JURUSAN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2005

Ukuran: px
Mulai penontonan dengan halaman:

Download "JURUSAN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2005"

Transkripsi

1 STUDI GENESA KAOLIN DAN PEMANFAATANNYA SEMINAR Diajukan untuk memenuhi sebagian kurikulum Tingkat Sarjana pada Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknologi Mineral Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta OLEH : RADHITYA ADZAN HIDAYAH No.Mhs JURUSAN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2005 v i

2 STUDI GENESA CEBAKAN KAOLIN DAN PEMANFAATANNYA LEMBAR PENGESAHAN Diajukan untuk memenuhi sebagian kurikulum Tingkat Sarjana pada Jurusan Teknik Geologi Fakultas Teknologi Mineral Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta DosenPembimbing Penyusun Ir. Siwi Sanyoto, MT Radhitya Adzan Hidayah NIK E No Mhs Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Geologi Ir. Dwi Indah Purnamawati, MSi NIK E ii v

3 PRAKATA Puji dan syukur Alhamdulillah kami haturkan kehadirat Allah SWT, sebagai Penggenggam Alam Semesta Raya dan Isinya yang telah memberikan rahmat, hidayah dan inayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah seminar ini. Makalah seminar ini disusun sebagai syarat memenuhi kurikulum Sarjana pada Jurusan Teknik Geologi, ISTA Yogyakarta. Isi dari pada seminar ini tentang genesa kaolin secara umum beserta pemanfaatannya. Banyak dukungan dan bantuan yang kami terima sealam membuat makalah ini, karena itu kami mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan kekuatan, nikmat Iman dan Islam 2. Ibuku, yang telah memberikan dukungan moral dan biaya tanpa batas 3. Ir. H. Siwi Sanyoto, MT, sebagai dosen pembimbing 4. Ir. Dwi Indah Purnamawati MSi, sebagai Ketua Jurusan Geologi 5. Ir. H. Soekardi M., atas segala bantuan selama ini 6. Faizal, Arif, saudara-saudaraku yang telah tulus ikhlas membantu 7. Orang-orang yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu Jazakallah khoiron katsira, semoga Allah membalas dengan balasan yang baik. Menyadari akan keterbatasan dan pengetahuan kami, maka pada kesempatan ini kami memohon kritik dan saran yang konstruktif guna perbaikan di masa yang akan datang. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Radhitya A.H. iii v

4 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL i HALAMAN PENGESAHAN... ii PRAKATA iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR FOTO... viii INTISARI... ix BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Maksud dan Tujuan... 3 I.3. Metode Penelitian... 3 I.4. Batasan Masalah... 3 BAB II PROSES-PROSES TERBENTUKNYA KAOLIN... 4 II.1 Definisi Mineral Lempung... 4 II.1.1. Lembaran tetrahedral... 5 II.1.2. Lembaran oktahedral... 6 II.2 Proses Hidrothermal... 7 II.2.1. Dolomitisasi II.2.2. Silisifikasi II.2.3. Alterasi argilik II.2.4. Alterasi propilitik II.2.5. Alterasi potasik II.3. Proses Pelapukan BAB III SIFAT-SIFAT & KARAKTERISTIK KAOLIN III.1. Mineral Lempung sebagai Penyusun Kaolin III.2. Sifat Fisik Kaolin III.2.1. Flokulasi dan deflokulasi ivv

5 BAB III. SIFAT-SIFAT & KARAKTERISTIK KAOLIN III.1. Mineral Lempung sebagai Penyusun Kaolin III.2. Sifat Fisik Kaolin III.2.1. Flokulasi dan deflokulasi III.2.2. Plastisitas III.2.3. Thiksotropi III.2.4. Tekstur III.2.5. Susut kering III.2.6. Kekuatan III.2.7. Slaking III.2.8. Warna III.3. Sifat Kimiawi Kaolin III.3.1. Pertukaran ion III.3.2. Interaksi dengan air III.3.3. Interaksi dengan bahan organik III.4. Mineralogi Kaolin BAB IV. PEMANFAATAN KAOLIN IV.1. Industri Keramik IV.2. Industri Kertas IV.3. Industri Karet IV.4. Industri Cat IV.5. Industri Pestisida IV.6. Contoh Kasus Kaolin Daerah Kec. Semin BAB V. KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN v

6 DAFTAR TABEL Tabel 1. Klasifikasi Mineral Lempung (Grim, 1953)... 4 Tabel 2. Tipe alterasi hidrothermal dan mineral yang dihasilkan (Hedenquist, 1990) Tabel 3. Spesifikasi kaolin untuk keramik (Toton, 1993) Tabel 4. Spesifikasi kaolin untuk industri kertas (Toton, 1993) Tabel 5. Spesifikasi kaolin untuk industri karet (Toton, 1993) Tabel 6. Spesifikasi kaolin untuk cat (Toton, 1993) Tabel 7. Spesifikasi kaolin untuk industri pestisida (Toton dkk, 1993) Tabel 8. Hasil analisis kimia kaolin di Semin (Widodo, 1995) vi

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Ikatan struktur tetrahedral (Grim, 1953)... 6 Gambar 2. Ikatan struktur oktahedral (Grim, 1953)... 7 Gambar 3. Bagan alir proses pengolahan kaolin secara umum (Toton, 1993) Gambar 4. Bagan alir proses pengolahan kaolin untuk coating grade (Toton, 1993) vii v

8 DAFTAR FOTO Foto 1: Tempat diketemukannya kaolin pertama kali di Jauchau Fa, China... 2 Foto 2: Kenampakan mineral kaolinit dari SEM (Ece et all, 2003) Foto 3: Cebakan kaolin di daerah Kec. Semin (foto penulis, Nov 2004) Foto 4: Singkapan kekar kolom pada batuan beku feldspartik (foto penulis, nov 2004) Foto 5: Kenampakan singkapan feldspar sebagai source rock kaolin (foto penulis, 2004).. 36 Foto 6: Kegiatan penambangan kaolin di Semin (foto penulis, nov 2004) viii v

9 INTISARI Penulisan makalah seminar ini bertujuan untuk mengetahui studi genesa kaolin beserta sifat dan karakteristik yang mempengaruhi, sedangkan latar belakang penyusunan makalah ini dikarenakan adanya potensi dan manfaat kaolin yang belum banyak diketahui dan perlu dikembangkan di masa yang akan datang. Metode yang digunakan dalam penyusunan makalah seminar ini adalah dengan melakukan pendekatan studi literatur dari peneliti terdahulu dan sekarang, dikompilasikan dengan artikel-artikel dan data internet. Kaolin berasal dari kata kauling, yang berarti pegunungan tinggi, merupakan nama gunung dekat Jauchau Fa, China, yang tanah lempungnya telah diambil sejak beberapa abad lalu. Kaolin adalah suatu massa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah, pada umumnya berwarnya putih atau agak keputihan, terbentuk dari hidrous aluminium silikat dengan komposisi kimia Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O dengan disertai beberapa material penyerta, membentuk perlapisan dengan pseudohexagonal, platy crystal dan umumnya berupa earthy aggregat, kekerasan 1-2 dan densitas 2,6. kaolin terbentuk secara dari dua proses, yaitu proses hidrothermal dan pelapukan (insitu weathering). Kaolin dimanfaatkan dalam industri cat, industri keramik, industri pestisida, farmasi dan lain-lain. ix v

