Referat Full Revisi 1 Daftar Isi Cek.docx

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS GADJAH MADA FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK GEOLOGI

KARYA REFERAT KARAKTERISTIK DAN PEMANFAATAN KAOLIN UNTUK BAHAN BAKU INDUSTRI (STUDI KASUS : DAERAH CERRO RUBIO, PATAGONIA, ARGENTINA)

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

Dosen Pembimbing: Ir. A. DEWI TITISARI, M.T., Ph.D.

YOGYAKARTA MEI 2018

i

HALAMAN PENGESAHAN

KARYA REFERAT

KARAKTERISTIK DAN PEMANFAATAN KAOLIN UNTUK BAHAN BAKU INDUSTRI (STUDI KASUS : DAERAH CERRO RUBIO, PATAGONIA, ARGENTINA)

Disusun untuk Memenuhi Persyaratan Mata Kuliah Referat yang Diselenggarakan Oleh DepartemenTeknik Geologi, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.

DosenPembimbing,

Penyusun

Ir. A. Dewi Titisari, M.T., Ph.D. NIP: 196601231994032001

Ivan Rama Dzaky Dijunio NIM: 15/378926/TK/42868

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

ii

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan kuasa-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya referat dengan judul ‘Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)’ dengan baik dan tepat waktu. Penulisan karya referat ini bertujuan untuk memenuhi mata kuliah Referat yang diselenggarakan oleh Departemen Teknik Geologi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Penyelesaian karya referat ini tidak lepas dari bantuan, pengarahan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada: 1. Ir. A. Dewi Titisari, M.T., Ph.D. Selaku dosen pembimbing karya referat atas bimbingan, pengarahan dan motivasi sehingga penyusunan karya ini terselesaikan dengan baik. 2. Orang tua yang telah memberikan dukungan baik moral maupun materi yang telah diberikan selama ini. 3. Teman – teman mahasiswa Departemen Teknik Geologi Universtas Gadjah Mada angkatan 2015 yang telah membantu dan memberikan motivasi pengerjaan ini. 4. Segenap pihak yang telah memberikan ide dan bantuan yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Dalam penyusunan karya referat ini, penulis telah berusaha agar dapat terselesaikan secara tepat waktu dan menjadi karya yang baik. Namun, penulis menyadari bahwa karya ini masih terdapat kekurangan dan kesalahan yang membutuhkan perbaikan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar dalam penulisan karya selanjutnya menjadi lebih baik. Penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat kepada pembaca. Yogyakarta, 19 April 2018

Ivan Rama Dzaky Dijunio

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

iii

DAFTAR ISI JUDUL............................................................................................................. HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ i KATA PENGANTAR ................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... v DAFTAR TABEL ........................................................................................ vi BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1 I.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 I.2 Maksud dan Tujuan .............................................................................. 2 I.2.1 Maksud .......................................................................................... 2 I.2.2 Tujuan ............................................................................................ 2 I.3 Pembatasan Masalah ............................................................................ 2 I.4 Metodologi Penelitian .......................................................................... 2 BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN .......................................................... 3 II.1 Terminologi Kaolin ............................................................................. 3 II.2 Karakteristik Kaolin ............................................................................ 5 II.2.1 Sifat Fisik ..................................................................................... 5 II.2.2 Sifat Kimia ................................................................................... 7 BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN .................................... 11 III.1 Kaolinite .......................................................................................... 12

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

iv

III.2 Dickite.............................................................................................. 13 III.3 Nacrite.............................................................................................. 15 III.4 Halloysite ......................................................................................... 17 III.5 Perbandingan Tipe Mineral Kelompok Kaolin................................ 19 BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN ........................................................ 20 IV.1 Kertas ............................................................................................... 21 IV.2 Cat.................................................................................................... 25 IV.3 Keramik ........................................................................................... 26 IV.4 Karet ................................................................................................ 28 IV.5 Plastik .............................................................................................. 29 IV.6 Tinta ................................................................................................. 30 IV.7 Katalis .............................................................................................. 31 IV.8 Serat Gelas (Fiberglass) .................................................................. 32 IV.9 Semen .............................................................................................. 32 IV.10 Pemanfaatan Lain – lainya ............................................................ 33 IV.11 Perbandingan Beberapa Pemanfaatan Kaolin ............................... 33 BAB V STUDI KASUS .............................................................................. 35 V.1 Setting Geologi ................................................................................. 35 V.2 Karakteristik Endapan Kaolin ........................................................... 37 V.2.1 Sifat Fisik ................................................................................... 38 V.2.2 Sifat Kimia ................................................................................. 40 V.3 Pemanfaatan Endapan Kaolin ........................................................... 42 BAB VI KESIMPULAN ............................................................................. 47 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 48 Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

