BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Dolomit Mineral dolomit merupakan variasi dari batu gamping (CaCO 3 ) dengan kandungan mineral karbonat > 50%. Istilah dolomit pertama kali digunakan untuk batuan karbonat tertentu yang terdapat di daerah Tyrolean Alpina (Pettijohn, 1956). Dolomit dapat terbentuk baik secara primer maupun sekunder. Secara primer dolomit biasanya terbentuk bersamaan dengan proses mineralisasi yang umumnya berbentuk urat-urat. Secara sekunder, dolomit umumnya terjadi karena terjadi pelindihan (leaching) atau peresapan unsur magnesium dari air laut kedalam batugamping atau istilah ilmiahnya proses dolomitisasi. Proses dolomitisasi adalah proses perubahan mineral kalsit menjadi dolomit. Hal-hal yang mempengaruhi pembentukan dolomit yaitu tekanan air laut yang banyak mengandung unsur magnesium dalam jangka waktu yang relatif lama. Dolomit berwarna putih keabuabuan atau kebiru-biruan dengan kekerasan lebih lunak dari batugamping, yaitu berkisar antara 3,50-4,00, bersifat pejal, berat jenis antara 2,80-2,90, berbutir halus hingga kasar dan mempunyai sifat mudah menyerap air serta mudah dihancurkan. Klasifikasi dolomit dalam perdagangan mineral industri didasarkan atas kandungan unsur magnesium (Mg), kandungan mineral dolomit dan unsur kalsium (Ca). Kandungan unsur magnesium ini menentukan nama dolomit tersebut. Misalnya, batugamping mengandung 10 % MgCO 3 disebut batu gamping dolomitan, sedangkan bila mengandung 19 % MgCO 3 disebut dolomit (Tabel 2.1) Tabel 2.1 Pengklasifikasian Dolomit Berdasarkan Kandungannya No. Nama Batuan Kadar dolomit (%) Kadar MgO(%) 1 Batu gamping 0-5 0,1-1,1 2 Batugamping magnesium ,1-2,2 3 Batugamping dolomit ,2-10,9 4 Dolomit berkalsium ,9-19,7 5 Dolomit ,7-21,8 ( Pettijhon, 1956)

2 2.2 Potensi Penyebaran Dolomit di Indonesia Menurut Tushadi, (1990) menyatakan bahwa penyebaran dolomit hampir di sebagian besar daerah di Indonesia, namun jumlahnya relatif jauh lebih kecil dan hanya berupa lensa-lensa pada endapan batu gamping. Tetapi yang mempunyai jumlah sumberdaya cukup besar adalah di Sumatera Utara, Sumatera Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur dan Madura serta Papua. Tabel 2.2 Lokasi Terdapatnya Dolomit Di Indonesia No. Lokasi Keterdapatan Keterangan 1 Nangroe Aceh Darussalam Aceh Tenggara, desa Kungki berupa marmer dolomit. Cadangan berupa sumberdaya dengan kandungan MgO = 19%. 2 Sumatera Utara Dairi,(Ds.Kempawa Kec.Tanah Pinem), Karo, (Ds kutakepar,kec.tiganderket, Ds. Lau Buluh, Kec. Kuta Buluh) 3 Sumatera Barat Daerah Gunung Kajai. (terletak antara Bukittinggi - Payakumbuh). Umur diperkirakan Permokarbon. 4 Jawa Barat Daerah Cibinong, yaitu di Pasir Gedogan. Dolomit di daerah ini umumnya berwarna putih abu-abu dan putih serta termasuk batu gamping dolomitan yang bersifat keras, kompak dan kristalin. 5 Jawa Tengah 10 km timur laut Pamotan. Endapan batuan dolomit dan batu gamping dolomitan. 6 Jawa Timur Gunung Ngaten dan Gunung Ngembang, Tuban, Formasi batugamping Pliosen. MgO = 18,5% sebesar 9 juta m3, kandungan MgO = 14,5% sebesar 3 juta m3,. Tamperan, Pacitan. Cadangan berupa sumberdaya dengan cadangan sebesar puluhan juta ton. Kandungan MgO = 18%. Sekapuk, sebelah Utara Kampung Sekapuk (Sedayu Tuban). Terdapat di Bukit Sekapuk, Kaklak dan Malang, formasi gamping umur Pliosen, ketebalan 50 m, bersifat lunak dan berwarna putih. Cadangan sekitar 50 juta m3; Kandungan MgO di Sekapuk (7,1-20,54%); di Sedayu (9,95-21,20 %); dan di Kaklak (9,5-20,8%), Gunung Lengis, Gresik. Cadangan sumberdaya, dengan kandungan MgO = 11,1-20,9 %, merupakan batuan dolomit yang bersifat keras, pejal, kompak dan kristalin. Socah, Bangkalan, Madura; satu km sebelah Timur Socah.

