PEMURNIAN EMAS DENGAN AQUA REGIA (AIR RAJA)

PEMURNIAN EMAS DENGAN AQUA REGIA (AIR RAJA)

Pemurnian Emas Menggunakan Aqua Regia adalah salah satu metode yang sering digunakanuntuk memisahkan logam emas dari berbagai logam lain. Aqua regia digunakan karena larutan ini mampu melarutkan logam emas dan hampir semua logam.Untuk memisahkan emas dari logam lainnya, maka logam yang mengandung emas terlebihdahulu dilarutkan dalam aqua regia. Setelah semua larut, maka emas diendapkan menggunakanreduktor / pengendap khusus.

 Aqua regia ( air raja )

terbentuk akibat bercampurnya larutan asam nitrat (HNO3) dan asam klorida (HCl) dengan perbandingan 1 : 3.Pencampuran 2 jenis larutan ini menghasilkan peristiwa redoks, dimana pada akhirnya akan menghasilkan beberapa senyawa kimia baru, dan juga teroksidasinya ion klor menjadi gas klorin. Reaksi spontan yang terjadi sebagai berikut :

NO₃ (l) + 3 HCl (l) ===> NOCl (g) + Cl₂ (g) + H₂O (aq) …..(i)

Hasil dari persamaan reaksi kimia di atas hanyalah salah satu dari banyaknya kemungkinan Varian hasil lainnya. Dari reaksi (i) terlihat bahwa pencampuran larutan HNO₃ dan HCl menghasilkan gas klor, dimana gas ini tercipta dari hasil oksidasi yang dilakukan oleh ion NO3 – pada ion Cl –  .Aqua regia (air raja) mampu melarutkan logam emas, sehingga cairan ini sering digunakan untuk  proses pemisahan dan pemurnian emas dari logam-logam ikutan lainnya.

 

III.1. Persiapan Peralatan Pengolahan

Tak seperti asam nitrat yang hanya bereaksi dengan sebagian jenis logam, air raja bereaksi dan melarutkan hampir semua jenis logam. Besi dan nikel yang merupakan bahan dasar logamstainless steel larut sangat lambat dalam HNO3, namun bereaksi sangat cepat dalam air raja. Atas dasar ini, peralatan-peralatan yang digunakan dalam metode klorinasi tidak boleh terbuatdari logam. Alat-alat yang digunakan harus terbuat dari kaca tahan panas (pyrex) atau bahan- bahan yang terbuat dari plastik tahan asam.

Alat-alat yang digunakan antara lain :

·      Tabung /wadah tempat dilakukannya reaksi klorinasi. Wadah harus berupa kaca semacam panci masak pyrex, atau beaker glass, atau erlenmeyer. Jika menggunakan plastik, pakailahwadah plastik yang kuat dan transparan. Logam-logam dasar yang diklorinasi umumnya bereaksi sangat cepat, oleh karena itu gunakan wadah yang relatif besar, khususnya jika dibandingkandengan volume logam yang akan dimurnikan.

·      Pengaduk batang kaca atau plastik. Pengaduk kaca bisa diperoleh di took-toko yangmenjual bahan kimia dan peralatan-peralatan laboratorium. Pengaduk berfungsi untuk

membentuk larutan homogen, dan berbagai keperluan lainnya.

Masker pelindung pernafasan. Gunakan masker yang baik dan memiliki pori-pori yanghalus. Masker yang baik adalah masker yang terbuat dari karbon aktif, atau masker yang menggunakan alat saring dari bahan zeolite atau karbon. Proses klorinasi menghasilkan gas NOCl dan gas Cl₂ yang bersifat oksidator kuat. Gas ini sangat berbahaya jika terhirup langsung,dan merusak logam-logam yang bersinggungan dengannya. Oleh karena itu, disampingmenghindari terhirup langsung, juga jauhkan peralatan-peralatan logam dari uap aqua regia .Pada dasarnya gas buang dari air raja bisa dinetralisir menggunakan reduktor kuat.

