Flotasi

Flotasi adalah suatu proses pemisahan suatu zat dari zat lainnya pada suatu cairan / larutan berdasarkan perbedaan sifat permukaan dari zat yang akan dipisahkan, dimana zat yang bersifat hidrofilik tetap berada fasa air, sedangkan zat yang bersifat hidrofobik akan terikat pada gelembung udara dan akan terbawa ke permukaan larutan dan membentuk buih, sehingga dapat dipisahkan dari cairan tersebut. 

Secara sederhana, flotasi merupakan proses pemisahan satu mineral atau lebih, dengan mineral lainnya melalui cara pengapungan.

Terdapat tiga fase pada proses flotasi yang dilakukan dalam media air, yaitu: 

• Fase padat 
• Fase cair 
• Fase udara

Flotability (daya apung) adalah kemampuan butiran mineral untuk dapat mengapung yang ditentukan oleh tendensi (hasrat) dari butiran mineral untuk melekat (mengikat diri) pada gelembung udara yang relatif besar dan kemudian mengapung kepermukaan cairan pulp. 

Daya apung suatu butiran mineral tergantung pada sifat permukaan butiran mineral tersebut dapat dikontrol dan diubah-ubah dalam proses flotasi dengan mempergunakan reagen kimia yang berbeda-beda.

Pada proes ini, mineral dapat dibedakan menjadi beberapa bagian

• Mineral yang tidak senang Air (Hidrophobik) adalah mineral yang mudah melekat pada gelembung udara pada cairan. Mineral ini umumnya mineral yang dikehendaki.

• Mineral Senang Air (Hidrophilik) adalah mineral yang tidak mudah melekat pada gelembung udara pada cairan.

Dengan mendasarkan sifat mineral tersebut maka mineral yang satu dengan lainnya dapat dipisahkan dengan gelembung udara.

Prinsip Flotasi :

• Penempelan partikel (mineral) pada gelembung udara 
• Gelembung mineral harus stabil. 
• Ada sifat Float dan Sink

Syarat Flotasi :

1. Ada gelembung udara dalam cairan (0.5” – 1”)
2. Ukuran partikel harus halus dan disesuaikan dengan butiran mineral (48 – 50 #)
3. Derajat liberasi yang tinggi
4. Feed dalam bentuk pulp (lumpur) 
5. Ada sudut kontak yang baik, yaitu sekitar 60° – 90°. Ini berarti usaha adhesinya besar, sehingga udara dapat menempel pada permukaan mineral, yang mengakibatkan mineral dapat mengapung. Sudut kontak merupakan sudut yan dibentuk antara gelembung udara dengan mineral pada suatu titik singgung. Sudut kontak mempengaruhi daya kontak antara biji dengan gelembung udara. Untuk melepaskan gelembung dan mineral dibutuhkan usaha adhesi.
6. pH Kritis. pH kritis ini merupakan pH larutan yang mempengaruhi konsentrasi kolektor yang digunakan dalam pengapungan mineral.

Faktor- faktor yang mempengaruhi flotasi :

• Ukuran partikel.
  Ukuran partikel yang besar membuat partikel tersebut cenderung untuk mengendap, sehingga susah untuk terflotasi.
• pH larutan.
  Partikel cenderung mengendap pada pH yang tinggi. 
• Surfaktan. 
  Fungsi surfaktan adalah kolektor yang merupakan reagen yang memiliki gugus polar dan gugus non polar sekaligus. Kolektor akan mengubah sifat partikel dari hidrofil menjadi hidrofob.
• Bahan kimia lainnya, misalnya koagulan.
  Penambahan koagulan dapat mengakibatkan ukuran partikel menjadi lebih besar.
• Laju udara
  Laju udara berfungsi sebagai pengikat partikel yang memiliki sifat permukaan hidrofobik, persen padatan. Untuk flotasi pada partikel kasar, dapat dilakukan dengan persen padatan yang besar demikian juga sebaliknya. Besar laju pengumpanan, berpengaruh terhadap kapasitas dan waktu tinggal. Laju udara pembilasan, berfungsi untuk mengalirkan konsentrrat ke dalam lounder. 
• Ketebalan lapisan buih
• Ukuran gelembung udara 