3 Cadangan 430 juta ton dan sumberdaya. Termasuk Formasi Kalibeng berumur Pliosen, warna putih, agak lunak, sarang. Ada di bawah batugamping dengan kandungan MgO 9,32-20,92%. Pacitan, Sentul dan Pancen; batugamping dolomitan 45,5-90,4%, berumur Pliosen. Di Bukit Kaklak, Gresik endapan dolomit terdapat dalam formasi batugamping Pliosen, tebal + 35 m dan cadangan sekitar 70 juta m3. 7 Sulawesi Selatan di Tonassa, dolomit berumur Miosen dan merupakan lensa-lensa dalam batu gamping. 8 Propinsi Papua Propinsi Papua, di Abe Pantai, sekitar Gunung Sejahiro, Gunung Mer dan Tanah Hitam; kandungan MgO sebesar 10,7 21,8%, dan merupakan lensa-lensa dalam batugamping Proses Pembuatan Magnesium karbonat Proses pembuatan magnesium karbonat yaitu : 1. Osian Marine Process Pembuatan Magnesium karbonat yang menggunakan Magnesium klorida direaksikan dengan soda abu di dalam reaktor. Selanjutnya presipitat dihidrolisis, disaring, dicuci kemudian dikeringkan. Setelah menyelesaikan langkah ini, produk akhir akan diperoleh dalam bentuk bubuk cahaya putih. Produk bubuk putih ini kemudian siap untuk pengiriman. Reaksi: MgCl 2 + Na 2 CO 3 MgCO NaCl ( 2011). 2. Pattinson Process Pembuatan magnesium karbonat yang dihasilkan dari ekstraksi batuan dolomit. Dimana, dolomit dihancurkan kemudian dipanggang di dalam furnace dengan suhu C. Kemudian dicampur dengan air setelah itu direaksikan dengan gas CO 2 untuk menghasilkan magnesium bikarbonat dengan reaksi: Mg(OH) 2 Ca(OH) 2(l) + 3 CO 2(g) CaCO 3(s) + Mg(HCO 3 ) 2(l) + H 2 O (l) Selanjutnya Magnesium bikarbonat yang terbentuk dipanaskan untuk membentuk Magnesium karbonat presipitat dengan reaksi :

4 Mg(HCO 3 ) 2(l ) C MgCO 3(s) + H 2 O (l) + CO 2(g) (Ladoo dan Migers, 1986) 2. 4 Dasar Pemilihan Proses Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua proses pembuatan magnesium karbonat yang telah diuraikan di atas sebagai berikut: Tabel 2.3. Perbandingan proses pembuatan Magnesium karbonat No Keterangan Jenis Proses 1 Kondisi Operasi Osean Marine 1 atm, o C Pattinson 1 atm, o C 2 Yield 90 % 96 % 3 Kemurnian 98 % 98 % 4 Peralatan Proses Membutuhkan sedikit peralatan Membutuhkan banyak peralatan 5 Bahan baku Mudah di dapat tetapi dari luar daerah, harga relatif mahal Mudah didapat di daerah sekitar pabrik, harga murah Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua proses pembuatan magnesium karbonat yang telah diuraikan di atas. Berdasarkan dua metode proses produksi tersebut, maka dipilih menggunakan metode proses yang kedua yaitu proses produksi magnesium karbonat dengan menggunakan metode Pattinson Process, karena pertimbangan konversi dan bahan baku magnesium karbonat yang dihasilkan lebih besar dari metode proses yang pertama.