·      Sarung tangan karet tebal yang mampu melindungi sebagian besar dari tangan danlengan. Perlindungan sarung tangan perlu dilakukan, karena proses pemurnian emasmenggunakan air raja memiliki tingkat resiko tinggi. Cairan air raja dapat merusak kulit dan pakaian yang terkena.

·      Kacamata pelindung. Gunakan kacamata plastik yang mampu melindungi sebagian besar dari wilayah mata dan sekitar mata. Cairan aqua regia yang terkena mata bisa menyebabkankebutaan permanen.

·      Baju laboratorium atau warepack. Gunakan baju yang aman, agar kulit tubuh bisaterhindar dari resiko terpercik cairan air raja dan bahan-bahan kimia lainnya.

·      Pinset penjepit logam yang panjang dan terbuat dari stainless steel. Pinset berguna saatdilakukan peleburan logam, atau saat mengambil bagian-bagian kecil yang berbahaya jika kontak langsung dengan kulit.

·      Kertas saring (kertas filter). Kertas saring digunakan untuk memisahkan bagian terlarutdari bagian yang tak terlarut. Kertas ini bisa ditemukan di toko-toko kimia dan toko-toko yangmenjual peralatan laboratorium.

·      Media dudukan kertas saring. Kertas saring harus ditempatkan pada media yang mampumeloloskan cairan, namun media tersebut harus bersifat tahan asam dan asam nitrat. Jenis mediadapat berupa corong kaca pyrex, atau corong plastik, atau saringan tepung yang terbuat dari plastik.

·      Topless yang terbuat dari kaca atau plastik. Topless berguna untuk tempat penampungancairan logam yang telah larut dalam aqua regia, atau untuk proses reduksi larutan emas klorida(tetrakloroaurat).

·      Kaca datar untuk penjemuran bubuk putih perak klorida.

·      Burner adalah alat bakar yang mampu menghasilkan suhu hingga 1600⁰C Alat ini berguna untuk melelehkan logam emas dan logam perak yang telah dimurnikan. 

Burner umumnya menggunakan bahan bakar gas. Hati-hati dalam penggunaan burner, pastikan bahwaanda menggunakan petunjuk pemakaian yang benar.

·      Kowi / crushibel. Kowi merupakan mangkok yang terbuat dari gerabah atau keramik,atau dapat terbuat dari bahan grafit. Kowi yang digunakan harus memiliki daya tahan yang baik terhadap paparan suhu tinggi.

 

III.2. Bahan Kimia Yang Dibutuhkan

Pemurnian emas yang dilakukan menggunakan air raja membutuhkan penggunaan beberapa jenis bahan kimia. Bahan-bahan kimia yang akan digunakan diuraikan di bawah ini :

1.      Asam nitrat pekat. Senyawa kimia ini memiliki rumus kimia HNO₃. Dalam bahasaInggris, asam nitrat disebut dengan nama Nitric Acid. Proses klorinasi sebaiknya menggunakan

bahan baku asam nitrat teknis, yaitu asam nitrat yang memiliki konsentrasi 68%.

2.      HCl pekat / HCl teknis. Nama dagang HCl adalah asam klorida, atau muriatic acid. HClteknis biasanya memiliki konsentrasi 32% – 36 %. Konsentrasi HCl bisa turun karena sifat darilarutan ini yang deliquescence

3.      Garam ferro sulfat (FeSO₄) atau ferro klorida (FeCl₂). Garam ini mudah diperoleh ditoko-toko kimia. Fero sulfat/klorida berfungsi mereduksi ion emas menjadi logamnya.

4.      Garam sodium metabisulfite. Sodium metabisulfite memiliki rumus kimia Na₂S₂O₅. Senyawa ini juga berfungsi sebagai reduktor ion emas.

5.      Garam HN₄Cl (ammonium klorida / ammonium chloride). Garam ini berfungsi mendeteksi adanya cemaran ion logam platina di dalam logam yang telah terlarut dalam air raja.

