Bab I Pendahuluan.docx

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK GEOLOGI KARAKTERISTIK DAN REKOMENDASI PEMANFAATAN KAOLIN DAERAH JETAK, DESA KARANGSARI, KECAMATAN SEMIN, KABUPATEN GUNUNGKIDUL, DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA

Proposal Skripsi

Diajukan oleh: IVAN RAMA DZAKY DIJUNIO 15/378926/TK/42868

YOGYAKARTA MARET 2019

i

Proposal Skripsi

Karakteristik Dan Rekomendasi Pemanfaatan Kaolin Daerah Jetak, Desa Karangsari, Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta

Diajukan oleh Ivan Rama Dzaky Dijunio 15/378926/TK/42868 disetujui oleh : Calon Pembimbing Utama

Ir. A. Dewi Titisari, M.T., P.hD. NIP : 196601231994032001 Tanggal :

Maret 2019

ii

DAFTAR ISI Halaman Judul ................................................................................................. Halaman Pengesahan ...................................................................................... i Daftar Isi ........................................................................................................ ii Daftar Gambar ............................................................................................... v Daftar Tabel ................................................................................................. vii BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1 I.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 I.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 2 I.3 Maksud dan Tujuan .............................................................................. 3 I.4 Lokasi Penelitian .................................................................................. 5 I.5 Batasan Masalah ................................................................................... 5 I.6 Penelitian Terdahulu............................................................................. 5 I.7 Keaslian Penelitian ............................................................................... 8 BAB II GEOLOGI REGIONAL ................................................................. 10 II.1 Fisiografi Regional ............................................................................ 10 II.2 Stratigrafi Regional ........................................................................... 12 II.3 Struktur Geologi Regional ................................................................ 14 BAB III DASAR TEORI ............................................................................. 16 III.1 KARAKTERISTIK KAOLIN ......................................................... 16 III.1.1 Terminologi Kaolin .................................................................. 16 III.1.2 Karakteristik Kaolin.................................................................. 18 III.2 TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN ...................................... 23 III.2.1 Kaolinite ................................................................................... 24

iii

III.2.2 Dickite....................................................................................... 26 III.2.3 Nacrite....................................................................................... 28 III.2.4 Halloysite .................................................................................. 29 III.2.5 Perbandingan Tipe Mineral Kelompok Kaolin ........................ 31 III.3 PEMANFAATAN KAOLIN ........................................................... 32 III.3.1 Kertas ........................................................................................ 33 III.3.2 Cat ............................................................................................. 37 III.3.3 Keramik .................................................................................... 39 III.3.4 Karet ......................................................................................... 40 III.3.5 Plastik ....................................................................................... 41 III.3.6 Tinta .......................................................................................... 42 III.3.7 Katalis ....................................................................................... 43 III.3.8 Serat Gelas (Fiberglass) ........................................................... 44 III.3.9 Semen ....................................................................................... 45 III.3.10 Pemanfaatan Lain – lainya...................................................... 45 III.3.11 Perbandingan Beberapa Pemanfaatan Kaolin ......................... 46 BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN ............................... 48 IV.1 HIPOTESIS ..................................................................................... 48 IV.2 METODE PENELITIAN ................................................................ 48 IV.2.1 Bahan Penelitian ....................................................................... 48 IV.2.2 Peralatan Penelitian .................................................................. 49

iv

IV.2.3 Tahapan Penelitian ................................................................... 49 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 55

v

DAFTAR GAMBAR Gambar I-1 Lokasi Penelitian Desa Jetak dan sekitarnya ..................................... 4 Gambar II-1 Zona fisiografis Jawa Tengah dan Jawa Timur (Van Bemmelen, 1949). ........................................................................................ 10 Gambar II-2 Peta Geologi Regional daerah penelitian desa Jetak dan sekitarnya (Surono et al., 1992) ................................................................. 15 Gambar III-1 Desposit kaolin di daerah Jetak (dokumentasi pribadi ................. 17 Gambar III-2 Kenampakan mineral kaolin. a.) pada contoh setangan (Betts, 2010)b.) pada mikroskop elektron (Murray, 1999). c.) pada sayatan tipis xpl (Dyar and Micker, 2008) ............................... 20 Gambar III-3 Sketsa diagram struktur Kaolinite berupa ikatan tetrahedron dengan ikatan oktahedron (Murray, 2006). .............................. 21 Gambar III-4 Pola XRD dari mineral lempung pada endapan kaolin di Sinai (Baioumy et al., 2012) .............................................................. 22 Gambar III-5 Foto Scanning Electron Micrograph dari Kaolinite (Murray, 2006) ......................................................................................... 26 Gambar III-6 Foto Scanning Electron Micrograph dari Dickite (https://www. minersoc.org/ images-of-clay.html?id=2) ................................ 27 Gambar III-7 Foto Scanning Electron Micrograph dari Nacrite (Chen, 2001)... 29 Gambar III-8 Sketsa diagram struktur dari Halloysite yang terhidrasi (Murray, 2006). ........................................................................................ 30 Gambar III-9 Foto Scanning Electron Micrograph dari Halloysite (Murray, 2006). ........................................................................................ 30 Gambar IV-1 Diagram alir penelitian ................................................................. 54

vi

DAFTAR TABEL Tabel III-1 Komposisi kimia dari endapan kaolin di Amazon (da Costa and Moraes, 1998)..................................................................................... 23 Tabel III-2 Klasifikasi mineral lempung (Grim, 1968) ....................................... 23 Tabel III-3 Sifat fisik representatif kaolinite (Murray, 2006). ............................. 25 Tabel III-4 Perbandingan tipe mineral kelompok kaolin (Christidis, 2010; Cruz, 2007; Murray, 2006) .......................................................................... 31 Tabel III-5 Pemanfaatan Kaolin untuk bahan baku industri (Murray, 1999) ...... 33 Tabel III-6 Ukuran partikel dan kecerahan dari beberapa pelapisan (coating) lempung kaolin (Murray, 2006). ........................................................ 34 Tabel III-7 Karakteristik pengisi (filler) yang sempurna (Murray, 2006) ........... 36 Tabel III-8 Peringkat filler (pengisi) kaolin (Murray, 2006) ............................... 36 Tabel III-9 Spesifikasi kaolin untuk industri kertas (Suhala et al., 1997) ........... 37 Tabel III-10 Spesifikasi kaolin untuk cat (Siddiqui et al., 2005)......................... 38 Tabel III-11 Formulasi tubuh keramik secara umum untuk whiteware (Christidis, 2010)................................................................................................... 40 Tabel III-12 Spesifikasi kaolin untuk keramik (Suhala et al., 1997) ................... 40 Tabel III-13 Spesifikasi kaolin untuk plastik (Siddiqui et al., 2005) ................... 42 Tabel III-14 Spesifikasi kaolin untuk fiberglass (Watkins, 1986 dalam Murray, 2006)................................................................................................... 45 Tabel III-15 Perbandingan beberapa pemenfaatan kaolin untuk bahan baku industri (Christidis, 2010; Murray, 2006; Siddiqui et al., 2005; Suhala et al., 1997) ......................................................................................... 47 Tabel IV-1 Jadwal Penelitian ............................................................................. 53

BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Kaolin merupakan kelompok mineral lempung yang memiliki warna putih, lunak, dan bersifat plastis. Kelompok mineral kaolin terdiri dari mineral kaolinit, dickit, nacrit dan halloysite, namun yang paling banyak ditemukan di alam adalah kaolinit (Harbeen, 1995). Kaolin dapat terbentuk dari proses alterasi hidrotermal ataupun proses pengkayaan dari pelapukan batuan yang mengandung silikat Al. Kaolin banyak tersebar di seluruh indonesia karena tingkat pelapukan yang tinggi. Sebagai mineral lempung, kaolin banyak dimanfaatkan untuk kebutuhan industri. Kaolin dapat dimanfaatkan untuk bahan industi kertas, keramik, karet, medis, kosmetik, detergen, adsorben, insektisida, tekstil dan masih banyak lainya (Murray, 2006). Pemanfaatan tersebut didasarkan pada karakteristik kaolin itu sendiri. Industri yang maju menyebabkan kebutuhan akan bahan baku industri meningkat. Bahan baku industri dapat berasal dari alam ataupun buatan manusia. Bahan baku industri buatan manusia berupa bahan – bahan yang telah diolah dan di proses oleh manusia seperti pemanis buatan, senyawa kimia, logam aloy dan lainya. Sedangkan bahan baku industri alam adalah bahan – bahan yang berasal dari alam berupa material – material geologi yang memiliki nilai ekonomis. Material – material geologi ini berupa mineral industri, yaitu batuan, mineral atau zat lainnya yang terbentuk secara alamiah yang memiliki nilai ekonomis dan bukan mineral bijih, mineral bahan bakar dan batu permata (Lefond, 1983).

1

BAB I PENDAHULUAN

Daerah

Jetak,

Desa

Karangsari,

Kecamatan

Semin,

Kabupaten

Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta merupakan salah satu daerah penghasil endapan kaolin di pulau Jawa. Penambangan kaolin pada daerah ini telah dilakukan sejak dahulu kala oleh warga sekitar. Sehingg banyak industri yang telah memanfaatkan endapan kaolin dari daerah ini. Namun, rekomendasi pemanfaatan kaolin di daerah Jetak ini belum berdasarkan kajian ilmu geologi dan studi ilmiah. Melihat potensi kaolin di daerah tersebut dan belum adanya penelitian secara geologi yang fokus pada rekomendasi pemanfaatan secara umum maka penelitian dengan judul “Karakteristik Dan Rekomendasi Pemanfaatan Kaolin Daerah Jetak, Desa Karangsari, Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta” perlu dilakukan agar dapat diketahui karakteristik kaolin pada daerah Jetak untuk merekomendasikan pemanfaatan yang paling tepat. Sehingga diharapkan pemanfaatan kaolin tersebut dapat maksimal. I.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah diatas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana kondisi geologi daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta 2. Bagaimana karakteristik Kaolin daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta 3. Bagaimana pemanfaatan Kaolin daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta

2

BAB I PENDAHULUAN

I.3 Maksud dan Tujuan Maksud dari penelitian ini adalah melakukan pemetaan geologi dengan skala 1:25.000 di daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta. Sedangkan tujuan dari penelitian yaitu : 1. mengetahui kondisi geologi daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta 2. mengetahui karakteristik karakteristik Kaolin daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta 3. memberikan rekomendasi pemanfaatan Kaolin daerah karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta

3

BAB I PENDAHULUAN

Gambar I-1 Lokasi Penelitian Desa Jetak dan sekitarnya

4

BAB I PENDAHULUAN

I.4 Lokasi Penelitian Lokasi penelitian secara administratif berada di Desa Karangsari, kecamatan Semin, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta, dapat dilihat pada Gambar I.1. Lokasi penelitian berada kurang lebih 50 km di sebelah timur dari Kota Yogyakarta yang dapat ditempuh dengan kendaraan roda dua atau empat selama 90 menit. I.5 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini berdasarkan pemetaan kondisi geologi permukaan dengan skala 1 : 25.000 dengan luas wilayah 2 km x 2 km. Penelitian berfokus pada karakteristik kaolin meliputi sifat fisik, mineralogi, dan geokimia berdasarkan deskripsi petrografi, dan uji laboratorium dan deskripsi conto setangan. Sedangkan rekomendasi pemanfaatan Kaolin di daerah penelitian berdasarkan analisis sifat fisik dan kimia kaolin dengan mengacu pada standar yang ada.

