PEMBENTUKAN POTASIUM STANNAT

DARI MINERAL KASITERIT BANGKA

DENGAN PROSES DEKOMPOSISI BASA (KOH)

SKRIPSI

ADI PRAYOGA

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2019 M / 1440 H

PEMBENTUKAN POTASIUM STANNAT

DARI MINERAL KASITERIT BANGKA

DENGAN PROSES DEKOMPOSISI BASA (KOH)

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

ADI PRAYOGA

1112096000050

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2019 M / 1440 H

ABSTRAK

ADI PRAYOGA. Pembentukan Potasium Stannat Dari Mineral Kasiterit Bangka

Dengan Proses Dekomposisi Basa (KOH). Dibimbing oleh Latifa Hanum

Lalasari dan Nurhasni.

Ekstraksi mineral kasiterit dari Indonesia menggunakan dekomposisi basa

telah banyak dilakukan. Kasiterit merupakan mineral oksida dari timah (SnO2)

yang mempunyai komposisi berkisar 73,4% dan masih mengandung banyak

pengotor seperti La, Ce, Fe, P, Ti, Ca, Mg, Al, Si, Zr, S, dan Pb. Proses

pendahuluan untuk pembentukan pottasium stannat (K2SnO3) dilakukannya

proses dekomposisi dengan mencampurkannya dengan KOH. Percobaan ini

bertujuan untuk meningkatkan nilai tambah kasiterit Indonesia menggunakan

dekomposisi basa untuk menghilangkan pengotornya. Hasil percobaan

menunjukkan bahwa kasiterit dari Indonesia dapat membentuk pottasium stannat

(K2SnO3) dengan perbandingan 2:3 yang dapat larut dengan KOH 2N pada

proses leaching. Semakin lama waktu dekomposisi menyebabkan pottasium

stannat yang terbentuk makin banyak. Hasil optimum dicapai ketika proses

dekomposisi dilakukan pada suhu 850 oC selama 3 jam. PANalytical

X'Pert HighScore Plus (HSP) digunakan dalam penelitian ini untuk menganalisa

berat K2SnO3 dan SnO2. Analisis HSP menunjukkan bahwa Pembentukan terbaik

pada tahap kalsinasi K 500-3 kal dengan nilai GOF 2 namun banyak sekali

pengotor yang terbentuk. Pelarutan titik paling optimum pada waktu 3 jam di

temperatur 850 oC dengan nilai 75,525%.

Kata kunci : dekomposisi, leaching, mineral kasiterit, PANalytical X'Pert

HighScore Plus (HSP)

ABSTRACT

ADI PRAYOGA. Formation Of Potassium Stannate From Cassiterite Mineral

With The Decomposition Process Of The Base (KOH). Guided by Latifa

Hanum Lalasari and Nurhasni.

Mineral extraction kasiterit from Indonesia using the alkaline

decomposition has a lot to do. Kasiterit is a mineral of lead oxide (SnO2) which

has the composition ranges from 73.4% and still contains many dopants such as

La, Ce, Fe, Ti, P, Ca, Mg, Al, Si, Zr, S, and Pb. process introduction to the

formation of pottasium stannat (K2SnO3) He did the decomposition process by

mixing with dekomser KOH. This experiment aims to increase the added value of

kasiterit Indonesia using alkaline decomposition to eliminate pengotornya. The

experiment results show that kasiterit of Indonesia can form pottasium stannat

(K2SnO3) which can be dissolved with the leaching process 2N KOH. The longer

the time causing decomposition phase of pottasium stannat formed more and

more. Optimum results are achieved when the decomposition process is carried

out at a temperature of 850 ° c for 3 hours. PANalytical X'Pert HighScore Plus

(HSP) used in this study to analyze the weight of K2SnO3 and SnO2. Analysis of

the HSP indicated that the formation of the best in the kalsinasi stage on K 500-3

kal with the value of the GOF 2 but an awful lot of pollutant that is formed. The

most optimum point dissolving in a time of 3 hours at temperature of 850 °C

value 75,525 %.

