analisa mineral great

JUDUL

“ Pengaruh Temperatur Dan Laju Aliran Gas CO2 Pada Sintesis Kalsium Karbonat Presipitat

Berbahan Dasar Batu Kapur Dengan Metode Karbonasi “

BAB I

1.1 Kajian Singkat tentang Batu Kapur

Batu Kapur adalah batuan sedimen terutama terdiri dari kalsium karbonat (CaCO3)

dalam bentuk kalsit mineral. Batuan ini paling sering terbentuk di perairan laut yang

dangkal. Ini biasanya merupakan batuan sedimen organik yang terbentuk dari akumulasi

cangkang hewan, karang, alga dan puing-puing. Batu kapur mengandung 98,9% kalsium

karbonat (CaCO3) dan 0,95% magnesium karbonat (MgCO3) (Russell, 2007). Batu kapur

di alam jarang ada yang murni, karena umumnya mineral ini selalu terdapat partikel kecil

kuarsa, felspar, mineral lempung, pirit, siderit dan mineral lainnya. Dalam mineral batu

kapur terdapat juga pengotor, terutama ion besi. Batu kapur berwarna putih keabu-abuan

dengan kekerasan 3,00 Mohs, bersifat pejal dengan density bulk 2655 kg/m3, berbutir

halus hingga kasar dan mempunyai sifat mudah menyerap air serta mudah dihancurkan.

Batu kapur juga mudah larut dalam asam. Batu kapur yang larut dalam zat asam akan

menghasilkan gas karbon dioksida. Batu kapur akan menjadi semakin tidak larut dalam air

dengan naiknya temperatur. Klasifikasi batu kapur dalam perdagangan mineral industri

didasarkan atas kandungan unsur kalsium (Ca) dan unsur magnesium (Mg). Misalnya,

batu kapur yang mengandung ± 90 % CaCO3 disebut batu kapur kalsit, sedangkan bila

mengandung 19% MgCO3 disebut dolomit. Adapun batu kapur lebih banyak digunakan

dalam industri karena banyak terdapat di alam dan banyak manfaatnya, misalnya dalam

pembuatan kalsium klorida (Amethyst, 2010).

1.2 Potensi Batu Kapur di Indonesia

Indonesia merupakan negara yang kaya dengan batuan kapur. Umumnya berupa

pegunungan kapur yang tersebar di berbagai Provinsi, yakni di Provinsi Nanggroe Aceh

Darussalam; Penen--Medan dan Tarutung (Sumatera Utara, berupa endapan air panas);

Karangputih (Sumatera Barat, berupa endapan berlapis); Karangnunggal (Jawa Barat,

berupa endapan berlapis lensa), Kuripan--Bogor, Cipanas, Cirebon (Jawa Barat,

berupa fresh water limestone), dan di berbagai daerah di Jawa Barat lainnya;

Kalsium Karbonat Presipitat

berbagai daerah di Jawa Tengah; Bluto--Madura (berupa endapan berlapis), pulau Madura

pada umumnya, dan berbagai daerah di Jawa Timur; berbagai daerah di Kalimantan Barat;

dan di Tonasa (Sulawesi Selatan, berupa endapan berlapis), serta di berbagai tempat

lainnya di Indonesia.

Di pulau Sumatera khususnya Provinsi Sumatera Utara terdapat Cagar Alam Bukit

Kapur Kawah Dolok Tinggi Raja yang berada di desa tinggi raja, kecamatan silau

kahean, kabupaten simalungun, sumatera utara sekitar 120 km dari kota medan dengan

luas Keseluruhan adalah 167 hektare . Potensi sumber daya alam Cagar Alam Dolok

Tinggi Raja yang bisa dimanfaatkan diantaranya panorama alam berupa sumber mata air

panas , endapan kapur, danau laparan yang mata airnya dari air panas lewat bawah tanah

yang juga mengandung belerang, kesejukan udara pegunungan, keunikan, keindahan alam

serta mutu kondisi lingkungan sumber daya alam hayati dan ekosistemnya. ( Dineeno .