I.6 Penelitian Terdahulu 

Surono et al., (1992) mempublikasikan peta geologi lembar surakarta – giritronto, jawa tengah skala 1:100.000. Lokasi penelitian berada di dalam cakupan peta tersebut yang terdiri dari 3 formasi batuan secara regional. Batuan yang paling tua formasi gamping wungkal yang berumur eosen tersusub oleh perselingan antara batupasir dan batulanau serta lensa batugamping. Secara tidak selaras diatasnya terdapat formasi semilir yang berumur miosen awal – tengah. Kemudian terdapat formasi mandalika yang berumur oligosen – miosen tersusun oleh lava andesit – dasit dan

5

BAB I PENDAHULUAN

tuf dasit dengan retas diorit. Struktur geologi yang berkembang berupa sinklin yang diperkirakan dengan orientasi timurlaut – baratdaya yang melipat batuan berumur miosen. 

Aguila,

(2007)

melakukan

pemetaan

geologi

dan

mengkarakterisasi endapan kaolin pada daerah jetak, kecamatan karangsari, Kabupaten Gunung Kidul, Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta untuk menentukan genesa dari endapan kaolin. Terdapat empat satuan batuan yang ditemukan, yaitu satuan batupasir vulkanik, satuan tufa, satuan mikrodiorit dan satuan endapan pasir. Batuan beku mikrodiorit serta batuan dinding berupa batupasir vulkanik telah mengalami alterasi hidrotermal menghasilkan endapan kaolin. Alterasi hidrotermal disebabkan banyak dipengaruhi struktur geologi berupa sesar geser kali patran. Daerah ini terbagi menjadi empat satuan alterasi yaitu satuan batupasir teralterasi, satuan tufa teralterasi kuat, satuan tufa teralterasi sedang dan satuan tufa teralterasi lemah yang mengelilingi satuan mikrodiorit teralterasi sedang – kuat dan satuan mikrodiorit teralterasi lemah. Berdasarkan hasil analisis laboratorium didapatkan mineral lempung yang menyusun endapan kaolin tersebut berupa smektit (montmorilonit) dan kaolinit. Selain alterasi hidrotermal, terjadi pedogenesis yang memperkaya kandungan mineral lempung pada horizon tanah.

6

BAB I PENDAHULUAN



Handini, (2008) melakukan penelitian geologi dan pemetaan detil karakteristik alterasi argilik di daerah jetak, desa karangsari, kecamatan semin, kabupaten gunung kidul, provinsi daerah istimewa yogyakarta serta melakukan rekomendasi pemanfaatan untuk indusati kertas. Terdapat lima satuan batuan yaitu satuan batupasir tufan, satuan breksi pumis, satuan tufa feldspar, satuan mikrodiorit hornblenda dan satuan pasri kerikil – kerakalan. Struktur geologi yang ditemukan berupa lipatan diperkirakan, sesar geser sinistral, sesar geser dekstral dan kekar gerus yang memungkinkan masuknya larutan hidrotermal. Alterasi pada lokasi terbagi menjadi tiga zona, yaitu zona alterasi lemah, zona alterasi sedang dan zona alterasi kuat. Adanya kelimpahan mineral lempung sebagai penciri, fluktuasi unsur utama, distribusi kandungan strontium dan rasio Rb/Sr secara umum menunjukan alterasi tipe argilik. Namun adanya kandungan MnO menunjukan adanya pengaruh pelapukan eksogenik. Berdasarkan spesifikasi SII nomor 1149-1984, kaolin jetak dan sekitarnya dapat dimanfaatkan dalam industri kertas sebagai coating dan filler.



Angraini, (2009) melakukan penelitian geologi dan variasi geokimia endapan kaolin secara vertikal di daerah jetak, kecamatan semin, kabupaten gunung kidul, yogyakarta. Mendapatkan penyusun mineral tiap zona vertikal secara umum sama, perbedaanya berada di komposisi plagioklas yang semakin

7

BAB I PENDAHULUAN

menurun secara vertikal dari bawah ke atas. Kandungan SiO2, Na2O, K2O,CaO relatif menurun dari bawah ke atas, sedangkan Al2O3 dan H2O semakin meningkat. Unsur jejak berupa Y, Zr, Nb relatif mengalami peningkatan dari bawah ke atas, sedangkan Sr, Rb dan Ba relatif mengalami penurunan. Endapan kaolin di daerah ini terbentuk dari alterasi hidrotermal dan zona endapan kaolin yang telah dipegaruhi proses pelapukan berada 1m dari permukaan tanah. 

Meliawati,

(2010)

melakukan

penelitian

geologi

dan

mengkarakterisasi batuan vulkanik di daerah jetak, desa karangsari, kecamatan semin, kabupaten gunung kidul, DIY. Mendapatkan batuan di daerah tersebut terdiri dari tuf, batulapili tuf, breksi dan ignimbrit yang dihasilkan dari endapan letusan eksplosif tipe plinian yang berada di darat. Hal ini didasari dari pengamatan tekstur dan struktur singkapan di lapangan dan analisis mikroskopik yang menunjukan bentuk kristal sempurna dan embayment

para

kuarsa,

kehadiran

tekstur

sperulit

serta

kenampakan glass shard yang plasty, cuspate dan pumice. I.7 Keaslian Penelitian Merujuk pada subbab 1.6, masih belum ada penelitian lebih rinci mengenai karakteristik secara fisik dan kimia kaolin di daerah jetak, desa karangsari, kecamatan semin, kabupaten gunung kidul, diy untuk pemanfaatan bahan baku industri. Adapan metode yang dilakukan berupa pemetaan geologi permukaan

8

BAB I PENDAHULUAN

secara fisik dengan analisis petrografi dan penelitian kemudian analisis geokimia dan analisis fisik yang belum pernah dilakukan peneliti sebelumnya. Sehingga keaslian penelitian dapat dipertanggungjawabkan.

9

BAB II GEOLOGI REGIONAL

BAB II GEOLOGI REGIONAL II.1 Fisiografi Regional Van Bemmelem (1949) membagi jawa tengah menjadi 3 zona yaitu : 1. Zona Pegunungan Selatan Jawa (Souththern Mountains) : batuan pembentuknya terdiri atas siliklastik, volkaniklastik, volkanik , dan batuan karbonat. 2. Zona Gunung Api Kuarter (Quartenary Volcanoes) : merupakan gunung aktif 3. Zona Kendeng (Kendeng Zone) : batuan pembentuknya terdiri atas Sekuen dari volkanogenik dan sedimen pelagik. 4. Zona Rembang (Rembang Zone) : batuan pembentuknya terdiri atas endapan laut dangkal , sedimen klastik , dan batuan karbonat

Gambar II-1 Zona fisiografis Jawa Tengah dan Jawa Timur (Van Bemmelen, 1949).

10

BAB II GEOLOGI REGIONAL

Lokasi penelitian termasuk ke dalam Zona Pegunungngan Selatan. Zona ini dibatasi oleh Dataran Yogyakarta-Surakarta di sebelah barat dan utara, sedangkan di sebelah timur oleh Waduk Gajahmungkur, Wonogiri dan di sebelah selatan oleh Samudra Hindia. Di sebelah barat, antara Pegunungan Selatan dan Dataran Yogyakarta dibatasi oleh aliran K. Opak, sedangkan di bagian utara berupa gawir Baturagung. Bentuk Pegunungan Selatan ini hampir membujur barat-timur sepanjang 50 km dan ke arah utara-selatan mempunyai lebar 40 km (Bronto and Hartono, 2001). Zona Pegunungan Selatan dapat dibagi menjadi tiga subzona, yaitu Subzona Baturagung, Subzona Wonosari dan Subzona Gunung Sewu (Harsolumekso dkk., 1997 dalam Bronto dan Hartono, 2001). Subzona Baturagung terletak di bagian utara, namun membentang dari barat (tinggian G. Sudimoro, ± 507 m, antara Imogiri-Patuk), utara (G. Baturagung, ± 828 m), hingga ke sebelah timur (G. Gajahmungkur, ± 737 m). Di bagian timur ini, Subzona Baturagung membentuk tinggian agak terpisah, yaitu G. Panggung (± 706 m) dan G. Gajahmungkur (± 737 m). Subzona Baturagung ini membentuk relief paling kasar dengan sudut lereng antara 100 – 300 dan beda tinggi 200-700 meter serta hampir seluruhnya tersusun oleh batuan asal gunungapi. Sedangkan lokasi penelitian termasuk kedalam subzona Baturagung yang berada diantara tinggian gunung Panggung dan gunung Gajahmungkur dengan relief yang cukup kasar dikelilingi punggungan dan dataran rendah.

11

BAB II GEOLOGI REGIONAL

II.2 Stratigrafi Regional Berdasarkan sistem umur yang ditentukan oleh penyusun batuan stratigrafi regional menurut (Surono et al., 1992) , stratigrafi regional daerah penelitian tersusun atas beberapa formasi, yaitu (dari tua ke muda) : Formasi Gamping – Wungkal Formasi ini terletak di Gunung Wungkal dan Gunung Gamping, di Perbukitan Jiwo. Satuan batuannya terdiri dari batupasir, napal pasiran, batulempung dan lensa batugamping yang berumur eosen (Surono et al., 1992). Formasi ini tersusun secara tidak selaras diatas formasi Batuan Malihan. Pada lokasi penelitian, formasi ini hadir sebagai inlayer yang dikelilingi batuan muda formasi Semilir. Formasi Mandalika Tipe lokasi formasi ini terdapat di Desa Mandalika, Pacitan. Formasi ini tersusun oleh lava dasit – andesit dan tuf dasit dengan retas diorit yang berumur oligosen hingga miosen awal (Surono et al., 1992). Satuan ini terusun secara tidak selaras sebagai intrusi lava. Pada lokasi penelitian formasi ini hadir sebagai intrusi pada formasi semilir. Formasi Semilir Formasi ini berlokasi tipe di Gunung Semilir, sebelah selatan Klaten. Litologi penyusunnya terdiri dari tuf, breksi batuapung dasitan, batupasir tufan dan serpih. Komposisi tuf dan batuapung tersebut bervariasi dari andesit hingga dasit yang berumur miosen awal hingga miosen tengah (Surono et al., 1992). Formasi ini tersusun secara tidak selaras diatas formasi Kebobutak dan menjari

12

BAB II GEOLOGI REGIONAL

dengan formasi Sambipitu dan formasi Ngelanggeran. Pada lokasi penelitian, formasi ini hadir sebagai penyusun satuan batuan terbesar yang tersebar merata di sekitar lokasi penelitian. Formasi Oyo Formasi ini berlokasi tipe di sungai sungai Oyo. Tersusun oleh napal tufan, tuf andesitan dan batugamping konglomerat yang berumur miosen tengah hingga miosen akhir (Surono et al., 1992). Formasi ini terendapkan secara tidak selaras diatas formasi formasi semilir, formasi sambipitu dan formasi ngelanggeran. Formasi Oyo menjari dengan formasi Wonosari – Punung. Formasi ini berkontakan langsung dengan formasi Semilir pada sekitar daerah penelitian. Formasi Wonosari – Punung Formasi wonosari – Punung terdiri dari batugamping, batugamping napalan - tufan, batugamping konglomerat, batupasir tufan dan batulanau yang berumur Miosen Tengah awal Pliosen (Surono et al., 1992). Formasi ini tersusun secara tidak selaras diatas formasi Sambipitu, formasi ngelanggeran dan fromasi Semilir. Formasi ini menjari dengan formasi Oyo dan fromasi Kerek. Foraminifera besar yang dijumpai pada formasi ini adalah Austrotrillina howchini, Amphistegina quoyii d’Orbigny, Ceriopora globula Reuss dan Palaeonummulites, Lepidocyclina bonarelli (Provale), Cycloclypeus indopacificus Tan, Miogypsina spp., dan Miogypsinoides spp. Berdasarkan data foraminifera besar tersebut maka umur formasi ini berkisar antara Akhir Miosen Bawah hingga Awal Miosen Tengah (Fadhilestari, 2011). Lingkungan pengendapan Formasi ini berada pada reef

13

BAB II GEOLOGI REGIONAL

platform margin antara back reef hingga reef front. Formasi ini hadir di sekitar lokasi penelitian yang berkontakan langsung dengan formasi Semilir. Aluvium Tua Formasi Aluvium Tua tersusun oleh konglomerat, batupasir, lanau dan lempung yang berumur plistosen (Surono et al., 1992). Formasi ini tersusun secara tidak selaras diatas formasi Wonosari – Punung dan formasi Kepek. Formasi ini hadir diatas formasi Wonosari – Punung yang berada di sekitar lokasi penelitian. II.3 Struktur Geologi Regional Struktur Geologi yang berkembang di sekitar lokasi penelitian didominasi oleh sesar dengan arah timurlaut – baratdaya yang berada pada formasi Semilir. Namun ada beberapa antiklin yang berarah timurlaut – baratdaya yang berada pada formasi Semilir dan antiklin yang berarah baratlaut – tenggara yang berada pada formasi Wonosarin – Punung.