Key words: decomposition , leaching, cassiterite, PANalytical X'Pert HighScore

Plus (HSP)

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullah Wabarakatuh

Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas

segala rahmat, karunia dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan judul “Pembentukan Potasium Stannat Dari Mineral

Kasiterit Bangka Dengan Proses Dekomposisi Basa (KOH).”. Penelitian ini

telah dilaksanakan di Pusat Penelitian Metalurgi dan Material (P2MM) - LIPI,

Kawasan Puspiptek GD. 470, Tangerang Selatan 15314, Banten.

Skripsi ini dapat terselesaikan dengan bantuan banyak pihak. Karenanya,

penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:

1. Dr. Latifa Hanum Lalasari, M.T selaku Pembimbing I yang telah

mengarahkan, membimbing dan memberi masukan serta semangat selama

penelitian berlangsung.

2. Nurhasni, M.Si selaku Pembimbing II yang telah memberi saran dan masukan

dalam penulisan skripsi.

3. Nanda Saridewi, M.Si sebagai Penguji I yang telah memberi tanggapan dan

masukan pada skripsi ini.

4. Nurmaya Arofah, M.Eng sebagai Penguji II yang telah memberi tanggapan

dan masukan pada skripsi ini.

5. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia, Fakultas Sains

dan Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

6. Dr. Agus Salim, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

ix

7. Dr. Siti Nurbayti, M.Si selaku pembimbing akademik, atas bimbingannya

selama perkuliahan.

8. Kedua Alm Orang Tua, Alm. Emah (Ibu) dan Alm.Pujiono (Ayah) atas segala

doa, nasihat dan dukungan semangat kepada penulis.

9. Teman-teman Kimia 2012, kakak-kakak dan adik-adik kelas yang telah

membantu dan memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan skripsi ini.

10. Kanda dan Yunda HMI Komisariat Fakultas Sains dan Teknologi

(KOMFASTEK) Cabang Ciputat membantu dan memotivasi penulis untuk

segera menyelesaikan skripsi ini

Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi

pengembangan ilmu pengetahuan.

Wassalamu’alaikum Warahmatullah Wabarakatuh

Ciputat, Januari 2019

Adi Prayoga

x

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR .......................................................................................viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................x

DAFTAR TABEL..............................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN .....................................................................................xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ..............................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah .........................................................................................5

1.3 Hipotesis ........................................................................................................5

1.4 Tujuan Penelitian ..........................................................................................5

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kasiterit .........................................................................................................7

2.2 Proses Hidrometalurgi ...................................................................................11

2.3 Roasting (pemanggangan) .............................................................................14

2.4 Leaching ........................................................................................................16

2.5 Kalsinasi ........................................................................................................19

2.6 Thermogravimetric Analysis (TGA) .............................................................21

2.7 X-Ray Diffraction (XRD) ..............................................................................22

2.8 X-Ray Fluorescence (XRF) ...........................................................................23

2.8 Scanning Electron Microscopy-Electron Dispersive Spectroscopy

(SEM-EDS) .....................................................................................................24

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................26

3.2 Alat dan Bahan ..............................................................................................26

3.2.1 Alat ........................................................................................................26

3.2.2 Bahan.....................................................................................................26

3.3 Diagram Alir Penelitian ................................................................................27

3.4 Prosedur Kerja ...............................................................................................28

xi

3.4.1 Preparasi sampel...................................................................................28

3.4.2 Roasting (pemanggangan) ....................................................................29

3.4.3 Leaching ...............................................................................................29

3.4.4 Pengeringan dan Kalsinasi ...................................................................29

3.4.5 Analisis sampel ....................................................................................30

3.4.5.1 Analisis kasiterit dengan XRD ..................................................30

3.4.5.2 Analisis kasiterit melalui Identifikasi morfologi permukaan

kasiterit dengan SEM-EDS .......................................................30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik bahan baku kasiterit bangka ....................................................31