2012 )

1.3 Kandungan Batu Kapur

Batu kapur merupakan salah satu golongan batuan sedimen yang paling banyak

jumlahnya. Batu kapur itu sendiri terdiri dari batukapur non-klastik dan batukapur klastik.

Batu kapur non-klastik, merupakan koloni dari binatang laut antara lain dari Coelentrata,

Moluska, Protozoa dan Foraminifera atau batu kapur ini sering jyga disebut batukapur

Koral karena penyusun utamanya adalah Koral.

Batu kapur Klastik, merupakan hasil rombakan jenis batu kapur non-klastik melalui

proses erosi oleh air, transportasi, sortasi, dan terakhir sedimentasi.selama proses tersebut

banyak mineral-mineral lain yang terikut yang merupakan pengotor, sehingga sering kita

jumpai adanya variasi warna dari batukapur itu sendiri. Seperti warna putih susu, abu-abu

muda, abu-abu tua, coklat, merah bahkan hitam.

Secara kimia batu kapur terdiri atas Kalsium karbonat (CaCO3). Dialam tidak jarang

pula dijumpai batu kapur magnesium. Kadar magnesium yang tinggi mengubah batu

kapur dolomitan dengan komposisi kimia CaCO3MgCO3


Adapun sifat dari batu kapur adalah sebagai berikut (ScinceLab, 2008) :

a. Warna : Putih,putih kecoklatan, dan putih keabuan

b. Kilap : Kaca, dan tanah

c. Goresan : Putih sampai putih keabuan

d. Bidang belahan : Tidak teratur

e. Pecahan : Tidak rata

f. Kekerasan : 2,7 – 3,4 skala mohs

g. Berat Jenis : 2,387 Ton/m3

h. Bentuk : Keras, Kompak, sebagian berongga

i. Berat molekul : 100,09 gr/mol

j. Massa jenis : 2,8 gr/cm3

k. Titik lebur : 825°C

l. Berbentuk kristal atau serbuk.

m. Tidak berwarna atau putih.

n. Tidak berbau dan tidak berasa.

Sifat - sifat kimia CaCO3 (Patnaik, 2003) :

a. Tidak mudah terbakar dan bersifat stabil.

b. Dapat diperoleh secara alami dalam bentuk barang tambang berupa kapur.

c. Merupakan endapan yang dapat diperoleh dari reaksi antara kalsium klorida dan

natrium karbonat.

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl

d. Bereaksi dalam air.

CaCO3 + 2H2O → Ca(OH)2 + H2O + CO2

e. Bereaksi dengan asam sulfat membebaskan CO2.

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2

1.4 Kalsium Karbonat Presipitat

Kalsium karbonat di pasaran dapat ditemukan dalam dua jenis produk, yaitu GCC

(Ground Calcium Carbonate) dan PCC (Precipitated Calcium Carbonate). Secara umum

kalsium karbonat yang diproduksi secara mekanik (GCC) lebih murah dibanding PCC,

tetapi untuk menghasilkan GCC dengan ukuran partikel yang halus dan seragam

membutuhkan biaya yang besar.


Ukuran yang ditentukan dari lamanya proses grinding menyebabkan energi yang

dibutuhkan juga semakin tinggi . Menyangkut alasan ini, konsumen lebih memilih

menggunakan PCC untuk aplikasi tertentu.

Dari berbagai literatur diketahui bahwa PCC umumnya disintesis dari material pro-

analis berupa nitrat tetrahydrat (Ca[NO3]2), kalsium hidroksida (Ca[OH]2), atau kalsium

klorida (CaCl2 ). Dalam ranah penelitian, metode sintesis yang umum digunakan adalah

metode pencampuran (solution route), sedangkan metode karbonasi umumnya digunakan

dalam industri. Sintesis kalsium karbonat dari bahan alam berupa limestone (batu kapur)

belum banyak dilakukan dalam penelitian.

Serbuk kalsium karbonat (CaCO3) telah banyak digunakan dalam dunia industri.

