnya dikeluarkan sebagai data bercetak oleh alat piknometer gas tersebut.




1.8 Persampelan


Secara umumnya persampelan bolehlah ditakrifkan sebagai kaedah ataupun teknik iaitu sejumlah kecil bahan diambil daripada suatu longgokan tersebut. Secara aplikasinya ia adalah suatu kebarangkalian, jadi semakin kerap sampel diambil maka semakin hampir gambaran yang diperolehi mengenai sampel tersebut. Untuk mendapatkan data yang sempurna operasi ini sangat penting dilakukan terutamanya diperingkat awal sesuatu litar pemprosesan. Contohnya, sampel di ambil sebelum dimasukkan ke dalam pemecah rahang. Walau bagaimanapun adalah suatu perkara yang sukar untuk mengambil sampel tersebut kerana saiz bijih adalah besar. Jika sedikit sahaja sampel yang diambil sudah tentu ia tidak dapat mewakili bahan asal tersebut. Oleh yang demikian untuk mendapatkan suatu data yang boleh diterima maka sekurang-kurangnya 5 % daripada suapan tersebut perlulah diambil dan dihancurkan sehingga halus dan barulah persampelan dapat dibuat. Akibat daripada proses penghancuran tersebut keadaan sebenar sampel asal telah berubah dan beberapa analisis mungkin tidak menggambarkan keadaan sebenar sampel asal, misalnya kandungan lembapan dan mungkin juga kehadiran bahan cemar yang datangnya daripada alat penghancur atau alat pengisar.


Kepentingan persampelan bukan setakat untuk menentukan taburan mineral berharga di dalam produk tetapi lebih daripada itu ialah untuk mengawal kualiti produk dan juga kecekapan mesin yang digunakan dalam litar tersebut. Bagi mendapatkan keputusan yang baik sampel yang diambil mestilah dapat mewakili dan menggambarkan keadaan sebenar bijih yang disuapkan ke dalam mesin pemprosesan.


Secara praktikal, persampelan pengukuran berat, dan isipadu mestilah dilakukan sebelum bijih dimasukkan ke dalam mesin pemprosesan bagi mengelakkan sebarang kesilapan dalam membuat penilaian ke atas produk yang bakal dihasilkan. Faktor-faktor seperti kehilangan atau penambahan kandungan lembapan dan juga tumpahan di dalam litar pemprosesan mungkin berlaku dan menyebabkan data yang dikumpulkan menjadi tidak tepat. Bagi mengurangkan kesilapan di dalam pengumpulan data, maka persampelan biasanya dilakukan di diperingkat awal iaitu diperingkat bijih terlombong ataupun sebelum bijih memasuki alat penghancur pertama.


Umumnya, persampelan adalah mudah dilakukan diperingkat awal ini namun untuk mendapatkan keputusan yang memuaskan adalah amat sukar terutamanya bagi bijih yang berada dalam suatu julat saiz yang besar. Untuk mengukur berat dan isipadu adalah mudah dilakukan diperingkat awal ini namun tidak dapat disangkalkan bahawa kelembapan bijih dalam pecahan partikel yang bersaiz halus sudah semestinya berbeza jika dibandingkan dengan bijih yang berada dalam pecahan partikel yang bersaiz kasar. Oleh yang demikian penimbangan dan pengukuran mestilah dibuat dengan mengambilkira faktor-faktor tesebut. Taburan mineral berharga juga adalah berada dalam keadaan tidak seragam kerana tidak bercampur secara sempurna. Wills (1992) mencadangkan sekurang-kurangnya 5% daripada jumlah suapan perlu diambil bagi mendapatkan suatu data yang boleh dipercayai. Sampel yang diambil ini akan melalui proses pengurangan saiz dan dicampur secara seragam. Isipadunya dikurangkan ke suatu isipadu yang lebih kecil yang sesuai untuk tujuan penganalisaan dengan menggunakan teknik dan peralan tertentu.


Terdapat banyak kaedah persampelan yang digunakan pada hari ini, di antaranya ialah kon dan sukuan, alat persampelan Jones Riffles dan yang paling ringkas dan mudah tetapi kurang tepat iaitu kaedah grab.