10 BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Dewasa ini muncul berbagai perubahan-perubahan yang terjadi di berbagai sektor kehidupan manusia, hal ini tidak luput terjadi pada dunia geologi khususnya kebutuhan terhadap sumber energi alam. Hal ini disebabkan adanya kemajuan teknologi dan penemuan-penemuan baru dalam berbagai industri yang banyak memerlukan bahan baku mineral. Di dalam eksploitasi penggunaannya dilakukan dengan seefisien dan sehemat mungkin, sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam jangka waktu yang lama, mengingat makin sulitnya penemuan cadangan baru, sifat dari mineral yang habis setelah dipakai dan tidak bisa diperbaharui lagi (non renewable resources). Peningkatan dan pengembangan industri kimia seperti industri karet, kertas, tekstil, cat, plastik dan keramik menimbulkan naiknya permintaan dan kebutuhan kaolin baik untuk bahan baku utama ataupun sebagai bahan pembantu sudah dirasakan sangat mendesak. Keadaan ini menjadikan pentingnya penelitian mengenai potensi, konsumsi, produksi, harga serta kajian perkembangannya ke masa depan sangat penting. Secara geologi wilayah Indonesia mempunyai potensi sebagai kaolin terkemuka di dunia, karena telah banyak diketahui daerah-daerah penghasil kaolin sehingga bukan cuma akan memenuhi kebutuhan dalam negeri tapi sangat mungkin sebagai pengekspor kaolin ke luar negri. 1

11 Nama kaolin berasal dari kauling, bahasa Cina yang berarti pegunungan tinggi yang merupakan nama gunung dekat Jauchau Fa, China, yang tanah lempungnya telah diambil sejak beberapa abad lalu (Sukandarrumidi, 1999). Foto 1: Pegunungan Jauchau Fa, China sebagai asal mula ditemukannya kaolin (foto Jan Erik Nilsson, 1992) Kaolin terjadi akibat adanya proses alterasi mineral feldspar, adanya larutan hidrothermal dan proses pelapukan. Batuan sumber (source rock) sebagai sumber bahan mineral kaolin adalah batuan yang dominan mengandung aluminium silikat atau feldspar. Secara umum kaolin berwarna putih kekerasan 2-2,5, bersifat plastis dengan daya hantar listrik dan panas yang rendah dan berat jenis antara 2,60-2,63 Kaolin banyak dipakai dalam berbagai industri, baik sebagai bahan baku utama maupun bahan pembantu. Hal ini karena adanya sifat-sifat kaolin seperti kehalusan, kekuatan, warna, daya hantar listrik dan panas yang rendah, serta sifatsifat lainnya. Kaolin dalam industri kertas, digunakan sebagai pelapis dan pengisi 2

12 agar permukaan menjadi kuat dan halus. Karena sifat daya hantar panas dan listrik yang rendah, sehingga kaolin dapat digunakan untuk peralatan barang-barang tahan api dan digunakan sebagai penyekat (isolator) dalam kelistrikan. I.2. Maksud dan Tujuan Penyusunan makalah seminar ini dimaksudkan untuk melengkapi kurikulum Tingkat Sarjana pada Jurusan Teknik Geologi, Fakultas Teknologi Mineral, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta. Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui lebih dalam tentang proses terjadinya mineral kaolin beserta pemanfaatannya. I.3. Metode Penelitian Dalam pembuatan makalah ini penulis melakukan penelitian dengan pendekatan studi literatur dari beberapa pustaka dan dikompilasikan dengan penelitian terdahulu baik yang dipublikasikan maupun yang tidak dipublikasikan. I.4. Batasan Masalah Permasalahan yang dibahas dalam makalah seminar ini mencakup proses pembentukan mineral kaolin, faktor-faktor yang mempengaruhi dan pemanfaatan kaolin. 3

13 BAB II PROSES-PROSES TERBENTUKNYA KAOLIN II.1. Definisi Mineral Lempung Pemberian definisi mineral berdasarkan ukuran butir, lempung didefinisikan untuk material yang berukuran butir lebih kecil dari 1 / 256 mm, atau lebih dari 2 mikron untuk standar mekanika tanah dalam teknik sipil. Grim (1953) memberikan pengertian tentang lempung dapat tersusun dari sebuah mineral lempung tunggal atau campuran beberapa mineral lempung, bahkan dapat tersusun dari variasi beberapa mineral lempung, bahkan dapat tersusun dari variasi beberapa mineral non lempung, seperti kuarsa, kalsit, pirit dan feldspar, namun lempung juga dapat tersusun atas mineral lempung dan mineral non lempung yang mengandung bahan organik dan garam-garam terlarut. Berdasarkan strukturnya suatu mineral dikelompokkan menjadi dua, yaitu amorf dan kristalin. Amorf dicirikan oleh kelompok alofan, yaitu mineral yang tidak memiliki bentuk kristal berdasarkan analisa difraksi sinar-x. Alofan tersusun oleh koordinasi silika tetrahedral secara acak dan koordinasi ion-ion oktahedral tanpa simetri (lihat tabel 1). Tabel 1. Klasifikasi Mineral Lempung (Grim, 1953) I. Amorphous Allophane group II. Crystalline A. Two-layer type (sheet structures composed of units of one layer of silika tetrahedron and one layer of alumina octahedrons). 1. Equidimensional Kaolinit group Kaolinit, nacrite, etc 4

14 2. Elongate Halloysite group B. Three-layer types (sheet structures composes of two layers of silika tetrehedrons and on central dioctahedral or trioctahedral layer). 1. Expanding lattice a. Equidimensional Montmorillonit group Montmorillonite, sauconite, etc Vermiculite b. Elongate Montmorillonite group Nontronite, saponite, hectorite 2. Nonexpanding lattice Illite group C. Regular mixed-layer types (ordered stacking of alternate layers of different types) Chlorite group D. Chain-structure types (hornblende-like chains of silica tetrahedrons linked together by octahedral groups of oxygens and hydroxyls containing Al and Mg atoms) Attapulgite Sepiolit Palygorskite Kelompok mineral kristalin yang membentuk struktur mineral lempung terdiri atas dua tipe lembaran, yaitu tipe lembaran silika tetrahedral dengan tiga atom oksigen dan masing-masing tetrahedrall saling mengikat dengan tetrahedral lain yang saling berdekatan, sehingga membentuk susunan molekul Si 2 O 5 dan tipe lembaran yang dibentuk oleh kation-kation magnesium, besi atau aluminium sebagai koordinasi alumina oktahedral, bersama-sama ion oksigen dan hidroksil. II.1.1. Lembaran tetrahedral Sebagian besar jenis mineral silikat tergantung dari kemampuan silika tetrahedral untuk berikatan dalam berbagai bentuk dan jumlah dengan oksigen. Tepi permukaan tetrahedral jarang sekali mengalami ikatan, karena membawa muatan silikon yang besar dan antara yang satu dengan yang lainnya memiliki jarak yang relatif dekat. 5

15 Gambar 1. a. Silika tetrahedral tunggal b. Silika tetrahedral yang bergabung membentuk jaringan hexagonal (Grim, 1953) Filosilikat yang merupakan silika tetrahedral tersusun dari jaringan silika tetrahedral yang membentuk lembaran. Pada mineral lempung, lembaranlembaran ini tersusun atas 6 cincin tetrahedral yang masing-masing berikatan dengan 3 dari 4 oksigen. Tiap lembaran memiliki dua bidang oksigen, tetapi pada bagian bawah lebih banyak mengandung atom oksigen dibanding bagian sisi atas (lihat gambar 3). Rumus kimia untuk lembaran tetrahedral adalah Si 4 O II.1.2. Lembaran oktahedral Dalam mineral lempung filosilikat, lembaran tetrahedral dapat berkombinasi dalam berbagai bentuk membentuk lembaran oktahedral yang terdiri dari kation yang dikelilingi 6 atom terdekatnya (lihat gambar 4). 6