Ukuran partikel, morfologi dan fase yang dapat divariasikan menjadikan bahan ini

memiliki bidang aplikasi yang luas. Serbuk CaCO3 dengan kualitas khusus dikembangkan

sebagai bahan campuran kosmetik , drug delivery , bahan bioaktif , hingga suplemen

nutrisi . Di sisi lain, bahan ini telah umum digunakan sebagai filler dan pigmen pada

industri tinta, cat, pipa polimer, dan kertas.

Kalsium karbonat presipitat ketika disintesis dengan media air akan membentuk tiga

macam kristal, yaitu kalsit, vaterit, dan aragonit. Terbentuknya macam-macam bentuk

Kristal ini dipengaruhi oleh temperatur, pH larutan, derajat saturasi, kecepatan aliran CO2

bila menggunakan metode karbonasi, serta adanya bahan aditif. Setiap fase membutuhkan

kondisi lingkungan dan energi penyusunan yang berbeda. Pada rentang temperatur 10oC

hingga 40oC, fase yang terbentuk berupa kalsit dan vaterit. Pada rentang temperatur 60oC-

80oC dihasilkan aragonit dan kalsit. Sementara ketiga fase kristal muncul di antara kedua

rentang ini. Jadi, fase vaterit hanya terbentuk pada rentang temperatur tertentu dan

mencapai fraksi optimum pada temperatur 35oC . Formasi struktur yang terjadi pada

kalsit, vaterit, dan aragonit secara berturut-turut adalah CaO6, CaO8, dan CaO9.

1.5 Batu Kapur sebagai sumber Kalsium Karbonat

Batu kapur merupakan merupakan bagian dari batuan sedimen, yaitu batuan sedimen

non- klastik yang tebentuk dari proses kimia atau proses biologi. Batu kapur disebut juga

batu kapur atau limestone.


Kandungan utama batu kapur adalah mineral kalsium karnonat (CaCO3) yang terjadi

akibat proses kimia dan atau organik. Secara umum mineral yang terkandung dalam batu

kapur adalah kalsium karbonat kalsit sebesar 95%, dolomit sebanyak 3%, dan sisanya

adalah mineral clay

1.6 Manfaat kalsium karbonat presipitat ( PCC )

Sumber kalsium karbonat dalam bentuk batu kapur banyak ditemukan di beberapa

daerah di Indonesia. Bahan ini biasanya digunakan sebagai bahan konstruksi (pengganti

batu bata) ataupun secara tradisional digunakan sebagai cat tembok. Ketersediaan yang

melimpah dan proses penambangan yang sederhana membuat nilai ekonomi bahan ini

sangat rendah.

Kalsium karbonat presipitat merupakan kalsium karbonat yang halus, dimurnikan,dan

hasil sintesis. Kalsium karbonat presipitat biasanya digunakan sebagai aditif dalam lem,

plastik, karet, tinta, kertas, farmasi, suplemen gizi dan banyak aplikasi berat lainnya.

Secara khusus, aragonit kalsium karbonat presipitat, yang berbentuk seperti jarum partikel

dengan sangat tinggi rasio aspek, memiliki efek meningkatkan lentur kekuatan dan

dampak kekuatan karet dan plastik saat digunakan sebagai filler pada produk ini. Karena

efek ini, PCC digunakan dalam bemper mobil dan dashboard sebagai pengisi dimasukkan

ke dalam resin termoplastik dan polypropylene

Kalsit merupakan fase PCC yang paling stabil dan banyak digunakan dalam industri

cat, kertas, magnetic recording, industri tekstil, detergen, plastik, dan kosmetik. Berbeda

dengan kalsit, aragonit mempunyai aplikasi sebagai filler kertas yang menjadikan sifat-

sifatnya lebih baik seperti high bulk, kecerahan, tak tembus cahaya, dan kuat. Sebagai

filler aragonit lebih baik dadi pada kalsit dalam polivinil alkohol atau polipropilen

komposit, sedangkan vaterit biasanya digunakan sebagai katalis, teknologi separasi, dan

agrochemical. Partikel vaterit berongga merupakan partikel dari CaCO3 yang digunakan

dalam aplikasi kelas tinggi yaitu sebagai filler, granula, dan aditif dalam makanan maupun

industri farmasi .


