IDENTIFIKASI KANDUNGAN SENYAWA KIMIA - Digilib

Prosiding SeminarNasional Balian Magnet I
Serp(mg, II Okt()ber 2000
ISSN 1411 -7630
IDENTIFIKASI KANDUNGAN SENYAWA KIMIA
PADA PASIR MINERAL
,.)$:;fj
Nor Cahya Eka Darmayantil, Azwar Manafl, Bodi Briyatmoko 2
'Jurusan Fisika FMIPA Univer~itas Indone~ia. Depok 16424
2 P2TBDU
Batan Serpong
ABSTRAK
mENTIFIKASI
KANDUNGAN SENYAWA KlMIA PADA PASIR MINERAL. Studiidentifikasi kandungansenyawa
kimia pactapasir mineral dalam hal ini Pasir Aceh dan Cilacap telah dilakukan dengan menggunakan metode mikroskop optis,
ditlraksi sinar-x (XRD), fluoresensi sinar-x (XRF) Bertamicrohardness. Analisis mikroskop optis memperlihatkan kurang lebih
terdapat7 jenis rasa mineral pactaPasir Aceh dan 6 jenis rasa untuk Pasir Cilacap yang terdiri dari tasa magnetite, Fe)O4; hematite
dan maghemite, Fe2O); ilmenite, FeriO) ; kuarsa SiO2dan beberaparasa minor lainnya. Hal tersebut sesuai dengan analisis basil
XRD. Untuk XRF dideteksi terdapat 14 unsur kimia makro pooa kedua pasir dengan distribusi unsur Fe lebih dominan. Dengan
microhardness ditunjukkan bahwa mineral-mineral yang terdapllt pada Pllsir Aceh memiliki kekerasan sebesar 4 sampai 61/2
Mohs sedangkan untuk Pasir Cilacap sebesar7 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 MINERAL
SANDS. These sand was taken from two sites respectually,Aceh and Cilacap. The Identification process was carried out using
series of equipment, including an optical microscope, x-ray diftraction (XRD), x-ray fluorescence (XRF) and microhardness. The
optical microscope analysis showed that there are at least seven kinds of mineral phase tor the sands from Aceh, and 6 kinds of
phase tor Cilacap that of including magnetite, Fe304;hematite and maghemite, Fe203: ilmenite, FeTiO3; quartz, SiO2and possible
other minor phase.XRD results confirmed the phasepresent.After XRF, 14 macro chemical elements were detected on the sands
with 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.
Eksplorasi pasir mineral (yang lebih dikenal
Pactakertas ketja ini dibicarakan sturn identifikasi
denganpasir besi)telah dilakukan sejaktahun 1910 untuk
kandungan mineral dengan menggunakan beberapa
me1ihat kemungkinan aplikasinya untuk bahan baku
metodeantara lain obseIVasimikrostruktur, difraksi sinarpabrik baja. Pacta tahun 1971, PT Aneka Tambang
memulai usaha eksplorasipasir besi Ci1acapuntuk ekspor x dan x-ray fluorescencedan identifikasi kekerasanmikro
rasa.
terutama ke Jepang untuk campuran bahan baku
peleburan besi [1]. Di Indonesia, pasir besi digunakan
untuk bahan pembuatan semen (klinker).
TATA KERJA
Di beberapa negara seperti India, Malaysia,
Pasir besi yang dipelajari diambil daTi kawasan
Vietnam dan Philipina, pasir besi mengandung mineralAceh daD Cilacap. Preparasi sampel diawali dengan
mineral yang sangat seperti Zr, Ti, monasite, xenotime
penghalusan pasir menggunakan Shatter Box sampai
dan lain-lain berguna untuk bahan magnet logam tanah
jarang (Rare Earth Magnets). Mineral-mineral monasite diperoleh serbukhalus lalu disaring 38 I-lm. Serbukhalus
dan xenotime misalnya mengandung elemen-e1emen pasir basil penyaringan selanjutnyadirnasukkankedalam
logam tanah jarang seperti Neodinium (Nd), Samarium cetakan berbentuk silinder berukuran diameter dalam 20
rom. Pemadatan serbuk dilakukan dengan penekan
(Sm), Cerium (Ce) dan lain sebagainya, bahkan unsur
hidroulik. Tekanan pemadatan yang diterapkan sebesar
radioaktif seperti Thorium (Th) [2]. Beberapa elemen7 ton. Padatan pasir berupa bakalan muda dipadatkan
elemen logam tanah jarang ini merupakan bahan utama
lebih lanjut dengan sintering pada suhu 1100°C selama
pembuatan magnet energi tinggi seperti Nd-Fe-B dan
2
jam. Untuk tujuan obselVasi dengan mikroskop maka
SmCo [3-4]. Mengingatkandunganmineral berhargapacta
permukaan
sampel dietsa dengan cairan Nital 4 %.
