Prosiding Seminar Nasional Balian Magnet ISerp(mg, II Okt()ber 2000 ISSN 1411 -7630

IDENTIFIKASI KANDUNGAN SENYAWA KIMIAPADA PASIR MINERAL

,.)$:;fjNor Cahya Eka Darmayantil, Azwar Manafl, Bodi Briyatmoko 2

ABSTRAK

mENTIFIKASI KANDUNGAN SENYAWA KlMIA PADA PASIR MINERAL. Studi identifikasi kandungan senyawakimia pacta pasir mineral dalam hal ini Pasir Aceh dan Cilacap telah dilakukan dengan menggunakan metode mikroskop optis,ditlraksi sinar-x (XRD), fluoresensi sinar-x (XRF) Berta microhardness. Analisis mikroskop optis memperlihatkan kurang lebihterdapat 7 jenis rasa mineral pacta Pasir Aceh dan 6 jenis rasa untuk Pasir Cilacap yang terdiri dari tasa magnetite, Fe)O4; hematitedan maghemite, Fe2O); ilmenite, FeriO) ; kuarsa SiO2 dan beberapa rasa minor lainnya. Hal tersebut sesuai dengan analisis basilXRD. Untuk XRF dideteksi terdapat 14 unsur kimia makro pooa kedua pasir dengan distribusi unsur Fe lebih dominan. Denganmicrohardness ditunjukkan bahwa mineral-mineral yang terdapllt pada Pllsir Aceh memiliki kekerasan sebesar 4 sampai 61/2Mohs sedangkan untuk Pasir Cilacap sebesar 7 sampai 8 Mohs.

Kala Kunci : Pasir mineral, metode mikroskop optis, XRD, XRF, magnetite, hematite, maghemite, ilmenite

ABTRACT

IDENTIFICATION STUDY HAD BEEN CONDUCTED ON THE CHEMICAL ELEMENTS OF MINERALSANDS. These sand was taken from two sites respectually, Aceh and Cilacap. The Identification process was carried out usingseries of equipment, including an optical microscope, x-ray diftraction (XRD), x-ray fluorescence (XRF) and microhardness. Theoptical microscope analysis showed that there are at least seven kinds of mineral phase tor the sands from Aceh, and 6 kinds ofphase tor Cilacap that of including magnetite, Fe304; hematite and maghemite, Fe203: ilmenite, FeTiO3; quartz, SiO2 and possibleother minor phase. XRD results confirmed the phase present. After XRF, 14 macro chemical elements were detected on the sandswith Fe dominan. Using a microhardness, it was shown that minerals in the Aceh sands had a level of solidity between 4 to 61/2 Mohs and the Cilacap sands had level of solidity between 7 to 8 Mohs.

Key Word: Mineral sands, optical microscope methode, XRD, XRF, magnetite, hematite, maghemite, ilmenite

PENDAHULUAN

Indonesia.Pacta kertas ketja ini dibicarakan sturn identifikasi

kandungan mineral dengan menggunakan beberapametode antara lain obseIVasi mikrostruktur, difraksi sinar-x dan x-ray fluorescence dan identifikasi kekerasan mikrorasa.

TATA KERJA

Eksplorasi pasir mineral (yang lebih dikenaldengan pasir besi) telah dilakukan sejak tahun 1910 untukme1ihat kemungkinan aplikasinya untuk bahan bakupabrik baja. Pacta tahun 1971, PT Aneka Tambangmemulai usaha eksplorasi pasir besi Ci1acap untuk eksporterutama ke Jepang untuk campuran bahan bakupeleburan besi [1]. Di Indonesia, pasir besi digunakanuntuk bahan pembuatan semen (klinker).