BAB II

2.1 Beberapa Penelitian Sejenis

1. 2004 . Djuhariningrum , T dan Rusmadi . PENENTUAN KALSIT DAN DOLOMIT

SECARA KIMIA DALAM BATU GAMPING DARI MADURA .

Kesimpulan :

1. Batu gamping dari Ketapang Madura tersusun oleh mineral kalsit sangat dominan

dengan kadar 92,11 % - 98,42 % dan kadar mineral dolomit 1,15 % - 7,28 %.

2. Mineral kalsit dan dolomit tersusun oleh unsur Ca dan Mg yang mempunyai

karakter mirip (sifat fisik dan kimia), keberadaannya cenderung bersama-sama

membentuk asosiasi mineral

3. Batu gamping dari Madura didominasi oleh kalsit dengan sifat lebih mudah larut,

sangat mungkin akan terbentuk rongga, saluran, gua bawah tanah sehingga perlu

kecermatan yang tinggi bila akan mendirikan bangunan berskala besar diatasnya.

2. 2009 . Sulistiyono , Eko dan Murni Handayani . ELIMINASI UNSUR BESI DAN

SILIKA PADA PROSES HIDROMETALURGI PEMBUATAN KALSIUM

KARBONAT PRESIPITAT DARI BATU KAPUR RUMPIN-BOGOR .

Kesimpulan :

a. Eliminasi dari unsur pengotor besi dan silika dengan menggunakan metode 1

tanpa pengendapan bertahap menghasilkan kadar pengotor yang masih relatif

besar baik unsur besi dan silika.

b. Metode 2 (Dengan menggunakan proses pelarutan dan pengendapan secara

bertahap dengan pengaturan pH terhadap bahan baku batu kapur. Pada proses

ini, tahap pertama ditambahkan sedikit kalsium oksida hasil kalsinasi batu kapur

dari tempat yang sama ) lebih efektif dibandingkan dengan metode 1 (Dengan

menggunakan proses pelarutan dan pengendapan langsung bahan baku batu

kapur, dimana proses pelarutan menggunakan larutan asam khlorida 2 M dan

pengendapan menggunakan larutan ammonium karbonat ) karena hasil akhir

dari metode 2 hanya mengandung unsur pengotor besi 0.009 %, silika 0.012 %

dan magnesium 0.010 % sedangkan dari metode 2 kandungan besi masih 0,036

%, silika 0,093 % dan magnesium 0,034 % .


c. 2010 . Rianto , Agus dan Zainal Arifin dan Darminto , “ PENGARUH TEMPERATUR

DAN PEMECAH GELEMBUNG GAS PADA SINTESIS SERBUK CACO3

DENGAN BAHAN BAKU BATU KAPUR “

Kesimpulan :

Sintesis serbuk CaCO3 dari batu kapur dapat menghasilkan beberapa variasi

morfologi. Perlakuan selama proses karbonasi berupa variasi temperatur dan

penggunaan pemecah gelembung gas dapat mempengaruhi pembentukan morfologi

dan komposisi partikel. Penggunaan pemecah gelembung menyebabkan jumlah ion

karbonat yang terbentuk dalam selang waktu tertentu semakin banyak, sehingga fraksi

vaterit yang terbentuk semakin meningkat. Reaksi karbonasi pada larutan Ca(OH)2

dengan temperatur di atas 55 oC menghasilkan partikel aragonit dengan morfologi

berbentuk jarum. Fraksi berat aragonit bertambah dengan meningkatnya temperatur

larutan.

d. 2012 . Sulistiyono , Eko dan Murni Handayani . STUDI KARAKTERISTIK PRODUK

KALSIUM KARBONAT PRESIPITAT HASIL PROSES KARBONATASI DARI

BATU KAPUR RUMPIN , BOGOR .