16 Gambar 2. a. Ikatan oktahedralll tunggal b. Beberapa ikatan oktahedral bergabung membentuk struktur lembaran oktahedral (Grim, 1953) II.2. Proses Hidrothermal Proses hidrothermal adalah proses-proses yang berkaitan dengan aktivitas pembentukan batuan beku yang melibatkan air panas pada tahap akhir diferensiasi magma. Larutan hidrothermal dikenal sebagai larutan sisa dari hasil akhir suatu proses diferensiasi yang kaya akan unsur logam. Larutan hidrothermal ini dapat bergerak naik mealui bidang rekahan, celah ataupun rongga-rongga dan bereaksi dengan batuan di sekelilingnya (Sudrajat D., 1982). Definisi larutan hidrothermal menurut Bateman (1960) adalah suatu cairan panas yang berasal dari dalam kulit bumi yang bergerak ke atas dengan membawa komponen-komponen mineral logam. Cairan panas tersebut merupakan larutan sisa hasil akhir proses pembekuan magma. Larutan hidrothermal akan mengadakan sirkulasi di dalam celah-celah batuan dan diendapkan mineral-mineral tertentu, perubahan selanjutnya akan dikontrol oleh proses perubahan pada larutan hidrothermal. Deposisi hidrothermal menurut Bateman (1980) akan dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut, 7

17 yaitu adanya cairan pembentuk mineral yang dapat melarutkan dan mentransportasi material mineral, adanya celah atau rongga batuan sebagai jalan bergeraknya larutan, adanya tempat untuk mengendapkan mineral, adanya reaksi kimia yang mengakibatkan terjadinya pengendapan, konsentrasi yang cukup tinggi dari larutan mineral sehingga dapat menjadi deposit. Berdasarkan faktor-faktor di atas, proses pembentukan deposit hasil aktifitas hidrothermal dapat dikelompokkan diantaranya melalui proses penggantian (replacement) maupun proses pengisian celah (cavity filling), selanjutnya proses alterasi hidrothermal ditandai oleh pengaruh larutan hidrothermal yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan mineralogi dan tekstur batuan dinding. Proses yang terjadi karena alterasi hidrothermal merupakan yang banyak berperan dalam proses terbentuknya kaolin (kaolinisasi), sebagai contoh reaksi adalah sebagai berikut : K 2 O Al 2 O 3 6SiO 2 + CO 2 + H 2 O K 2 CO 3 + Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O + 4SiO 2 Feldspar larut Kaolin Silika Pada reaksi pembentukan kaolin dari feldpar akibat pengaruh larutan hidrothermal seperti reaksi di atas dapat dilihat bahwa komponen H 2 O masuk ke feldspar dan K 2 O (+ sebagian SiO 2 ) keluar. Transfer unsur dari larutan hidrothermal pada suhu dan tekanan tertentu akan menyebabkan perubahan mineralogi dan tekstur batuan dinding. Alterasi hidrothermal merupakan suatu proses ikutan yang selalu menyertai proses deposisi atau pembentukan deposit hidrothermal. Proses ini pada 8

18 prinsipnya adalah proses penggantian unsur-unsur tertentu dari mineral yang ada pada batuan dinding, yang kemudian digantikan oleh unsur lain yang berasal dari larutan hidrothermal. Proses ini menuju kondisi stabil melalui mekanisme pertukaran ion, yang dikontrol oleh temperatur, tekanan, kedalaman dan komposisi cairan yang mengakibatkan perubahan tekstur dan mineralogi pada batuan dinding. Pengertian alterasi sendiri adalah proses ubahan mineralogis baik perubahan bentuk, warna ataupun komposisinya. Bateman dan Jensen (1981) menyebutkan faktor pengontrol proses perubahan tersebut diantaranya adalah adanya disintegrasi mekanis, adanya dekomposisi kimia, pelarutan dari beberapa unsur, masuknya unsur-unsur baru dan kombinasi dari proses-proses tersebut di atas. Alterasi hidrothermal merupakan salah satu tipe metamorfisme yang meliputi proses rekristalisasi dri batuan induk membentuk mineral baru yang lebih stabil akibat kontrol perubahan tertentu, dan dapat diartikan juga sebagai proses penggantian unsur-unsur dari mineral batuan dinding yang digantikan unsur lain dari luar. Salah satu ciri utama dari alterasi hidrothermal adalah adanya perubahan sekumpulan mineral essensial menjadi mineral-mineral baru yang lebih stabil di bawah kondisi suhu, tekanan dan komposisi larutan hidrothermal yang tertentu (Rose & Burt dalam Barnes, 1979 dalam Bateman & Jansen, 1981). Faktor-faktor yang mempengaruhi intensitas dan hasil alterasi hidrothermal antara lain adalah karakteristik dan komposisi batuan asal (host rock), komposisi larutan hidrothermal, kondisi temperatur, tekanan serta 9

19 perubahan fase larutan hidrothermal serta perubahan unsur tertentu yang paling awal (seperti pelepasan H 2 S menjadi asam kuat). Tabel 2 : Tipe alterasi hidrothermal dan mineral yang dihasilkan (Hedenquist & Wairakei, D.S.I.R., 1987 dalam White, N.C., and Hedenquist, J.W., 1990) Tipe alterasi Mineral Utama Mineral Asesori Suhu Kimia Fluida Argilik Smectite sisipan Illite, Smectite ( A Sulfur, Zeolite, Kuarsa, Kalsit < C ph netral a ca- /a H+ Serisitik Serisit (Illite), Kuarsa Sulfur, Oksida, Kaolin (minor)(<11 0 A) Propilitik Epidot Klorit, Illit (10 0 A), Sulfur > C ph netral & meningkatnya a H+, a k+ > C ph netral dengan relatif tingginya a Ca- Propilitik dalam Epidot, Aktinolit Klorit, Illit (10 0 A) > C Sama seperti di atas Potasik Biotit, K.Feldspar Epidot, Klorit, Muskovit > C ph netral, dengan relatif tingginya a k+ /a H+ Argilik lanjut, temperatur rendah Kaolinit, Alunit Kalsedon, Kristobalit, Kuarsa, Pirit < C ph asam Argilik lanjut, temperatur rendah Propilit, Diaspore, Andalusit Kuarsa, sulphidesit, tourmalinerit, enargit/luzonit Biasanya <180 0 C, tetapi diperkirakan untuk andalusit >350 0 C /a H+ ph asam Berdasarkan kelimpahan mineralnya Bateman & Jensen (1981) membedakan kelompok alterasi berdasarkan kelimpahan mineralnya menjadi lima kelompok, yaitu: II.2.1. Dolomitisasi Dolomitisasi merupakan tipe alterasi hidrothermal yang menghasilkan dolomit yang melimpah. Proses ini berlangsung pada batuan karbonat, yang di dalamnya terjadi penggantian kalsium CaMg(CO 3 ) 2. Proses dolomitisasi biasanya menyebar tidak teratur, yang sering dijumpai pada batuan karbonat yang belum 10