Dengan adanya perbedaan sifat permukaan (Hidrophobik dan Hidrophilik) tadi, perlu ada suatu reagen kimia untuk merubah permukaan mineral. Reagen kimia yang digunakan pada proses flotasi terdiri dari :

• Kolektor (Collector): suatu bahan kimia organik yang gunanya untuk merubah sifat permukaan mineral yang tadinya senang air menjadi tidak suka air. Hal ini, bila mineral yang senang air itu, mineral yang diinginkan. Contoh :solar, sabun.
• Modifier : bahan kimia an-organik yang fungsinya mempengaruhi kerja kolektor.
• Frother (Pembusa) : suatu zat untuk menstabilkan gelembung-gelembung udara dalam air, contohnya : deterjen.

Syarat–syarat alat flotasi :

• Mempunyai penerima pulp dan pengeluaran konsentrat.
• Dapat menghasilkan atau ada aliran udara yang dapat dimasukan ke dalam sistem tersebut.
• Feed harus dalam bentuk pulp.

Sel flotasi berfungsi untuk menerima pulp dan dilakukan proses flotasi. Berdasarkan cara pemasukan udaranya, jenis sel dibedakan menjadi: 

1. Agitation Cell.
   Alat ini jarang digunakan, sebab adanya perkembangan dengan diketemukannya sub aeration cell. Udara masuk ke dalam cell flotasi, karena putaran pengaduk.
2. Sub Aeration Cell:
   Udara masuk akibat hisapan putaran pengaduk. Alat ini paling praktis, sehingga banyak digunakan.
3. Pneumatic Cell
   Alat ini jarang sekali digunakan, udara langsung dihembuskan ke dalam cell
4. Vacum and Pressure Cell
   Udara bisa masuk karena tangki dibuat vakum oleh pompa penghisap dan udara dimasukkan oleh pompa injeksi.
5. Cascade Cell
   Udara masuk karena jatuhnya mineral

Syarat cell :

1. Pulp tidak mengandap (dilengkapi dengan alat agitasi)
2. Ada pengatur tinggi pulp
3. Ada daerah yang relatif tenang sehingga butiran yang menempel gelembung udara mudah naik ke permukaan
4. Konstruksi dibuat sedemikian rupa, sehingga tidak terjadi short circuit
5. Mempunyai resirkulasi dan pengeluaran middling.
6. Harus mempunyai penerimaan pulp dan pengeluaran busa yang menumpuk
7. Mempunyai permukaan bebas untuk gelembung-gelembng yang sudah mengandung mineral, sehingga tidak mempengaruhi agitasi
8. Harus dilengkapi dengan pengeluaran froth.

Langkah-langkah Flotasi

1. Liberasi, analisis pendahuluan
   Agar mineral dapat terliberasi, maka perlu dilakukan crushing atau grinding yang diteruskan dengan pengayakan atau classifying. Ini dimaksudkan agar ukuran butir mineral dapat seragam, sehingga proses akan lebih sukses atau berhasil. Analisis pendahuluan dilakukan dengan menggunakan mikroskop, sehingga dapat dilihat derajat liberasinya dan kadar dari mineral tersebut. Diupayakan dalam tahap ini juga dilakukan desliming, sebab slime akan mengganggu proses flotasi.
2. Conditioning
   Conditioning adalah membuat suatu pulp agar nantinya pulp tersebut dapat langsung dilakukan flotasi. Preparasi ini sebaiknya disesuaikan dengan liberasi dalam proses basah, maka conditioning juga harus dilakukan pada proses basah. Pada tahap pengkondisian, reagent yang diberikan adalah modifier, collector dan terakhir frother.
3. Proses flotasi
   Proses ini ditandai dengan masuknya gelembung udara ke dalam pulp.

Kristalisasi

Kristalisasi adalah proses pembentukan kristal padat dari suatu larutan induk yang homogen. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%. Contoh proses kristalisasi : pembuatan gula pasir dari jus tebu/beet, pembuatan kristal pupuk dari larutan induknya, dll.