pasir besi maka dilakukan penelitian sebagai tahap awal
Pengamatan
mikrostruktur
sampeldiarnatidari perbedaan
untuk mengetahui potensi pasir mineral yang terdapat di
40
ldentijikasi Kandungan Senyawa Kimia Pada Pa.~ir Mineral (Nur Cahya)
WarDadengan 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 mengetahui
senyawa-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, menggunakan
beban 500 gr dengan waktu identasi 15 detik.
RASIL DAN PEMBAHASAN
tidak tampak ketika di foto pacta spot yang berbeda.
Observasidengan identiflkasi warDa ini secarakualitatif
menunjukkan banyaknyarasapactamasing-:masingpasir.
Untuk sampel PA terdapat 7 macam variasi WarDayang
menandakan kemungkinan terdapatnya 7 rasa,
sedangkan sam pel PC memiliki
6 rasa. Hasil
pengidentifikasian warDa ini diperoleh daTi beberapa
daerah yang di foto pacta.\pot yang berbeda.
Identifikasi warDapactamaterial mineral menurut
SHORT menandakan bahwa warDa merah merupakan
mineral hematite(Fe2O3)' cuprite (Cu2O) atau pyrope
(M~Al1Si)
0 d. Warnaluning dapatmenandakan
dalam
~~mp~l\vrQ~p"\miniIQlmQI,Q~i\i(fi~~)i ~UlfuI(~)i
dari sampelPA (pasir dari kawasan Aceh) dan sampelPC
(Pasir daTikawasan Cilacap). Kedua sampelberbeda ini
rnenunjukkan komposisi warna yang harnpir sarna
(Tabell). Perbedaanyang mencolok adalah rasa yang
berwama putih pactasampel PA cenderung berkelompok
sedangkansampel PC cenderung merata. Perbedaanini
Gambar I. Foto mikroskop optis dengan polarisari
pacta sampel PA
chalcopyrite (CuFeS) atau unsurvanadium (Y). WarDa
hitam menandakandalam pasir tersebutterdapatmineral
magnetit (Fe)O4)' ilmenit (FeTiO3), diamond; C atau
chromite «Mg,Fe)Cr2O4). WarDa coklat menandakan
terdapat mineral yang mengandung senyawa TiO2 atau
mineral spinel (MgAl20 4).
SedangkanWarDaputih adalah senyawaSiO2atau
orthoclase; KAISi3Og. WarDa hijau muda menandakan
senyawa uvarovite;
Ca3Cr2Si3O12 atau olivine,
(Mg,Fe)2SiO4' WarDaorange dapatmenandakandi dalam
pasir tersebut terdapat
mineral
spessartine
(Mn3AI2Si3OI). Identifikasi
berdasarkan warDa
menunjukkanbelbagai kemungkinan senyawakimia yang
terdapatdidalam sampel.
Namun dengan spektrum XRF jumlah
kemungkinan tersebut dapat dibatasi berdasarkanjenis
unsur-unsur kimia yang dapat terdeteksi oleh XRF.