v

DAFTAR GAMBAR Gambar II-1 Desposit kaolin dekat Cantarrana, Bolivar (Sousa, 2017) ................4 Gambar II-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) .......................................7 Gambar II-3 Sketsa diagram struktur Kaolinite (Murray, 2006)...........................8 Gambar II-4 Pola XRD dari mineral lempung pada endapan kaolin di Sinai (Baioumy et al., 2012) ......................................................................9 Gambar III-1 Foto Scanning Electron Micrograph dari Kaolinite (Murray, 2006) ...............................................................................................13 Gambar III-2 Foto

Scanning

Electron

Micrograph

dari

Dickite

(https://www. minersoc . org/?s=dickite) .......................................15 Gambar III-3 Foto Scanning Electron Micrograph dari Nacrite (Chen, 2001) ...............................................................................................16 Gambar III-4 Sketsa diagram struktur dari Halloysite yang terhidrasi (Murray, 2006). ..............................................................................17 Gambar III-5 Foto Scanning Electron Micrograph dari Halloysite (Murray, 2006). ..............................................................................................18 Gambar V-1 Lokasi deposit kaolin di Patagonia. (1) Lembah Sungai Chubut; (2) Lotes 18 dan 19; (3) Lote 8 dan (4) Cerro Rubio{daerah penelitian[lingkaran merah]} (Cravero et al., 2001). ..............................................................................................36

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

vi

Gambar V-2 Setting

geologi

dari

Cerro

Rubio

{daerah

penelitian[lingkaran merah]} dan deposit kaolin Lote 8 (La Esperanza, Nandu, Union). (Panza et al., 1994 dalam (Cravero et al., 2001) ......................................................................37 Gambar V-3 Sayatan tipis yang menunjukkan tumpukan vermiform kaolinite dalam matriks kaolinite yang sangat halus ((Cravero et al., 2001). ....................................................................................38 Gambar V-4 Foto SEM dari tumpukan vermiform kaolinite dan matriks kaolinite (Cravero et al., 2001). ......................................................39 Gambar V-5 XRD dari Cerro Rubio tuff. (Cravero et al., 2001). ......................42

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

vii

DAFTAR TABEL Tabel II-1

Komposisi kimia dari endapan kaolin di Amazon (da Costa and Moraes, 1998) ............................................................................10

Tabel III-1 Klasifikasi mineral lempung (Grim, 1968) .......................................11 Tabel III-2 Sifat fisik representatif kaolinite (Murray, 2006). ............................13 Tabel III-3 Perbandingan tipe mineral kelompok kaolin (Christidis, 2010; Cruz, 2007; Murray, 2006) ...............................................................19 Tabel IV-1 Pemanfaatan Kaolin untuk bahan baku industri (Murray, 1999) ......20 Tabel IV-2 Ukuran partikel dan kecerahan dari beberapa pelapisan (coating) lempung kaolin (Murray, 2006). .......................................22 Tabel IV-3 Karakteristik pengisi (filler) yang sempurna (Murray, 2006)...........24 Tabel IV-4 Peringkat filler (pengisi) kaolin (Murray, 2006) ..............................24 Tabel IV-5 Spesifikasi kaolin untuk industri kertas (Suhala et al., 1997) ...........24 Tabel IV-6 Spesifikasi kaolin untuk cat (Siddiqui et al., 2005) ..........................26 Tabel IV-7 Formulasi tubuh keramik secara umum untuk whiteware (Christidis, 2010). .............................................................................27 Tabel IV-8 Spesifikasi kaolin untuk keramik (Suhala et al., 1997) ....................28 Tabel IV-9 Spesifikasi kaolin untuk plastik (Siddiqui et al., 2005) ....................30 Tabel IV-10 Spesifikasi kaolin untuk fiberglass (Watkins, 1986 dalam Murray, 2006) ...................................................................................32 Tabel IV-11 Perbandingan beberapa pemenfaatan kaolin untuk bahan baku industri (Christidis, 2010; Murray, 2006; Siddiqui et al., 2005; Suhala et al., 1997) ...........................................................................34

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

viii

Tabel V-1

Sifat-sifat kaolin Cerro Rubio dan kaolin keramik lainnya yang dieksploitasi di daerah-daerah sekitarnya (Cravero et al., 2001). ................................................................................................41