20 teralterasi secara menyeluruh. Pengaruh proses ini terhadap kandungan unsur Mg, yaitu semakin jauh jarak terhadap sumber larutan maka kadar Mg menurun. Proses dolomitisasi tersebut terjadi pada dolomitisasi primer batuan sedimen yang dapat menyebabkan porositas batuan alterasi semakin besar. II.2.2. Silisifikasi Silisifikasi menyebabkan batuan dinding yang mengalami alterasi ini akan mengandung kelimpahan mineral seperti kuarsa, opalin dan lain-lain, sebagian besar kuarsa akan berasosiasi dengan emas. Larutan silika yang membawa silika akan menyebar melalui celah atau pori-pori batuan sehingga membanjiri batuan dinding membentuk tubuh cebakan bersifat siliceous yang dikenal dengan jasperoid. Proses silisifikasi ini umumnya berlangsung pada suhu yang tinggi mengingat komponen silika membutuhkan suhu yang cukup tinggi untuk dapat melarut bersama komponen lain dalam larutan hidrothermal. II.2.3. Alterasi argilik Menurut Bateman & Jansen (1981) alterasi ini membentuk mineralmineral lempung pada batuan dinding oleh aktivitas cairan hidrothermal pada mineral-mineral karbonat, selain itu alterasi argilik merupakan istilah yang dipakai untuk menyebutkan pembentukan mineral-mineral lempung pada batuan dinding oleh proses alterasi terhadap mineral-mineral karbonat, apabila yang terbentuk berupa mineral kaolinit, montmorilonit dan amorphous clay yang dihasilkan dari alterasi terhadap plagioklas umumnya disebut sebagai argilik 11

21 menengah (intermediate argilic), sedangkan argilik lanjut (advance argilic) digunakan untuk menyebutkan alterasi yang menghasilkan mineral dickit, kaolinit, propilit, alunit, diaspore dan mineral alumina lainnya sebagai hasil perubahan dari feldspar. II.2.4. Alterasi propilitik Alterasi ini menghasilkan mineral lempung jenis kaolinit sebagai mineral yang paling melimpah, yang membedakan dengan tipe alterasi argiliki adalah kehadiran mineral karbonat seperti kalsit, klorit dan epidot, sedangkan mineral yang berasosiasi dengan zona alterasi propilitik ini antara lain: mineral albit, serisit, zeolit, pirit. CaAl 2 (SiO 4 ) 2 + 2H 2 O + CO 2 Al 2 SiO 2 O 3 (OH) 4 + CaCO 3 Anorthit kaolinit kalsit II.2.5. Alterasi potasik Tipe alterasi ini dicirikan oleh melimpahnya serisit yaitu mineral mika putih yang mempunyai ukuran butir halus, yang biasanya akan berasosiasi dengan mineral kaolin, kuarsa dan pirit dalam jumlah yang tidak begitu banyak. Serisit akan terbentuk oleh proses perubahan terhadap potasium feldspar dan plagioklas. 3KAlSi 3 O 8 + H + K AlSi 3 O 10 (OH) 2 + 4K + + 6SiO 2 potas feldspar mika silika 12

22 Sebagian ahli membedakan antara alterasi potasik dengan serisitisasi, dalam hal ini alterasi potasik akan membentuk mineral biotit ataupun potasium feldspar sebagai hasil alterasi terhadap mineral-mineral mafik ataupun plagioklas. Proses alterasi yang berlangsung di sepanjang batuan dinding yang dilalui larutan hidrothermal, umumnya akan menghasilkan produk alterasi tersebut yang dipengaruhi diantaranya oleh sifat fisik dan kimia batuan dinding, sifat larutan hidrothermal (Eh, ph dan sebagainya), suhu dan tekanan pada saat reaksi berlangsung. Lindgren (1933) mengelompokkan tipe alterasi berdasarkan suhu, tekanan, kedalaman dan kelimpahan mineral yang terkandung, menjadi tiga yaitu alterasi hipothermal, alterasi mesothermal dan alterasi epithermal. Alterasi hipothermal terbentuk pada tekanan dan suhu yang tinggi umumnya sekitar C C. Deposit yang dihasilkan biasanya memiliki tekstur yang kasar. Proses penggantian jarang dan hubungan dengan permukaan terhambat karena tidak ada celah atau retakan. Pada alterasi ini terdapat kelimpahan mineral muskovit, kuarsa, topaz dan turmalin, sedangkan deposit mineral bijih yang dihasilkan berupa emas, pirit, arsenopirit, kalkopirit, kasiterit, uranit, arsenida dan wolfram. Alterasi mesothermal terjadi pada tekanan dan suhu yang relatif sedang, yaitu antara C C. Pada umumnya dapat terjadi proses penggantian dan proses pengisian celah (cavity filling). Mineral yang melimpah adalah kuarsa, dolomit, serisit, ortoklas, klorit, mineral lempung, pirit dan 13

23 arsenopirit, sedangkan deposit melimpah adalah anargit, kalaverit, kalkosit, tenantit, tembaga, perak dan emas. Alterasi epithermal terjadi pada suhu yang relatif rendah sekitar C C. Umumnya alterasi ini terjadi proses pengisian celah dan teksturnya halus. Mineral yang melimpah adalah klorit, alunit, serisit, adularia, silika, zeolit, pirit. Deposit yang melimpah pada alterasi ini adalah cinabar, argentit, silvanit, pirolusit dan kalaverit. Terbentuknya larutan hidrothermal yang jauh di dalam dapat merubah batuan silikat menjadi bersifat lempungan jika pancaran hidrothermal tersebut bersifat asam dan pencucian bersifat kuat maka kation akan tercuci sehingga diendapkan kaolin hidrothermal dan muncul pada batuan sampingnya yang mengandung bijih, tetapi apabila proses pencucian kurang kuat karena berbagai faktor yang mempengaruhi seperti jarak, suhu, porositas dan komposisinya, maka yang terbentuk adalah sebagian besar montmorilonit, klorit atau serisit. Pembentukan kaolin melalui proses hidrothermal umumnya terjadi pada batuan beku feldspartik dimana mineral-mineral potas aluminium silika dan feldspar diubah menjadi kaolin. Kaolin tersusun sebagian besar oleh mineral kaolinit, proses terbentuknya kaolin disebut juga proses kaolinisasi sehingga di dalam pembentukan endapan kaolin sebagai produk dari alterasi hidrothermal akan identik dengan pembentukan mineral kaolinit walaupun bisa juga terbentuk oleh mineral halloysit, sedikit dickit maupun nakrit. 14

24 II.3. Proses Pelapukan Kaolin hasil dari proses pelapukan sama halnya dengan proses pembentukan kaolin melalui proses alterasi hidrothermal. Kaolin hasil dari proses pelapukan juga terjadi sebagian besar pada batuan beku yang banyak mengandung potasium feldspar. Proses pembentukan kaolin ini dapat terjadi secara langsung akibat pelapukan batuan beku tersebut dan juga akibat pelapukan dari dua jenis mineral yang saling bereaksi selama proses pelapukan berlangsung, hal ini sama dengan proses-proses yang terjadi pada mineral lempung biasa, yaitu bisa berupa solution dan karbonatisasi, berikut ini reaksi pembentukan kaolinit akibat pelapukan potasium feldspar dan juga akibat reaksi yang terjadi antara ortoklas dan karbonat: 2KAlSi 3 O 8 + 3H 2 O Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4SiO 2 + 2KOH potas feldspar kaolinit potas 2KAlSi 3 O 8 + 2H 2 O + CO 2 H 4 Al 2 Si 2 O 9 + K 2 CO 3 + 4SiO 2 ortoklas kaolinit silika Proses pelapukan (insitu weathering) akan terjadi dekat dengan permukaan tanah atau sangat dekat dengan permukaan tanah, dalam pembentukannya kaolin akan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan tempat pelapukan, dimana kaolin efektif terbentuk pada kondisi hidrous yang memungkinkan rendahnya kadar Fe dan Mg dalam tanah. 15