Kesimpulan :

Proses Karbonatasi dengan perlakuan proses yang dilakukan secara bertahap dimulai

dari proses kalsinasi , slaking dan terakhir adalah proses karbontasi . Hasil Akhir

proses berupa kalsium karbonat presipitat yang memiliki karakteristik mendekati

kalsium karbonat presipitat untuk keperluan industri yaitu bulk density 3,8 g/Ml ,

derajat keputihan 85,30 dan memiliki kandungan pengotor besi 0,219% dan silika

0,157% . Pada penelitian sebelumnya dengan proses dilakukan secara bersamaan

memberikan bulk density 0,42 g/mL . Sehingga dapat dikatakan bahwa proses

karbonatasi secara bertahap memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan

yang dilakukan secara bersamaan .

e. 2012 . Apriliani , N F dan Malik A Baqiya, Darminto . PENGARUH PENAMBAHAN

LARUTAN MGCL2 PADA SINTESIS KALSIUM KARBONAT PRESIPITAT

BERBAHAN DASAR BATU KAPUR DENGAN METODE KARBONASI .


Kesimpulan :

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan,

antara lain kalsium karbonat presipitat berbahan dasar material alam batu kapur dapat

disintesis dengan metode karbonasi. Penambahan larutan MgCl2 berpengaruh pada

fasa yang terbentuk, morfologi, dan ukuran kristal produk kalsium karbonat presipitat.

Waktu karbonasi yang diperlukan sampai kondisi pH netral akan semakin lama seiring

dengan bertambahnya massa Mg yang ditambahkan. Sintesis tanpa penambahan MgCl2

menghasilkan fasa tunggal yaitu kalsit dengan ukuran Kristal 0,19μm. Sintesis dengan

penambahan MgCl2 akan menghasilkan fase kalsit, kalsit magnesian, dan magnesium

karbonat. Banyaknya massa Mg yang ditambahkan, fase akan semakin mengarah ke

kalsit magnesian.

f. 2012 . Lailiyah, Qudsiyyatul dan Malik A Baqiya dan Darminto . PENGARUH

TEMPERATUR DAN LAJU ALIRAN GAS CO2 PADA SINTESIS KALSIUM

KARBONAT PRESIPITAT DENGAN METODE BUBBLING .

Kesimpulan :

Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bawa fase kalsit terbentuk pada

setiap proses karbonasi, sedangkan fase vaterit terbentuk pada temperatur rendah

dengan laju aliran gas CO2 tinggi serta fase aragonit terbentuk pada temperatur tinggi

dengan laju aliran gas CO2 rendah. Penelitian ini dapat dikembangkan lagi dengan

metode yang berbeda untuk mendapatkan ketiga fase dari kalsium karbonat presipitat

dengan kemurnian tinggi. Metode yang dapat digunakan yaitu dengan pencampuran

larutan Na2CO3 dan CaCl2 untuk mendapatkan vaterit lebih murni. Aragonit dapat

terbentuk pada temperatur tinggi sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada

temperatur yang lebih tinggi.


BAB III :

3.1 Rencana Penelitian yang akan dikembangkan

a. Dari Penelitian sejenis yang ada , Penelitian terakhir yang dilakukan oleh Qudsiyyatul

Lailiyah, dkk dari Institut Teknologi Sepuluh November ( ITS ) dengan judul

Pengaruh Temperatur dan Laju Aliran Gas CO2 pada Sintesis Kalsium Karbonat

Presipitat dengan Metode Bubbling menghasilkan kesimpulan dan saran . Dari saran

yang ada , dalam penelitian selanjutnya akan dilakukan penelitian dengan dengan

Melakukan Metode pencampuran larutan Na2CO3 dan CaCl2 untuk mendapatkan

mineral vaterit lebih murni dan Agar mineral Aragonit terbentuk akan dilakukan

penelitian pada Temperatur yang lebih tinggi dan dengan Laju gas CO2 yang lebih

rendah .

b. Rancangan Metode Penelitian

ALAT

Peralatan yang dipakai dalam penelitian ini antara lain adalah gelas beker, gelas

ukur, pipet, timbangan digital,ayakan, corong kecil, tissue, thermometer, kertas saring,

oven untuk untuk pengeringan, furnace sebagai alat pemanas, gergaji untuk memotong

batu kapur, flow meter jenis GENTEC, dan pengaduk magnetik (hot plate) dan

magnetik stirrer. Untuk karakterisasi fasa dipakai XRD Philips X’Pert MPD (Multi

Purpose Difractometer) system.

