E-ISSN: 2548-1398
Published by: Ridwan Institute
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia p–ISSN: 2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 7, No. 9, September 2022

## ANALISIS PENGARUH WAKTU ELECTROWINNING TIMBAL DARI KONSENTRAT GALENA

## Riskaviana Kurniawati, Subandrio, Devin Indra Novega
Fakultas Teknologi Kebumian dan Energi, Universitas Trisakti, Indonesia Email: riskaviana@trisakti.ac.id, subandrio@trisakti.ac.id, devinindra@gmail.com

## Abstrak
Galena (PbS) merupakan salah satu dari sedikit mineral yang bereaksi dengan asam nitrat dengan produk timbal nitrat. Larutan kemudian di electrowinning elektrolisis untuk  mendapatkan  timbal  di  katoda.  Metode  ini  dapat  menghilangkan  banyak langkah  pirometalurgi  dan  menghindari  polusi  udara  sehingga  lebih  ramah lingkungan Pada penelitian ini terfokus pada pengaruh waktu electrowinning pada konsentrat galena. Konsentrat galena awal mengandung 17,9% Pb dilakukan proses leaching-electrowinning  dengan  variasi  waktu  electrowinning  30,60,90,120,  dan 150 menit. Semakin lama waktu sampai 90 menit konsentrasi Pb meningkat, namun terjadi penurunan setelah 120 dan 150 menit. Titik maksimum dan optimum waktu electrowinning  konsentrat  galena  pada  suhu  50°C,  yaitu  pada  90  menit  dengan konsentrasi Pb sebesar 86,9%.
Kata Kunci : electrowinning; galena; timbal

## Abstract
Galena (PbS) is one of the few minerals that reacts with nitric acid with lead nitrate products. The solution is then electrowinning by electrolysis to obtain lead at the cathode.  This  method  can  eliminate  many  pyrometallurgical  steps  and  avoid  air pollution so that it is more environmentally friendly. This study focused on the effect of  electrowinning  time  on  galena  concentrate.  The  initial  galena  concentrate containing  17.9%  Pb  was  carried  out  by  leaching-electrowinning  process  with variations in electrowinning time of 30,60,90,120, and 150 minutes. The longer the time until 90 minutes the concentration of Pb increased, but decreased after 120 and 150 minutes. The maximum and optimum point of electrowinning time of galena concentrate  is  at  a  temperature  of  50°C,  which  is  90  minutes  with  a  Pb concentration of 86.9%.

## Keywords: electrowinning; galena; lead

## Pendahuluan
Galena  adalah  mineral  alami  berupa  timbal  sulfida  (PbS).  Mineral  ini  memiliki warna abu-abu dan keperakan yang mengkilat, memiliki berat jenis 7,2  - 7,6 g/cm 3 dan memiliki  kandungan  Pb  paling  tinggi  86,6%. (Haldar,  2020) .  Galena  adalah  sumber utama  logam  timbal  dan  salah  satu  sumber  belerang.  Logam  timbal  merupakan  bahan
utama  dalam  cat,  pipa  ledeng,  peluru,  aki  mobil,  paduan,  dll (Idiawati,  Triantie,  & Wahyuni, 2013) .
Banyak  penelitian  tentang  pelindian  galena  menggunakan  larutan  yang  berbeda, misalnya asam klorida, hidrogen peroksida, asam nitrat, dan ion besi (Agacayak, 2015) , (Baba & Adekola, 2012) , (Aydoǧan, Aras, Uçar, & Erdemoǧlu, 2007) Namun, hasil yang didapatkan  belum  maksimal  sehingga  dilanjutkan  dengan  electrowinning.  Galena merupakan  salah  satu  dari  sedikit  mineral  yang  bereaksi  dengan  asam  nitrat  (1-4M) dengan produk timbal nitrat. Larutan kemudian dielektrolisis untuk mendapatkan timbal di katoda dan PbO 2 di anoda (Chen, 1992) . Electrowinning merupakan tahap pemerolehan kembali suatu logam dari larutan kaya hasil pelindian dengan menggunakan sumber arus listrik. Umumnya proses merupakan tahap akhir  dari proses ekstraksi hidrometalurgi bila diinginkan produk dengan kandungan logam yang relatif tinggi (Sudibyo, Oediyani, & Cahyanegoro, 2020) , (Sudibyo et al., 2019) , (Abbey, 2019) .
Beberapa  tahun  terakhir,  banyak  penelitian  terkait  elektrowinning  timbal  secara langsung pada konsentrat galena dalam media cair. (1-13). Electrowinning adalah salah satu proses industri tertua, yang menghasilkan reduksi akhir logam seperti seng, tembaga, timbal  dan  mangan (Wang  et  al.,  2018) , (Biswal,  Tripathy,  Sanjay,  Subbaiah,  & Minakshi, 2015) . Pengolahan konsentrat galena dikembangkan sebagai metode leaching- electrowinning pada suhu rendah yang efektif untuk menghasilkan logam Pb dan unsur sulfur  dari  konsentrat  galena.  Metode  ini  dapat  menghilangkan  banyak  langkah pirometalurgi dan menghindari polusi udara sehingga lebih ramah lingkungan (Producing et  al.,  2011) .  Pada  penelitian  ini  terfokus  pada  pengaruh  waktu  electrowinning  pada konsentrat galena. Kondisi optimum ekstraksi timbal dari konsentrat galena ditentukan.