25 BAB III SIFAT-SIFAT & KARAKTERISTIK KAOLIN III.1. Mineral lempung Sebagai Penyusun Kaolin Kaolin adalah suatu massa batuan yang tersusun dari mineral lempung dengan kandungan besi yang rendah dan pada umumnya berwarna putih atau agak putih. Kaolin terbentuk dari hidrous aluminium silikat dengan komposisi kimia 2H 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 dengan disertai beberapa material penyerta (Grim, 1953). Lempung sendiri dapat diartikan sebagai mineral dalam batuan, sebagai batuan ataupun sebagai petunjuk ukuran partikel di dalam analisis mekanik batuan-batuan sedimen (Grim, 1953). Lempung dalam pengertian secara umum adalah material-material alam berbutir halus yang dapat berkembang menjadi plastis bila bercampur dengan sejumlah air dan mudah dibentuk menjadi bentuk bangun yang dikehendaki, pengertian ini tanpa didasarkan pada komposisi mineral penyusunnya, jadi dapat tersusun oleh sebagian besar mineral lempung ataupun bukan. Lempung dalam pengertian ukuran butir, diartikan sebagai partikel dari jenis apapun yang berukuran lebih kecil dari 2 mikron dalam pengertian mekanika tanah atau berukuran lebih kecil dari 1 / 256 mm dalam pengertian geologi (Wentworth, 1922 dalam Pettijohn, 1957). Lempung jika dilihat dari sudut pandang mineralogi harus berbentuk kristalin dan memiliki komposisi kimia tertentu (Grim, 1953). 16

26 Sejumlah lempung akan dapat tersusun oleh campuran beberapa mineral lempung, namun ada juga yang tersusun oleh sebuah mineral lempung saja. Beberapa dari bahan lempung mengandung variasi dari sejumlah mineral non logam seperti kuarsa, kalsit, feldspar, disamping mengandung juga bahan-bahan organik dan garam-garam yang terlarut dalam air (Grim, 1953). III.2. Sifat Fisik Kaolin Secara umum kaolin berwarna putih atau agak keputih-putihan, kekerasan 2-2.5, bersifat plastis bila tercampur air, dengan daya hantar listrik dan panas yang rendah dan berat jenis antara 2,60-2,63. Sifat-sifat kaolin akan sangat dipengaruhi oleh komposisi mineral tanah lempung yang ada dalam kaolin, maka untuk mengetahui sifat-sifat fisik yang lain seperti plastisitas, kekuatan, tekstur dan lain-lain yang dibahas adalah sifat-sifat dari mineral penyusunnya yaitu mineral lempung. Menurut Kirsch (1968) sifat-sifat fisik tersebut antara lain: III.2.1. Flokulasi dan deflokulasi Flokulasi adalah proses penggumpalan butir-butir lempung menjadi gumpalan yang lebih besar, sedangkan deflokulasi adalah proses dispersi gumpalan-gumpalan yang berukuran lebih besar menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Flokulasi dan deflokulasi menggambarkan keadaan agresi dari butir-butir lempung bila bercampur dengan air, dimana mineral lempung dengan cepat menyerap air dan untuk kaolin air yang terserap itu akan menguap pada 17

27 pemanasan pada suhu C C. Proses dispersi dapat diperkuat dengan penambahan elektrolit atau deflokulan seperti waterglass, Na 2 CO 3, Na 2 PO 4 dan lain-lain. Jumlah penggunaan deflokulan untuk proses dispersi ini tergantung pada beberapa faktor (Grim, 1968) diantaranya adalah oleh kadar butir-butir halus yang menunjukkan sifat-sifat koloid, jumlah dan jenis garam-garaman terlarut yang ada dalam lempung, silikat-silikat dan elektrolit atau deflokulan yang dipakai, sifatsifat mineral lempung yang ada dalam flokulan. III.2.2. Plastisitas Plastisitas adalah sifat yang memungkinkan lempung dapat diberi bentuk tanpa retakan dan bentuk itu akan tetap setelah gaya pembentuknya hilang atau dihilangkan. Lempung akan menjadi plastis beberapa saat kemudian jika lempung tersebut bercampur dengan cairan yang mempunyai susunan kutub seperti air. Lempung tidak akan berubah secara plastis apabila berinteraksi dengan cairan yang bersusunan bukan kutub seperti CCl 4. Menurut Grim (1968), faktor-faktor yang mempengaruhi derajat plastisitas dari lempung diantaranya oleh adanya pengaruh air, bahan-bahan padat dan gejala koloid yang mempengaruhi, ukuran partikel-partikel padat dan gaya tarik antar molekul, adanya bahan-bahan lain yang mempengaruhi sifat-sifat partikel, orientasi partikel-partikel di dalam massa, sejarah sebelum yang telah dialami oleh bahan. Menurut Grim (1968), kaolin memiliki batas plastisitas 25-36,3 jauh lebih kecil dibandingkan dengan montmorilonit yang plastisitasnya

28 III.2.3. Thiksotropi Thiksotropi atau daya suspensi adalah suatu sifat-sifat dari mineral lempung yang bila tercampur dengan suatu cairan akan membentuk suspensi. Sifat ini berkaitan dengan keplastisan. Kaolin berbutir halus akan tetap tinggal tersuspensi di dalam air berjam-jam tanpa menunjukkan tanda-tanda akan mengendap, bila di dalamnya ditambahkan flokulan seperti asam, borak, MgSO 4 dan lain-lain, maka terjadi penggumpalan atau flokulasi dengan pengendapan yang berlangsung cepat, jika ke dalam larutan ditambahkan elektrolit seperti waterglass atau Na 2 CO 3 akan menambah proses dispersi dan menghasilkan suatu suspensi yang lebih permanen. III.2.4. Tekstur Tekstur mineral lempung meliputi ukuran dan bentuk partikel mineral lempung yang mempengaruhi keplastisannya, kekuatan mekanis, kemudahan dalam pengeringan dan karakter produk setelah dibakar dan kaolin umumnya memiliki dua jenis tekstur (Grim, 1968), yaitu tekstur mineral-mineral non plastis yang umumnya sebagai impurities bertekstur kasar sampai halus dan tekstur mineral-mineral yang sangat halus. III.2.5. Susut kering Pada waktu proses pengeringan terjadi pengeluaran air sehingga memungkinkan butir-butir lempung melekat satu dengan yang lainnya, ini 19