METODE

Bahan utama yang digunakan dalam sintesis CaCO3 presipitat adalah batu kapur

dari Cagar Alam Bukit Kapur Kawah Dolok Tinggi Raja , aquades, gas CO2, larutan

HCl (12 Molar), dan Na2CO3 (25%).

PROSEDUR KERJA

Penelitian ini diawali dengan pembuatan larutan CaCl2 yang dilakukan dengan

mereaksikan CaO hasil kalsinasi batu kapur pada 9000C dengan HCl (10 Molar).


Larutan CaCl2 kemudian ditambah dengan larutan Na2CO3 dan aquades hingga pH

awal 10. Total volume larutan adalah 100 ml. Setelah larutan siap, kemudian

dilakukan proses karbonasi selama 10 menit dengan variasi temperatur karbonasi

500C, 600C, 700C, 800C dan 900C serta variasi laju aliran gas CO2 1, 2, 3 , 5, dan 7

SCFH. Selama proses karbonasi temperature karbonasi dijaga konstan dan diaduk

menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan konstan. Hasil endapan dari proses

karbonasi disaring menggunakan kertas saring kemudian dikeringkan pada temperatur

900C selama kurang lebih 24 jam. Produk yang dihasilkan berupa serbuk.

Karakterisasi sampel serbuk yang dilakukan adalah menggunakan X-Ray

Diffraction(XRD).

DESAIN PENELITIAN

Tempetarur

Laju Aliran CO2 (SCFH)

400C 500C 600C 700C 800C

1 a b c d e

2 f g h i j

3 k l m n o

5 p q r s t

7 u v w x y

DAFTAR PUSTAKA

1. Djuhariningrum , T dan Rusmadi , “ Penentuan Kalsit Dan Dolomit Secara Kimia

Dalam Batu Gamping Dari Madura ”, Pusat Pengembangan Geologi Nuklir – Batan , (

2004 )

2. Sulistiyono , Eko dan Murni Handayani , “ Eliminasi Unsur Besi Dan Silika Pada

Proses Hidrometalurgi Pembuatan Kalsium Karbonat Presipitat Dari Batu Kapur

Rumpin-Bogor “ , Pusat Penelitian Metalurgi , Bogor ( 2009 )


3. Rianto , Agus dan Zainal Arifin dan Darminto , “ Pengaruh Temperatur Dan Pemecah

Gelembung Gas Pada Sintesis Serbuk CaCO3 Dengan Bahan Baku Batu Kapur “ , ,

Jurusan Fisika FMIPA ITS , Surabaya ( 2010 ) .

4. Sulistiyono , Eko dan Murni Handayani , “ Studi Karakteristik Produk Kalsium

Karbonat Presipitat Hasil Proses Karbonatasi Dari Batu Kapur Rumpin , Bogor “ ,

Pusat Penelitian Metalurgi , Bogor ( 2012 )

5. Apriliani , N F dan Malik A Baqiya, Darminto , “ Pengaruh Penambahan Larutan

MgCl2 Pada Sintesis Kalsium Karbonat Presipitat Berbahan Dasar Batu Kapur

Dengan Metode Karbonasi “ , Jurusan Fisika FMIPA ITS , Surabaya ( 2012 ) .

6. Lailiyah, Qudsiyyatul dan Malik A Baqiya dan Darminto , “ Pengaruh Temperatur

Dan Laju Aliran Gas Co2 Pada Sintesis Kalsium Karbonat Presipitat Dengan Metode

Bubbling “ , Jurusan Fisika FMIPA ITS , Surabaya ( 2012 ) .


analisa mineral great

Documents