5 2. 5 Deskripsi Proses Pattinson dan Sifat Sifat Bahan Baku Serta Produk Deskripsi Proses Proses pembuatan Magnesium Karbonat (MgCO 3 ) terdiri dari tiga tahap yaitu: 1. Persiapan bahan baku 2. Proses pencampuran 3. Pemurnian Tahapan persiapan bahan baku Bahan baku yang digunakan adalah batu dolomit, dimana komposisi batu dolomit adalah : Calcium % Ca % CaO Magnesium % Mg % MgO Carbon % C % CO 2 Oxygen % O % % = TOTAL OXIDE (Sumber : webmineral.com, 2011) Dari gudang bahan baku, batu dolomit diangkut menuju alat penghancur pada kondisi temperatur 30 0 C dan tekanan 1 atm, dilakukan pengecilan ukuran hingga 50 mesh lalu dimasukkan ke dalam furnace yang menggunakan minyak sebagai bahan bakarnya, untuk dikalsinasi pada suhu c dan tekanan 1 atm, reaksi yang terjadi sebagai berikut : CaMg(CO 3 ) 2(s) C MgOCaO (s) + 2 CO 2(g) (Dolomit) Dengan asumsi 99,9% batu dolomit terkonversi menjadi MgOCaO (burnt rock). Gas CO 2 hasil dari kalsinasi dihisap untuk mendapatkan CO 2 yang akan direaksikan kembali di reaktor I. MgOCaO (burnt rock) hasil dari furnace dimasukkan ke dalam Cooler Conveyor untuk diturunkan temperaturnya menjadi 30 0 C dengan cara dihembuskan dengan udara. Lalu dimasukkan ke dalam Hammer Mill pada kondisi temperatur 30 0 C dan tekanan 1 atm untuk dihaluskan kembali sampai menjadi serbuk dengan ukuran partikel yamg diseragamkan dengan menggunakan ayakan 100 mesh.

6 Tahapan Proses Pencampuran a Proses Slacking Dari Hammer Mill dengan menggunakan Bucket Elevator dimasukkan kedalam Mixing Tank untuk dilarutkan dengan H 2 O dengan rasio 10% padatan MgOCaO(burnt rock) pada kondisi operasi 30 0 C dan tekanan 1 atm sehingga terbentuk larutan Kalsium,Magnesium hidroksida (Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 ) b Proses Karbonatasi Dari Mixing Tank, larutan dialirkan dengan pompa kedalam Reaktor untuk direaksikan kembali dengan gas CO 2 hasil dari furnace dengan kondisi operasi 10 0 C dan 1 atm. Gas CO 2 sebelumnya di dalam Cooler diturunkan suhunya hingga 30 0 C dan siap direaksikan di reaktor. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Mg(OH) 2 Ca(OH) 2(l) + 3 CO 2(g) dimana terbentuk asumsi 99% Mg(HCO 3 ) 2. CaCO 3(s) + Mg(HCO 3 ) 2(l) + H 2 O (l) Tahapan Pemurnian Hasil dari reaktor kemudian dialirkan ke dalam Filter Press pada suhu 10 0 C dan 1 atm, untuk memisahkan larutan Mg(HCO 3 ) 2 dari endapan CaCO 3 dengan asumsi efisiensi 95%. Larutan Mg(HCO 3 ) 2 dimasukkan ke dalam Dekanter untuk mengurangikadar air, lalu diteruskan ke Reaktor II untuk memperoleh endapan putih (MgCO 3 ) dan mengurangi kandungan air pada kondisi temperatur C dan tekanan 1 atm dengan asumsi efisiensi 99,9%. Reaktor II memakai saturated steam sebagai pemanasnya. Reaksi yang terjadi sebagai berikut : Mg(HCO 3 ) 2(l ) C MgCO 3(s) + H 2 O (l) + CO 2(g) Endapan MgCO 3 (Dipinget) hasil dari Reaktor II lalu dimasukkan kedalam bak penampung produk dan disimpan di gudang produk. Gas CO 2 dan uap air hasil furnace akan dimasukkan ke Kondensor untuk mengubah fasa uap air menjadi air dan menurunkan suhunya menjadi 30 0 C. Air dan gas CO 2 dilewatkan ke alat Separator untuk dipisah. Gas CO 2 yang telah dipisah dihisap lalu direaksikan kembali di Reaktor I.