Tabel V-2

Elemen utama dan elemen jejak pada batuan yang berbeda di La Esperanza, Cerro Rubio dan deposit Lote 8 lainnya(Cravero et al., 2001) .......................................................................................41

Tabel V-3

Perbandingan Cerro Rubio Kaolin dengan beberapa spesifikasi pemanfaatan kaolin (Christidis, 2010; Cravero et al., 2001; Murray, 2006; Siddiqui et al., 2005; Suhala et al., 1997) .................46

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina)

BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang 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). Kaolin merupakan salah satu material geologi yang banyak dimanfaatkan untuk industri. Kaolin merupakan mineral lempung yang memiliki warna putih, lunak, dan bersifat plastis yang sebagian besar tersusun oleh mineral kaolinit yang pipih (Harbeen, 1995). Kaolin dapat dimanfaatkan untuk bahan industi kertas, keramik, karet, meadis, kosmetik, detergen, adsorben, insektisida, tekstil dan masih banyak lainya. Pemanfaatan tersebut didasarkan pada karakteristik kaolin itu sendiri. Oleh karena pemanfaatanya yang sangat luas, hal ini menjadi tema utama dalam penulisan karya referat ini. Dalam karya referat ini akan dikaji karakteristik dan pemanfaatan dari endapan kaolin yang berada di Cerro Rubio, Patagonia, Argentina.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 1

BAB I PENDAHULUAN

I.2 Maksud dan Tujuan I.2.1 Maksud Memberikan pengetahuan mengenai karakteristik dan pemanfaatan kaolin untuk bahan baku industi I.2.2 Tujuan 

Menjelaskan karakteristik fisik dan kimia kaolin



Menjelaskan tipe – tipe dari kelompok mineral kaolin



Menjelaskan manfaat – manfaat kaolin untuk bahan baku industri



Menjabarkan secara lebih spesifik karakteristik dan pemanfaatan mineral kaolin di daerah Cerro Rubio, Panagonia, Argentina.

I.3 Pembatasan Masalah Dalam penulisan karya referat ini, pembahasan masalah dibatasi dalam lingkup mineral lempung khususnya kelompok kaolin baik karakterisitk dan pemanfaatanya. Pembahasan dilanjutkan dengan penguraian karakteristik dan pemanfaatan dari studi kasus endapan kaolin di Cerro Rubio, Panagonia, Argentina. I.4 Metodologi Penelitian Dalam penulisan karya referat ini, penyusun menggunakan metode studi pustaka, yaitu dengan mempelajari sumber – sumber refrensi berupa buku, jurnal dan karya ilmiah lainya yang membahas mengenai kaolin.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 2

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN II.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 II-1). Mineral lempung pembentuk kaolin adalah aluminum silika hidrous dengan komposisi 2H2O, Al2O, 2SiO dan lainya yang menunjukan ketidakmurnian atau material yang teradsorpsi. Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 3

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

Gambar II-1 Desposit kaolin dekat Cantarrana, Bolivar (Sousa, 2017) 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’, ‘Chamotte’ and ‘Molochite’ adalah sinonim yang merujuk ke lempung kaolinitik

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 4

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

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. II.2 Karakteristik Kaolin II.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 memiliki lapisan yang konduktif. Muatan negatif yang diamati dalam beberapa Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 5

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

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 II-2 b). 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 II-2 c). 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.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 6

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

Gambar II-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) II.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 II-3) (Murray, 2006). Formula struktural kaolinite adalah Al4Si4O10(OH)8 dan komposisi kimia teoritis adalah Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 7

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

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 II-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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 8

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

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

Gambar II-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 II-1).

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 9

BAB II KARAKTERISTIK KAOLIN

Tabel II-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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 10

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

BAB III 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-1 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 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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 11

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

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.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 II-3) (Murray, 2006). Struktur ini diklasifikasikan sebagai mineral lempung lapisan 1: 1. Baik lembaran silika 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-1), 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) . Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 12

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

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-2 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

Gambar III-1 Foto Scanning Electron Micrograph dari Kaolinite (Murray, 2006) III.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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 13

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

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 II-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. 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-2). 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).

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 14

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

Dickite umumnya dibentuk oleh alterasi hidrotermal. Biasanya dickite ditemukan bersamaan dengan nacrite di endapan kaolinite hidrotermal.