Syarat utama terbentuknya kristal dari suatu larutan adalah larutan induk harus dibuat dalam kondisi lewat jenuh (supersaturated). Yang dimaksud dengan kondisi lewat jenuh adalah kondisi dimana pelarut (solven) mengandung zat terlarut (solute) melebihi kemampuan pelarut tersebut untuk melarutkan solute pada suhu tetap. Atau kalau diilustrasikan dengan sebuah kelas, jika kapasitas suatu kelas adalah 80 mahasiswa, karena hanya ada 80 kursi. Maka mahasiswa ke-81 yang masuk ke kelas adalah mahasiswa yang membuat kondisi kelas lewat jenuh.

Selanjutnya, bagaimana cara untuk mencapai kondisi supersaturasi yang diinginkan ? Berdasarkan teori, solubilitas padatan dalam cairan akan menurun seiring dengan penurunan suhu (pendinginan).  Seiring dengan penurunan suhu, saturasi akan meningkat sedemikian hingga, sampai tercapai kondisi supersaturasi.

Pendinginan adalah salah satu dari 4 cara yang dapat digunakan untuk mencapai kondisi supersaturasi. Akan tetapi cara ini hanya dapat dilakukan jika, solubilitas padatan dalam larutan sangat dipengaruhi oleh suhu. Dan untuk senyawa Ce2(SO4)3 cara ini tidak berlaku, karena kelarutan senyawa ini dalam air akan berkurang dengan kenaikan suhu. 

Tiga metode lain yang dapat digunakan untuk mencapai kondisi supersaturasi  adalah penguapan solven sehingga konsentrasi larutan menjadi makin pekat, penambahan senyawa lain, non solven, ke dalam larutan yang akan menurunkan solubilitas padatan dan reaksi kimia.

Setelah kondisi supersaturasi dicapai, bagaimana kita menumbuhkan kristal ? 

Langkah pertama adalah membentuk inti kristal primer, yang akan merangsang pembentukan kristal. Untuk membentuk inti kristal primer, jika dibuat dari larutan induk, maka beda konsentrasi larutan lewat jenuh dengan konsentrasi jenuh (C-C*) sebagai driving force proses kristalisasi harus dibuat besar. Dan ini membutuhkan energi yang sangat besar. Sehingga untuk skala industri, tidak efisien. Lebih disukai cara penambahan kristal yang sudah jadi, untuk menginisiasi pembentukan inti kristal primer. 

Pemodelan matematis yang mewakili proses nukleasi primer, sulit untuk dibuat. Oleh karena itu, perhitungan waktu tinggal semata-mata didasarkan dari hasil eksperimen.

Mekanisme kristalisasi selanjutnya adalah nukleasi sekunder. Pada fase ini, kristal tumbuh dikarenakan kontak antara kristal dan larutan. Terjadi pada kondisi supersaturasi yang lebih rendah yang memungkinkan kristal tumbuh dengan optimal. Nukleasi sekunder membutuhkan bibit atau kristal yang sudah jadi untuk merangsang pertumbuhan kristal yang baru. Fase inipun juga sulit dibuat pemodelannya, sehingga sama dengan nukleasi primer, penentuan waktunya dilakukan dengan eksperimen.

Jenis-jenis Kristaliser:

1. Kristaliser Tangki, adalah jenis kristaliser yang paling kuno.  Larutan jenuh, panas dibiarkan berkontak dengan udara terbuka dalam tangki terbuka.
   
2. Scraped Surface Crystallizers, Contoh kristaliser jenis ini adalah Swenson-Walker crystallizer. Berupa saluran dengan lebar 2 ft, dengan penampang berbentuk setengah lingkaran. Bagian luar dinding dilengkapi dengan jaket pendingin dan sebuah pisau pengeruk yang akan mengambil produk kristal yang menempel pada dinding.
   
3. Forced Circulating Liquid Evaporator-Crystallizer. Kristaliser jenis ini mengkombinasikan antara pendinginan dan evaporasi untuk mencapai kondisi supersaturasi.  Larutan terlebih dulu dilewatkan pemanas HE, kemudian menuju badan kristaliser. Di sini terjadi flash evaporation, mengurangi jumlah pelarut dan meningkatkan konsentrasi solute, membawa ke kondisi supersaturasi. Selanjutnya larutan ini mengalir melalui area fluidisasi dimana kristal terbentuk melalui nukleasi sekunder. Produk kristal diambil sebagai hasil bawah, sedangkan larutan pekat direcycle, dicampur dengan umpan segar.
   
