NIKEL.CO.ID, 4 JULI 2023 – Kebutuhan dunia pertambangan dan pabrik pemurnian (smelter) tidak lepas dari teknik analisis yang efisien, tepat, cepat dan mampu meningkatkan nilai tambah yang dapat diproses. Teknik analisa laboratorium yang efisien, seperti ICP-OES , ICP-MS , EDXRF dan WDXRF memainkan peran penting dalam membantu operasi pertambangan dan laboratorium.
Sales Manager Area PT Spektris Metalab, Habidin, mengatakan, ekstraksi mineral dan prosesnya berdampak besar pada lingkungan, konsumsi energi, dan keamanan.
Banyaknya permintaan yang terus meningkat terhadap sumber mineral berkualitas tinggi, maka dibutuhkan inovasi untuk meningkatkan produktivitas dan nilai tambah tanpa mengabaikan standard kualitas lingkungan dan standard produk.
“Tuntutan ini memerlukan teknik analisis yang efisien untuk membantu operasi penambangan sehingga keputusan dapat dibuat lebih cepat, dan lebih banyak produk bernilai tambah yang dapat diproses,” kata Habidin, melalui surat elektronik yang diterima nikel.co.id, Selasa (4/7/2023).
Menurutnya, teknik canggih ini menawarkan peningkatan kepekaan, selektivitas, dan kemampuan analisis yang diperluas, memberdayakan pengambilan keputusan lebih cepat dan memungkinkan pemrosesan produk bernilai tambah.
Teknik Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), kadang-kadang disebut sebagai spektroskopi emisi atom-ICP, adalah teknik pilihan untuk banyak aplikasi yang memerlukan analisis kandungan unsur dalam sampel.
Tipikal Sampel yang dapat dianalisa dengan teknik ini antara lain lingkungan, metalurgi, geologi, petrokimia, farmasi, bahan baku & material, dan keamanan pangan.
Selain itu, dia menjelaskan, teknik ini juga dapat diterapkan untuk berbagai jenis sampel seperti berair dan cair dan padat organik. Beberapa dari jenis sampel ini memerlukan teknik preparasi sampel khusus atau penggunaan aksesori khusus agar sampel dapat dimasukkan ke dalam instrumen ICP-OES.
Berbagai jenis sampel dapat dianalisis dengan ICP-OES, termasuk sampel berair dan cair dan padat organik. Sampel ini harus dibawa ICP-OES secara keseluruhan sehingga dapat dilakukan analisis unsurnya. Bentuk sampel untuk ICO-OES adalah cairan.
Kemudian sampel cairan dimasukkan menggunakan pompa peristaltik untuk memastikan aliran yang konstan dan stabil. Biasanya, nebulizer menggunakan aliran gas berkecepatan tinggi (biasanya argon) untuk menghasilkan tetesan kecil cairan sehingga terbentuk aerosol.
Aerosol ini kemudian dimasukkan ke dalam ruang semprot yang menghilangkan tetesan yang lebih besar. Hanya aerosol yang kemudian masuk ke plasma.
Sampel padat biasanya didestruksi menjadi bentuk cair menggunakan metode destruksi dengan pemanasan menggunakan asam (wet destruction) atau destruksi menggunakan microwave. Atau sampel padat dapat diablasi menjadi partikel kecil baik menggunakan laser atau sistem ablasi listrik tegangan tinggi dan kemudian dibawa langsung ke plasma oleh gas pembawa.
“Keuntungan menggunakan ICP-OES dibandingkan teknik analisis unsur lainnya, seperti spektrometri serapan atom (AAS) mencakup jangkauan dinamis liniernya yang lebar, toleransi matriks yang tinggi, dan kecepatan analisis multi-elemen yang dapat dicapai,” jelasnya.
Selanjutnya, Habidin memaparkan, mengenai Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) adalah teknologi analisis unsur yang mampu mendeteksi sebagian besar tabel periodik unsur dalam kisaran miligram hingga nanogram per liter.
Hal ini digunakan dalam berbagai industri namun tidak terbatas pada pemantauan lingkungan, analisis geokimia, metalurgi, analisis farmasi, dan penelitian klinis.