29 diistilahkan sebagai susut kering, yang masih terdapat air sisa dinamakan air pori, bisa bertahan hingga pemanasan sampai dengan C. Lempung sangat bervariasi susut keringnya. Derajat variasi susut kering lempung identik dengan variasi jumlah air yang diperlukan untuk menimbulkan keplastisannya, makin tinggi keplastisan lempung makin banyak air terabsorbsi maka makin besar pula susut keringnya. Lempung yang memiliki susut kering tinggi sukar dikeringkan tanpa timbulnya retak-retak atau pecah-pecah, untuk mengurangi timbulnya retak atau pecah dapat dilakukan dengan penambahan bahan non plastis seperti pasir kuarsa, flint dan feldspar. Menurut Uun dan Asril (1990), susut kering kaolin dibagi menjadi 3, yaitu kaolin kasar susut kering lini air 5,0-7,6, untuk kaolin tercuci berkisar 3,3-10,8, dan untuk kaolin sedimenter berkisar 4,5-12,8. III.2.6. Kekuatan Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan kering mineral lempung (Grim, 1968) antara lain adalah ukuran dan bentuk butir dari bagian yang plastis dan non plastis, derajat flokulasi lempung sebelum dibakar, jumlah butir-butir sangat halus, lamanya waktu dan temperatur pada waktu lempung itu diperam (aging) sebelum dibentuk, jumlah air yang digunakan untuk menguapkan massa plastis, campuran air dan bahan-bahan lain, cara yang dipergunakan dalam menguapkan massa siap pakai, kecepatan dan tinggi temperatur waktu pengeringan. 20

30 III.2.7. Slaking Slaking adalah sifat dari lempung apabila kena air lalu mengambang dan selanjutnya hancur menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. III.2.8. Warna Warna kaolin akan dipengaruhi oleh warna dari mineral lempung penyusunnya, dimana warna mineral lempung akan ditentukan oleh kandungan senyawa-senyawa besi atau bahan-bahan karbon, kadang-kadang juga mineralmineral mangan dan titan dalam jumlah yang cukup untuk mempengaruhi warna pada lempung. Warna kaolin yang putih atau agak keputih-putihan diakibatkan oleh mineral lempung penyusunnya bebas dari pengotoran di atas. Warna dari mineral lempung sebelum dan sesudah pembakaran kadang-kadang mengalami perubahan, untuk kaolin sebelum dan sesudah pembakaran umumnya akan tetap sama putih, namun juga bisa berubah sedikit menjadi putih kekuningan. III.3. Sifat Kimiawi Kaolin Seperti halnya sifat fisik yang dimiliki oleh kaolin, sifat kimiawi yang dimiliknya juga sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat kimiawi mineral lempung penyusunnya. Salmag (1961) menyebutkan sifat-sifat kimiawi tersebut antara lain: III.3.1. Pertukaran ion Salah satu sifat yang penting dari mineral lempung adalah pertukaran elektrik pada partikel-partikelnya dimana mineral-mineral lempung akan menarik 21

31 kation dan anion dengan cara pertukaran untuk netralisir, artinya dengan mudah digantikan oleh anion dan kation lain saat kontak dengan ion lain pada larutan yang encer, kecuali kalau di bawah kondisi asam yang ekstrim, pertukarannya lebih bersifat negatif. Mineral lempung cenderung menyerap kation yang sering disebut Cation Exchange Capacity (CEC) atau Kapasitas Pertukaran Kation, yang dapat dinyatakan sebagai jumlah ekuivalen per satuan berat pada keadaan kering (mili ekuivalen per seratus gram). Kegunaan pertukaran ion pada mineral lempung antara lain adalah sebagai sumber nutrisi pada soil untuk pertumbuhan tanaman terutama sekali pada kalsium, magnesium dan kalium, walaupun ada beberapa tanaman yang dapat memanfaatkan kalium tanpa adanya pertukaran ion pada soil; sifat fisik dari soil lempung (kekuatan, plastisitas dan lain-lain) yang sangat tergantung pada unsur Na + dan Ca + ; proses pertukaran ion memainkan peranan penting pada penghentian kation yang tidak diinginkan seperti sebagai pembubuh organik atau dari pembuangan komponen radioaktif; dapat diketahui simulasi cara pembentukan mineral lempung dari reaksi antar muatannya, sehingga memudahkan dalam penyesuaian sifat katalisator dan molekuler pada lempung untuk penggunaan tertentu (Grim, 1968) Harga CEC pada kaolin adalah 2%-15% (Milens & King, 1955 dalam Grim, 1968), harga CEC ini adalah termasuk paling kecil dibandingkan dengan mineral lempung lainnya. 22

32 III.3.2. Interaksi dengan air Sifat interaksi dengan air pada mineral lempung khususnya kaolin dapat dihubungkan dengan hal-hal berikut: sifat hidrasi pada kandungan air yang relatif rendah. Sifat mineral lempung dalam air sangat kompleks dan penting. Pada umumnya sifat ini mempertimbangkan penyerapan air oleh mineral lempung dari suatu keadaan yang relatif kering, yaitu interaksi terjadi ketika molekul air menjadi lengket pada permukaan partikel dan atau berhubungan dengan kation yang dapat berpindah. Hidrasi mineral lempung pada keadaan kering merupakan proses eksoterm, ini dapat diuji dengan mudah oleh panas yang ditimbulkan pada sisi gelas kimia yang dihasilkan ketika sejumlah bubuk mineral lempung dibasahi. Penyerapan air oleh mineral lempung dapat terjadi baik oleh hidrasi permukaan kristal ataupun oleh pertukaran kation. Pada kaolin, air hanya dapat diserap pada permukaan luar, dimana ada dua macam yaitu siloksan dan gibsit, dan pada ujung partikel. Entalpi penyerapan air ini sangat kecil dan dapat dihilangkan oleh kenaikan panas yang kecil. III.3.3. Interaksi dengan bahan organik Beberapa molekul organik, seperti pada air dapat dengan mudah diserap oleh mineral lempung. Pada beberapa kejadian, terutama untuk molekul organik tak berkutub, kekuatan interaksinya relatif lemah, hanya sesuai untuk penyerapan secara fisik. Namun demikian, spesies organik berkutub atau berion dapat menjadi variasi yang luas dari reaksi kimia dengan mineral lempung. Kelompok mineral 23

33 kaolinit, smektit dan vermikulit dapat berkembang oleh penetrasi molekul antar lapisan untuk membentuk suatu interkalasi yang komplek III.4. Mineralogi Kaolin Kaolin termasuk dalam subklas phyllosilicate, dimana dasar dari semua kenampakan struktur dari mineral-mineral pada subklas ini terdiri dari SiO 4 tetrahedrall yang terdiri dari 3 atau 4 rantai oksigen dan dengan cara yang serupa membentuk perlapisan pseudohexagonal, meskipun beberapa dari phyllosilicate stabil pada temperatur sedang, yang terlihat pada beberapa kenampakan temperatur pada saat proses sedimentasi (mineral lempung) ditunjukkan oleh struktur yang lebih sederhana yang terbentuk di bawah kondisi serupa pada tipetipe silikat yang lain (Salmang, 1961). Syarat dari penggolongan lempung di atas permukaan bumi adalah material yang berbutir halus dan memiliki plastisitas ketika bercampur dengan air dalam jumlah yang terbatas. Analisis kimia dari lempung menunjukkan bahwa lempung terbentuk dari hidrous aluminium silikat dalam frekuensi yang cukup besar dengan kandungan besi, kalsium, sodium dan potasium. Lempung selalu berukuran halus yang terbentuk pada pelarutan colloid. Batas ukuran dari lempung memiliki diameter sampai 0,004 mm yang secara genetik terbentuk sebagai hasil pelapukan dan sedimentasi dari batuan beku yang kaya akan feldspar dan juga terbentuk sebagai hasil aktifitas hidrothermal (Grim, 1953 dalam Bateman, 1959). Karakteristik dari mineral lempung dari subklas phyllosilicate terdiri dari 4 grup, yaitu grup kaolin, grup montmorilonit, grup lempung mika dan grup klorit. 24