4.1.1 Hasil Analisis kasiterit dengan XRD ...................................................31

4.1.2 Hasil Analisis kasiterit dengan XRF ....................................................33

4.1.3 Hasil Analisis kasiterit dengan SEM....................................................34

4.1.4 Hasil Analisis kasiterit dengan TGA ...................................................35

4.2 Hasil dekomposisi bijih Kasiterit ..................................................................37

4.3 Pembentukan Potassium Stannat dengan KOH 2N ......................................44

4.4 Pengaruh variasi rasio temperatur dekomposisi terhadap fasa dari produk

akhir (Pottasium stannate) .............................................................................45

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan .......................................................................................................51

5.2 Saran ..............................................................................................................51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................52

LAMPIRAN .......................................................................................................55

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Sifat fisik dan kimia Kasiterit .............................................................. 8

Tabel 2. Identifikasi senyawa Mineral Kasiterit Bangka ..................................32

Tabel 3. Komposisi kimia kasiterit dengan pengujian XRF..............................33

Tabel 4. Hasil analisis SEM-EDS pada kasiterit yang menunjukkan kadar Sn

dan O serta unsur -unsur pengotor .......................................................35

Tabel 5. Hasil analisa kuantitatif variasi temperature waktu 3 jam dari produk

dekomposisi dihitung dengan metode Highscore Plus ......................39

Tabel 6. Hasil analisa kuantitatif variasi temperatur dari produk Akhir ...........48

Tabel 7. Hasil analisis EDS pada produk akhir K 700-3 yang menunjukkan

kadar Sn dan O serta unsur -unsur pengotor .......................................49

Tabel 8. Hasil analisis EDS pada produk akhir K 850-3 yang menunjukkan

kadar Sn dan O serta unsur -unsur pengotor .......................................49

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Model Reaksi Shrinking-Core. ......................................................15

Gambar 2. Skema kerja alat TGA ..................................................................21

Gambar 3. Skema dasar XRD..........................................................................22

Gambar 4. Skema kerja XRF ...........................................................................23

Gambar 5. Prinsip kerja SEM ..........................................................................25

Gambar 6. Diagram Alir Penelitian .................................................................27

Gambar 7. Pola difraksi sinar-X dari mineral kasiterit Bangka ......................32

Gambar 8. Hasil SEM pada mineral kasiterit perbesaran 1000x .....................34

Gambar 9. Kurva analisa TGA ........................................................................36

Gambar 10. Pola difraksi sinar-X kasiterit yang telah mengalami

dekomposisi....................................................................................38

Gambar 11. Hasil SEM dari produk dekomposisi temperatur ..........................42

Gambar 12. Mapping permukaan produk dekomposisi terhadap unsur C, K,

dan O pada temperatur dekomposisi .............................................44

Gambar 13. Kelarutan padatan dalam KOH 2N ................................................45

Gambar 14. Pola difraksi sinar-X pada produk akhir K2Sn2O3 dari sampel

pengaruh rasio 500, 600, 700, 800 dan 850 oC selama 3 jam .......46

Gambar 15. Hasil SEM pada produk akhir (K2Sn2O3) K 700-3 kal ..................48

Gambar 16. Hasil SEM pada produk akhir (K2Sn2O3) K 850-3 kal ..................49

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Stoikiometri ..................................................................................55

Lampiran 2. Uji XRF Sampel mineral kasiterit ................................................56

Lampiran 3. Hasil analisis EDS pada kasiterit yang menunjukkan kadar Sn

dan O serta unsur -unsur pengotor ................................................57

Lampiran 4. Pengaruh temperatur dekomposisi terhadap persen padatan

dekomposisi terlarut dengan KOH 2N ..........................................57

Lampiran 5. Hasil analisa XRD mineral Kasiterit Bangka ...............................58

Lampiran 6. Hasil analisa XRD dekomposisi ...................................................58