Di beberapa negara seperti India, Malaysia,Vietnam dan Philipina, pasir besi mengandung mineral-mineral yang sangat seperti Zr, Ti, monasite, xenotimedan lain-lain berguna untuk bahan magnet logam tanahjarang (Rare Earth Magnets). Mineral-mineral monasitedan xenotime misalnya mengandung elemen-e1emenlogam tanah jarang seperti Neodinium (Nd), Samarium(Sm), Cerium (Ce) dan lain sebagainya, bahkan unsurradioaktif seperti Thorium (Th) [2]. Beberapa elemen-elemen logam tanah jarang ini merupakan bahan utamapembuatan magnet energi tinggi seperti Nd-Fe-B danSmCo [3 -4]. Mengingat kandungan mineral berharga pactapasir besi maka dilakukan penelitian sebagai tahap awaluntuk mengetahui potensi pasir mineral yang terdapat di

Pasir besi yang dipelajari diambil daTi kawasanAceh daD Cilacap. Preparasi sampel diawali denganpenghalusan pasir menggunakan Shatter Box sampaidiperoleh serbuk halus lalu disaring 38 I-lm. Serbuk haluspasir basil penyaringan selanjutnya dirnasukkan kedalamcetakan berbentuk silinder berukuran diameter dalam 20rom. Pemadatan serbuk dilakukan dengan penekanhidroulik. Tekanan pemadatan yang diterapkan sebesar7 ton. Padatan pasir berupa bakalan muda dipadatkanlebih lanjut dengan sintering pada suhu 1100 °C selama2 jam. Untuk tujuan obselVasi dengan mikroskop makapermukaan sampel dietsa dengan cairan Nital 4 %.Pengamatan mikrostruktur sampel diarnati dari perbedaan

40

'Jurusan Fisika FMIPA Univer~itas Indone~ia. Depok 164242 P2TBDU Batan Serpong

ldentijikasi Kandungan Senyawa Kimia Pada Pa.~ir Mineral (Nur Cahya)

WarDa dengan Optical Microscope Shimadzu. Sedangkan

pengarnatan unsur-unsur kimia dalarn sarnpel dilaktlkan

denganXRFtipe EDAXRF DX-95 Phillip. DariXRF dapat

diketahui unsur-unsur kirnia yang terdapat dalam pasir

berikut dengan komposisinya. Untuk mengetahuisenyawa-senyawa mineral yang dapat terdeteksi maka

pola difiaksi sinar -x sarnpel diarnbil melalui XRD Shirnadzu

tipe XD-61 O. Pengujian kekerasan rasa juga dilakukan

melalui Microhardness Vickers Shirnadzu, menggunakanbeban 500 gr dengan waktu identasi 15 detik.

RASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar I. Foto mikroskop optis dengan polarisaripacta sampel PA

tidak tampak ketika di foto pacta spot yang berbeda.Observasi dengan identiflkasi warDa ini secara kualitatifmenunjukkan banyaknya rasa pacta masing-:masing pasir.Untuk sampel PA terdapat 7 macam variasi WarDa yangmenandakan kemungkinan terdapatnya 7 rasa,sedangkan sam pel PC memiliki 6 rasa. Hasilpengidentifikasian warDa ini diperoleh daTi beberapadaerah yang di foto pacta .\pot yang berbeda.

Identifikasi warDa pacta material mineral menurutSHORT menandakan bahwa warDa merah merupakanmineral hematite(Fe2O3)' cuprite (Cu2O) atau pyrope(M~Al1Si) 0 d. Warna luning dapat menandakan dalam

~~mp~l \vrQ~p"\ miniIQl mQI,Q~i\i (fi~~)i ~UlfuI (~)ichalcopyrite (CuFeS) atau unsurvanadium (Y). WarDahitam menandakan dalam pasir tersebut terdapat mineralmagnetit (Fe)O4)' ilmenit (FeTiO3), diamond; C atauchromite «Mg,Fe)Cr2O4). WarDa coklat menandakanterdapat mineral yang mengandung senyawa TiO2 atau

mineral spinel (MgAl20 4).

Sedangkan WarDa putih adalah senyawa SiO2 atauorthoclase; KAISi3Og. WarDa hijau muda menandakansenyawa uvarovite; Ca3Cr2Si3O12 atau olivine,(Mg,Fe)2SiO 4' WarDa orange dapat menandakan di dalampasir tersebut terdapat mineral spessartine(Mn3AI2Si3OI). Identifikasi berdasarkan warDamenunjukkan belbagai kemungkinan senyawa kimia yangterdapat didalam sampel.