6.      Urea, yang berfungsi untuk proses denitrifikasi.

7.      NaCl (garam dapur). Seperti halnya proses pemurnian emas menggunakan asam nitrat,salah satu dari rangkaian proses pemurnian emas menggunakan klorinasi juga membutuhkan larutan NaCl, yang digunakan setelah selesainya tahap pemurnian emas. NaCl digunakan untuk memisahkan unsur perak dari unsur-unsur klimia larut lainnya. NaCl yang baik haruslah garamyang memiliki kadar NaCl yang cukup tinggi. Oleh karena itu, disarankan anda menggunakan NaCl dari garam industri.

8.      Aquadest sebagai pengencer air raja.

9.      NaOH atau soda api. Soda api digunakan pada proses substitusi senyawa tak larut perak klorida menjadi perak oksida.

10.   Borax digunakan pada proses peleburan logam emas dan perak. Borax berfungsi sebagai fluks selama berlangsungnya peleburan. Sifat borax yang oksidator membuat lelehan emas atau perak menjadi bersih dan terhindar dari kontaminasi logam-logam lain yang sebelumnya masih ada menyertai emas dan perak. Biasanya logam-logam kontaminan antara lain tembaga dan timbal. Jenis unsur kimia lainnya adalah jenis metalloid seperti stibium, arsenic, dan tellurium. Kontaminan yang sedikit dapat dengan mudah dioksidasi oleh borax.

11.   Ca(OH)₂ atau kapur masak. Senyawa kimia ini berfungsi sebagai penetralisir cairan kimia yang terkena bagian-bagian tubuh kita, terutama cairan yang terpercik saat dilakukannya proseskimia. Ca(OH)₂ atau kalsium hidroksida juga digunakan untuk menetralisir pH air limbah,khususnya sebelum dilakukan proses sulfidasi cairan logam.

12.   Sodium sulfida atau Na₂ Senyawa kimia ini berfungsi menetralisir limbah cair yang akan dibuang. Limbah cair hasil dari proses klorinasi mengandung ion-ion logam ikutan yang sebagian diantaranya berbahaya terhadap lingkungan. Penetralan limbah sangat diperlukan, agar limbah yang dibuang telah aman terhadap lingkungan

 

III.3. Proses Klorinasi

Proses klorinasi hanya optimal dilakukan jika logam emas yang akan dimurnikan memiliki kadar emas tinggi dan kadar perak yang rendah. Perak bereaksi dengan air raja, menghasilkan 2 jenis senyawa, perak klorida / AgCl yang berupa suspensi putih, dan senyawa kompleks dikloro argentat yang larut dalam air raja. Kadar perak yang tinggi dalam bullion yang akan dimurnikan dapat mengakibatkan passifnyalogam terhadap air raja. Lapisan perak klorida bisa menutupi permukaan logam dari serangan gas klorin, sehingga proses klorinasi berjalan lamban, atau terhenti sama sekali. Oleh karena itu, logam paduan emas yang akan dimurnikan sebaiknya memiliki kadar emas awal minimum 85%, dan kadar perak yang tak boleh lebih besar dari 15%. Jika bullion yang akan dimurnikan memiliki kadar perak tinggi, sebaiknya lakukan pemurnian menggunakan asam nitrat, baru kemudian dimurnikan kembali menggunakan air raja.

 

Proses pemurnian emas menggunakan aqua regia terdiri dari beberapa langkah berikut ini :

1. Pembuatan air raja (aqua regia)

2. Pelarutan bullion emas menggunakan air raja.

3. Penetralan sisa-sisa oksidator (sisa-sisa gas Cl₂, NOCl, dan sisa HNO₃) menggunakan urea.

4. Pengujian kemungkinan adanya kandungan logam platina dalam larutan emas

5. Proses reduksi larutan emas menjadi logamnya, menggunakan FeSO₄ atau FeCl₂, atau Na₂S₂O₅

6. Penyaringan lumpur emas menggunakan kertas saring

7. Reduksi ion perak menjadi endapan perak klorida

8. Penyaringan lumpur perak menggunakan kertas saring.

 

 III.3.1. Pembuatan air raja (aqua regia)