14

BAB II GEOLOGI REGIONAL

Gambar II-2 Peta Geologi Regional daerah penelitian desa Jetak dan sekitarnya (Surono et al., 1992) 15

BAB III LANDASAN TEORI

BAB III LANDASAN TEORI III.1 KARAKTERISTIK KAOLIN III.1.1 Terminologi Kaolin Secara bahasa kaolin berasal dari kata kauling (bukit tinggi), yaitu nama suatu bukit di dekat Juachau Fu, China, dimana mineral lempung telah ditambang selama berab – abad yang lalu (Lefond, 1983). Secara ilmiah Kaolin merupakan nama kelompok mineral. Kelompok mineral ini menurut (Millot, 1970) terdiri dari kaolinit, dickit dan nacrit, halloysit, disorders kaolnites dan homeotypes of kaolinite. Kaolinite merupakan mineral kaolin yang paling umum, sedangkan yang lainnya jarang. Istilah kaolin digunakan secara umum, baik sebagai batu lempung dan sebagai nama kelompok mineral, yang terdiri dari kaolinit, halloysite, dickite dan nacrite (Christidis, 2010). Kaolin adalah lempung yang terdiri dari mineral kaolinit atau mineral lempung lainya (halloysite, dickite, nacrite), yang secara alami atau dapat diubah menjadi putih atau hampir putih, akan menyala putih atau hampir putih dan dapat dimanfaatkan dengan proses tertentu agar sesuai untuk digunakan dalam whiteware, kertas, karet, cat dan penggunaan semacam itu (murray, 1976 dalam (Christidis, 2010) Kaolin menurut Ross & Kerr, 1931 dalam (Grim, 1968) adalah batuan yang massanya tersusun oleh mineral lempung yang rendah besi dan biasanya berwarna putih atau mendekati putih (Gambar III-1). Mineral lempung pembentuk kaolin

16

BAB III LANDASAN TEORI

adalah aluminum silika hidrous dengan komposisi 2H2O, Al2O, 2SiO dan lainya yang menunjukan ketidakmurnian atau material yang teradsorpsi.

Gambar III-1 Desposit kaolin di daerah Jetak (dokumentasi pribadi Istilah lain yang banyak digunakan sebagai pengganti kaolin menurut (Christidis, 2010) adalah ‘China Clay’, yaitu kaolin yang memiliki struktur kaolinite yang baik; ‘Tonsteins’ adalah lapisan kaolinitik non-marine yang berasal dari alterasi insitu dari abu vulkanik jatuhan, yang biasanya berasosiasi dengan deposit batu bara (Bohor & Triplehorn, 1993 dalam Christidis, 2010); ‘Soft Clays’ yaitu batuan yang mengandung kaolinit kasar yang sering membentuk buklet, dengan indeks Hinckley tinggi; ‘Hard Kaolin’ yaitu batuan yang mengandung kaolinit halus dengan indeks Hinckley rendah; ‘Ball Clay’ yaitu lempung kaolinitik sedimen yang sangat plastis yang terendapkan terutama di air tawar, yang sering berasosiasi dengan lapisan lignit; ‘Fire Clay ‘yaitu lempung sedimen non-marine yang berasosiasi dengan lapisan batubara peringkat lebih tinggi (biasanya batubara sub-bituminus), yang memiliki titik fusi di atas PCE 15 (14248C atau 25958F); ‘Flint Clay’ yaitu kaolin yang halus, kuat, seperti batu dengan pecahan konkoidal, yang sering mengandung Al-oxyhydroxides; ‘Grog’,

17

BAB III LANDASAN TEORI

‘Chamotte’ and ‘Molochite’ adalah sinonim yang merujuk ke lempung kaolinitik yang sebelumnya terkalsinasi, yang membentuk kerangka kaku untuk bata tahan api (Christidis, 2010). Kaolin umumnya terbentuk oleh perubahan mineral silikat Al dalam lingkungan yang hangat dan lembab. Feldspar adalah mineral asal yang paling umum. Kaolin yang telah terubah in situ, baik oleh pelapukan atau dengan perubahan hidrotermal, umumnya mempertahankan tekstur dan bentuk batuan induk dan ini disebut sebagai kaolin primer. Kaolin yang telah diendapkan oleh sedimentasi di lingkungan air tawar atau air paya disebut sekunder (Murray, 1999). Keterdapatan kaolin sangat umum dan ditemukan di semua benua di dunia kecuali Antartika, tetapi endapan yang layak secara komersial relatif sedikit jumlahnya. III.1.2 Karakteristik Kaolin III.1.2.1. Sifat Fisik Kaolin secara fisik memiliki warna putih, lunak, dan bersifat plastis yang sebagian besar tersusun oleh mineral kaolinit yang pipih (Harbeen, 1995). Menurut (Dyar and Micker, 2008) kaolin memiliki kekerasan 2 – 2,5 mohs sehingga non – abrasif dan dapat di gores dengan kuku manusia, saat digores ceratnya berwarna putih. Kilapnya berupa kilap mutiara, kilap tanah dan kilap lemak. Belahannya sempurna. Pecahannya fleksibel. Ketembusan cahayanya transparan – translucen. Sifat kemagnetanya diamagnetik. Sifat kelistrikannya nonkonduktor. Dan melebur dalam larutan asam hidroklorik. Kaolin tidak 18

BAB III LANDASAN TEORI

memiliki lapisan yang konduktif. Muatan negatif yang diamati dalam beberapa kaolinit telah dikaitkan dengan keberadaan kotoran halus seperti mika vermiculite atau smektit. Mineral lempung pada prinsipnya, berukuran <2 μm. Namun, mineral dari kelompok kaolin sering membentuk kristal yang lebih besar, yang, dalam kasus dickite, dapat mencapai hingga 20 μm (Beaufort et al., 1998 dalam Christidis, 2010). Kaolin memiliki ukuran mineral kurang dari 1/256 mm karena kaolin merupakan mineral lempung. Sistem kristal kaolin adalah triklin, memiliki berat spesific gravity 2,6 – 2,63. Mineral-mineral kelompok kaolin dapat membentuk kristal euhedral hingga kristal subhedral pseudo-heksagonal pada kaolinit, kristal – kristal

heksagonal atau trapezoidal terhalblasi pada dickite dan tubular,

spherical atau platy di halloysite (Christidis, 2010). Kaolin sering membentuk agregat vermiform. Pada Scanning Electron Micrograph kaolin menunjukan bentuk yang pseudo-hexagonal yang saling menunmpuk (Gambar III-2b). Bentuk pseudohexagonal menunjukan lembaran segienam yang bertumpuk – tumpuk dengan ukuran yang beragam dari <2 μm - 20 μm. Bentuk segienam ini pun tidak selalu sempurna, seringkali lembaran ini rusak sebagian. Pada sayatan tipis, kaolin menunjukan bentuk yang berbutir – butir halus yang saling berkontakan (Gambar III-2c). Butir – butiran ini umumnya memiliki bentuk yang seragam yaitu pseudo-hexagonal, dimana jika dilihat dengan SEM akan semakin jelas bentuknya. Kaolin berwarna colorless pada ppl dan memiliki warna interfrensi putih – kebiru-biruan, orde 1 pada xpl.

19

BAB III LANDASAN TEORI

b a

c

Gambar III-2 Kenampakan mineral kaolin. a.) pada contoh setangan (Betts, 2010)b.) pada mikroskop elektron (Murray, 1999). c.) pada sayatan tipis xpl (Dyar and Micker, 2008) III.1.2.2. Sifat Kimia Mineral lempung merupakan lapisan silikat atau filosilikat yang tersusun oleh 2 unit modular terdiri dari ikatan tetrahedral dan oktahedral (Christidis, 2010). Kaolin secara kimia tersusun oleh lapisan lembaran tetrahedral tunggal dan lembaran oktahedral tunggal. Kedua lembaran ini digabungkan untuk membentuk unit di mana ujung tetrahedron silika bergabung dengan lembaran oktahedral. Semua oksigen apikal dari tetrahedron silika menunjuk ke arah yang sama sehingga

oksigen

dan/atau

hidroksil

ini,

yang

mungkin

ada

untuk

menyeimbangkan muatan, dibagi oleh silika dalam lembaran tetrahedral dan aluminium dalam lembaran oktahedral (Gambar III-3) (Murray, 2006). Formula struktural kaolinite adalah Al4Si4O10(OH)8 dan komposisi kimia teoritis adalah 20

BAB III LANDASAN TEORI

SiO2, 46.54%; Al2O3, 39.50%; dan H2O, 13.96% (Murray, 2006). Reaksi skematik untuk perubahan K-feldspar menjadi kaolinite ditunjukkan di bawah ini (Christidis, 2010): 4KAlSi3O8 + 4H++ 2H2O (K-Feldspar)

Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO2 + 4K+ (Kaolinite)

Gambar III-3 Sketsa diagram struktur Kaolinite berupa ikatan tetrahedron dengan ikatan oktahedron (Murray, 2006). Kaolin memiliki kapasitas tukar kation yang (Cation Exchange Capacity) rendah, namun kapasitas tukar anionnya (Anion Exchange Capacity)

dapat

menjadi signifikan. Hal ini karena meningkatnya luas permukaan tepi pada kaolin. Kaolin pada XRD memiliki nilai difraksi puncak sekitar d = 7,18 – 7,14 dengan 2teta = 12,32 - 12,4; ; d = 3,58 dan 2teta = 24,87. Pada treatment ethylene glycol dari air dried, difraksi puncak – puncak kaolin tidak menunjukan

21

BAB III LANDASAN TEORI

perubahan. Sedangkan pada treatment heating sampai 550oC, difraksi puncak – puncak kaolin tidak menunjukan perubahan (Gambar III-4).