Namun dengan spektrum XRF jumlahkemungkinan tersebut dapat dibatasi berdasarkan jenisunsur-unsur kimia yang dapat terdeteksi oleh XRF.Spektrum energi keadaan sampel masing-masingdiberikan pacta Gambar 3 daD 4. Terlihat bahwa keadaansampel sama-sanla menunjukkan terdapat 14 unsur yangterdeteksi. Kedua spektrum hanya belbeda sedikit dalamintensitasnya (Tabel 2). Jadi dapat diperkirakan bahwakedua sampel memiliki jumlah kandungan senyawadengan fraksi senyawa/ rasa yang terkandung dalammasing-masing sampel tidak berbedajauh. Hasil analisis

Tabel 2. lntensitas unsur-unsur pada Pasir Aceh dan Cilacapdengan metode XRF

Gambar 2. Foto mikroskop optis dengan polarisasipada sampel PC

Tabel 1. Ha,5il identifikasi warna mikroskop optisdengan polarisasi pacta sampel PA dan PC

lntensitasPasir Pasir CilacapAceh4.092.020.000.8016.2053.71 i19310.3087.136.89 6.030.89 0.91

n1!..:8.3n 111.88.:..- 853.19, 644.32...Cu 3.971 3.68

Hasil Identifikasi Warn~Jenis PasirSampel PA Kuning; Coklat, Hitarn, Hijau

Muda. Merah; Orange d8n PutihSampel PC Orange, Merah, Klmmg~

Muda, C~klat dan Hitarn_-

.11

dari sampel PA (pasir dari kawasan Aceh) dan sampel PC(Pasir daTi kawasan Cilacap). Kedua sampel berbeda inirnenunjukkan komposisi warna yang harnpir sarna(Tabell). Perbedaan yang mencolok adalah rasa yangberwama putih pacta sampel PA cenderung berkelompoksedangkan sampel PC cenderung merata. Perbedaan ini

Prosiding Seminar Nasi()nal Bahan Magnet ISerp()ng, II Okt()ber 2000 IS.s'N 1411- 7630

Tabel 4. Ha.~il identifika.~i tasa pacta sampel PA

Gambar 5. Hasil XRD sampel PC

Gambar 6. Hasil XRD sampel PA

ow ~ --,.. '," -~ .a ~v '...

Gambar 4. Spektrum energi sinar-x sampel PC

XRF ini cukup konsisten dengan basil observasi denganmikroskop dibicarakan terdahulu bahwa daTi basilidentifikasi wama secara kualitatif telah menunjukkankandungan senyawa yang hampir sarna. Perlu dipahamibahwa ke-l4 unsur basil identifikasi dengan XRF inikeberadaannya bukan berupa unsur murni yang berdirisendiri tetapi cenderung berupa suatu senyawa kimiaatau rasa dengan komposisi tertentu. Oleh karena ituuntuk mengetahui jenis rasa yang acta diperlukanpengujian identifikasi rasa baik dengan XRD maupunkekerasan mikro.

Pola difraksi sinar-x kedua sarnpel temyatajugatidak berbeda seperti yang ditunjukkan pacta Garnbar 5daD 6. Hasil analisis identifikasi rasa untuk kedua sampelseperti pacta Tabel 3 daD 4 menunjukkan bahwa didalammasing-masing sampel terdapat 5 macam rasa yaknimagnetite, Fe3O4; maghemite daD hematite, Fe2O3'

Tabel 3. Hasil identifikasi t'asa pada sampel PC

ilmenite, FeTi°:l serta SiO2.Jika dibandingkan dengan pengujian kedua

metode sebelumnya, terdapat perbedaan yang cukupsignifikan, yakni analisis mikroskop optik telahterprediksikan senyawa kimia tertentu, begitu jugadengan XRF diketahui terdapat 14 unsur kimia. Namunpacta basil analisis XRD, terdapat unsur atau senyawakimia yang semula terdeteksi menjadi tidak terdeteksi.Hal ini dikarenakan persentase keberadaan senyawa atauunsur-unsur tersebut tidak memenuhi syarat minimal4 %, sehingga XRD tidak sensitifterhadap unsur-unsuratau senyawa yangjumlahnya sedikit.