Gambar III-2 Foto Scanning Electron Micrograph dari Dickite (https://www. minersoc . org/?s=dickite) III.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 II-3) (Murray, 2006). Perbedaan pada mineral kaolin adalah cara di mana lapisan unit ditumpuk di atas satu sama

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 15

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

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-3). 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-3 Foto Scanning Electron Micrograph dari Nacrite (Chen, 2001)

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 16

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

III.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-4) dan bentuk dehidrasi, 7,2A˚ (Murray, 2006). Bentuk halloysite pada

Scanning Electron Micrograph adalah tabung memanjang

(gambar III-5).

Gambar III-4 Sketsa diagram struktur dari Halloysite yang terhidrasi (Murray, 2006).

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 17

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

Gambar III-5 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 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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 18

BAB III TIPE MINERAL KELOMPOK KAOLIN

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.5 Perbandingan Tipe Mineral Kelompok Kaolin Tabel III-3 Perbandingan tipe mineral kelompok kaolin (Christidis, 2010; Cruz, 2007; Murray, 2006) Perbandingan Bentuk Kristal Kelangkaan Genesa Keterdapatan lapisan molekul air Komposisi Kimia Sistem Kristal Morfologi

Parameter sel

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 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 yang Vermicular 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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 19

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

BAB IV 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 IV-1. 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 rendah dan tinggi), kecerahan dan putih, gloss dan kehalusan, permintaan perekat, kekuatan film, penerimaan tinta, dan kualitas cetak. Tabel IV-1 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

Tanning leather Pharmaceuticals Enamels Pastes and glues Insecticide carriers

Plaster Filter aids Cosmetics Crayons Detergents

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 20

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

Fibreglass Foundries Desiccants

Medicines Sizing Textiles

Roofing granules Linoleum Polishing compounds

IV.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. 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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 21

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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 IV-2 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 (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 Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 22

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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 IV-3) (Murray, 2006). Kaolin bukan pengisi (filler) yang paling bagus, tetapi memenuhi beberapa kriteria yang tercantum dalam tabel IV-3. 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 IV-4 menunjukkan peringkat pengisi (filler) kaolin. Kertas diisi untuk memperpanjang serat untuk mengurangi biaya dan meningkatkan beberapa properti termasuk opasitas, kecerahan, kelembutan dan

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 23

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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 IV-3 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 IV-4 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

Kemudian untuk mendapatkan kertas yang baik diperlukan spesifikasi berikut : Tabel IV-5 Spesifikasi kaolin untuk industri kertas (Suhala et al., 1997) Spesifikasi Fisika -. Derajat Putih -. Ukuran butir <2mikron >5mikron -. Bentuk partikel -. Viskositas

Pelapis (coating)

Pengisi (filler)

>83%

79 – 83,5%

71 – 80% 3 – 8% Flad shape

30 – 68% 12 – 50% -

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 24

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

Pada 10 – 100 spm Percent solid -. Abrasion Index -. pH -. Kandungan air Kimia SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K 2O Na2O L.O.I

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%

IV.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. 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 Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 25

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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 IV-6) : Tabel IV-6 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

IV.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 Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 26

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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 IV-5). 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 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 IV-7 Formulasi tubuh keramik secara umum untuk whiteware (Christidis, 2010). Product Hard porcelain Soft porcelain Bone china Vitreous sanitaryware Earthenware Lime wall tiles

China clay (%) 50 – 55 40 25 28 25 25

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

Others (%)

15 – 25 20 – 30 25 18 10 – 20 0

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

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): Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 27

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

Tabel IV-8 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

IV.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 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, Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 28

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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). IV.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 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 Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 29

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

dapat secara substansial meningkatkan kekuatan tumbukan plastik, misalnya, dalam polypropylene dan PVC. Spesifikasi kaolin untuk pengisi (filler) plastik adalah sebagai berikut (tabel IV-9): Tabel IV-9 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

IV.6 Tinta Industri tinta menggunakan kaolin sebagai pigmen anorganik utama. Meskipun ini adalah penggunaan kaolin yang kecil tetapi penting. Formulasi tinta 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.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 30

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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. IV.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 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

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 31

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

bumi. Kaolin untuk aplikasi ini harus rendah zat besi dan unsur alkali dan alkali tanah. IV.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 IV-10) (Watkins, 1986 dalam Murray, 2006). Tabel IV-10 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%

IV.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 Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 32

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

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). IV.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,

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. IV.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 bab ini.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 33

BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN

Tabel IV-11 Perbandingan beberapa pemenfaatan kaolin untuk bahan baku industri (Christidis, 2010; Murray, 2006; Siddiqui et al., 2005; Suhala et al., 1997) 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

Pelapis (coating) >83%

Kertas Pengisi (filler) 79 – 83,5%

Pemanfaatan Kaolin untuk bahan baku industri Keramik Karet Gerabah Gerabah Porselen saniter Halus Kasar >90,0 >90,0 >80,0 >80,0 76-84%