Gambar III-4 Pola XRD dari mineral lempung pada endapan kaolin di Sinai (Baioumy et al., 2012) Geokimia kaolin menunjukan kandungan yang beragam. Kandungan SiO2 sekitar 40 – 70 wt%, Al2O3 sekitar 10 – 35 wt%, Fe2O3 sekitar 0,8 – 4,5 wt%, FeO sekitar 0,2 – 2,3 wt%, CaO sekitar 0,05 – 3,20 wt%, MgO sekitar 0,1 – 0,8 wt%, Na2O sekitar 0,01 – 2,6 wt%, K2O sekitar 0,03 – 5,7 wt%, MnO sekitar 0,01 wt%, TiO2 sekitar 0,6 – 2 wt%, P2O3 sekitar 0,05 – 0,3 wt%, F sekitar 0,009 – 0,01 wt% dengan LOI sekitar 0,3 – 13,4 wt%. Kaolin didominasi oleh komposisi SiO2 dan Al2O3 (Tabel III-1).

22

BAB III LANDASAN TEORI

Tabel III-1 Komposisi kimia dari endapan kaolin di Amazon (da Costa and Moraes, 1998) Samples

SiO2

Al2O3 Fe2O3 FeO

CaO

MgO

Na2O

K2O

MnO

TiO2

P2O5

F

L.O.I

Total

SaÄo Gabriel da Cachoeira SG-400

67.7

21.8

0.48

0.29

L 0.05

SG-402 SG-405 SG-409 Average Parent rock

67.9 68.6 64.3 67.1 66.5

21.6 23.8 23.8 22.7 14.3

0.66 0.74 0.57 0.61 4.50

0.14 0.22 0.21 0.21 0.29

SG-435

60.1

28.1

0.51

SG-438 SG-443 SG-445 Average Parent rock

57.6 54.1 58.3 57.5 77.5

29.5 32.0 29.3 29.7 11.4

KM-43/01

53.8

KM-43/03 JZ-61/01 JZ-61/02 JZ-67/01 JZ-67/02 RC-01 RC-02 RC-03 RC-04 RC-05 Average

44.2 43.1 46.1 43.5 43.4 63.1 44.2 57.9 43.3 43.9 47.8

0.23

0.02

1.30

L 0.01

0.61

L 0.05

0.048

7.48

99.95

L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 3.20

0.17 0.01 0.44 L 0.10 L 0.01 0.22 L 0.10 L 0.01 0.48 <0.15 <0.01 0.61 0.84 2.60 5.70 Manaus-Itacoatiara

L 0.01 L 0.01 L 0.01 L 0.01 0.11

0.68 0.76 1.10 0.79 1.10

L 0.05 0.13 0.05 0.07 0.30

0.056 0.033 0.030 0.042 0.009

8.18 5.47 9.52 7.66 0.33

99.83 99.97 99.79 99.83 99.79

0.21

L 0.05

L 0.10

0.02

L 0.01

0.51

L 0.05

0.012

10.36

99.83

0.65 0.58 0.63 0.59 2.40

0.21 0.21 0.14 0.19 2.30

L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05

L 0.10 L 0.01 0.02 L 0.10 L 0.01 0.02 L 0.10 L 0.01 0.02 L 0.10 L 0.01 0.02 L 0.10 0.01 0.22 BR-010/Capim River

L 0.01 L 0.01 L 0.01 L 0.01 0.01

0.74 0.81 0.70 0.69 0.69

L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 0.05

0.010 0.017 0.016 0.014 0.011

11.09 12.07 10.75 11.07 5.29

99.83 99.82 99.87 99.84 99.81

31.3

1.10

0.21

L 0.05

L 0.10

L 0.01

0.05

L 0.01

1.30

0.07

0.018

11.88

99.74

37.8 38.3 36.2 38.1 38.6 25.0 38.3 29.3 37.8 38.4 35.4

0.97 0.49 0.56 0.56 0.97 0.74 0.93 0.47 1.30 0.93 0.82

0.21 0.21 0.14 0.14 0.21 0.07 0.15 0.38 0.15 0.15 0.18

0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05 L 0.05

L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10 L 0.10

0.01 0.01 0.02 0.01 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01

0.03 0.01 0.01 0.04 0.01 0.12 0.02 0.02 0.01 0.02 0.03

L 0.01 L 0.01 L 0.01 L 0.01 L 0.01 L 0.01 0.02 0.01 0.01 L 0.01 <0.01

1.80 2.90 2.60 1.90 2.00 1.20 1.90 0.94 2.70 2.40 1.97

0.24 0.09 0.09 0.69 0.08 0.06 0.08 L 0.05 0.06 0.05 <0.14

0.023 0.08 0.010 0.046 0.006 0.012 0.022 0.041 0.038 0.027 0.023

14.41 14.46 13.90 14.11 14.46 9.51 14.60 10.82 14.57 14.15 13.35

99.76 99.63 99.67 99.11 99.83 99.85 99.59 99.74 99.53 99.65 99.64

L 0.01

III.2 TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN Klasifikasi mineral lempung sangat banyak, namun yang paling sering digunakan adalah klasifikasi oleh Grim (1968). Klasifikasi ini didasarkan pada data mengenai struktur dan komposisi berbagai mineral lempung. Tabel III-2 Klasifikasi mineral lempung (Grim, 1968) I. Amorphus Allophane Group II. Crystalline A. Two layer type (one layer silica octahedron & one layer of alumina octahedron) 1. Equidimentional Kaolinite Group (Kaolinite, Dickite, Nacrite) 2. Elongate Halloysite

23

BAB III LANDASAN TEORI

B. Three layer type (two layer of silica tetrahedron & one central dioctahedral or trioctahedral layer) 1. Expanding Lattice a. Equidimentional Smectite Group (Sodium Montmorillonite, Calcium Montmorillonite, Biedellite) & Vermiculite b. Elongate Smectite (Nontronite, Saporite, Hectorite) 2. Non-expanding lattice Illite Group C. Regular mixed layer type (ordered stacking of alternater layer of different types) Chlorite Group D. Chain structure type Sepiolite & palygorskite (attapulgite)

Kaolin termasuk dalam kelompok A. Two-layer type pada subdivisi II. Crystalline. Pada kelompok A. Two layer type, dibagi lagi berdasarkan bentuk kristalnya, yaitu equidimensional dan elongate. Equidimensional terdiri dari mineral – mineral kelompok kaolin yang memiliki bentuk kristal hampir sama disetiap sisinya, yang termasuk dalam subkelompok ini adalah kaolinite, dickite dan nacrite. Sedangkan elongate terdiri dari mineral – mineral kelompok kaolin yang memiliki bentuk kristal memanjang, yang termasuk dalam subkelompok ini adalah halloysite. Penjelasan lebih lanjut mengenai tiap mineral adalah sebagai berikut III.2.1 Kaolinite Kaolinite merupakan mineral kelompok kaolin yang paling sering ditemukan. Kaolinite memiliki struktur yang terdiri dari satu silika tetrahedral dan satu lembar alumina oktahedral, yang bergabung dengan berbagi lapisan umum oksigen

dan

hidroksil

(Gambar

III-3)

(Murray,

2006).

Struktur

ini

diklasifikasikan sebagai mineral lempung lapisan 1: 1. Baik lembaran silika

24

BAB III LANDASAN TEORI

tetrahedral dan lembaran oktahedral alumina memiliki sedikit substitusi dari unsur-unsur lain. Oleh karena itu, muatan pada lapisan kaolinite minimal, yang menyumbang beberapa karakteristik fisik. Karakter fisik kaolinite antara lain adalah memiliki warna putih atau hampir putih, substitusi atom sangat terbatas dalam struktur, memiliki muatan minimal pada lapisan, kapasitas tukar kation sangat rendah, berbentuk lembaran dan buku yang pseudo-hexagonal (Gambar III-5), luas permukaan relatif rendah, kapasitas adsorbsi rendah, reologi yang baik, lembut, non-brasif, tahan api dan bersifat plastik. Gambar mikrograf elektron kaolinite menunjukkan bahwa secara umum memiliki morfologi kristal yang relatif tajam yang menunjukkan bentuk pseudoheksagonal (Murray, 1999). Penyerapan dan adsorpsi yang rendah disebabkan oleh luas permukaan yang relatif rendah dan muatan permukaan yang rendah dibandingkan dengan smectite dan palygorskite dan sepiolite (Murray, 1999) . Kaolinite bersifat hidrofilik dan dengan penambahan sejumlah kecil zat pendispersi kimia untuk meniadakan muatan tepi karena ikatan yang pecah, akan menyebar dengan mudah dalam air. Kaolinite berbeda dari tiga anggota kelompok lainnya dengan memiliki molekuler air di dalam lapisan kimianya. Kaolinite terbentuk pada material yang sudah lapuk dan merupakan konstituen umum tanah. Tabel III-3 Sifat fisik representatif kaolinite (Murray, 2006). Spesific Gravity Index of Refaction Hardness (Mohs’ Scale) Fusion Temperature (oC) Einlehner abrasion number Dry brightness at 457nm(%) Crystal system

2,62 1,57 1,5 – 2,0 1850 4 – 10 75 – 93 Triclinic

25

BAB III LANDASAN TEORI

Gambar III-5 Foto Scanning Electron Micrograph dari Kaolinite (Murray, 2006) III.2.2 Dickite Dickite merupakan mineral kelompok kaolin yang cukup jarang ditemukan. Dick pada tahun 1908 mendeskripsikan mineral dari pulau Anglesey di Wales, tanpa memberinya nama khusus, yang disebut dengan mineral lempung lainnya sebagai "mineral kaolin." Ross dan Kerr menunjukkan bahwa "Dick mineral" adalah spesies yang berbeda dan pertama kali menggunakan nama dickite (Grim, 1968). Sama seperti kaolinite, dickite memiliki struktur yang terdiri dari satu silika tetrahedral dan satu lembar alumina oktahedral, yang bergabung dengan berbagi lapisan umum oksigen dan hidroksil (Gambar III-3) (Murray, 2006). Perbedaan pada mineral kaolin adalah cara di mana lapisan unit ditumpuk di atas satu sama lain. Didalam dickite, sel satuan terdiri dari dua lapisan unit. Penumpukan yang tepat dari lapisan berturut-turut tidak terbentuk sempurna.

26

BAB III LANDASAN TEORI

Parameter mineral umumnya ditunjukan dengan pergeseran sepanjang sumbu n = 1 dalam nao / 6 dan sepanjang sumbu b m = 3 dalam mbo / 6, dengan pergeseran menjadi positif dan negatif dalam lapisan berturut-turut. Pergeseran m = 1 juga mungkin tetapi tampaknya kurang memungkinkan. Namun, pergeseran m = 1 atau 3 tidak sepenuhnya sesuai dengan data difraksi. Menurut Gruner, 13 mineral adalah monoklinik a = 5.15 A, b = 8.96 A, c = 14.45 A, (3 = 96 ° 50 ', dan kelompok ruang adalah C4 – Cc (Grim, 1968). Dickite terbentuk dalam bentuk partikel lembaran enam sisi yang baik, sering menunjukkan perpanjangan yang pasti dalam satu arah (Gambar III-6). Sampel yang telah diperiksa menunjukkan dimensi permukaan serpihan mulai dari sekitar 2,5 hingga 8 mikron dan dimensi ketebalan 0,07 hingga 0,25 mikron (Grim, 1968). Partikel Dickite sering cukup besar untuk dipelajari dengan mikroskop cahaya. Suhu puncak untuk reaksi kehilangan air OH lebih tinggi (sekitar 100 ° C) untuk nacrite dan dickite daripada kaolinit (Grim, 1968). Dickite umumnya dibentuk oleh alterasi hidrotermal. Biasanya dickite ditemukan bersamaan dengan nacrite di endapan kaolinite hidrotermal.