Sedangkan Inductively Coupled Plasma (ICP) ini adalah sumber ionisasi yang sepenuhnya menguraikan sampel menjadi elemen penyusunnya dan mengubah elemen tersebut menjadi ion positif.
Plasma yang umum adalah gas argon, dan energi “digabungkan” dengan menggunakan koil induksi untuk membentuk plasma.
Dalam ICP-MS, ion yang dihasilkan oleh ICP dimasukkan ke dalam spektrometer massa, di mana ion tersebut dipisahkan berdasarkan rasio massa ke muatan listrik dan dideteksi, memungkinkan analisis unsur dengan sangat sensitif dan presisi.
Untuk diproses secara efisien dalam plasma, menurut dia, sampel harus dalam bentuk gas atau uap (aerosol). Jadi, sementara gas dapat dianalisis secara langsung oleh plasma.
Misalnya, bila dipisahkan dengan kromatografi gas, kemudian padatan dan cairan harus diubah menjadi bentuk aerosol baik menggunakan nebulizer (untuk cairan) atau alat ablasi (untuk padatan).
Selain itu, lanjut Habidin, sampel padat di ICP-MS biasanya melalui teknik dektruksi sampel. Sampel padat pertama-tama dilarutkan atau didekstruksi menggunakan metode dektrusi asam (wet digest), menggunakan pemanasan plat panas dengan asam atau dektrusi menggunakan microwave, untuk mengubahnya menjadi bentuk cair.
Setelah dalam bentuk cair, sampel dapat dimasukkan ke dalam instrumen ICP-MS menggunakan nebulizer atau sistem lainnya, di mana ia mengalami ionisasi dan analisis selanjutnya.
“ICP-MS memiliki beberapa keunggulan dibandingkan ICP-OES termasuk sensitivitas yang lebih tinggi untuk deteksi multi-elemen kadar sangat renik, kemampuan analisis isotop, interferensi spektral yang lebih rendah, jangkauan dinamis yang lebih luas, dan waktu analisis yang cepat,” paparnya.
ICP-OES dan ICP-MS untuk Trace Elemental Analysis
Seperti disebutkan di atas, Habidin menuturkan, bahwa ICP-OES dan ICP-MS adalah teknik analitik yang sangat baik untuk digunakan dalam industri pertambangan dan geologis, khususnya untuk mengetahui komposisi unsurnya.
Sementara beberapa sampel memerlukan analisis dua teknik, ICP-OES untuk unsur dengan konsentrasi lebih tinggi dan ICP-MS untuk unsur dengan konsentrasi renik, analisis dengan satu teknik akan meningkatkan produktivitas dan mengurangi biaya per sampel.
Dia menambahkan, ICP-OES banyak digunakan untuk proses penambangan, kontrol kemurnian, dan analisis batuan dan unsur tanah jarang.
Ini memastikan kemurnian hasil ektraksi dari bijih dan mengevaluasi jumlah logam yang dapat dihasilkan kembali dari limbah elektronik.
“Dengan kemampuannya untuk menangani berbagai unsur, termasuk unsur tanah jarang, ICP-OES dan ICP-MS memainkan peran penting dalam kontrol kualitas, pengoptimalan proses, deteksi ketidakmurnian, dan memastikan konsistensi batch-to-batch,” tuturnya.
Sistem ICP-MS , lanjut dia, di sisi lain, menawarkan batas deteksi yang lebih baik, sehingga cocok untuk mengukur unsur konsentrasi renik.
Ketika dilengkapi dengan AGD (Argon Gas Dilution), ICP-MS menawarkan solusi yang sangat baik untuk analisis unsur dengan akurat dan dapat diandalkan, bahkan dalam jenis sampel yang sulit seperti batuan dan bijih.
Untuk kinerja yang lebih baik lagi, triple quadrupole ICP-MS (ICP-MS-MS) dapat digunakan sebagai solusi ampuh untuk menganalisis tingkat sangat renik untuk logam mulia (Rh, Pd, Pt, Au).