Sedangkan identifikasi berdasarkan kekerasaantidak memberikan informasi yang cukup signiflkan. Halini dikarenakan tampilan di layar mikroskop tersebut tidakmemberikan perbedaan warna yangjelas pacta masing-masing mineral yang akan diben tekanan. Sehingga dalampenentuan kekerasan mineral, warna-warna yangterdeteksi adalah yang tertangkap oleh illata. Pacta labelElement of Mineralogy menerangkan bahwa mineral-mineral yang sebelumnya diduga memiliki kekerasansekitar 6 -7 Mohs, jelas bahwa basil analisis kekerasankedua sampel seperti pacta Tabel 5 dan 6 agak

F1Ie &t~ttt::~~= g?6 7)XJ Fell~2 6]5 llA

--1-1 ifJ.W l~ 1842B--4- 53.&;5 ] 1)]5 I ~-L 62.11) : lifJ17 14&30

~ 62.937 14755 1~7 63.~ 1 4S75 ] 4536

-1- 71.823 1 31 ] 3133

-2- 82.875 ] 1639 ll~10 84m ]]~ ] ]4]6 25II 88412 ] ](}18 ] ]()42 41

12 ~1 1009) 10013 1413 93 (ill 1 (ffl) ] Q571 34

42

Identifikasi Kandungan Senyawa Kimia Pada Pa.\'ir Mineral (Nur Cahya)

menyimpang. Hal ini dikarenakan sulitnya melakukan

penetrasi yang tepat pada mineral-mineral terscbutdikarenakan distribusi mineral merata dan sifat mineralyang lameral serta keakuratan alat penetrasi yang kurangbaik.

DAFTARPUSTAKA

Tabel 5. Hasil Microhardness Pasir Aceh

Tabel 6. Hasil Mikrohardness Pasir Cilacap

[1] SOETJIPTO dan ROZIK BUDIONO, PengantarPertambangan Indonesia, Assosiasi PertambanganIndonesia, ( 1992).

[2] AZWAR MANAF and RIDWAN," Current Statusof Research and Development on MagneticMaterials in Indonesia", Prosiding Pertemuan SainsMateri III, Oktober, (1998).

[3] SUYATMAN, A. NURUDDIN dan HERMAWANK. D, "Sintesis Butiran Magnet Nd-Fe-B Koer.\'itij

dengan TeknikCo.,Milling", Prosiding PertemuanI/miah Sains Materi Ill, Oktober, 1998.

[4] E. P. WOHLFARTH and K. H. J. BUSCHOW,Ferromagnetic Materials, Vol 4, Elsevier SciencePublisher, (1988).

[5] BRIAN MASON and L.G. BERNY, Element ofMineralogy, W.H Freeman and Company, (1968).

~- 794OJklat [2iQJ --2lLL

I Merah 500 I 1161 I g

Dilihat dati basil yang diperoleh dengan besarnyabeban 500 gram maka mineral-mineral ini tergolongmineral yang keras. Hal ini sesuai dengan literaturTAlMAGE [5] yang membagi kekerasaan mineral menjadi7 tingkat, dimulai daTi tingkat A yang terlunak hinggatingkat G yang terkeras. Magnetit serta ilmenit menempatiposisi F dan G. Bila dilihat dati basil analisis maka mineralyang terdapat dalam kedua pasir termasuk kedalanlmineral flourite untuk kekerasan 4 mobs, apatite untllkkekerasan 5 mobs, orthoclase untuk kekerasan 6 mobs,quartz untuk kekerasan 7 mobs dan topaz untuk 8 mobs.

TANYA JAWAB

Penanya Joko Wahyu

Pertanyaan :1. Apa beda daTi penelitian secara XR-F dengan X-RD2. Microhardness apa yang digunakan '? Mengapa '?

KESIMPULAN

2.

JawabanI. XRF : lebih pendekatan ke analisis unsur sedaJlgkan

XRD : untuk meneliti senyawa.-Analisis XRF dilakukan untuk mengetahui

intensitas dari masing-masing unsur (nlakanyagrafik menunjukkan fungsi intensitas dengannomoratom).

-Analisis XRD dilakukan untuk mengetahuistruktur kristal dari suatu material.

2. Microhardness Vickers, karena nlineral kita tergolongmineral keras.

Tidak terdapat perbedaan kandungan rasa antarasampel Pasir Aceh dan Pasir Cilacap.Fasa yang terdapat pacta kedua pasir adalah :.Magnetite, Fe) o 4 beIWama hitam.Hematite dan maghemite, Fe2O) beIWarna

merah.Ilmenite, FeTiO) beIWarnahitamdan

.Kuarsa, SiO2 beIWama putihFraksi berat unsur dominan Fe untuk Pasir Acehmaupun Cilacap berharga sekitar 30 %

43