Plastik

Cat

70 – 92%

76 – 90% 30 - 60 0,6 – 1,1% -

71 – 80% 3 – 8% Flad shape

30 – 68% 12 – 50% -

>80,0 -

>80,0 -

>80,0 -

>80,0 -

-

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

4,5 – 7,0 <1% -

<5,0 -

<5,0 -

<7,0 -

<7,0 -

1% -

17 – 90% 0 – 22% 25 -55

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 -

-

---

1,2 – 2,7% -

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 34

BAB V STUDI KASUS

BAB V STUDI KASUS Dalam tulisan ini akan dibahas mengenai karakteristik dan pemanfaatan kaolin dari Cerro Rubio, Argentina. Endapan kaolin ini diteliti oleh Fernanda Cravero, Eduardo Dominguez dan Claudio Iglesias (Cravero et al., 2001). V.1 Setting Geologi Endapan Cerro Rubio terletak sekitar 150 km barat laut San Julia di Provinsi Santa Cruz dan 30-km arah timur dari area Lote 8 yang terkenal. Geologi daerah tersebut, sebagaimana ditafsirkan oleh (Panza et al. 1994), ditunjukkan pada gambar V-2. Batuan batuan tua di wilayah ini masuk dalam grup Bah´ıa Laura dan terdiri dari ash-flow tuf (formation Chon Aike) dan ash-fall tuf (formasi Lama Matilde). Grup ini berumur sekitar 150 hingga 170 m (Jurassic tengah - atas). Kelompok ini terletak tidak selaras diatas batuan andesit dan basaltik Formasi Bajo Pobre. Grup Bah´ıa Laura ditutupi oleh sedimen fluvial, Formasi Baquero (Lower Cretaceous). Formasi ini terdiri dari dua anggota. Anggota bagian bawah terdiri dari konglomerat, batupasir dan batulempung. Endapan kaolin ditambang dari lokasi ini (Lotes 18 dan 19, Gambar V-1). Anggota bagian atas terdiri dari tuf abu-jatuh terinterkalasi di antara konglomerat dan batupasir. Tidak ada bukti bahwa formasi ini telah terkaolinisasi. Karena sedimen Cretaceous bagian bawah (Aptian) mengandung kaolin yang tererosi dari batuan berumur tengah sampai atas Jura, sehingga umur kaolinisasi telah ditetapkan sebagai Jura Atas (Cravero et al., 2001). Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 35

BAB V STUDI KASUS

Gambar V-1 Lokasi deposit kaolin di Patagonia. (1) Lembah Sungai Chubut; (2) Lotes 18 dan 19; (3) Lote 8 dan (4) Cerro Rubio{daerah penelitian[lingkaran merah]} (Cravero et al., 2001). Di daerah Cerro Rubio, tersingkap lapisan terkaolinisasi setebal 3–4 m yang terdiri dari 1–2 m ash-fall tuf dengan interkalasi lapisan lapilli. Jurus lapisan N150o dan kemiringan 15o ke arah barat (Cravero et al., 2001). Tuf masif, ukuran butir yang berbeda dan dilaminasi ke bagian atas urutan. Tuff berwarna putih dengan beberapa lapisan merah pada bawahnya. Pada lapisan yang ukuran butirannya lebih kasar ditemukan kuarsa dan biotit. Batupasir konglomerat Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 36

BAB V STUDI KASUS

bersilangan siur ditemukan di bagian atas urutan stratigrafi. Di La Esperanza, 5 m tuff terlaminasi dengan kristal biotit dalam massa butiran halus putih dilapis oleh 1,50 m dari tuff abu-abu kaolin halus berbutir halus. Lapisan ini ditutupi oleh tiga lapisan tuf berlumpur hingga berpasir dengan tebal 1 hingga 2 m..

Gambar V-2 Setting geologi dari Cerro Rubio {daerah penelitian[lingkaran merah]} dan deposit kaolin Lote 8 (La Esperanza, Nandu, Union). (Panza et al., 1994 dalam (Cravero et al., 2001) V.2 Karakteristik Endapan Kaolin Peneliti mengambil 20 sampel dari tipe litologi yang berbeda dari daerah Cerro Rubio. Sampel ini kemudian dianalisis di laboratorium dengan metode Xray powder diffraction, polarized-loght microscope dan scanning electron microscopy-energy dispersive x-ray untuk menentukan mineralogi dan petrografi dari sampel – sampel yang telah diambil (Cravero et al., 2001). Selain petrografi Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 37

BAB V STUDI KASUS

dan mineralogi, dilakukan pula analisis kimia untuk mengetahui kandungan elemen mayor dan elemen tanah jarang (REE) dengan metode Induced Coupled Plasma (Cravero et al., 2001). V.2.1 Sifat Fisik Batuan Cerro Rubio telah teralterasi kuat sehingga tekstur aslinya tidak terlihat jelas di sayatan tipis. Pada sayatan tipis dan di bawah mikroskop elektron, kaolinite diamati membentuk tumpukan vermiform mulai dari ukuran 10 μm hingga 0,2 mm dalam matriks kristalitit kaolinit yang sangat halus dari sekitar 2 μm (gambar V-3 dan V-4) (Cravero et al., 2001). Tumpukan menunjukkan konsentrasi oksida besi di sepanjang belahan (gambar V-3). Sebagian besar kristal yang sekitar 0,1 mm adalah fragmental dan menunjukkan bentuk heksagonal dengan ujung tererosi.

Gambar V-3 Sayatan tipis yang menunjukkan tumpukan vermiform kaolinite dalam matriks kaolinite yang sangat halus ((Cravero et al., 2001).

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 38

BAB V STUDI KASUS

Gambar V-4 Foto SEM dari tumpukan vermiform kaolinite dan matriks kaolinite (Cravero et al., 2001). Pada batuan yang teralterasi lemah di La Esperanza, terdapat butiran besar kristal heksagonal hijau pucat berukuran sekitar 0,2 mm yang membentuk 15% dari komposisi batuan yang tersebar dalam matriks putih halus (Cravero et al., 2001). Matriks ini terdiri dari pecahan abu di tanah yang hampir isotropik. Pada sayatan tipis, diamati bahwa kristal hijau pucat besar yang secara makroskopis tampak sebagai butiran biotit terdiri dari kaolinit murni dengan oksida besi yang terkonsentrasi di sepanjang belahan, lapisan biotit diapit di antara lapisan kaolinit atau agregat columnar dari kaolinite berkembang tegak lurus dengan permukaan biotit (Cravero et al., 2001). Tekstur seperti ini juga dapat diamati pada sampel Cerro Rubio. Cerro Rubio Kaolin (tabel V-1) memiliki nilai densitas 1,54. Kendungan silikanya adalah 8,8 ml. Viskositas minimalnya adalah 264 cps. Tixotropinya adalah 48%. Kecerahan pada sampel mentah adalah 79,8% sedangkan pada

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 39

BAB V STUDI KASUS

sampel yang telah dipanaskan 1250oC adalah 80,0%. Surface Area pada sampel ini adalah 24,2 m2/g. Dan pHnya adalah 7,6 yang berarti mendekati netral. V.2.2 Sifat Kimia Difraktogram sinar-X menunjukkan bahwa semua lapisan terdiri dari kaolinite dengan jumlah kuarsa dan opal CT yang bervariasi (gambar V-5) (Cravero et al., 2001). Kaolinite menunjukan struktur cacat rendah yang ditandai dengan kehadiran tiga triplet dalam kisaran 20–408 2u (gambar V-5). Kandungan kuarsa, ditentukan secara optis, berkisar kurang dari 5% berat hingga 15-20% berat. Pada batuan La Esperanza, difraksi sinar-X menunjukkan komposisi yang seragam pada lapisan yang berbeda: kaolinit dan opal CT dengan sedikit kuarsa dan jejak smektit (gambar V-5). Pada tabel V-2, sampel A mewakili lapisan yang teralaterasi lemah di bagian bawah sekuen, sampel B lapisan dengan butiran terhalus dan C tuf lanauan. Kandugan SiO2 yang tinggi dalam sampel A adalah karena tingkat alterasi yang lebih rendah dan kehadiran opal CT, sampel B menunjukkan SiO2 terendah dan konten Al2O3 tertinggi, yang menunjukkan tingkat alterasi yang lebih tinggi, dan sampel C menunjukkan nilai SiO2 dan Al2O3 yang sedang, karena telag teralterasi dan mengandung kristal kuarsa berbutir kasar. Analisis EDAX menunjukkan bahwa fase terdiri dari Si O, dan Al. Mempertimbangkan morfologi kristal, indeks bias dan komposisi kimia, fase ini dapat dianggap sebagai kaolinite (Cravero et al., 2001).

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 40

BAB V STUDI KASUS

Tabel V-1 Sifat-sifat kaolin Cerro Rubio dan kaolin keramik lainnya yang dieksploitasi di daerah-daerah sekitarnya (Cravero et al., 2001).

Tabel V-2 Elemen utama dan elemen jejak pada batuan yang berbeda di La Esperanza, Cerro Rubio dan deposit Lote 8 lainnya(Cravero et al., 2001)

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 41

BAB V STUDI KASUS

.

Gambar V-5 XRD dari Cerro Rubio tuff. (Cravero et al., 2001). V.3 Pemanfaatan Endapan Kaolin Berdasarkan tabel V-1 yang menunjukan sifat – sifat endapan kaolin pada Cerro Rubio. Tabel tersebut kemudian dibandingkan dengan tabel perbandingan beberapa pemanfaatan kaolin untuk bahan baku industri (tabel IV-11). Sehingga dihasilkan tabel perbandingan antara karakteristik kaolin di cerro rubio dan beberapa spesifikasi pemanfaatan kaolin. Warna merah menunjukan karakeristik kaolin cerro rubio kurang/tidak sesuai dengan spesifikasi pemanfaatan kaolin.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 42

BAB V STUDI KASUS

warna hijau menunjukan karakteristik kaolin cerro rubio yang cukup/sesuai spesifikasi pemanfaatan kaolin. Pemanfaatan untuk industri kertas kurang tepat, karena untuk pelapis (coating), kaolin harus memiliki opasitas yang bagus dan GE brightness yang tinggi. Berdasarkan klasifikasi ukuran partikel dan kecerahan murray (2006), endapan pada cerro rubio hanya masuk dalam regular coating clay no. 3. Dimana ini merupakan kualitas terendah untuk coating clay. Kemudian untuk pengisi (filler)

endapan

cukup

memenuhi

spesifikasi.

Karena

pengisi

(filler)

membutuhkan ukuran partikel yang lebih kasar dan kecerahan yang lebih rendah dari coating clay. Pemanfaaan endapan ini untuk industri cat cukup tepat. Karena cat membutuhkan kaolin dengan derajat putih 76 – 90%, dimana kaolin ini memiliki derajat putih 79,8% dan kandungan Fe2O3 memenuhi meskipun ada beberapa sampel yang melebihi sedikit. Namun, tidak adanya data mengenai oil adsorption membuat kaolin ini kurang sempurna untuk cat. Pemanfaatan endapan ini untuk industri keramik cukup tepat. Karena derajat putih yang cukup tinggi meskipun berada dibawah spesifikasi sedikit. Hal ini diperkuat akan adanya lokasi endapan lain disekitar lokasi ini yang juga memanfaatkan kaolin tersebut untuk membuat keramik. Jika produk viskositas tinggi ini dicampur dengan kaolin lain yang kurang kental dari area tersebut, maka akan cocok untuk memproduksi produk makan dan sanitaryware (Cravero et al., 2001). Namun jenis keramik yang paling cocok adalah gerabah halus.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 43

BAB V STUDI KASUS

Pemanfaatan endapan ini untuk industri karet cukup tepat. Karena spesifikasi dalam industri karet tidak membutuhkan spesifikasi yang kompleks. Sehingga berdasarkan derajat putih, kaolin ini masuk dalam spesifikasi meskipun tidak ada data yang menunjukan kandungan air. Tapi ini diperkuat bahwa lokasi cerro rubio merupakan lokasi yang kering sehingga kandungan airnya pun sangat sedikit. Sedangkan pemanfaatan untuk industri plastik kurang tepat. Karena ada beberapa spesifikasi yang tidak ditunjukan dalam data karakteristik kaolin ini. Pemanfaatan endapan ini untuk industri tinta kurang tepat. Karena dibutuhkan 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. Pemanfaatan endapan ini untuk industri katalis kurang tepat. Karena dibutuhkan kemurnian kaolin yang tinggi dalam operasi penguraian minyak bumi dimana kaolin mengandung besi rendah, titanium dan alkali, dan senyawa alkalin tanah lebih utamakan. Pemanfaatan endapan ini untuk industri serat gelas (fiberglass) kurang tepat. Karena kaolin harus memenuhi spesifikasi kimia yang agak ketat (Watkins, 1986 dalam Murray, 2006): Al2O3 38,570.6%; SiO2 45.070,5%; TiO2 1,570,3%; Fe2O3 0,6% maksimum. Sedangkan kaolin pada endapan ini mengandung Al2O3 19 25%; SiO2 59 – 67%; TiO2 0,38 – 0,44%; Fe2O3 1,08 – 1,16%. Pemanfaatan endapan ini paling tepat adalah untuk industri karet karena memenuhi kriteria yang dibutuhkan. Sedangkan untuk industri keramik, cat dan plastik cukup tepat, namun dibutuhkan data lebih lanjut mengenai oil adsorption