Gambar III-6 Foto Scanning Electron Micrograph dari Dickite (https://www. minersoc.org/ images-of-clay.html?id=2)

27

BAB III LANDASAN TEORI

III.2.3 Nacrite Nacrite diusulkan oleh Brongniart pada tahun 1807. Kemudian Des Cloizeaux, dan kemudian Dick, menggambarkan mineral yang disebut nacrite dari tambang di Saxony dengan data analitis yang cukup untuk membedakannya dari "Dick mineral" tetapi bukan dari "mineral kaolin". Mellor menerima nacrite sebagai mineral yang berbeda, dan Ross dan Kerr akhirnya menetapkan identitas mineralnya (Grim, 1968). Sama seperti kaolinite, nacrite memiliki struktur yang terdiri dari satu silika tetrahedral dan satu lembar alumina oktahedral, yang bergabung dengan berbagi lapisan umum oksigen dan hidroksil (Gambar III-3) (Murray, 2006). Perbedaan pada mineral kaolin adalah cara di mana lapisan unit ditumpuk di atas satu sama lain. Didalam nacrite, sel satuan terdiri dari enam lapisan unit. Menurut Hendricks dimensi unit adalah = 5,15 A, b = 8,96 A, c = 43 A, dan (3 = 90 ° 20 ', sehingga struktur mendekati simetri rhombohedral (Grim, 1968). Dalam nacrite, lapisan berturut-turut ditumpuk satu di atas yang lain sehingga sumbu c tegak lurus terhadap bidang ab, yaitu, n dan m sama dengan nol. Kelompok ruang adalah C4 Cc, menurut Hendricks (Grim, 1968). Dalam nacrite, lapisan 1: 1 diputar pada tahun 180o dan sel-sel satuan dipindahkan sepanjang sumbu b oleh b / 3 (Moore & Reynolds, 1997 dalam (Christidis, 2010)) Foto mikrograf elektron dari beberapa sampel ~ nacrite menunjukkan unit yang agak tidak beraturan, bundar, dan berbentuk seperti pecahan (Gambar III-7).

28

BAB III LANDASAN TEORI

Dickite dan nacrite hasil dari alterasi hidrotermal atau pneumatolytic (pneumatolytic adalah proses dimana bijih dan mineral terbentuk dari interaksi uap yang dihasilkan oleh magma batuan beku (Al-Ani and Sarapää, 2008).

Gambar III-7 Foto Scanning Electron Micrograph dari Nacrite (Chen, 2001)

III.2.4 Halloysite Nama halloysite diberikan oleh Berthier pada tahun 1826 untuk material yang ditemukan dalam pockets di batu kapur karbonan dekat Liege, Belgia, di distrik tambang seng dan besi tua (Grim, 1968). Nama itu digunakan untuk menghormati Omalius d'Halloy, yang telah mengamati mineral beberapa tahun sebelumnya (Grim, 1968). Pada tahun-tahun sebelum pengembangan teknik Xray-difraksi, banyak bahan digambarkan sebagai halloysite. Halloysite terbagi dalam dua bentuk: satu terhidrasi, di mana ada lapisan molekul air di antara lapisan, dan satu dehidrasi. Bentuk terhidrasi memiliki jarak basal 10A ˚ (Gambar III-8) dan bentuk dehidrasi, 7,2A˚ (Murray, 2006). Bentuk

29

BAB III LANDASAN TEORI

halloysite pada

Scanning Electron Micrograph adalah tabung memanjang

(Gambar III-9).

Gambar III-8 Sketsa diagram struktur dari Halloysite yang terhidrasi (Murray, 2006).

Gambar III-9 Foto Scanning Electron Micrograph dari Halloysite (Murray, 2006). Komite Nomenklatur Internasional telah merekomendasikan istilah 7A halloysite dan 10A halloysite untuk menetapkan dua bentuk tersebut. Bentuk tubular memanjang menurut Bates et al. (1950) terdiri dari tumpang tindih

30

BAB III LANDASAN TEORI

lembaran tipe kaolinit yang tumpang tindih. Kelengkungan berkembang di 10A halloysite karena penumpukan yang tidak teratur dari lapisan dan interlayer molekul air, yang menyebabkan ikatan lemah antara lapisan. Kecenderungan melengkung disebabkan oleh sedikit perbedaan dalam dimensi lembaran silikon tetrahedral dan lembar alumina oktahedral. Dalam mineral halloysite, lapisan kaolinite berturut-turut dipindahkan secara acak di kedua arah a dan b. Menurut Brindley dalam (Grim, 1968) perpindahan yang mungkin adalah pecahan sederhana dari dimensi sel, seperti mao / 6 dan nb o / 6. Dia menyatakan bahwa "hasil eksperimen hanya mensyaratkan bahwa perpindahan sepanjang a dan b sumbu harus acak terhadap satu sama lain." Menurut Bates, perbedaan dalam dimensi bidang atas dan bawah dari lapisan silika- lumina akan menyebabkan kelengkungan lapisan dengan radius sesuai dengan dimensi tabung yang diamati. Kelengkungan dapat berkembang di halloysite terhidrasi karena penumpukan teratur lapisan dan molekul air interlayer, yang menyebabkan ikatan lemah antara lapisan berturutturut (Grim, 1968). III.2.5 Perbandingan Tipe Mineral Kelompok Kaolin Tabel III-4 Perbandingan tipe mineral kelompok kaolin (Christidis, 2010; Cruz, 2007; Murray, 2006) Perbandingan Bentuk Kristal Kelangkaan Genesa Keterdapatan

Kaolin Kaolinite Dickite Nacrite Halloysite Equidimensional Equidimensional Equidimensional Elongate Umum Hydrothermal Alteration Ada

Jarang Hydrothermal Alteration Tidak ada

Jarang Hydrothermal Alteration Tidak ada

Jarang Hydrothermal Alteration Ada (Terhidrasi) dan

31

BAB III LANDASAN TEORI

lapisan molekul air Komposisi Kimia Sistem Kristal Morfologi

Parameter sel

Tidak ada (dehidrasi)

Al2Si205(OH)4

Al2Si205(OH)4

Al2Si205(OH)4

Al2Si205(OH)4.2H2O

Triklin

Monoklin

Monoklin

Monoklin

Platy, pseudo - Umumnya hexagonal, blocky atau booklets, tumpukan Vermicular yang lebih besar

Umumnya hexagonal tipis

Tubular

a = 5.156 Å b = 8.945 Å c = 7.05 Å

a = 8.908 Å b = 5.146 Å c = 15.697 Å

a = 5.14 Å b = 8.90 Å c = 14.70 Å

a = 5.138 Å b = 8.918 Å c = 14.389 Å

III.3 PEMANFAATAN KAOLIN Mineral lempung adalah mineral mineral industri yang paling penting. Jutaan ton digunakan setiap tahunnya dalam berbagai macam aplikasi. Aplikasi ini termasuk kegunaan dalam geologi, industri proses, pertanian, perbaikan lingkungan dan konstruksi. Aplikasi ini didasarkan pada sifat fisik dan kimia dari mineral lempung tertentu tergantung pada struktur dan komposisinya. Kaolin adalah salah satu mineral lempung yang paling banyak dimanfaatkan untuk bahan baku industri. Kaolin terdiri terutama dari kaolinit mineral, silikat aluminium terhidrasi. Mineral kaolin lainnya adalah dickite, nacrite, dan halloysite. Dickite dan nacrite agak jarang dan biasanya ditemukan dicampur dengan kaolinit dalam deposit asal hidrotermal. Beberapa contoh pemanfaatan kaolin ditunjukkan pada Tabel III-5. Pengguna kaolin terbesar adalah industri kertas di mana digunakan baik sebagai pengisi dalam lembaran dan sebagai pelapis pada permukaan lembaran. Beberapa properti yang penting bagi pembuat kertas adalah dispersi, rheology (baik geser

32

BAB III LANDASAN TEORI

rendah dan tinggi), kecerahan dan putih, gloss dan kehalusan, permintaan perekat, kekuatan film, penerimaan tinta, dan kualitas cetak. Tabel III-5 Pemanfaatan Kaolin untuk bahan baku industri (Murray, 1999) Paper coating

Cement

Food additives

Paper filling

Pencil leads

Bleaching

Extender in paint

Adhesives

Fertilizers

Ceramic raw material Filler in rubber Filler in plastics Extender in ink Cracking catalysts Fibreglass Foundries Desiccants

Tanning leather Pharmaceuticals Enamels Pastes and glues Insecticide carriers Medicines Sizing Textiles

Plaster Filter aids Cosmetics Crayons Detergents Roofing granules Linoleum Polishing compounds

III.3.1 Kertas Industri kertas merupakan industri yang paling banyak memanfaatkan kaolin, baik sebagai filler ataupun coating. Sebagai filler (pengisi), kaolin dicampur dengan serat selulosa dalam pulp kayu. Sebagai coating (pelapis), kaolin dicampur dengan air, perekat, dan berbagai aditif dan dilapisi ke permukaan kertas. Lapisan ini membuat lembaran kertas lebih halus, lebih cerah, glosif, lebih buram, dan yang terpenting, meningkatkan kemampuan cetak (Bundy, 1993 dalam Murray, 2006). Kertas yang tidak dilapisi terbuat dari serat selulosa yang terjalin dalam konfigurasi acak dan terbuka. Kertas yang tidak dilapisi (coating) tidak memenuhi persyaratan untuk pencetakan kualitas tinggi dan khususnya pencetakan multicolor. Ukuran partikel halus dan bentuk platy kaolinite ideal untuk memberikan permukaan yang halus dan padat yang berpori merata. Hal ini memberi penerimaan tinta yang lebih seragam pada kertas.