4. Circulating Magma Vacuum Crystallizer. Pada tipe kristaliser ini, baik kristal ataupun larutan disirkulasi diluar badan kristal. Setelah dipanaskan larutan akan dialirkan ke badan kristaliser. Kondisi vakum menjadi penyebab menguapnya pelarut, sehingga menjadi lewat jenuh.

Kristal (Hablur)

Kristal (Hablur) merupakan bangun yang homogen atau bahan yang terdiri dari unit terstruktur yang identik, yang terdiri atas atom-atom yang tersusun secara teratur dan berulang dalam pola tiga dimensi. Definsi lain, Kristal atau hablur adalah suatu padatan, dimana atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas secara teratur dengan pola yang berulang secara tiga dimensi. Jadi, kristal itu sendiri bentukan yang terdiri dari atom-atom dan tersusun secara beraturan dan berulang. 

Bentuk kristal dapat berupa kubik, tetragonal, orthorombik, heksagonal, monoklin, triklin dan trigonal. Bentuk itu nantinya, tergantung dari proses downstream (pemurnian) yang dilakukan dan juga spesifikasi produk yang diharapkan pasar.Kristal berasal dari bahasa Yunani yaitu krustallos yang berarti es atau sesuatu yang menyerupai es.

Zat padat terbentuk dari kristal yang mempunyai jarak tertentu antar atom satu dan atom lainnya, sehingga akan membentuk bangun geometri tertentu pula. Bentuk-bentuk geometri inilah yang merupakan dasar bentuk kristal suatu zat. Bentuk geometri terkecil dari krsital disebut sel satuan. Sedangkan bangunan terkecil dari kristal disebut basis kemudian susunan yang periodik dideskripsikan dengan latis. Keteraturan ini berlanjut sampai ratusan molekul. 

Secara umum, zat cair membentuk Kristal, ketika mengalami proses pemadatan. Pada kondisi ideal, hasilnya bisa berupa kristal tunggal, dimana semua atom-atom dalam padatannya, "terpasang" pada kisi atau struktur kristal yang sama, tapi secara umum, kebanyakan kristal terbentuk secara simultan, sehingga menghasilkan padatan polikristalin. Sebagai contoh, kebanyakan logam yang kita temui sehari-hari merupakan polikristal.

Struktur kristal mana yang akan terbentuk dari suatu cairan tergantung pada sifat kimia cairan itu sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan ambien. Proses terbentuknya struktur kristalin dikenal sebagai kristalisasi.

Meski proses pendinginan sering menghasilkan bahan kristalin, dalam keadaan tertentu cairan bisa membeku dalam bentuk non-kristalin. Dalam banyak kasus, ini terjadi karena pendinginan yang terlalu cepat, sehingga atom-atomnya tidak dapat mencapai lokasi kisinya. Suatu bahan non-kristalin, biasa disebut sebagai bahan amorf atau seperti gelas. Terkadang bahan seperti ini juga disebut sebagai padatan amorf, meskipun ada perbedaan jelas antara padatan dan gelas. Proses pembentukan gelas tidak melepaskan kalor lebur jenis (Bahasa Inggris: latent heat of fusion). 
 

Karena alasan inilah, banyak ilmuwan yang menganggap bahan gelas, sebagai cairan, bukan padatan, meski pendapat ini masih menimbulkan kontroversi. 

Struktur kristal terdapat pada semua kelas material, dengan semua jenis ikatan kimia. Hampir semua ikatan logam ada pada keadaan polikristalin; Logam amorf atau kristal tunggal diproduksi secara sintetis, meski dengan kesulitan besar. Kristal ikatan ion dapat terbentuk saat pemadatan garam, baik dari lelehan cairan maupun kondensasi larutan. Kristal ikatan kovalen juga sangat umum, seperti yang terdapat pada intan, silika dan grafit. 

Material polimer umumnya akan membentuk bagian-bagian kristalin, namun panjang molekul-molekulnya biasanya mencegah pengkristalan menyeluruh. Gaya Van der Waals lemah juga dapat berperan dalam struktur kristal. Sebagai contoh, jenis ikatan inilah yang menyatukan lapisan-lapisan berpola heksagonal pada grafit.