“Ini ICP-MS-MS dapat menghilangkan interferensi secara efektif dan memungkinkan kuantifikasi logam mulia yang akurat bahkan pada konsentrasi yang sangat rendah,” lanjutnya.
Analisis EDXRF
Habidin menerangkan, spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDXRF) adalah teknik analisis yang memungkinkan karakterisasi kimia/analisis unsur bahan.
Sampel yang dieksitasi oleh sumber energi (seperti berkas elektron dari mikroskop elektron atau X-Ray Generator) menghilangkan sebagian energi yang diserap dengan mengeluarkan elektron kulit terdalam.
Elektron kulit terluar berenergi lebih tinggi kemudian mulai mengisi tempatnya, melepaskan perbedaan energi sebagai sinar-X yang memiliki spektrum karakteristik berdasarkan atom asalnya.
“Ini memungkinkan untuk analisis komposisi volume sampel tertentu yang telah dieksitasi oleh sumber energi. Posisi puncak dalam spektrum mengidentifikasi unsur, sedangkan intensitas sinyal sesuai dengan konsentrasi unsur,” terangnya.
Lebih lanjut, dia menjelaskan mengenai alat analisis EDXRF instrumen yang memungkinkan analisis cepat dan mudah bahkan sampel tidak teratur dengan persiapan sampel sedikit atau tidak sama sekali.
Dalam EDXRF, sensitivitas dan presisi dicapai dengan eksitasi sampel yang ditargetkan untuk berpendar hanya pada unsur yang diinginkan.
Teknologi EDXRF direkayasa untuk secara bersamaan memproses seluruh kelompok elemen untuk analisis kualitatif atau kuantitatif dan dapat digunakan dalam format portabel dan berbasis laboratorium.
“Hasilnya, EDXRF dapat menganalisa sampel dari hampir semua bentuk dan ukuran,” jelasnya.
Analisis WDXRF
Menurut Habidin, Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF) lebih disukai daripada EDXRF untuk aplikasi resolusi tinggi (~15-150 eV) dan analisis unsur dengan massa atom yang lebih rendah dan tanah jarang.
Alih-alih memproses spektrum lengkap, WDXRF memisahkan seluruh panjang gelombang yang dipancangkan menjadi panjang gelombang individu menggunakan kristal dan serangkaian komponen optik (kolimator, penyandi optik, detektor, dll.).
Spektrometer WDXRF menggunakan kristal untuk memisahkan spektrum fluoresensi menjadi panjang gelombang individual dari setiap unsur, memberikan resolusi tinggi dan spektrum latar belakang rendah untuk penentuan konsentrasi unsur secara akurat.
Dua jenis detektor dapat digunakan dalam instrumen WDXRF. Detektor gas tertutup atau aliran adalah yang terbaik untuk mengukur energi yang lebih rendah (unsur ringan, di bawah besi [Fe]), sedangkan detektor sintilasi lebih baik untuk mengukur energi yang lebih tinggi.
“Keduanya memiliki resolusi yang buruk, yang dikompensasi oleh kristal,” ujarnya.
Dia menegaskan, pemetaan XRF adalah alat yang hebat untuk mengukur homogenitas sampel dalam rentang ukuran sub-milimeter. Hal ini dapat membantu memvalidasi persiapan sampel atau menunjukkan masalah dalam suatu proses.
Ahli geologi menggunakan pemetaan unsur XRF untuk memilih atau menyaring sampel untuk analisis yang lebih mendalam dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM), yang memerlukan persiapan sampel yang sangat terkontrol dan memberikan informasi dalam kisaran ukuran sub-mikrometer.
Habidin menuturkan, kesimpulannya adalah teknologi ini membantu meningkatkan sensitivitas yang lebih baik di seluruh tabel periodik dan meningkatkan presisi dan batas deteksi.
Sebagai alternatif, waktu Analisa dapat dikurangi, sehingga meningkatkan throughput sampel secara signifikan.
“Identifikasi yang ditingkatkan ditambah dengan throughput yang meningkat membantu mengurangi biaya dan meningkatkan produktivitas di lab pertambangan sehingga operator pertambangan dapat mengambil keputusan dengan lebih cepat dan lebih baik,” pungkasnya. (Shiddiq)