Air raja (aqua regia) adalah larutan yang dibuat dari campuran antara larutan asam nitrat (HNO₃) dengan HCl dengan perbandingan volume 1 : 3. Air raja tak bisa disimpan dan ditutup rapat,karena larutan ini terus-menerus mengeluarkan gas Cl2 dan NOCl yang sangat beracun. Oleh karena itu, pembuatan air raja harus dilakukan secara terbatas, sesuai dengan perkiraan minimum pemakaian, dalam hal ini harus mempertimbangkan ukuran bullion yang akan dimurnikan. Untuk bullion emas seberat 100 gram, perkiraan awal pemakaian air raja haruslah tak lebih darivolume total maksimum 800 ml, dimana volume HCl 600 ml dan volume HNO₃ 200 ml. Pencampuran bisa dilakukan dengan menuang HCl terlebih dahulu, atau HNO3 terlebih dahulu. Proses pencampuran dilakukan sebagai berikut :

1.   Ambil larutan HCl 32% dari wadahnya, menggunakan pipet atau pompa plastik. Pada proses ini, anda harus dilengkapi oleh masker pelindung hidung dan kacamata.

Pengambilan cairan harus dilakukan di ruang terbuka, atau dibawah cerobong udara

yang menggunakan exhaust fan. Gunakan juga sarung tangan karet sebagai pelindung tangan dan lengan.

2.   Pindahkan larutan HCl yang telah diambil ke wadah pencampuran yang terbuat dari kacaatau plastik. Cuci dengan air hingga bersih wadah-wadah, selang-selang, pompa, atau pipet yangdigunakan pada saat proses pemindahan.

3.   Ambil larutan HNO₃ dari wadahnya, kemudian lakukan seperti proses (2)

4.    Aduk hasil campuran sebentar, kemudian tutup atas wadah (jangan ditutup rapat,karena bisa menyebabkan naiknya tekanan di dalam wadah).

5.   Biarkan selama 10 menit, hingga terjadi perubahan warna dan munculnya gelembung-gelembung gas di larutan air raja

6.   Setelah warna larutan berubah dari kuning transparan menjadi agak merah, encerkan air raja (menggunakan air) dengan perbandingan 1 : 2, dimana volume air sebanyak 2x volume air raja.

 

 

 III.3.2. Pelarutan Bullion Emas Menggunakan Air Raja

1.      Masukkan air raja ke media reaksi yang terbuat dari kaca tahan panas (kaca pyrex). Media reaksi sebaiknya berupa beaker glass yang tahan api. Beaker glas yang digunakan sebaiknya terhubung melalui pipa kaca ke media air, untuk menyuling gas yang keluar dari media kaca. Gas yang keluar selama berlangsungnya reaksi kimia sangat beracun, pengamanan maksimal sangat dibutuhkan.

2. Masukkan bullion emas yang akan dimurnikan ke dalam beaker yang telah diisi oleh air raja

3.      Panaskan media reaksi (beaker glass) di atas kompor pemanas gas atau kompor listrik. Jika menggunakan pemanas gas, lapisi bagian bawah dari beaker glass dengan kawat kasa yangdilapisi oleh asbes. Atur panas dari kompor, dan jangan menggunakan panas yang berlebihan

4.      Emas yang masuk ke air raja bereaksi lambat pada suhu kamar, reaksi meningkat saat panas dinaikkan. Panas yang terlalu tinggi akan menyebabkan kemungkinan potensimenguapnya sebagian kecil dari larutan emas.

5.      Reaksi kimia pelarutan emas bisa dilihat secara visual, berupa keluarnya gelembung-gelembung dari sekitar bullion, dan warna asap yang kuning kecoklatan. Reaksi dianggap selesai saat uap yang keluar berwarna putih.

6.      Jika reaksi selesai, matikan pemanas dan biarkan sekitar 10 menit hingga beaker glassdan cairan di dalamnya menjadi dingin

7. Tuangkan cairan ke wadah tersendiri yang terbuat dari kaca atau plastik.

8.      Jika masih ada sisa bullion emas di media reaksi, tambahkan kembali air raja, ulangikembali proses (7) hingga (13).

9.      Jika stok air raja telah habis namun masih ada sisa bullion emas di media reaksi, lakukankembali proses (1) hingga (13), hingga tak tersisa logam emas di media pereaksi. Hasil pelarutan emas menggunakan air raja adalah larutan emas yang berwarna agak merah terang. Ada kemungkinan ditemukan sedikit lumpur putih yang merupakan endapan perak I klorida. Untuk memisahkan endapan perak I klorida dari larutan emas

lakukan penyaringan menggunakan kertas saring.

Setelah semua cairan emas tersaring, tersisa sedikit endapan lumpur perak I klorida di kertas saring. Sisa cairan emas masih menempel di kertas saring, bersama-sama dengan lumpur perak Iklorida. Sisa cairan yang menempel di kertas saring selanjutnya dibilas menggunakan semprotan air, sehingga lumpur perak klorida yang menempel di kertas saring terbebas dari sisa-sisa cairan emas.

 III.3.3. Penetralan sisa-sisa oksidator (sisa-sisa gas NOCl, dan sisa larutan HNO₃) menggunakan urea.

Air yang mengandung ion emas disebut secara ilmiah “tertra kloro aurate”. Larutan ini tak hanyamengandung ion emas klorida, namun masih juga menyisakan sebagian gas NOCl dan larutan HNO₃ yang belum bereaksi. Larutan HNO₃ yang belum bereaksi umumnya bisa menimbulkankesulitan dalam proses pengendapan emas. Oleh karena itu sisa-sisa larutan ini perlu diuraimenggunakan urea. Urea bereaksi dengan larutan terta kloro aurat secara endotermik, dimana reaksi menyebabkan larutan menjadi dingin. Saat anda memasukkan urea ke dalam larutan, suhu larutan menurun dari titik awalnya. Agar reaksi berlangsung cepat,

dibutuhkan pengadukan selama proses pencampuran tersebut. Lakukan penambahan urea

secukupnya (sebaiknya jangan kurang) hingga larutan Menjadi dingin. Setelah reaksi, diamkan larutan emas selama 30 menit.

 

 III.3.4. Pengujian Kemungkinan Adanya Ikutan Platina di Dalam Larutan Emas

Ada kemungkinan emas yang dilarutkan menggunakan aqua regia mengandung sedikit logam platina. Kandungan platina bisa menyebabkan ketidakmurnian emas, dan menampilkan warna emas yang kuning pucat.Untuk menguji adanya kemungkinan emas yang dilarutkan mengandung platina, perlu dilakukan pengujian kandungan platina menggunakan larutan

ammonium klorida (NH₄Cl). Masuk kan sedikit tepung NH₄Cl ke dalam larutan emas yang telah selesai dari peroses pencampuran denganurea, aduk beberapa saat. Jika setelah pengadukan ditemukan adanya endapan berwarna kuning telur, dipastikan larutan emas juga mengandung ion platina. Jika larutan mengandung platina, lakukan pemasukan tepung

 NH₄Cl bertahap, hingga pada akhirnya pembentukan endapan kuning telor yang baru terhenti (cairan tetap bening meskipun diberi amonium klorida yang baru secara berlebihan). Saring endapan kuning ini, bilas endapan menggunakan air tawar di atas saringan kertas. Namun jika pada saat pengujian awal adanya kemungkinan platina tak menimbulkan endapan kuning, maka proses pengendapan emas sudah bisa dilakukan.

 

 III.3.5. Pengendapan Emas

Pengendapan emas dari larutannya adalah reaksi kimia redoks, dimana larutan yang digunakan

bersifat reduktor, yang mereduksi ion emas menjadi logamnya. Ada 2 jenis pengendap emas yang sering digunakan untuk mengendapkan logam emas dari larutan emas tetra kloro aurat ; larutan besi II, dan larutan sodium metabisulfite. Larutan besi II adalah larutan ion besi II (Fe²⁺) dengan anion lain (seperti Cl ^– dan SO₄^2-). Dalam bentuk kristalnya, besi II bisa berupa kristal FeSO₄ (fero sulfat) atau FeCl₂ (fero klorida). Namundi pasaran, kita lebih mudah menemukan kristal FeSO₄ daripada FeCl₂.

 

III.3.5.1. Pengujian Kecukupan Urea

Apakah pemberian urea untuk menetralisasi kelebihan ion nitrat telah cukup? Untuk mengujinya ialah dengan memasukkan larutan FeSO₄ ke dalam larutan emas. Jika setelah kristal FeSO₄ dimasukkan ke dalam larutan emas terbentuk endapan coklat yang tak terlarut lagi (kuantitas endapan tetap), maka dapat dikatakan bahwa proses netralisasi HNO₃ dianggap telahsempurna. Namun jika pengadukan menghasilkan endapan coklat yang kemudian larut kembali (atau berkurang jumlahnya), dapat dipastikan pemasukan urea perlu dilakukan kembali.

III.3.5.2. Pengendapan Emas Menggunakan Larutan Besi II 

Setelah proses III.3.5.1. selesai dilakukan, selanjutnya kita melangkah ke proses pengendapan emas menggunakan zat pengendap larutan ferro sulfat (FeSO4). Langkah-langkahnya sebagai berikut :

1.   Larutkan garam FeSO₄ ke dalam air tawar secukupnya

2.   Masukkan larutan FeSO₄ ke dalam larutan emas, aduk perlahan, dan biarkan sejenak. Jikalarutan memang mengandung emas, akan terbentuk endapan berwarna coklat kekuningan saatdilakukannya proses pengadukan

3.   Tambahkan larutan FeSO₄ secara bertahap, diamkan kembali, demikian seterusnya.

4.   Proses penambahan dihentikan setelah tak terbentuknya endapan baru.

5.   Saring endapan lumpur coklat di atas kertas saring, bilas dengan air tawar secukupnya. Endapan lumpur coklat yang tertahan di atas kertas saring adalah emas hasil pemurnian menggunakan aqua regia.

 

III.3.5.3. Pengendapan Emas Menggunakan Larutan Sodium Metabisulfite

Di pasaran, sodium metabisulfit sering disebut dengan singkatan SMB. Proses pengendapan menggunakan sodium metabisulfite pada dasarnya sama dengan proses III.

3.5.2. Namun perbedaannya, emas yang mengendap kemungkinan juga bisa mengandunglogam perak yang berasal dari ion kompleks Ag(Cl₂) ^– . Proses pengendapan

Menggunakan sodium metabisulfite bisa dilakukan menggunakan contoh pengendapan menggunakan ferosulfat.

III.4. Peleburan Emas

Lumpur emas yang telah mengering siap dilebur menggunakan burner gas. 

1.   Langkah awal adalah menempatkan lumpur kering ke dalam kowi.

2.   Campur lumpur dengan borax secukupnya, dan tutupi bagian atas lumpur dengan borax.

3.   Bakar lumpur dengan burner gas, lakukan dahulu secara perlahan. Saat lumpur dan boraks mulai cair (meleleh), api bisa lebih dipanaskan hingga semua butiran emas mengumpulmenjadi satu.

4.   Jika saat butiran emas telah menyatu namun terdapat titik merah di bagian atas butiranlogam cair tersebut, dapat dikatakan bahwa proses pemurnian tak berjalan sempurna. Terhadapkeadaan ini, tambahkan borax ke atas cairan logam emas sedikit demi sedikit (sambil tetapdibakar), hingga cairan emas menjadi mengkilap semuanya (tanpa noda merah di atasnya).

5.   Hentikan pembakaran, dinginkan selama 30 menit.

6. Ambil bullion emas dari kowi menggunakan pinset. Proses yang berlangsung sempurnamenghasilkan logam emas yang kuning mengkilap.

7.   Pukul logam emas menggunakan palu di atas lempengan besi datar, agar semua sisa boraks yang menempel lepas dari permukaan logam emas.

8.   Jika masih tersisa sedikit boraks yang menempel, rendam bullion emas dalam mangkok  plastik yang berisi soda api cair. Lakukan proses ini selama 30 menit.