33

BAB III LANDASAN TEORI

Sifat hidrofilik kaolinite membuatnya mudah terdispersi dalam sistem berair. Formulasi pelapis (coating) terdiri dari pigmen, pengikat, air, dan sejumlah kecil zat aditif lainnya. Sifat optik pelapis (coating) adalah kecerahan, kilap, dan opasitas (daya transparansi). Kecerahan kertas didasarkan dari kecerahan peringkat kaolin yang digunakan. Gloss (kilap) meningkat seiring dengan penurunan ukuran partikel. Opasitas dikendalikan oleh pencar cahaya, yang bergantung pada perbedaan dalam indeks bias kaolinite dan rongga yang diisi-udara. Distribusi ukuran partikel dan jumlah dari orde 0,25 μm memiliki pengaruh besar pada opasitas. Tabel III-6 Ukuran partikel dan kecerahan dari beberapa pelapisan (coating) lempung kaolin (Murray, 2006). Particle size Regular coating clays No. 3 72% <2 μm No. 2 80–82% <2 μm No. 1 90–92% <2 μm Fine No. 1 95% <2 μm Delaminated coating clays Regular 80% <2 μm Fine 95% <2 μm High brightness coating clays No. 2 80% <2 μm No. 1 92% <2 μm Fine No. 1 95% <2 μm Special engineered clays 80–95% <2 μm Calcined kaolins 88–95% <2 μm

GE brightness 8.5–86.5 85.5–87 87–88.0 86–87.5 88.0–90.0 87.0–88.0 89.0–91.0 89.0–91.0 89.0–91.0 90.0–93.0 92.0–95.0

Ukuran produk kaolin yang relatif halus dengan ukuran 80% kurang dari 2 μm atau lebih halus adalah peringkat yang digunakan dalam pelapis kertas. Tabel IV-2 menunjukkan banyak lapisan peringkat kaolin dan ukuran dan kecerahan partikelnya. Kaolin yang terdelaminasi sangat cocok untuk lapisan ringan 34

BAB III LANDASAN TEORI

(lightweight coatings/LWC). Diameter partikel delaminasi yang relatif besar menghasilkan struktur seperti-shingle untuk pelapis yang memberikan tinta yang baik ketidaksempurnaan dan kehalusan. LWC telah mengurangi berat kertas sehingga tarif pos lebih rendah bagi banyak orang. Rheologi adalah properti penting yang mengontrol formulasi lapisan kertas. Baik viskositas geser rendah dan viskositas geser tinggi penting. Spesifikasi kekentalan yang ketat diatur untuk lempung pelapis (coating clays). Faktor-faktor yang menentukan viskositas adalah ukuran dan bentuk partikel, luas permukaan dan muatan, mineral pengotor, dan zat kimia pengotor (Murray, 2006). Morfologi merupakan faktor penting dalam viskositas suspensi kaolin (Yuan and Murray, 1997 dalam Murray, 2006). Morfologi uniknya memungkinkan dispersi padat dengan dispersan anionik atau kationik, namun memiliki viskositas yang lebih baik daripada slurry yang berbahan dasar pigmen silika. Kaolin digunakan sebagai pengisi (filler) di kertas memiliki ukuran yang relatif kasar, berkisar antara 40% dan 60% kurang dari 2 μm. Kecerahan dari lempung pengisi (filler) biasanya kurang terang dari lempung pelapis (coating), umumnya berkisar antara 80% dan 85%. Partikel kaolin kasar dicampur dengan bubur kertas atau dicampur dari headbox ke pulp basah, yang dilapiskan ke sabuk kawat. Partikel kaolin terperangkap di celah-celah serat selulosa. Lempung pengisi (filler) meningkatkan kecerahan, opasitas, kehalusan, tinta penerimaan, dan printability. Pengisi (filler) yang sempurna akan memiliki karakteristik ini (Tabel III-7) (Murray, 2006).

35

BAB III LANDASAN TEORI

Kaolin bukan pengisi (filler) yang paling bagus, tetapi memenuhi beberapa kriteria yang tercantum dalam Tabel III-7. Sehingga digunakan dalam kertas putih seperti kertas koran, nilai cetak, dan kertas buku yang tidak dilapisi. Pengurangan biaya merupakan faktor penting karena pengisi (filler) jauh lebih murah daripada pulp yang digantikannya. Tabel III-8 menunjukkan peringkat pengisi (filler) kaolin. Kertas diisi untuk memperpanjang serat untuk mengurangi biaya dan meningkatkan beberapa properti termasuk opasitas, kecerahan, kelembutan dan printability. Kadar loading filler berkisar dari 2% hingga 8% di kertas koran hingga setinggi 30% di beberapa kertas lainya. Dua sifat paling penting yang disumbangkan oleh kaolin sebagai pengisi kertas adalah opasitas dan kecerahan. Kaolin yang dikalsinasi memberikan lebih banyak opasitas ke kertas daripada kaolin hidrous. Tabel III-7 Karakteristik pengisi (filler) yang sempurna (Murray, 2006) 1. Reflectance of 100% at all wavelengths of light 2. High index of refraction 3. Grit-free and a particle size close to 0.3 mm, approximately half the wavelength of ligh 4. Low specific gravity, soft, and non-abrasive 5. Ability to impart to paper a surface capable of taking any finish, from the lowest matte to the highest gloss 6. Complete retention in the paper web 7. Completely inert and insoluble 8. Reasonable in price

Tabel III-8 Peringkat filler (pengisi) kaolin (Murray, 2006) Type Airfloated kaolin Whole clay filler Water-washed filler Delaminated filler Calcined kaolin extender

Brightness 80–81 81–85 81–86 87–89 91–95

36

BAB III LANDASAN TEORI

Kemudian untuk mendapatkan kertas yang baik diperlukan spesifikasi berikut : Tabel III-9 Spesifikasi kaolin untuk industri kertas (Suhala et al., 1997) Spesifikasi Fisika -. Derajat Putih -. Ukuran butir <2mikron >5mikron -. Bentuk partikel -. Viskositas Pada 10 – 100 spm Percent solid -. Abrasion Index -. pH -. Kandungan air Kimia SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K 2O Na2O L.O.I

Pelapis (coating)

Pengisi (filler)

>83%

79 – 83,5%

71 – 80% 3 – 8% Flad shape

30 – 68% 12 – 50% -

500 cps 68 – 73% Mak 20mg 4,5 – 7,0 1%

4,5 – 7,0 <1%

46,73% 37,84% 0,92% 0,09% 0,05% 0,06% 1,70% 0,07% 12,33%

47,80% 37,30% 0,53% 0,04% 0,20% 0,10% 1,72% 0,05% 12,30%

III.3.2 Cat Industri cat adalah salah satu pemanfaatan yang signifikan untuk kaolin, meskipun jauh lebih sedikit daripada industri kertas untuk pelapisan (coating) dan pengisian (filler) kertas. Sekitar 600.000 ton per tahun digunakan di seluruh dunia sebagai pigmen dalam cat (Murray, 2006). Penggunaan terbesar adalah sebagai pigmen extender dalam cat lateks interior berbasis air. Kaolin juga digunakan dalam industri primer berbasis minyak.

37

BAB III LANDASAN TEORI

Kaolin yang dikalsinasi dan didelaminasi digunakan secara luas dalam cat interior berbasis air. Cat ini memiliki konsentrasi volume pigmen sedang hingga tinggi mulai dari 50% hingga 70%. Untuk sistem semi-gloss dan high gloss waterbased, kaolin ukuran partikel halus digunakan, tetapi pada konsentrasi kurang dari 50% volume pigmen (Bundy, 1993 dalam Murray, 2006). Ukuran partikel kaolin yang halus dan digunakan dalam cat adalah sekitar 98% kurang dari 2 μm. Kaolin berkontribusi pada suspensi, viskositas, dan leveling cat. Pigmen dominan yang digunakan dalam cat adalah titanium dioksida, sehingga kaolin yang dikalsinasi sebanyak mungkin digunakan untuk memperpanjang TiO2 untuk mengurangi biaya. Kaolin yang dilaminasi memberikan permukaan yang halus dan kemilau yang lebih besar untuk melukis film. Hal ini karena rasio aspeknya yang tinggi dan lapisan yang relatif tipis. Scrubbability cat ditingkatkan dengan kaolin yang dikalsinasi, sama seperti ketahanan pada film. Washability, yang merupakan tingkat kemudahan noda dapat dihilangkan dengan dicuci, dan penumpukan enamel diperkuat oleh kaolin yang dideleminasi. Spesifikasi kaolin untuk bahan baku cat adalah sebagai berikut (Tabel III-10) : Tabel III-10 Spesifikasi kaolin untuk cat (Siddiqui et al., 2005) Parameter Brightness Alkalis Fe2O3 Oil adsorption

Nilai 76 – 90% 1,2 – 2,7% 0,6 – 1,1 % 30 – 60

38

BAB III LANDASAN TEORI

III.3.3 Keramik Industri keramik mencakup berbagai macam produk di mana kaolin digunakan untuk keperluan sehari - hari. Pemanfaatan ini termasuk peralatan makan, ubin, porselen listrik, tembikar, dan refraktori. Istilah keramik mengacu pada pembuatan produk dari bahan tanah dengan aplikasi suhu tinggi. Sifat keramik dari material lempung bervariasi tergantung pada komposisi mineral lempung dan sifat-sifat seperti distribusi ukuran partikel, keberadaan bahan organik, dan komposisi mineral non-lempung. Komposisi mineral lempung adalah faktor terpenting yang menentukan sifat keramik. Kaolin dan ball clays digunakan sebagai bahan utama dalam banyak produk keramik. Sifat penting dari kaolin dan ball clays dalam pemanfaatan keramik adalah plastisitas, green strength, kekuatan pengeringan, kekuatan pembakaran dan warna, refraktori, kemudahan pengecoran dalam sanitaryware, penyerapan air yang rendah hingga nol, dan kontrol penyusutan. Kaolinite adalah mineral lempung paling penting yang digunakan dalam aplikasi keramik karena sifat fisik dan kimianya yang digunakan untuk pemrosesan keramik dan produk jadi. Kaolin membentuk konstituen penting dari beberapa formulasi tubuh keramik (Tabel III-11). Dalam formulasi ini, ball clays ditambahkan untuk meningkatkan plastisitas dan green strength dan dry strength karena china clays memiliki plastisitas rendah dan kekuatan kompresi kering rendah. Hal ini disebabkan oleh ukuran partikel yang lebih besar dari lempung cina; ukuran partikel yang lebih halus menginduksi kekuatan kompresi dan plastisitas kering yang lebih besar. Secara umum, kekuatan kompresi kering china clays dan ball

39

BAB III LANDASAN TEORI

clays lebih besar dari green strength mereka. Setelah pembakaran pada suhu tinggi, sifat yang penting adalah modulus pengangkatan, menembakkan warna, penyusutan, porositas dan kepadatan bullk. Tabel III-11 Formulasi tubuh keramik secara umum untuk whiteware (Christidis, 2010). Product

China clay (%)

Hard porcelain Soft porcelain Bone china Vitreous sanitaryware Earthenware Lime wall tiles

Ball clay (%) Flux1 (%) Quartz2 (%)

Others (%)

15 – 25 20 – 30 25 18 10 – 20 0

– – 50( bone ash) 0 – 3 talc – 10 (limestone)

50 – 55 40 25 28 25 25

0 10 0 24 25 25

20 – 30 20 – 30 0 30 30 – 40 40

Spesifikasi kaolin untuk industri keramik adalah sebagai berikut (Suhala et al., 1997): Tabel III-12 Spesifikasi kaolin untuk keramik (Suhala et al., 1997) Spesifikasi Analisis Kimia Fe2O3 TiO2 CaO SO3 Fisika Besar butir (<2 micron) Brightness Kadar Air

Gerabah

Porselen Saniter

Halus

Kasar

<0,4 <0,3 <0,8 <0,3

<0,7 <0,7 <0,8 <0,2

<0,8 <0,8 <0,4

1,0 0,8 0,4

>80,0

>80,0

>80,0

>80,0

>90,0 <5,0

>90,0 <5,0

>80,0 <7,0

>80,0 <7,0

III.3.4 Karet Industri karet menggunakan kaolin karena sifatnya yang menguat dan kaku dan harganya relatif rendah dibandingkan dengan pigmen lainnya. Dalam barangbarang karet yang hitam, pigmen yang digunakan adalah karbon hitam, tetapi