## Metode Penelitian
Sampel galena dari PT. Galena Maju Karya Mandiri (GMKM) -200 mesh dilakukan leaching HNO 3 selama  60  menit  pada  40⁰C,  450  rpm.  Setelah  itu,  dilanjutkan  proses electrowinning  dengan  elektroda  karbon  sebagai  anoda  dan  elektroda  timbal  sebagai katoda pada suhu 50⁰C dengan variasi waktu 30,60,90,120 menit. Karakterisasi X-Ray Fluorescence (XRF) digunakan untuk analisa kandungan unsur pada sampel sebelum dan sesudah  perlakuan.  Selain  itu, Atomic  Absorption  Spectroscopy (AAS)  dengan  merk Perkin Elmer PinAAcle 900T digunakan untuk analisa kandungan logam setelah proses leaching sebelum dilanjutkan proses electrowinning.

## Hasil dan Pembahasan
Sampel konsentrat galena (PbS) yang digunakan pada penelitian ini berasal dari PT. Galena  Maju  Karya  Mandiri  (GMKM).  Homogenisasi  sampel  dilakukan  untuk mendapatkan sampel yang seragam dan dapat meningkatkan proses kelarutan pada proses leaching (Awe, 2013) , dengan ukuran -200mesh dan dilanjutkan uji XRF yang tercantum pada Tabel 1. Tabel 1 menunjukkan kandungan Pb pada sampel konsentrat galena kecil, yaitu 17,90% sehingga diperlukan proses selanjutnya untuk meningkatkan kandungan Pb tersebut.
Tabel 1 Hasil Uji XRF Sampel Galena Unsur Konsentrasi (%) S 11,00 Ca 0,23 Fe 32,60 Cu 3,71 Zn 5,08 Mo 29,00 Pb 17,90
Pada penelitian ini, sampel dilakukan leaching dengan larutan HNO 3 2M selama 60 menit.  Mineral  galena  dapat  dilakukan  leaching  dengan  larutan  asam  nitrat  (HNO 3 ) dengan  kekuatan  sedang  (1-4M) (Gupta  &  Mukherjee,  2017) .  Jika  suhu  pelindian dipertahankan di bawah 40°C, timbal nitrat dan unsur belerang dapat diproduksi sesuai dengan reaksi berikut (Chen, 1992) :
3PbS + 8HNO 3 → 3Pb(NO 3 ) 2 + 2NO(g) + 4H 2 O + S
Hasil leaching kemudian  dilakukan  uji  AAS  untuk  melihat  kandungan  Pb  pada sampel, yang tercantum pada Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan setelah dilakukan leaching, konsentrasi Pb 20,85%. Bila dibandingkan dengan tabel 1, kandungan Pb yang terdapat pada sampel telah meningkat sebesar 2,95%. Hal ini menunjukkan konsentrasi Pb sudah meningkat  dengan  tahap  leaching,  namun  masih  belum  maksimal  sehingga  perlu dilakukan tahapan lanjut yaitu electrowinning (Wang et al., 2018) . Selain itu, bila waktu pelindian  semakin  lama  akan  meningkatkan  kelarutan  dari  unusr  tersebut (Xue  dkk, 2014) .
Tabel 2 Hasil uji AAS sampel galena setelah leaching Suhu (⁰C) Kecepatan (rpm) Waktu (menit) Konsentrasi Pb (%) 40⁰C 450 60 20,85