34 Mineral dari grup kaolin memiliki komposisi kimia yang sama yaitu Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8. mineral lempung memiliki beberapa kenampakan fisik yang sama, mineral ini sukar diamati secara makroskopis maupun mikroskopis kecuali dengan menggunakan defraksi sinar X untuk mengetahui komposisi mineral dan dengan SEM untuk mengetahui bentuk strukturnya (Hunt, Kraus, Ramsdel, 1951). Tiga tipe grup kaolin yang dikenal adalah kaolinit, nakrit dan dickit. Mineral-mineral ini dapat terpisah ataupun bersatu, namun umumnya pada endapan kaolin yang bernilai ekonomis tidak ditemukan mineral-mineral nakrit dan dickit. Kaolinit merupakan massa mineral yang sangat dominan dalam grup kaolin, karena merupakan mineral utama penyusun kaolin (80%), komposisi kimianya dengan formula Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8, terbentuk dengan atau tanpa adanya substitusi atom (Kerr, 1959). Percobaan menggunakan x-ray dan analisa dengan SEM menunjukkan perbedaan yang cukup jelas pada molekul-molekul dasar ketiga mineral ini, dimana molekul dasar dari nakrit terdiri dari 6 lapisan, dickit 2 lapisan dan kaolinit satu lapisan. Hilangnya kandungan air pada kaolinit terjadi pada temperatur C C, pada dickit C C dan nakrit >600 0 C, pecah secara alami dan mengalami perusakan fisik akan sangat mudah terjadi pada saat kering, hal ini diakibatkan ukuran yang halus dan mudah tergores. Mineral kaolinit berwarna putih, namun seringkali berwarna coklat atau abu-abu karena adanya material pengotor, cerat putih, dengan kilap mutiara pada kristal yang besar tapi sering kali memiliki kilap tanah dan memiliki kilap tanah (dull), memiliki sistem kristal triklin, umumnya berupa earthy aggregat, 25

35 pseudohexagonal dan platy crystal yang kadang-kadang dapat diamati di bawah SEM, memiliki belahan (001), sempurna, tapi tidak dapat dilihat secara megaskopis karena ukurannya yang kecil, kekerasan 1-2, densitas 2,6, memiliki sifat optik α = ; β = ; γ = , perlapisan kaolin terdiri dari tetrahedralll layer. Foto 2: Kenampakan mineral kaolinit menunjukkan bentuk pseudohexagonal (lih. Ece, et all., 2003) Pada sekuen yang sama satu, dua, atau enam perlapisan kaolin akan terdiri kaolinit, dickit dan nakrit. Dilihat dari genesanya kaolinit terbentuk dari dekomposisi alumino silikat, khususnya feldspar akibat proses pelapukan atau aktifitas hidrothermal. Deposit yang cukup besar umumnya terbentuk oleh alterasi hidrothermal feldspa di dalam granit dan granit pegmatit seperti di Cornwall (England), Ukraina-Czech Rep., USSR dan China. 26

36 BAB IV PEMANFAATAN KAOLIN Kaolin banyak dipakai dalam berbagai industri, baik sebagai bahan baku utama maupun bahan pembantu. Hal ini karena adanya sifat-sifat kaolin seperti kehalusan, kekuatan, warna, daya hantar listrik dan panas yang rendah, serta sifatsifat lainnya. Dalam industri kaolin dapat berfungsi sebagai pelapis (coater), filler, barang-barang tahan api dan isolator. Penggunaan kaolinn yang utama adalah dalam industri keramik, kertas, cat, sabun, karet/ban dan pestisida. Penggunaan lainnya adalah dalam industri logam, farmasi dan obat-obatan, pupuk, bahan penyerap, pasta gigi, barang-barang untuk bangunan dan lain sebagainya. Pengolahan kaolin terutama ditujukan untuk membuang mineral-mineral pengganggu seperti pasir kuarsa, mineral oksida besi, oksida titanium dan mika, selain itu pengolahan kaolin ditujukan untuk mendapatkan butir-butir halus, tingkat keputihan yang tinggi, kadar air tertentu, ph tertentu dan sifat-sifat lain. Pada dasarnya proses pengolahan bergantung kepada jumlah, jenis mineral-mineral pengotornya dan spesifikasi penggunaan. Secara umumn proses pengolahan dapat dilihat pada diagram di bawah ini: 27

37 Kaolin dari tambang Air Talang dengan sekat (sluice box) Pasir kasar Reagen penggumpal /tawas Elustrasi/Desliminas Pasir sedang Tangki pengendapan (settling pond) Filtering Pengeringan Kaolin murni Penggilingan Tepung kaolin Gambar 3: Bagan alir proses pengolahan kaolin secara umum (Toton dkk, 1993) Kaolin untuk keperluan khusus harus dengan persyaratan ketat, seperti penggunaan sebagai pengisi dan sebagai pelapis dilakukan pengolahan secara khusus pula. Kaolin untuk industri kertas proses pengolahannya dapat dilihat pada gambar di bawah sebagai berikut: 28

38 Kaolin dari tambang air slurry pengayakan classifier cyclone thickener Pasir kuarsa air Pasir halus Filter press Bahan bakar pengeringan Tepung kaolin disintegration cyclone pengepakan Gambar 4: bagan alir proses pengolahan kaolin untuk coating grade (Toton dkk, 1993) IV.1. Industri Keramik Klasifikasi kaolin berdasarkan bahan baku utama dalam industri keramik berdasarkan analisis kimia, analisis besar butirnya, dan sifat fisiknya, dibagi menjadi 4 kelas (Toton dkk, 1993), yaitu kelas porselin, kelas saniter, kelas 29

39 gerabah halus padat (stone-ware) dan kelas gerabah halus tidak padat (earthware). Pengklasifikasian ini didasarkan kepada penggunaan kaoiln tersebut yang antara lain untuk membuat white ware atau barang-barang yang berwarna putih, termasuk porselin, ubin dinding, isolator (alat penyekat) dan lain-lain. Tes terhadap kaolin ini meliputi Modulus of Rupture (MOR), Casting Rate, Prometric Cone Equivalent (PCE), warna hasil pembakaran dan penyusutannya. Ada hubungan antara sifat lempung keramik dengan komposisinya, yaitu plastisitas, sifat-sifat suspensi, bonding strength, drying shrinkage, firing characteristic (Trask, 1965). Kaolinit yang berdiameter <1πm memiliki batas plastis 36.29, batas cair dan indeks plastis 22.56, paling rendah dibandingkan dengan montmorilonit berdiameter <1πm yang memiliki batas plastis , batas cair , indeks plastis dan ilit <0,5-1πm dengan batas plastis 39.59, batas cair 83 dan indeks plastis 43,4 (Trask, 1965). Syarat umum mutu kaolin untuk semua kelas adalah harus mengandung mineral kaolinit paling sedikit 80%, sedangkan syarat khusus dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 3: Spesifikasi kaolin untuk keramik (Toton dkk, 1993) Analisis Porselin Saniter Gerabah halus Gerabah kasar Kimia Fe 2 O 3 < 0,4 < 0,7 < 0,8 1,0 TiO 2 < 0,3 < 0,

40 CaO < 0,8 < 0,8 < 0,8 0,8 SO 3 < 0,3 < 0,2 < 0,2 0,4 Fisika Besar butir <2 > 0,8 > 0,8 > 80,0 > 80,0 micron Brightness > 90,0 > 90,0 > 80,0 > 80,0 Kadar air < 5,0 < 5,0 < 7,0 < 7,0 IV.2. Industri Kertas Dalam industri kertas, kaolin berfungsi sebagai pengisi dan pelapis. Spesifikasi kaolin yang dibutuhkan dalam industri ini secara umum dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4: Spesifikasi kaolin untuk industri kertas (Toton dkk, 1993) Spesifikasi Pelapis (%) Pengisi (%) Fisika Derajat putih > ,5 Ukuran butir < 2 mikron > 5 mikron Bentuk partikel Flat shape - Viskositas pada rpm Percent solid 500 cps Abrasion index Mak. 20 mg - ph 4,5-7,0 4,5-7,0 Kandungan air I I Kimia SiO 2 46,73 47,80 Al 2 O 3 37,84 37,30 Fe 2 O 3 0,92 0,52 TiO 2 0,09 0,04 CaO 0,05 0,20 31

41 MgO 1,70 1,72 K 2 O 1,70 1,72 Na 2 O 0,07 0,05 IV.3. Industri Karet Dalam industri karet, kaolin digunakan untuk campuran latek, yang dimaksudkan untuk memperbaiki sifat-sifatnya, antara lain, kekuatan, ketahanan terhadap abrasi dan kekakuannya. Persyaratan kaolin untuk dapat digunakan dalam industri karet dapat dilihat pada table di bawah ini : Table 5: Spesifikasi kaolin untuk industri karet (Toton dkk, 1993) Pengisi Derajad kecerahan % Kandungan air 1 % Sisa lolos saringan 325 mesh 0,02 0,30 % Ukuran butir : 2 mikron 5 mikron % 3 25 % Pelapis Derajad kecerahan 83,5 85,5 % Ukuran butir : 2 mikron 5 mikron % 3 8 % Sisa lolos saringan 200 mesh 0,0005 0,00075 IV.4. Industri Cat Penggunaan kaolin untuk industri cat, antara lain dikarenakan kaolin mempunyai sifat yang tidak mudah reaktif, dapat berfungsi sebagai lapisan penutup yang mempunyai kekuatan yang tinggi. Warna kaolin yang putih akan memudahkan untuk merubah menjadi berwarna seperti apa yang diinginkan, 32

42 sehingga mengurangi jumlah pemakaian bahan-bahan berwarna (warna yang dapat dihasilkan bervariasi). Kaolin juga memiliki variasi ukuran butir yang besar, yang akan dipergunakan dalam berbagai industri cat. Table 6: Spesifikasi kaolin untuk industri cat (Toton dkk, 1993) Spesifikasi Pengisi (%) Pelapis (%) Fisika - ukuran < 2 mikron ,5 - kadar air Maksimal 2 Maksimal 2 - abrasion 20,0 mgr 8 mgr - kelembaban Maksimal 2 Maksimal 2 - ph 505 6,5 6,0 Kimia SiO 2 46,80 46,50 Al 2 O 3 38,00 38,20 TiO 2 0,14 0,11 CaO 0,04 0,04 MgO 0,09 0,09 Na 2 O 0,10 0,10 L.O.I 13,14 13,95 Fe 2 O 3 0,52 0,51 ph 5,00 7,30 IV.5. Industri Pestisida Kegunaan kaolin untuk industri pestisida mempunyai spesifikasi seperti di bawah: Tabel 7: Spesifikasi kaolin untuk industri pestisida (Toton dkk, 1993) Ukuran butir < 2 mikron, % Sisa saringan : 200 mesh 325 mesh Minimum 99,5 100 % Minimum 99,0 99,97 % Kandungan air Maksimum 1 % Suspensi air setelah 48 jam % ph 4,5 5,5 Komposisi kimia Al 2 O 3 38 %, SiO 2 45 % Bentuk butir Pipih hexagonal platest Comptability Baik untuk semua materi Daya rekat Baik dengan atau tanpa minyak Abrasi Sangat rendah 33

43 IV.6. Contoh Kasus Kaolin Daerah Kec. Semin Kaolin di daerah Kec. Semin dan sekitarnya secara umum terbentuk dari hasil alterasi hidrothermal pada batuan beku dasit dan breksi tufaan. Kaolinisasi hydrothermal disebabkan oleh adanya larutan panas sisa magma naik ke permukaan melalui celah-celah atau retakan-retakan dalam batuan dasit kemudian mengubah mineral feldspar menjadi kaolinit. Foto 3 : Cebakan kaolin di daerah Semin setebal 6-7 meter, arah foto N 80 0 E (foto penulis, November 2004) 34

44 Batuan beku dasit secara megaskopis telah banyak mengalami pelapukan. Identifikasi batuan beku berdasarkan kekar kolom (columnar joint) yang intensif. Foto 4: Singkapan kekar kolom pada batuan beku feldspartik, menunjukkan kenampakan yang hampir tegak, arah foto N 40 ) E (foto penulis, November 2004) Menurut Widodo (1995), menunjukkan batuan dasar batuan beku dasit, ditunjukkan oleh mineral andesin yang teralterasi menjadi mineral lempung. Mineralisasi pada batuan beku dasit disebabkan oleh larutan hidrothermal yang menyusup melalui daerah yang dipotong oleh sesar. Larutan sisa magma tersebut dibuktikan adanya celah (vein) yang terisi kuarsa dan pirit. 35

45 Foto 5: Kenampakan cebakan feldspar sebagai penyuplai terbentuknya kaolin, arah foto N E (foto penulis, November 2004) Secara mikroskopis sayatan batuan tidak dapat diamati, baik struktur maupun teksturnya, sehingga hanya dengan defraksi sinar X (William et all, 1982) dapat diketahui mineral yang menyusunnya. Kaolin pada batuan dasit muncul sebagai akibat terubahnya mineral kelompok feldspar dan serisit pada suhu yang rendah dengan kadar air yang tinggi, menyebabkan reaksi hidrolisa seperti di bawah ini : 3Na 2 Ca Al 4 Si 8 O K + + 8H + 4KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 + 6Na + + 3Ca + 12SiO 2 plagioklas serisit kuarsa 2KAl 3 Si 3 O 10 (OH) 2 + 4H + + 2H 2 O 3AlSi 2 O 5 (OH 4 ) 2 + 2SiO 2 serisit kaolinit kuarsa Na 2 CaAl 4 Si 8 O H + + 2H 2 O 2Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4SiO 2 + Na 2+ plagioklas kaolinit kuarsa 36

46 Table 8: Hasil Analisa Kimia Kaolin di Semin dalam satuan % berat (Widodo, 1995) Unsur K-3 K-6 K-7 SiO Al 2 O Fe 2 O CaO MgO Na 2 O K 2 O MnO TiO P 2 O H 2 O H D Jumlah Secara umum kaolin di Semin digunakan untuk bahan keramik, filler dan coater pada industri kertas dengan cara menurunkan kadar Fe 2 O 3 nya sehingga brightness nya meningkat lebih dari 80 % (Widodo, 1995). Foto 6: Kegiatan penambangan kaolin di Semin, arah foto N E (foto penulis, November 2004) 37