40

BAB III LANDASAN TEORI

pada barang-barang karet non-hitam, kaolin digunakan. Terdapat lempung keras (hard clay) yang memiliki ukuran partikel halus dan lempung lunak (soft clay) yang memiliki ukuran partikel relatif kasar. Lempung keras (hard clay) digunakan dalam barang karet non-hitam di mana ketahanan aus adalah hal yang penting (Murray, 2006). Lempung keras (hard clay) memberikan kekakuan terhadap senyawa karet yang tidak diawetkan yang penting dalam pembuatan selang karet, tabung, dan stok ekstrusi untuk mencegah melorot atau ambruk selama pembuatan. Lempung keras (hard clay) juga digunakan untuk menghilangkan masalah cetakan mekanis pada barangbarang karet keras, barang-barang rumah tangga dan mainan. Lempung lunak (soft clay) digunakan ketika pembebanan pigmen tinggi dan ketika ketahanan abrasi tidak terlalu penting untuk mengurangi biaya (Murray, 2006). Contohnya adalah insulasi ban manik, barang-barang rumah tangga, spons yang ditiup, mainan karet keras, dan hal baru. Sejumlah besar lempung lunak (soft clay) dapat dimasukkan ke dalam karet dan tingkat ekstrusi lebih cepat daripada ketika lempung keras (hard clay) digunakan. Spesifikasi kaolin untuk karet adalah derajat kecerahan = 76-84% dan kandungan air 1% (Suhala et al., 1997). III.3.5 Plastik Industri plastik menggunakan kaolin sebagai pengisi (filler) dalam plastik karena membantu dalam menghasilkan permukaan akhir yang halus, mengurangi retak dan penyusutan selama proses pengawetan, mengaburkan pola serat ketika fiberglass

digunakan

sebagai

penguat,

meningkatkan

stabilitas

termal,

berkontribusi terhadap kekuatan benturan tinggi, meningkatkan ketahanan

41

BAB III LANDASAN TEORI

terhadap tindakan kimia dan pelapukan, dan membantu mengontrol sifat aliran (Murray, 2006). Pemuatan pengisi dalam berbagai komposisi plastik bervariasi dari sekitar 15% hingga setinggi 60%. Penggunaan kaolin yang paling penting adalah pada pelapisan polyvinyl chloride (PVC) pada kawat dan kabel. Kaolin yang dikalsinasi dan permukaan silan kaolin yang dimodifikasi digunakan untuk meningkatkan hambatan listrik dan menurunkan biaya. Ketahanan listrik dari PVC ditingkatkan oleh pengisi yang hidrofobik. Umumnya, semakin halus ukuran partikel kaolin, semakin kuat penguatan sifat fisik di semua polimer (Murray, 2006). Peningkatan lebih lanjut dalam kekuatan dapat diperoleh berdasarkan coupling agent, yang menghasilkan ikatan kimia antara pengisi kaolin dan polimer. Kaolin yang memiliki partikel halus dapat secara substansial meningkatkan kekuatan tumbukan plastik, misalnya, dalam polypropylene dan PVC. Spesifikasi kaolin untuk pengisi (filler) plastik adalah sebagai berikut (Tabel III-13): Tabel III-13 Spesifikasi kaolin untuk plastik (Siddiqui et al., 2005) Parameter Brightness Brightness (calcined) <2 μm particel size <10 μm particel size Oil adsorption

Nilai 70 – 92% 45 – 90% 17 – 90% 0 – 22 % 25 – 55

III.3.6 Tinta Industri tinta menggunakan kaolin sebagai pigmen anorganik utama. Meskipun ini adalah penggunaan kaolin yang kecil tetapi penting. Formulasi tinta

42

BAB III LANDASAN TEORI

mirip dengan lapisan kertas dan cat dengan kendaraan (pengikat) dan pigmen sebagai komponen dasar. Penggunaan kaolin yang paling penting dalam tinta adalah untuk meningkatkan tinta dan untuk memperluas pigmen warna dan putih (Stoy, 1989 dalam Murray, 2006).

Untuk mengawetkan gloss film tinta, pembesar (extender) kaolin tidak boleh terlalu kasar dalam ukuran partikel sehingga partikel menjorok ke atas permukaan film. Ukuran partikel pigmen kaolin ekstender antara 0,2 dan 0,5 μm adalah yang paling efektif. Persyaratan tambahan untuk ekstender adalah abrasi rendah untuk meminimalkan keausan pelat cetak, mudah menyebar, dan penyerapan minyak rendah. Agar tinta memberi kilau cetak tinggi, kendaraan tinta harus bertahan di permukaan kertas. Kaolin memperluas warna, mempertajam pembentukan titik dengan menanamkan thixotropy, dan meningkatkan ketahanan. Kaolin digunakan dalam tinta viskositas rendah untuk mencetak flexographic. Beberapa kaolin digunakan untuk memperluas pewarna dan menyediakan thixotropy dalam tinta yang digunakan untuk cetak offset. Modifikasi permukaan kaolin untuk membuatnya hidrofobik meningkatkan kegunaannya dalam tinta berbasis minyak. III.3.7 Katalis Industri katalis menggunakan kaolin untuk pembuatan pembawa untuk katalis. Penggunaan kaolin terbesar adalah pada substrat katalis dalam perengkahan katalitik minyak bumi. Karena banyak katalis digunakan pada suhu dan tekanan tinggi, karakter refraktori kaolin sesuai untuk aplikasi ini. Kemurnian kaolin sangat penting dalam operasi penguraian minyak bumi ini sehingga kaolin

43

BAB III LANDASAN TEORI

olahan dengan besi rendah, titanium dan alkali, dan senyawa alkalin tanah lebih disukai. Monolit keramik adalah cordierite, yang memiliki koefisien ekspansi yang sangat rendah, sehingga dapat menahan pemanasan lanjutan dan siklus pendinginan (Murray, 2006). Bahan baku yang digunakan untuk membuat cordierite monolith adalah kaolin yang dikalsinasi, talc kalsinasi, alumina, dan kaolin hidrous. Kaolin dan halloysite digunakan untuk membuat katalis cracking, sebagai katalis polimerisasi, pembentukan ikatan peptida, dan lain-lain (Van Olphen, 1977 dalam Murray, 2006). Halloysite dan metakaolin digunakan dalam pembuatan saringan molekuler yang digunakan sebagai katalis pengurai minyak bumi. Kaolin untuk aplikasi ini harus rendah zat besi dan unsur alkali dan alkali tanah. III.3.8 Serat Gelas (Fiberglass) Industri serat gelas (fiberglass) menggunakan kaolin untuk komponen utama yang digunakan dalam produksi. Fiberglass memiliki sejumlah besar aplikasi, termasuk isolasi, penguat plastik, benang tekstil, substrat papan sirkuit elektronik, kertas, kain, dan atap sirap. Bahan komponen dasar yang digunakan untuk membuat fiberglass adalah silika, kaolin, dan batu kapur, bersama dengan sejumlah kecil asam borat, soda abu, dan natrium sulfat. Kaolin harus memenuhi spesifikasi kimia yang agak ketat (Tabel III-14) (Watkins, 1986 dalam Murray, 2006).

44

BAB III LANDASAN TEORI

Tabel III-14 Spesifikasi kaolin untuk fiberglass (Watkins, 1986 dalam Murray, 2006) Parameter Al2O3 SiO2 TiO2 Fe2O3

Nilai < 38,5 + 0.6% < 45.0 + 0,5% < 1,5 + 0,3 % < 0,6%

III.3.9 Semen Industri semen menggunakan kaolin untuk dicampurkan bahan yang mengandung kapur, silika, alumina, dan oksida besi. Campuran ini disinter dan kemudian dilumatkan pada waktu yang terentu lalu gipsum ditambahkan. Kaolin adalah sumber alumina dan silika yang ideal dan juga membuat semen lebih putih. Metakaolin digunakan sebagai aditif pozzolan di semen tertentu di mana kekuatan tinggi diperlukan (Murray, 2006). Alumina amorf reaktif dan silika dalam metakaolin bereaksi dengan kelebihan kalsium untuk menghasilkan kalsium aluminium silikat yang memanjang, sehingga meningkatkan kekuatan beton. Penggunaan kaolin pada semen sangat sedikit, tapi penggunaan metakaolin untuk pozzolan dapat menjadi penting. Telah ditemukan bahwa penambahan bahan pozzolanic metakaolin ini meningkatkan kekuatan semen sumur sebanyak 40% (Murray, 2006). III.3.10 Pemanfaatan Lain – lainya Masih ada banyak penggunaan kaolin untuk industri yang lain. Sifat-sifat yang membuat kaolin berguna dalam banyak penggunaan lainnya adalah ukuran partikel halus, warna putih, bentuk platy, komposisi kimia, daya serap, keabuan rendah, aktivitas permukaan, permukaan hidrofilik yang dapat dengan mudah diubah

menjadi

organofis

atau

hidrofobik,

dielektrik

rendah.

konstan,

45

BAB III LANDASAN TEORI

konduktivitas panas rendah, kemudahan dispersi, dan viskositas rendah pada konsentrasi padatan yang tinggi. Pemanfaatan kaolin yang lainya adalah untuk kosmetik, bahan baku krayon dan kapur tulis, bahan baku pupuk, bahan baku insektisida dan pestisida, bahan baku obat – obatan, bahan baku sabun dan detergen, dan masih banyak lagi lainya. III.3.11 Perbandingan Beberapa Pemanfaatan Kaolin Setealah dibahas satu persatu pemanfaatan kaolin untuk bahan baku industri. Beberapa pemanfaatan dengan spesifikasi yang didapat diintegrasikan untuk menjadi satu tabel perbandingan pemanfaatan kaolin. Tabel ini berfungsi sebagai summary dari karakteristik yang dibutuhkan berdasarkan berbgai pemanfaatan.

46

BAB III LANDASAN TEORI

Spesifikasi Fisika -. Derajat Putih -. Ukuran butir <2mikron >5mikron <10mikron -. Bentuk partikel -. Viskositas Pada 10 – 100 spm Percent solid -. Abrasion Index -. pH -. Kandungan air -. Oil adsorption Kimia SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O SO3 L.O.I

Pemanfaatan Kaolin untuk bahan baku industri Kertas Keramik Karet Plastik Cat Pelapis (coating) Pengisi (filler) Porselen saniter Gerabah Halus Gerabah Kasar >83% 79 – 83,5% >90,0 >90,0 >80,0 >80,0 76-84% 70 – 92% 76 – 90% 71 – 80% 3 – 8% Flad shape

30 – 68% 12 – 50% -

>80,0 -

>80,0 -

>80,0 -

>80,0 -

1% -

17 – 90% 0 – 22% 25 -55

30 - 60

500 cps 68 – 73% Mak 20mg 4,5 – 7,0 1% -

4,5 – 7,0 <1% -

<5,0 -

<5,0 -

<7,0 -

<7,0 -

46,73% 37,84% 0,92% 0,09% 0,05% 0,06% 1,70% 0,07% 12,33%

47,80% 37,30% 0,53% 0,04% 0,20% 0,10% 1,72% 0,05% 12,30%

<0,4 <0,3 <0,8 <0,3 -

<0,7 <0,7 <0,8 <0,2 -

<0,8 <0,8 <0,4 -

1,0 0,8 0,4 -

-

---

0,6 – 1,1% 1,2 – 2,7% -

Tabel III-15 Kompilasi beberapa pemenfaatan kaolin untuk bahan baku industri (Christidis, 2010; Murray, 2006; Siddiqui et al., 2005; Suhala et al., 1997)