Electrowinning (presipitasi  elektrolitik)  merupakan  tahap  pemerolehan  kembali suatu  logam  dari  larutan  kaya  hasil  pelindian  dengan menggunakan  arus  elektrik yang diberikan  dari  luar.  Proses  ini  pada  umumnya  dilakukan  sebagai  tahap  akhir  proses ekstraksi  hidrometalurgi  bila  diinginkan  produk  logam  yang  berkadar  relatif  tinggi. Electrowinning ini dilakukan dengan katoda timbal (Pb) dan anoda salah satu logam inert, yaitu  karbon.  Pada  penelitian  ini,  dilakukan  variasi  waktu  electrowinning  yaitu  pada 30,60,90,120  dan  150  menit.  Adapun  reaksi  kimia  yang  terjadi  selama  proses electrowinning seperti berikut.
Katoda   : 2Pb 2+ (aq) + 4e → 2Pb(s)
Anoda   : 2H 2 O (l) → 4H + (aq) + O 2 (g) + 4e
Hasil  pada  proses electrowinning merupakan  deposisi  timbal  pada  katoda  timbal (Pb)  yang  selanjutnya  dianalisa  dengan  metode  gravimetri.  Sebagai  perbandingan,
endapan yang terdeposisi pada katoda secara teoritis dapat dihitung dengan persamaan Faraday sebagai berikut:
𝑤 = (𝑒 .  𝑖 .  𝑡)/(𝐹 )
Dimana: w : massa zat terdeposisi (g) e
: massa ekivalen ( 𝑒 = 𝐴𝑟/𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑠𝑖  ) i : kuat arus (A) 𝑡 : waktu (detik) F : Faraday
Gambar  1  menunjukkan  konsentrasi  Pb  yang  diperoleh  setelah  hasil  electrowinning. Ketika waktu electrowinning 30menit, konsentrasi Pb 27,94%. Bila dibandingkan dengan hasil dari leaching, konsentrasi Pb tersebut sudah meningkat 2,95%. Kemudian dilanjutkan dengan variasi  waktu  electrowinning  60  dan  90  menit.  Konsentrasi  Pb  meningkat  seiring  dengan waktu electrowinning, dengan waktu 90menit konsentrasi Pb sebesar 86,9%. Namun terjadi penurunan setelah 90 menit, yaitu pada 120 menit konsentrasi Pb 39,1% dan pada 150 menit konsentrasi Pb 30,13%. Penurunan tersebut diakibatkan pada 90 menit sudah mencapai titik maksimum dan optimum, sehingga setelah 90 menit mengalami kejenuhan.

## Gambar 1 Konsentrasi Pb terhadap variasi waktu
Konsentrasi  Pb  86,9%  merupakan  konsentrasi  Pb  tertinggi  pada  penelitian  pada waktu  electrowinning  90  menit.  Hasil  ini  kemudian  dilakukan  uji  XRF  untuk mengonfirmasi endapan yang terdeposisi merupakan Pb. Tabel 3 menunjukkan endapan yang terdeposisi pada katoda mengandung Pb 98,90%.
Tabel 3 Hasil Uji XRF Sampel Yang Terdeposisi Pada Katoda Unsur Konsentrasi (%) Ca 0,41 Fe 0,16 Ni 0,06 Cu 0,14 Pb 98,90

## Kesimpulan
Pada penelitian ini konsentrat galena yang mengandung 17,9% Pb dilakukan proses leaching-electrowinning  dengan  variasi  waktu  electrowinning  30,60,90,120,  dan  150 menit. Semakin lama waktu sampai 90 menit konsentrasi Pb meningkat, namun terjadi penurunan  setelah  120  dan  150  menit.  Titik  maksimum  dan  optimum  waktu electrowinning  konsentrat  galena  pada  suhu  50°C,  yaitu  pada  90  menit  dengan konsentrasi Pb sebesar 86,9%.