Spektrum energi keadaan sampel masing-masing
diberikan pactaGambar 3 daD4. Terlihat bahwa keadaan
sampelsama-sanlamenunjukkan terdapat 14 unsur yang
terdeteksi. Kedua spektrum hanya belbeda sedikit dalam
intensitasnya (Tabel 2). Jadi dapat diperkirakan bahwa
kedua sampel memiliki jumlah kandungan senyawa
dengan fraksi senyawa/ rasa yang terkandung dalam
masing-masing sampeltidak berbedajauh. Hasil analisis
Tabel 2. lntensitas unsur-unsur
dengan metode XRF
pada Pasir Aceh dan Cilacap
lntensitas
Pasir
Aceh
4.09
2.02
0.00
0.80
16.20
53.71
193
10.30
87.13
6.89
0.89
Gambar2. Foto mikroskop optis denganpolarisasi
pada sampel PC
Tabel 1. Ha,5il identifikasi warna mikroskop optis
dengan polarisasi pacta sampel PA dan PC
Jenis Pasir
SampelPA
Hasil Identifikasi Warn~
Kuning; Coklat, Hitarn, Hijau
Muda. Merah; Oranged8n Putih
SampelPC
Orange,Merah,Klmmg~
Muda,C~klatdanHitarn_-
.:.....Cu
PasirCilacap
i
6.03
0.91
n1!..:8.3n111.88
853.19,
644.32
3.971
3.68
.11
Prosiding Seminar Nasi()nal Bahan Magnet I
Serp()ng, II Okt()ber 2000
IS.s'N 1411- 7630
Tabel 4. Ha.~il identifika.~i tasa pacta sampel PA
Gambar5. Hasil XRD sampelPC
'," -~
ow
.a
~ --,..
~v '...
Gambar 4. Spektrum energi sinar-x sampel PC
XRF ini cukup konsisten dengan basil observasidengan
mikroskop dibicarakan terdahulu bahwa daTi basil
identifikasi wama secarakualitatif telah menunjukkan
kandungan senyawayang hampir sarna. Perlu dipahami
bahwa ke-l4 unsur basil identifikasi dengan XRF ini
keberadaannyabukan berupa unsur murni yang berdiri
sendiri tetapi cenderung berupa suatu senyawa kimia
atau rasa dengan komposisi tertentu. Oleh karena itu
untuk mengetahui jenis rasa yang acta diperlukan
pengujian identifikasi rasa baik dengan XRD maupun
kekerasanmikro.
Pola difraksi sinar-x kedua sarnpeltemyatajuga
tidak berbeda seperti yang ditunjukkan pactaGarnbar 5
daD6. Hasil analisis identifikasi rasa untuk kedua sampel
sepertipactaTabel 3 daD 4 menunjukkan bahwa didalam
masing-masing sampel terdapat 5 macam rasa yakni
magnetite, Fe3O4; maghemite daD hematite, Fe2O3'
Tabel 3. Hasil identifikasi t'asa pada sampel PC
tt
F1Ie
t::~~=g?6
2
6]5
ifJ.W
l~
1842B
--4-
53.&;5
] 1)]5
I~
-L
62.11)
lifJ17
14&30
~
62.937
14755
1~
63.~
14S75
] 4536
71.823
82.875
84m
88412
~1
93(ill
131
] 1639
]]~
] ](}18
1009)
1(ffl)
] 3133
ll~
] ]4]6
] ]()42
10013
] Q571
-1-210
II
12
13
42
Fell~
llA
--1-1
7
&t~
7)XJ
:
25
41
14
34
Gambar6. Hasil XRD sampelPA
ilmenite, FeTi°:l sertaSiO2.
Jika dibandingkan dengan pengujian kedua
metode sebelumnya, terdapat perbedaan yang cukup
signifikan, yakni analisis mikroskop optik telah
terprediksikan senyawa kimia tertentu, begitu juga
dengan XRF diketahui terdapat 14 unsur kimia. Namun
pacta basil analisis XRD, terdapat unsur atau senyawa
kimia yang semula terdeteksi menjadi tidak terdeteksi.
Hal ini dikarenakan persentasekeberadaansenyawaatau
unsur-unsur tersebut tidak memenuhi syarat minimal
4 %, sehingga XRD tidak sensitifterhadap unsur-unsur
atau senyawayangjumlahnya sedikit.