7 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk Dolomit Rumus Molekul : CaMg(CO 3 ) 2 Warna Putih : abu-abu hingga pink Habit Kristal : Kristal tabular, permukaan menyerupai kurva dan columnar, dapat berupa stalaktit, berbutir, padat. Sistem kristal : trigonal - rhombohedral, bar3 Kembaran : Sederhana Belahan : Rhombohedral (3 planes) Hancuran : Getas - conchoidal Skala Mohs kekerasan : 3.5 to 4 Kilap : Mutiara Cerat : Putih Specific gravity (Sg) : Sifat oprik : Uniaxial (-) Refractive index : nω = nε = Birefringence : δ = (Tushadi,1990) Energi pembentukan : -2338,2 kj/kmol Cp : 167,784 kj/kmol ( K) (Anonim,2011) Air Rumus Molekul Fasa Titik Didih Titik Beku Temperatur Kritis : H 2 O : 18 kg/mol : Liquid : 100 o C pada tekanan 1 atm : 0 0 C pada tekanan 1 atm : 374,15 0 C

8 Entropi Molar : 65,84 JK -1 mol -1 Tekanan Kritis : 218,3 atm Spgr : 1 Cp, kj/kmol 0 K :183+0,472T-1,3388 x 10-7 T 2 +1,3142x 10T -4 T 3 ( Perry, 1997) Panas Pembentukan : -285,84 kj/kmol Energi Bebas : kj/kmol Magnesium karbonat Rumus Molekul : MgCO 3 Warna : 84,3139 kg/kmol : putih Densitas : 2,958 g/cm 3 Fasa Titik Lebur Bentuk Kristal : padat : C pada tekanan 1 atm : trigonal Refractive index : n D = 1,717 Cp : 70,7096 kj/kmol (298 K) Kelarutan : 1.0 x 10-5 Panas Pembentukan : -1094,95 Kj/Kmol Kalsium karbonat Rumus Molekul : CaCO 3 Warna Fasa : 100 kg/kmol : Putih : Padat Spgr : 2,93 Densitas : 2,83 gr/cm 3

9 Bentuk Kristal : Orthorombic Titik Lebur : C pada tekanan 1 atm Cp, Kj/kmol 0 K : 12,572+2,637x10-3 T 3,12x10 5 T( K) (Perry, 1997) Panas Pembentukan : -1211,268 kj/kmol Energi Pembentukan : kj/kmol Energi Bebas : kj/kmol Magnesium Oxide Rumus Molekul Phase Warna : MgO : 40 kg/kmol : padat : putih Spgr : 3,65 Densitas : 3,6 gr/cm 3 Titik didih Titik lebur : C pada tekanan 1 atm : C pada tekanan 1 atm Cp, kj/kmol 0 : 77,78 kj/kmol ( K) (Perry, 1957) Panas Pembentukan : -116,87 kj/kmol Kalsium oxide Rumus Molekul Phase Warna : CaO : 56,08 kg/kmol : padat : putih Spgr : 3,33

10 Densitas : 3,6 gr/cm 3 Titik didih : C pada tekanan 1 atm Titik lebur : C pada tekanan 1 atm Cp, kj/kmol 0 : 77,78 kj/kmol ( K) (Perry, 1957) Panas Pembentukan : 116,87 kj/kmol Magnesium hidroksida Rumus Molekul : Mg(OH) 2 Phase : 58 kg/kmol : padat Spgr : 2,4 Densitas : 2,36 gr/cm 3 Cp, kj/kmol 0 : 230,02 kj/kmol ( K) Panas Pembentukan ph : 10 : -438,97 kj/kmol Kalsium hidroksida Rumus Molekul : Ca(OH) 2 Phase Warna : 74,09 kg/kmol : padat : putih Spgr : 2,5 Densitas : 1,24 gr/cm 3 Titik didih Titik lebur : C pada tekanan 1 atm : C pada tekanan 1 atm Cp, kj/kmol 0 : 230,02 ( K)

11 Panas Pembentukan : -438,97 kj/kmol ph : 12, Karbon dioksida Rumus Molekul : CO 2 Phase : 44,01 kg/kmol : gas Spgr : 1,53 Densitas uap : 1,873 kg/m 3 Titik didih Titik beku : -78,5 0 C pada tekanan 1 atm : -56,6 0 C pada tekanan 1 atm Cp, kj/kmol 0 : 19+7,9629x10-8 T-7,37x10-5 T 2 +3,7457x10-2 T 3 - Panas Pembentukan 8,13x10-12 T 4 ( K) : -393,52 kj/kmol