## BIBLIOGRAFI
Abbey,  Charles  Ebenezer.  (2019). Improving  base  metal  electrowinning .  Missouri University of Science and Technology. Google Scholar
Agacayak,  Tevfik.  (2015). Determination  Of  Leaching  Conditions  Of  Galena Concentrate  In  Determination  Of  Leaching  Conditions  Of  Galena .  (February). Google Scholar
Aydoǧan,  Salih,  Aras,  Ali,  Uçar,  Gökhan,  &  Erdemoǧlu,  Murat.  (2007).  Dissolution kinetics  of  galena  in  acetic  acid  solutions  with  hydrogen  peroxide.
Hydrometallurgy , 89 (3–4), 189–195. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2007.07.004. Google Scholar
Baba,  Alafara  A.,  &  Adekola,  Folahan  A.  (2012).  A  study  of  dissolution  kinetics of  a Nigerian galena ore in hydrochloric acid. Journal of Saudi Chemical Society , 16 (4), 377–386. https://doi.org/10.1016/j.jscs.2011.02.005. Google Scholar
Biswal,  Avijit,  Tripathy,  Bankim  Chandra,  Sanjay,  Kali,  Subbaiah,  Tondepu,  & Minakshi,  Manickam.  (2015).  Electrolytic  manganese  dioxide  (EMD):  A perspective on worldwide production, reserves and its role in electrochemistry. RSC Advances , 5 (72),  58255–58283.  https://doi.org/10.1039/c5ra05892a. Google Scholar
Chen, Alan Airong. (1992). Kinetics of Leaching Galena Concentrates with by . Google Scholar
Gupta, C. K., & Mukherjee, T. K. (2017). Hydrometallurgy in extraction processes. In Hydrometallurgy in Extraction Processes (Vol. 2). https://doi.org/10.1201/9780203751404. Google Scholar
Haldar, S. K. (2020). Minerals and rocks. In Introduction to Mineralogy and Petrology .
https://doi.org/10.1016/b978-0-12-820585-3.00001-6. Google Scholar
Idiawati,  Nora,  Triantie,  Annisa,  &  Wahyuni,  Nelly.  (2013).  Pemisahan  Timbal  (Pb) dalam Galena dengan Metode Flotasi Menggunakan Deterjen. Positron , 3 (1), 1–5. https://doi.org/10.26418/positron.v3i1.4116. Google Scholar
Producing,  H.  E.,  Leadelemental,  O.  F., By,  Sulfur,  Technologies,  N.  E.  W.,  Galenite, From,  Sciences,  Technical,  Delcev,  Goce,  Delcev,  Goce,  &  Udc,  Macedonia. (2011). T  HE PRODUCING OF  LEAD  AND ISSN : 1804-0527 ( online ) 1804- 0519 ( print ) . 7 (1), 77–79. Google Scholar
Sudibyo, Junaedi, A., Handoko, A. S., Amin, M., Sumardi, S., Mufakhir, F. R., Nurjaman, F., Tandoko, A.  H., & Supriyatna, Y. I. (2019). Nickel production from laterites using  electro  metal  electrowinning  (EMEW)  process. IOP  Conference  Series: Materials  Science  and  Engineering , 478 (1).  https://doi.org/10.1088/1757- 899X/478/1/012016. Google Scholar
Sudibyo, Oediyani, Soesaptri, & Cahyanegoro, Arifo Gunawan. (2020). Optimization of The  Electro  Metal  Electrowinning  Process  for  Nickel  Metal  from  The  Solvent Extraction  of  Low-grade  Laterite  using  Versatic  10  and  Cyanex  272. Journal  of Materials Science and Applied Energy , 9 , 491–497. Google Scholar
Wang, Shuai, Zhou, Xiang Yang, Ma, Chi Yuan, Long, Bo, Wang, Hui, & Yang, Juan.
(2018). Polarization behavior of Pb-Co powder-pressed alloy for electrowinning. RSC  Advances , 8 (25),  13910–13916.  https://doi.org/10.1039/c7ra11334j. Google Scholar

## Copyright holder:
Riskaviana Kurniawati, Subandrio, Devin Indra Novega (2022)

## First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: