Pertambangan Dan Pemurnian: Cobalt, Logam Yang Sangat Diperlukan

Kisah umat manusia sebagian besar merupakan kisah konflik, sering kali disebabkan oleh distribusi sumber daya yang tidak merata. Selama kita turun dari pohon, dan mungkin jauh sebelum itu juga, nenek moyang kita telah berjuang untuk mendapatkan apa yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup, sesering tidak dengan mengorbankan suku lain yang lebih beruntung. Makanan, air, tanah, tidak masalah; jika Mereka memilikinya dan Kami tidak, kemungkinan besar akan ada perkelahian.

Hanya sedikit sumber daya yang terdistribusi tidak merata di planet kita seperti kobalt. Logam ini hanya membentuk sebagian kecil dari persen kerak bumi, dan konsentrasi yang signifikan secara komersial sedikit dan jauh antara, sehingga mereka yang memiliki beberapa sering berakhir bertentangan dengan mereka yang membutuhkannya. Dan membutuhkannya kita lakukan; apa yang dimulai di zaman kuno terutama sebagai pigmen biru yang kaya untuk kaca dan keramik telah menjadi penting untuk paduan industri penting, magnet daya tinggi, dan anoda baterai lithium, di antara kegunaan lainnya.

Mendapatkan akses ke pasokan kobalt kami yang terbatas dan memurnikannya menjadi logam yang berguna bukanlah proses yang sepele, dan sayangnya kepentingannya yang sangat besar bagi masyarakat teknologi memaksanya menjadi peran geopolitik yang telah berbuat banyak untuk menambah kesengsaraan manusia. Untungnya, kekuatan pasar dan teknologi baru membuat sumber yang dulu marjinal menjadi layak, yang mungkin membantu kita mendapatkan kobalt yang kita butuhkan tanpa semua konflik.

Sisi Kobalt

Sifat kimia kobalt memainkan peran besar dalam distribusinya yang tidak merata. Seperti aluminium, pada dasarnya tidak mungkin menemukan unsur kobalt di alam, dan untuk alasan yang hampir sama — ia mudah bereaksi dengan oksigen, membentuk oksida yang cukup lembam. Ini juga cenderung membentuk mineral yang terkait erat dengan logam lain, seperti tembaga dan nikel. Faktanya, hampir semua kobalt yang diproduksi saat ini — 98% — adalah produk sampingan dari penambangan dan pemurnian dua logam industri penting tersebut.

Cobaltite, salah satu dari banyak bijih kobalt. Sumber: James St. John, CC BY 2.0

Cobalt juga dengan mudah membentuk mineral yang mengandung belerang dan, sayangnya, arsenik. Ada lebih dari 30 bijih berbeda yang mengandung kobalt dalam konsentrasi yang signifikan secara komersial, sehingga sulit untuk menentukan satu bijih utama. Namun, geologi yang membuat beragam bijih ini tersedia cukup terbatas, dan mengetahui jenis formasi batuan bijih kobalt apa yang mungkin ditemukan membantu menjelaskan mengapa endapan yang layak tersebar di seluruh dunia.

Bijih kobalt cenderung terjadi dalam dua pengaturan geologi yang luas: sedimen dan vulkanogenik. Endapan sedimen, yang menyumbang lebih dari 50% penambangan kobalt saat ini, adalah batupasir dan serpih yang terbentuk di bawah lautan dan danau purba, di mana sedimen organik terakumulasi dan akhirnya termineralisasi, terutama dengan logam sulfida. Dua endapan sedimen besar adalah Kupferschiefer Eropa, atau “serpih tembaga”, dan Sabuk Tembaga Afrika Tengah. Kedua endapan ini mengandung sejumlah besar tembaga sulfida bersama dengan sejumlah besar mineral kobalt terkait.

Deposit bijih volkanogenik, di sisi lain, berasal dari proses hidrotermal, di mana mineral tembaga dan kobalt sulfida mengendap dari cairan yang melewati lubang hidrotermal. Endapan mineral ini awalnya terbentuk di dasar laut, tetapi aktivitas tektonik dan proses geologis lainnya akhirnya mengekspos mineral ini atau menempatkannya cukup dekat ke permukaan untuk membuat akses yang relatif mudah. Endapan kobalt vulkanogenik memang sangat jarang, dengan hanya sedikit yang tersebar di seluruh dunia, dan merupakan satu-satunya formasi di mana kobalt ditambang sebagai produk utama, bukan sebagai produk sampingan dari penambangan tembaga atau nikel.

Sumber Lama, Metode Baru

Sebagian besar kobalt yang saat ini diproduksi adalah produk sampingan dari produksi tembaga, dan karena bijih untuk kedua logam tersebut sangat terkait erat dalam endapan sedimennya, tidak mungkin untuk menambang satu atau yang lain secara selektif. Jadi proses ekstraksi kobalt dari bijihnya pada dasarnya sama dengan penambangan dan pemurnian tembaga, yang telah kita bahas dalam seri ini. Secara singkat, bijih sulfida yang dihancurkan dari tambang terbuka yang luas ditimbun dalam lubang dengan lapisan kedap air untuk menangkap sup mineral kaya yang tercuci dari batu oleh hujan asam sulfat yang konstan. Tembaga ditarik keluar dari larutan dengan elektrolisis, meninggalkan elektrolit bekas yang relatif kaya kobalt dan logam lainnya.

Serangkaian langkah pengendapan kimia dan langkah pelindian sekunder secara selektif menghilangkan logam lain dari elektrolit, secara bertahap memperkaya kobalt dalam larutan sampai akhirnya dapat diendapkan dengan menambahkan kapur untuk membuat kobalt(II) hidroksida. Terlepas dari asosiasi kobalt dengan warna biru, endapannya adalah warna merah muda yang indah; pigmen “Cobalt Blue” yang terkenal hanya dihasilkan ketika kobalt (II) oksida dicampur dengan aluminium oksida.

Tambang kobalt Bou-Azzer di Maroko. Sumber: Groupe Managem

Untuk beberapa sumber kobalt vulkanogenik yang layak secara komersial, seperti tambang Bou-Azzer di Maroko dan proyek Idaho Cobalt Operations (ICO) yang baru, proses pemulihannya sedikit berbeda, terutama karena konsentrasi kobalt dalam batuan biasanya jauh lebih rendah. . Rencana proyek ICO, yang akan menjadi satu-satunya tambang kobalt di Amerika Serikat dan yang pertama dibuka dalam beberapa dekade, menunjukkan apa yang terlibat dalam pemulihan kobalt sebagai produk utama dari deposit ini.

Proyek ICO terletak di luar kota Salmon, Idaho, di tengah Hutan Nasional Salmon-Challis. Situs ini terletak di formasi geologi berusia 1,6 miliar tahun yang dikenal sebagai Idaho Cobalt Belt, yang pertama kali dikembangkan pada tahun 1940-an karena kebutuhan akan sumber kobalt domestik menjadi jelas setelah Perang Dunia II. Sebuah tambang terbuka beroperasi di sana hingga awal 1980-an, ketika sumber kobalt asing yang lebih murah membuat tambang sulit bertahan.

Sebuah tambang terbuka di tengah hutan yang masih asli akan sulit dijual akhir-akhir ini, tentu saja, sehingga pemilik baru tambang, Jervois Mining Australia, akan berinvestasi dalam penambangan poros dalam untuk mengakses bijih, yang terutama kobalt. , yang merupakan senyawa kobalt, arsenik, dan belerang (CoAsS). Vena yang mereka identifikasi memiliki kandungan hingga 1% kobalt, yang cukup kaya untuk deposit vulkanogenik, dan terdapat di samping beberapa bijih tembaga kalkopirit yang cukup kaya, serta sejumlah besar emas.

Proyek ICO baru saja dimulai, dengan pekerjaan dimulai pada pekerjaan tambang dan di pabrik konsentrator yang akan memproses bijih di lokasi. Saat proyek berjalan lancar, bijih akan diangkut dari muka tambang ke permukaan, untuk ditimbun sebelum dimasukkan ke pabrik jaw crusher. Bijih yang dihancurkan kemudian akan dikirim ke ball mill untuk direduksi menjadi bubuk dan dibuat menjadi bubur dengan penambahan air. Surfaktan yang disebut potasium amil xantat (PAX) kemudian akan ditambahkan sebelum bubur dikirim ke serangkaian tangki flotasi buih. Di sini, udara akan disuntikkan ke dalam bubur, yang berkat PAX akan membentuk gelembung besar. Sulfida logam akan mengapung ke atas dan terkikis, sedangkan potongan batu yang lebih berat akan jatuh ke dasar tangki. Setelah mengental dengan filtrasi vakum, konsentrat akan dikeringkan, dikantongi, dan dikirim ke luar lokasi untuk pemurnian lebih lanjut menggunakan metode electrowinning yang dijelaskan di atas.

Kobalt dengan Harga Berapapun

Proyek ICO diharapkan menghasilkan sekitar 45 juta pon (20.400 ton) kobalt dan 175 juta pon (80.000 ton) tembaga sebelum ditutup untuk perbaikan lokasi sekitar tahun 2030. Di pasar global yang menghasilkan sekitar 116.000 ton setiap tahun, proyek Idaho mungkin tampak seperti kentang kecil, tetapi fakta bahwa sumber-sumber kobalt baru sedang dikembangkan adalah kabar baik, terutama karena hal itu dapat mengimbangi beberapa sumber kobalt yang bermasalah.

Pada tahun 2021, sekitar 60% pasokan kobalt dunia berasal dari Republik Demokratik Kongo (DRC), yang berada di atas sebagian besar Sabuk Tembaga Afrika Tengah dan tidak asing dengan konflik kobalt. Sebagian besar ditambang di tambang tradisional dan dimurnikan seperti dijelaskan di atas, tetapi sebagian besar berasal dari apa yang secara halus dikenal sebagai “penambang artisanal.” Ini umumnya adalah orang-orang miskin yang menemukan deposit kobalt bermutu tinggi di luar tambang tradisional dan mengumpulkan bijih secara manual. Pekerjaan ini sangat berbahaya, baik dalam hal bahaya yang biasa ditemukan di tambang mana pun, dan diperparah dengan kurangnya alat pelindung diri, adanya bahan beracun, dan ancaman kekerasan dari penambang lain. Anak-anak digunakan sebagai buruh, dan para penambang terkadang hanya mendapatkan uang receh sehari.

Terlepas dari tantangannya, para penambang artisanal sangat produktif — pada tahun 2021, mereka menghasilkan lebih dari dua kali lipat kobalt daripada yang dilakukan Rusia. Membawa deposit yang sebelumnya tidak layak seperti yang ada di Idaho Cobalt Belt ke dalam produksi mungkin mengimbangi sebagian dari permintaan ini, yang tentu saja merupakan pedang bermata dua karena kobalt adalah satu-satunya sumber pendapatan bagi banyak penambang artisanal. Namun, semuanya mungkin bersifat akademis, karena permintaan kobalt global diperkirakan akan meningkat menjadi hampir seperempat juta ton per tahun pada tahun 2025, yang menunjukkan perjuangan untuk kobalt tidak akan menghasilkan apa-apa selain terus meningkat.