1.8.1 Kaedah Kon dan sukuan


Kon dan sukuan adalah kaedah persampelan yang mudah dan cepat. Kaedah ini tidak memerlukan peralatan yang mahal dan boleh dikendalikan oleh pekerja yang tidak berpengalaman. Kaedah ini amat sesuai untuk sampel yang berada dalam julat saiz yang besar. Saiz partikel mungkin pada julat saiz kurang daripada 5 cm. Bijih yang perlu dibuat persampelan diletakkan di tengah-tengah kepingan plastik ataupun kepingan getah yang nipis seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.0. Hujung kepingan yang bertentangan akan dicantumkan secara berselang-seli sehingga lebih kurang 20 kali. Pada keadaan ini percampuran telah dianggap sempurna atau homogenus. Akhir sekali, dengan menggunakan kepingan logam sampel yang berbentuk kon tersebut dibahagikan kepada empat bahagian. Ke empat-empat bahagian ini dimasukkan ke dalam bekas yang berlainan dan ditanda. Tiap-tiap bahagian ini dianggap boleh mewakili contoh asal bijih dan boleh di analisa untuk tujuan tertentu. Sebaliknya jika bahagian yang diperolehi ini masih terlalu banyak maka proses persampelan boleh diteruskan sehinggalah jumlah sampel menjadi lebih kecil. Ini boleh dilakukan dengan mengambil bahagian yang bertentangan dan dicampurkan menjadi sampel baru dan proses pencantuman bucu-bucu kepingan plastik atau kepingan getah diulangi sebanyak lebih kurang 20 kali dan kon yang dihasilkan dibahagikan kepada empat bahagian. Proses ini boleh diteruskan lagi sehinggalah ke suatu jumlah sampel yang diperlukan untuk tujuan tertentu diperolehi.












1.8.2 Kaedah Jones-riffle


Direkabentuk untuk persampelan partikel sederhana (5cm) – halus. Sampel yang diperolehi adalah homogenus. Jisim sampel sekitar 25 - 1000 gram. Diperbuat daripada aloi aluminium yang keras
























1.9 Kelembapan


Kandungan kelembapan banyak mempengaruhi penentuan berat dan isipadu bijih, terutamanya bijih yang mudah menyerap air dan sukar untuk membebaskannya. Tambahan pula cuaca di Malaysia yang selalu hujan maka kandungan lembapan akan berubah dari masa ke semasa. Untuk memperolehi suatu data yang persis maka segala urusan adalah dibuat berpandukan berat kering bijih tersebut. Bagi mengelakkan kesilapan, persampelan untuk menentukan kualiti bijih dan penentuan kandungan lembapan perlu dibuat ditempat yang sama dan berhampiran dengan tempat penimbangan. Ini untuk mengelakkan sebarang kesilapan kerana pemindahan bahan dari satu tempat ke satu tempat yang lain akan mengubah kandungan lembapan di dalam sampel yang di ambil.


Adakalanya pengambilan sampel dilakukan secara cekau. Teknik ini adalah mudah, cepat dan menjimatkan kos, tetapi keputusan yang diperolehi selalunya tidak begitu tepat. Sampel cekau di ambil dibahagian hujung tali sawat iaitu selepas mengalami proses penimbangan.


Untuk menentukan kandungan kelembapan, beberapa sampel diambil secara rawak daripada suatu longgokan bijih dan dicampurkan menjadi satu sampel utama yang dapat mewakili keseluruhan bijih. Secara praktiknya sampel yang telah diambil daripada longgokan bijih ini, atau daripada jasad bijih akan dicampur dengan seragam dengan menggunakan peralatan dan kaedah tertentu. Sampel tersebut, kemudiannya dilakukan proses persampelan sehingga jumlahnya dikurangkan ke suatu isipadu mengikut kesesuaian dan keperluan sesuatu analisis.


Sampel yang diperolehi ini ditimbang dan ditandakan sebagai berat basah. Sampel kemudiannya dikeringkan di dalam oven pada suhu 105o C bagi menyingkirkan air dan juga air hidriskopik. Sampel dipanas dan ditimbang sehingga berat kering yang diperolehi kekal tidak berubah dan ditanda sebagai berat kering. Perbezaan di antara berat basah dan berat kering akan menunjukan kandungan kelembapan dan secara empiriknya kadungan kelembapan adalah seperti berikut:






1.10 ketumpatan pulpa


Selepas proses pengisaran basah, kebanyakan proses melibatkan suapan dalam bentuk buburan, pepejal diangkut oleh bendalir (air) dengan menggunakan pam dan paip.




1.11 Kajian mineralogi


Perkara utama yang perlu dibuat sebelum pemprosesan dapat dilakukan dengan sempurna ialah kajian ke atas mineral. Kajian ke atas mineral ini tadak hanya pada mineral berharga sahaja tetapi meliputi mineral tidak berharga ataupun mineral reja. Begitu juga dengan kuantinya, mineral yang hadir sedikit juga perlu dikenalpasti. Setelah semua sifat-sifat fizikal dan juga kimia mineral yang wujud dalam suatu bijih itu telah dikenal pasti maka penentuan atau pemilihan kaedah dan peralatan yang diperlukan dapat dibuat.


Oleh kerana kebanyakan mineral amat dipengaruhi oleh faktor alam sekitar dan juga kronologi pembentukan maka kehadiran satu mineral disuatu tempat mungkin berbeza sifatnya jiga ia wujud di tempat yang lain. Misalnya, piret yang selalunya wujud sebagai struktur kubik dan kekal dalam bentuk tersebut untuk suatu jangkamasa yang lama di dalam bijih batuan tetapi akan terurai kepada bentu dan sifat fizikal yang baru apabila ia terdedah kepada udara hanya dalam tempoh beberapa bulan sahaja.