Kebanyakan material kristalin memiliki berbagai jenis cacat kristalografis. Jenis dan struktur cacat-cacat tersebut dapat berefek besar pada sifat-sifat material tersebut.

Meskipun istilah "kristal" memiliki makna yang sudah ditentukan dalam ilmu material dan fisika zat padat, tetapi dalam kehidupan sehari-hari istilah "kristal" sering dikaitkan pada benda padat yang memiliki bentuk geometri tertentu, dan kerap kali sedap di pandang mata. Berbagai bentuk kristal tersebut dapat ditemukan di alam. Bentuk-bentuk kristal ini bergantung pada jenis ikatan molekuler antara atom-atom untuk menentukan strukturnya, dan juga keadaan terciptanya kristal tersebut. Bunga salju, intan, dan garam dapur adalah contoh-contoh kristal.
 

Beberapa material kristalin mungkin menunjukkan sifat-sifat elektrik khas, seperti efek feroelektrik atau efek piezoelektrik.

Perilaku cahaya dalam kristal dijelaskan dalam optika kristal. Dalam struktur dielektrik periodik serangkaian sifat-sifat optis unik dapat ditemukan seperti yang dijelaskan dalam kristal fotonik.

Kristalografi adalah studi ilmiah kristal dan pembentukannya.

Penggolongan

Suatu kristal dapat digolongkan berdasarkan susunan partikelnya dan dapat pula berdasarkan jenis partikel penyusunnya atau interaksi yang menggabungkan partikel tersebut.

Jenis-jenis kristal
Logam	Ionik	Molekular	Kovalen
Li	NaCl	Ar	C (intan)
Ca	LiF	Xe	Si
Al	AgCl	Cl	SiO2
Fe	Zn	CO2

Kristal logam

Kristal dengan kisi yang terdiri atas atom logam yang terikat melalui ikatan logam. Atom logam merupakan atom yang memiliki energi ionisasi kecil, sehingga elektron valensinya mudah lepas dan menyebabkan atom membentuk kation. Bila dua atom logam saling mendekat, maka akan terjadi tumpang tindih antara orbital-orbitalnya, sehingga membentuk suatu orbital molekul. Semakin banyak atom logam yang saling berinteraksi, maka akan semakin banyak terjadi tumpang tindih pada orbitalnya, sehingga membentuk suatu orbital molekul baru.

Terjadinya tumpang tindih orbital yang berulang-ulang menyebabkan electron-elektron pada kulit terluar setiap atom, dipengaruhi oleh atom lain, sehingga dapat bergerak bebas di dalam kisi.

Salah satu sifat kristal logam adalah dapat ditempa. Sifat ini diperoleh dari ikatan logam yang membentuknya. Dalam ikatan logam, terjadi interaksi antara atom/ion dengan elektron bebas di sekitarnya, sehingga dapat membuat logam mempertahankan strukturnya bila diberikan suatu gaya yang kuat.

Kristal ionik

Kristal ionik terbentuk karena adanya gaya tarik antara ion bermuatan positif dan negatif. Umumnya, kristal ionik memiliki titik leleh tinggi dan hantaran listrik yang rendah. Contoh dari kristal ionik adalah NaCl. Kristal ionik tidak memiliki arah khusus seperti kristal kovalen sehingga pada kristal NaCl misalnya, ion natrium akan berinteraksi dengan semua ion klorida dengan intensitas interaksi yang beragam dan ion klorida akan berinteraksi dengan seluruh ion natriumnya.

Kristal kovalen

Atom-atom penyusun kristal kovalen secara berulang terikat melalui suatu ikatan kovalen, membentuk suatu kristal dengan struktur yang mirip dengan polimer atau molekul raksasa. Contoh kristal kovalen adalah intan dan silikon dioksida (SiO2) atau kuarsa. Intan memiliki sifat kekerasan yang berasal dari terbentuknya ikatan kovalen orbital atom karbon hibrida sp3.

Kristal molekular

Pada umumnya, kristal terbentuk dari sutau jenis ikatan kimia antara atom atau ion. Namun, pada kasus kristal molekular, kristal terbentuk tanpa bantuan ikatan, tetapi melalui interaksi lemah antara molekulnya. Salah satu contoh dari kristal molekular adalah kristal iodin.