Sedangkan identifikasi berdasarkan kekerasaan
tidak memberikan informasi yang cukup signiflkan. Hal
ini dikarenakan tampilan di layar mikroskop tersebuttidak
memberikan perbedaanwarna yangjelas pactamasingmasing mineral yang akan diben tekanan.Sehinggadalam
penentuan kekerasan mineral, warna-warna yang
terdeteksi adalah yang tertangkap oleh illata. Pactalabel
Element of Mineralogy menerangkan bahwa mineralmineral yang sebelumnya diduga memiliki kekerasan
sekitar 6 -7 Mohs, jelas bahwa basil analisis kekerasan
kedua sampel seperti pacta Tabel 5 dan 6 agak
Identifikasi Kandungan Senyawa Kimia Pada Pa.\'ir Mineral (Nur Cahya)
menyimpang. Hal ini dikarenakan sulitnya melakukan
penetrasi yang tepat pada mineral-mineral terscbut
dikarenakan distribusi mineral merata dan sifat mineral
yang lameral serta keakuratan alat penetrasiyang kurang
baik.
Tabel 5. Hasil Microhardness Pasir Aceh
Tabel 6. Hasil Mikrohardness Pasir Cilacap
~-
794
OJklat
I Merah
[2iQJ --2lLL
500
I 1161 I
g
Dilihat dati basil yang diperoleh denganbesarnya
beban 500 gram maka mineral-mineral ini tergolong
mineral yang keras. Hal ini sesuai dengan literatur
TAlMAGE [5] yangmembagikekerasaanmineral menjadi
7 tingkat, dimulai daTi tingkat A yang terlunak hingga
tingkat G yang terkeras.Magnetit sertailmenit menempati
posisi F dan G. Bila dilihat dati basil analisismaka mineral
yang terdapat dalam kedua pasir termasuk kedalanl
mineral flourite untuk kekerasan 4 mobs, apatite untllk
kekerasan 5 mobs, orthoclase untuk kekerasan6 mobs,
quartz untuk kekerasan 7 mobs dan topaz untuk 8 mobs.
KESIMPULAN
2.
Tidak terdapatperbedaankandunganrasaantara
sampelPasirAcehdanPasirCilacap.
Fasayang terdapatpactakeduapasir adalah:
.Magnetite, Fe)o 4beIWamahitam
.Hematite danmaghemite,Fe2O)
beIWarna
merah
.Ilmenite, FeTiO)beIWarnahitamdan
DAFTARPUSTAKA
[1] SOETJIPTO dan ROZIK BUDIONO, Pengantar
Pertambangan Indonesia, AssosiasiPertambangan
Indonesia,( 1992).
[2] AZWAR MANAF and RIDWAN," Current Status
of Research and Development on Magnetic
Materials in Indonesia", Prosiding PertemuanSains
Materi III, Oktober,(1998).
[3] SUYATMAN, A. NURUDDIN dan HERMAWAN
K. D, "Sintesis Butiran Magnet Nd-Fe-B Koer.\'itij
dengan TeknikCo.,Milling", Prosiding Pertemuan
I/miah Sains Materi Ill, Oktober, 1998.
[4] E. P. WOHLFARTH and K. H. J. BUSCHOW,
Ferromagnetic Materials, Vol 4, Elsevier Science
Publisher,(1988).
[5] BRIAN MASON and L.G. BERNY, Element of
Mineralogy, W.H Freemanand Company,(1968).
TANYA JAWAB
Penanya
Joko Wahyu
Pertanyaan
:
1. Apa beda daTipenelitian secara XR-F dengan X-RD
2. Microhardness apa yang digunakan '?Mengapa '?
Jawaban
I. XRF : lebih pendekatanke analisis unsur sedaJlgkan
XRD : untuk meneliti senyawa.
-Analisis
XRF dilakukan untuk mengetahui
intensitas dari masing-masing unsur (nlakanya
grafik menunjukkan fungsi intensitas dengan
nomoratom).
-Analisis
XRD dilakukan untuk mengetahui
struktur kristal dari suatumaterial.
2. Microhardness Vickers,karena nlineral kita tergolong
mineral keras.
.Kuarsa, SiO2beIWamaputih
Fraksi berat unsur dominanFe untuk Pasir Aceh
maupunCilacapberhargasekitar30 %
43