Kajian mineralogi ini boleh dilakukan dengan menggunakan batuan alat sinaran-x seperti XRD, EDX, XRFdan SEM. Walau bagaimanapun peralatan tersebut mungkin mahal dan tidak banyak industri yang mampu untuk memilikinya. Sebagai alternatif peralatan lain dan teknik-teknik tertentu yang lebih murah seperti mikroskop dan kaedah cecair berat boleh dimanfaatkan bagi pengecaman dan juga sifat-sifat fizikal seperti rupabentuk, saiz dan sebagainya. Walaupun penggunaan mikroskop dan teknik-teknik tertentu itu agak meletih dan merumitkan namun banyak maklumat yang akan diperolehi yang boleh digunakan untuk membuat pemilihan kaedah dan alat pemprosesan untuk pengkonsentratan mineral.




1.12 Keseimbangan Bahan
Pertimbangkan sebuah kilang yang menghasilkan hanya dua hasil iaitu konsenrat dan tailing. Keseimbangan bahan ‘produk’ yang terhasil boleh dibuat dengan menggunakan formula dua-hasil Seperti yang ditunjjukan oleh Rajah 1.2.




Rajah 1.2 Keseimbangan bahan dengan menggunakan persamaan dua-hasil




Andaikan berat bahan suapan, konsentrat dan tailing adalah sebagai F, C dan T manakala gred pula adalah masing-masing f, c dan t.


Maka:
F = C + T -------------------------------------------- (1.2)


Berasaskan kepada andaian bahawa setiap yang masuk mesti keluar maka,


Ff = Cc + Tt ------------------------------------------- (1.3)


Menggabungkan persamaan (1.2) dan (1.3)


Ff = Cc + (F-C)t ------------------------------------------ (1.4)


Dan dipermudahkan sebagai:


Ff = Cc + Ft – Ct


F(f – t) = C (c – t)


F/C = (c – t)/(f – t)


F/C adalah Nisbah Pengkonsentratan. Nisbah pengkonsentratan ialah berat bahan suapan terhadap berat konsentrat dan selalunya digunakan untuk menentukan kecekapan proses pengkonsentratan dan ia sangat berhubung rapat dengan gred ataupun cerakinan konsentrat. Selalunya nilai nisbah pengkonsentratan meningkat apabile gred konsentrat meningkat.


Perolehan ialah peratusan total logam yang diperolehi di dalam konsentrat. Perolehan sebanyak 90% bermaksud 90% daripada logam dapat diperolehi atau dapat dikumpulkan manakala 10% lagi hilang bersama-sama tailing. Untuk mineral bukan logam pula ia didefinisikan sebagai peratusan mineral total yang terkandung di dalam bijih yang diperolehi di dalam konsentrat. Ia selalunya diwakili oleh formula keseimbangan seperti berikut:








R = (Cc / Ff ) X 100% -------------------------- (1.5)
Atau


R = 100 c (f – t) /f (c – t) % ------------------------- (1.6)












Soalan 1


Sebuah kilang memproses bijih kuprum telah memproses bijih kalkopirit yang bergred 1.15% Cu sebanyak 15,000 ton sehari. Konsentrat yang dihasilkan selepas melalui beberapa alat pengkonsentratan ialah 32.7% Cu. Hampasnya telah dianalisis dan didapati grednya adalah 0.18% Cu.
Kirakan:


i. Nisbah pengkonsentratan
ii. Konsentrat yang dihasilkan
iii. % perolehan kuprum dalam konsentrat.
















Jawapan


i. Nisbah pengkonsentratan = F/C. Daripada formula asas keseimbangan bahan


F = C + T ----------------(1.7)
Ff = Cc + Tt ---------------- (1.8)


Gantikan T = F- C dalam (1.8)


Ff = Cc + (F – C)t
= Cc + Ft – Ct
Ff – Ft = Cc – Ct
F (f – t) = C (c- t)
F/C = (c- t)/ (f – t)
= 32.7 – 0.18/1.15 – 0.18
= 33.53






ii) Konsentrat yang dihasilkan = C


C = F/ 33.53
= 15,000/33.53 ton
= 447.62 ton




iii) % perolehan
R = Cc/Ff
R = ( 447.62 x 32.7 ) / (15,000 x 1.15)
= 84.85 %






Perolehan


Perolehan (R) adalah ukuran yang dibuat untuk menilai sejauh mana cekapnya sesuatu proses untuk mendapatkan atau mengakstrak mineral berharga daripada sesuatu bijih atau suapan. Secara umumnya ia boleh didifisikan sebagai Peratusan (atau jisim) mineral berharga dalam produk dibahagikan dengan peratusan (atau jisim) mineral berharga dalam suapan. Untuk memberikan nilai dalam peratusan maka jumlah yang diperolehi didarabkan dengan 100.




% Mineral berharga atau (jisim) dalam suapan
R = -------------------------------------------------- x 100 ----------(1.9)
% Mineral berharga atau (jisim) dalam produk