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 44

BAB V STUDI KASUS

dan ukuran butir sampel. Dan untuk industri lainya kurang tepar karena banyak karakteristik kaolin yang tidak memenuhi spesifikasi, baik itu lebih ataupun kurang. Namun menurut penulis (Cravero et al., 2001) properti utama dari kaolin Cerro Rubio yang membuatnya berbeda dari kaolin lain di daerah ini adalah kecerahan alami yang tinggi. Karakteristik ini, memungkinkan kaolin ini, jika dimikronisasi, untuk digunakan sebagai pengisi dalam plastik, khususnya PVC. Karena reologi, pH dan kecerahannya, mungkin digunakan sebagai extender pada cat putih. Bahkan dengan kecerahan tinggi, viskositasnya yang tinggi, menghalangi penggunaannya di industri kertas. Jika produk viskositas tinggi ini dicampur dengan kaolin lain yang kurang kental dari area tersebut, bisa jadi cocok untuk memproduksi produk makan dan sanitaryware (Cravero et al., 2001).

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 45

BAB V STUDI KASUS

Tabel V-3 Perbandingan Cerro Rubio Kaolin dengan beberapa spesifikasi pemanfaatan kaolin (Christidis, 2010; Cravero et al., 2001; Murray, 2006; Siddiqui et al., 2005; Suhala et al., 1997) 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

Pelapis (coating) >83%

Kertas Pengisi (filler) 79 – 83,5%

Pemanfaatan untuk bahan baku industri Keramik Gerabah Gerabah Porselen saniter Halus Kasar >90,0 >90,0 >80,0 >80,0

76-84%

70 – 92%

76 – 90%

79,8%

Karet

Plastik

Cerro Rubio Kaolin

Cat

71 – 80% 3 – 8% Flad shape

30 – 68% 12 – 50% -

>80,0 -

>80,0 -

>80,0 -

>80,0 -

-

17 – 90% 0 – 22% -

-

-

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

4,5 – 7,0 <1% -

<5,0 -

<5,0 -

<7,0 -

<7,0 -

1% -

25 -55

30 - 60

264 7,6 -

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% -

64 – 67% 19 – 20% 1,08 – 1,3 % 0,38 – 0,47% 0,03 – 0,18% 0,09 – 0,22% 0,04 – 0,14% 0,41 – 1,30% 10,8 – 11,8%

1,2 – 2,7% -

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 46

BAB VI KESIMPULAN

BAB VI KESIMPULAN Berdasarakan pemaparan pada masing – masing bab, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Karakteristik kaolin didasarkan pada sifat fisik baik secara makroskopis maupun mikroskopis melalui yang diidentifikasi dengan metode petrologi (secara langsung contoh setangan), petrografi, SEM dan sifat kimianya diidentifikasi dengan metode XRD, geokimia (ICP). 2. Tipe mineral kelompok kaolin terbagi menjadi 4, yaitu kaolinite, dickite, nacrite dan halloysite. 3. Pemanfaatan kaolin untuk bahan baku industri sangat luas seperti untuk industri kertas, cat, tinta, keramik, karet, plastik, katalis, serat gelas (fiberglass), semen dan lain – lainya. Pemanfaatan ini didasarkan pada karakteristik kaolin. 4. Endapan kaolin Cerro Rubio memiliki karakteristik yang sesuai untuk dimanfaatkan dalam industri karet, keramik, cat dan plastik.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 47

DAFTAR PUSTAKA

Al-Ani, D.T., Sarapää, D.O., 2008. CLAY AND CLAY MINERALOGY. GEOLOGIAN TUTKUSKESKUS 95. 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 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 Cravero, F., Domınguez, E., Iglesias, C., 2001. Genesis and applications of the Cerro Rubio kaolin deposit, Patagonia žArgentina/. Elsevier 18, 16. 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. Grim, R.E., 1968. Clay Mineralogy. McGraw - Hill Book Company, New York. 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. 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.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 48

Sousa, Gregory. 2017. Top 12 Kaolin Exporting Countries. (https://www. worldatlas.com/articles/top-12-kaolin-exporting-countries.html). Diakses pada tanggal 16 April 2018 pukul 22:30 WIB.

Karakteristik Dan Pemanfaatan Kaolin Untuk Bahan Baku Industri (Studi Kasus : Daerah Cerro Rubio, Patagonia, Argentina) 49