47

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN IV.1 HIPOTESIS Berdasarkan dasar teori, studi pustaka dan reconaissance yang telah dilakukan. Dapat ditarik hipotesis berupa : 1. Kondisi geologi daerah penelitian terdiri dari batuan vulkanik berukuran pasir dan batuan gamping. Morfologi daerah penelitian ini terdiri dari perbukitan yang dipengaruhi struktur geologi berupa sinklin diperkirakan. 2. Terdapat endapan kaolin berwarna putih berukuran lempung yang bersifat plastis pada batuan vulkanik yang telah ditambang masyarakat sejak dulu. 3. Pemanfaatan kaolin pada daerah ini untuk bahan baku industri kertas, keramik, karet, plastik dan cat. IV.2 METODE PENELITIAN Metode penelitian karakteristik kaolin meliputi peralatan dan bahan, tahapan penelitian dan jadwal penelitian. Berikut penjabaran metode penelitian : IV.2.1 Bahan Penelitian 1. Peta geologi regional lembar Surakarta – Giritronto 1: 100.000 2. Peta topografi skala 1:25.000 daerah Karangsari dan sekitarnya. 3. Studi pustaka dan penelitian terdahulu

48

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

IV.2.2 Peralatan Penelitian 1. GPS untuk orientasi medan 2. Palu geologi ( palu sedimen dan palu beku) 3. Kompas geologi (Brunton) 4. Alat tulis lengkap dan plastik transparansi 5. Buku catatan lapangan 6. Plastik sampel untuk menyimpan sampel batuan 7. Kamera untuk dokumentasi di lapangan 8. Mikroskop polarisasi untuk analisa peterografi 9. Mikroskop binokuler untuk analisa paleontologi 10. Komputer beserta program pendukungnya IV.2.3 Tahapan Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap berdasarkan alat dan bahan yang digunakan pada setiap tahapan. Berikut penjelasan dari setiap tahapan yang dapat dilihat pada Gambar IV-1. IV.2.3.1. Tahap Pendahuluan Tahap pendahuluan meliputi reconaissance,

identifikasi masalah, studi

pustaka dan penarikan hipotesis. Secara detail dijelaskan berikut : IV.2.3.1.1. Reconaissance Reconaissance dilakukan dengan survey pendahuluan ke lokasi penelitian untuk meninjau kondisi geologi maupun geomorfologi secara langsung

49

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

IV.2.3.1.2. Identifikasi Masalah Identifikasi masalah dilakukan dengan berdiskusi suatu permasalahan yang ditemukan saat reconaissance di lapangan dengan dosen pembimbing dan masyarakat di sekitar lokasi penelitian. IV.2.3.1.3. Studi Pustaka Studi pustaka dilakukan dengan mengumpulkan materi terkait topik penelitian baik secara umum maupun khusus melalui berbagai buku, jurnal ilmiah ataupun publikasi lainya yang dapat menunjang penelitian. IV.2.3.1.4. Hipotesis Penarikan hipotesis didasari oleh studi pustaka dan reconaissance yang telah dilakukan kemudian diintegrasikan untuk mendapatkan sebuah hipotesis sebagai dasar penelitian ini. IV.2.3.2. Tahap Pengumpulan Data Tahap pengumpulan data dilakukan dengan pemetaan geologi skala 1:25.000. Data yang dikumpulkan berupa sebaran litologi, struktur geologi, morfologi dan sampel batuan. Perencanaan data yang diambil berupa : 

40 stasiun titik amat



Sampel batuan setiap stasiun titik amat



5 sampel batuan untuk analisis petrografi



6 sampel batuan untuk analisis XRD



6 sampel untuk analisis ICP – AES



6 samep; untuk analisis SEM



6 sampel untuk analisis fisik

50

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

IV.2.3.3. Tahap Uji Laboratorium Tahap uji laboratorium dilakukan dengan analisis petrografi, analisis XRD, analisis ICP – AES, analisis SEM dan analisis fisik. IV.2.3.3.1. Analisis Petrografi Analisis petrografi bertujuan untuk mendeskripsi karakteristik batuan secara lebih detail meliputi tekstur, kemas, tipe pori, dan komposisi mineral. Data yang didapatkan tersebut nantinya akan digunakan dalam penamaan menggunakan klasifikasi batuan sedimen seperti Pettijohn (1975). Analisis petrografi ini dilakukan pada 5 sampel batuan di laboratorium Geologi Optik, Departemen Teknik Geologi FT-UGM. IV.2.3.3.2. Analisis XRD Analisis XRD dilakukan untuk mengetahui jenis mineral kaolin yang terdapat pada lokasi penelitian. Setiap jenis mineral kaolin akan memiliki sifatsifat tertentu yang akan mempengaruhi pemanfaatanya sebagai bahan baku industri. Sampel diambil 6 titik yang mewakili satuan batuan. Uji ini diawali dengan penggerusan sampel hingga halus kemudian dianalisis secara bulk dan clay pada alat uji XRD. Identifikasi mineral dilakukan berdasarkan 3 kali kemunculan mineral pada grafik. Analisis XRD dilakukan di laboratorium pusat Departemen Teknik Geologi FT-UGM. IV.2.3.3.3. Analisis ICP-AES Analisis ICP – AES dilakukan untuk mengetahui kandungan senyawa oksida utama pada batuan yang mengandung kaolin. Analisis ini dilakukan pada laboraturium yang mumpuni.

51

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

IV.2.3.3.4. Analisis SEM Analisis SEM dilakukan untuk mengetahui morfologi, hubungan antar kristal dan tipe mineral pada endapan kaolin. Karakteristik fisik ini berguna untuk menentukan kecocokan pemanfaatan kaolin untuk bahan baku industri. IV.2.3.3.5. Analisis Fisik Analisis Fisik dilakukan untuk mengetahui karakteristik fisik berupa fraksi ukuran butir dari sampel kaolin yang didapatkan. Analisis ini dilakukan dengan cara wet sieving menggunakan ayakan dengan ukuran tertentu untuk menghasilkan fraksi ukuran <2mikron, >5mikron dan <10mikron. IV.2.3.4. Tahap Penyusunan Laporan Tahap penyusunan laporan dilakukan setalah melakukan analisis data dari lapangan maupun uji laboratorium yang telah diintegerasi untuk menghasilkan kesimpulan dari tujuan penelitian. Hasil penelitian ini disajikan dalam bentuk peta, gambar, tabel dan buku yang kemudian di presentasikan kepada tim dosen penguji. Pengerjaan laporan ini dikonsultasikan dan diarahkan oleh dosen pembimbing. Laporan disajikan secara runtut dan sistematis mulai dari pendahuluan, dasar teori, metode, analisis data hingga penarikan kesimpulan terhadap masalah yang dibahas. IV.2.3.5. Jadwal penelitian Jadwal penelitian ditunjukan pada Tabel IV-1 yang dimulai dari bulan Januari 2019 sampai Juli 2019, dari tahap pendahuluan hingga tahap penyusunan laporan.

52

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

Tabel IV-1 Jadwal Penelitian

No

Uraian kegiatan

1 2 3

Tahap Pendahuluan Tahap Pengumpulan Data Tahap Uji Laboratorium Tahap Penyusunan Laporan

4

2019 Januari Februari Maret April Mei Juni Juli 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

53

BAB IV HIPOTESIS DAN METODE PENELITIAN

Gambar IV-1 Diagram alir penelitian

54

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR PUSTAKA Aguila, Y.Y., 2007. Geologi Daerah Sendang dan Sekitarnya serta genesa kaolin di Daerah Jetak, Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul Yogyakarta. Gadjah Mada, Yogyakarta. Al-Ani, D.T., Sarapää, D.O., 2008. CLAY AND CLAY MINERALOGY. GEOLOGIAN TUTKUSKESKUS 95. Angraini, B., 2009. Geologi Daerah Krangsari dan Sekitarnya serta Variasi Geokimia endapan Kaolin secara Vertikal di Daerah Jetak, Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul, Yogyakrata. Gadjah Mada, Yogyakarta. Baioumy, H.M., Gilg, H.A., Taubald, H., 2012. Mineralogy and Geochemistry of the Sedimentary Kaolin Deposits From Sinai, Egypt: Implications for Control by the Source Rocks. Clays and Clay Minerals 60, 633–654. https://doi.org/10.1346/CCMN.2012.0600608 Betts, J., 2010. Kaolinite with dendritic patterns from Vance County, North Carolina [WWW Document]. URL http://www.johnbettsfineminerals.com/jhbnyc/mineralmuseum/picshow.php?id=27740 (accessed 1.12.19). Bronto, S., Hartono, H.., 2001. Panduan Ekskursi Geologi Kuliah Lapangan 2. STTNAS, Yogyakarta. Chen, P.Y., 2001. Mineralogy of Dickite and Nacrite from Northern Taiwan. Clays and Clay Minerals 49, 586–595. https://doi.org/10.1346/CCMN.2001.0490608 Christidis, G.E., 2010. Industrial Clays, in: Ferraris, G., Christidis, G.E. (Eds.), Advances in the Characterization of Industrial Minerals. European Mineralogical Union, pp. 341–414. https://doi.org/10.1180/EMU-notes.9.9 Cruz, M.D.R., 2007. Genesis and evolution of the kaolin-group minerals during the diagenesis and the beginning of metamorphism. Seminarius SEM 3, 12. da Costa, M.L., Moraes, E.L., 1998. Mineralogy, geochemistry and genesis of kaolins from the Amazon region. Mineralium Deposita 33, 283–297. https://doi.org/10.1007/s001260050147 Dyar, M.D., Micker, G.E., 2008. Mineralogy Database. Tasa Graphics, New Mexico. Fadhilestari, I., 2011. Rekonstruksi Lingkungan Pengendapan dan Penentuan Umur Berdasarkan Foraminifera Besar pada Formasi Wonosari, Kecamatan Panggang, Kabupaten Gunung Kidul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Grim, R.E., 1968. Clay Mineralogy. McGraw - Hill Book Company, New York. Handini, E., 2008. Geologi dan Karakteristik Alterasi Argilik Daerah Jetak, Desa Karangsari, Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta serta Rekomendasi Pemanfaatanya untuk Kertas. Gadjah Mada, Yogyakarta. Harbeen, P.W., 1995. The Industrial Minerals HandyBook, 2nd ed. Industrial Mineral Division Metal Bulletin PLC, London. Lefond, S.J., 1983. Industrial Minerals and Rocks (non metallics other than Fuels), 5th ed. Society of Mining Engineers of American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, Inc., New York.

55

DAFTAR PUSTAKA

Meliawati, 2010. Karakteristik Batuan Vulkanik Daerah Jetak dan Sekitarnya, Desa Karangsari, Kecamatan Semin, Kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Gadjah Mada, Yogyakarta. Millot, G., 1970. Geology of Clays. Springer - Verlag, New York. Murray, H.H., 2006. Applied Clay Mineralogy - Occurrences, Processing and Application of Kaolins, Bentonites, Palygorskite-Sepiolite, and Common Clays, Developments in Clay Science. Elsevier. https://doi.org/10.1016/S1572-4352(06)X0200-3 Murray, H.H., 1999. Applied clay mineralogy today and tomorrow. Clay Minerals 34, 39–39. https://doi.org/10.1180/000985599546055 Siddiqui, M.A., Ahmed, Z., Saleemi, A.A., 2005. Evaluation of Swat kaolin deposits of Pakistan for industrial uses. Applied Clay Science 29, 55–72. https://doi.org/10.1016/j.clay.2004.09.005 Suhala, S., Arifin, M., Permana, D., Haryadi, H., HP, M., Saleh, R., Suhendar, Sudradjat, A., Kunrat, T.S., Suseno, T., Mandalawanto, Y., 1997. Bahan Galian Industri. Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral, Bandung. Surono, Toha, B., Sudarno, I., 1992. Peta Geologi Lembar Surakarta - Giritronto, Jawa. Van Bemmelen, R.W., 1949. The Geology of Indonesia, vol. IA General Geology of Indonesia. Government Printing Office, The Hague.

56