Lampiran 7. Hasil analisa XRD kalsinasi .........................................................62

Lampiran 8. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi ...................................65

Lampiran 9. Hasil SEM-EDS dari produk kalsinasi .........................................77

Lampiran 10. Bahan dan alat .............................................................................81

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya sumber daya alam

termasuk sumber daya mineral yaitu, mineral kasiterit. Banyaknya mineral

kasiterit mendorong bangsa Indonesia untuk memanfaatkan sumber daya alam

tersebut secara efisien. Indonesia sendiri memiliki potensi mineral tambang yang

melimpah, salah satunya yaitu mineral kasiterit dan mineral kasiterit tersebut

merupakan bahan baku pembuatan logam timah (Sn). Mineral kasiterit banyak

tersebar di pulau Bangka, Belitung, Kundur, Singkep, Karimun dan Kumpar

(Djamaluddin et al., 2012).

Mineral yang terkandung di dalam bijih timah pada umumnya mineral

utama yaitu kasiterit (SnO2), sedangkan pirit (FeS2), kuarsa (SiO2), zircon (Zr),

ilmenit (FeTiO3), plumbum (Pb), bismuth (Bi), arsenic (As), stibnite (Sb),

kalkopirit (CuFeS2), kuprit (Cu2O), xenotim (Xe), dan monasit (Ce) merupakan

mineral ikutan (Djamaluddin et al., 2012). Pemanfaatan mineral, tentu saja

menggunakan beberapa metode dan teknologi sehingga diperoleh hasil yang

optimal, biaya produksi seminimal mungkin serta proses yang ramah lingkungan

(Endang et al., 2010).

Kasiterit adalah mineral yang aktraktif dengan berbagai macam aplikasi

diantaranya sebagai kemasan obat-obatan, bahan semikonduktor dalam

pembuatan sensor gas, media penyimpan daya magnetik dan katalis (Uchiyama et

al., 2011). Kasiterit dapat juga dimanfaatkan dalam pembuatan material, potasium

2

stannat yang digunakan sebagai garam alkali dalam proses eklektrolit plating,

proses campuran untuk cotting alloy (timah, aluminium, timah-seng, timah-

tembaga) dan proses non korosi untuk plating serta juga digunakan sebagai

stabilizer dalam hidrogen peroksida. Di Indonesia sendiri produksi timah sudah

dapat menghasilkan logam timah yang banyak dipergunakan untuk berbagai

keperluan pelapisan baja (tin plate) dan sebagian besar diekspor untuk solder dan

paduan timah dan perunggu.

Peningkatan kadar Sn dari kasiterit dengan roasting menggunakan Na2CO3

sehingga menghasilkan Na2SnO3 yang mudah larut dalam air. Proses pemurnian

kasiterit meningkat sekitar 85,6% (Zhang et al., 2015). Peleburan dilakukan pada

suhu 500-800 °C selama 1-6 jam terhadap kasiterit yang memiliki kandungan

alloy timah-besi (Sn = 32.40 wt % dan Fe = 45.81 wt %), pada percobaan itu

oksidasi terjadi dengan baik pada ukuran ±270 mesh dilakukan pada temperatur

700 °C selama 3 jam dengan efesiensi sekitar 96% (Bunnakkha dan Jarupisitthorn,

2012). Unsur utama kasiterit bangka memiliki kandungan 57,82% Sn dan unsur

lain-lainnya 42,18%. Kasiterit Bangka bisa didekomposisi dengan natrium

karbonat dan dapat membentuk natrium stannate (Na2SnO3) yang larut dengan air

dalam proses pencucian dan hasil optimal tercapai ketika proses dekomposisi

dilakukan pada suhu 850 ºC selama 4 jam dengan rasio 3:2 mol Na2CO3 dan SnO2

(Andriyah et al., 2017).

Kegunaan kasiterit diantaranya sebagai paduan logam (alloy) dengan

logam yang lain seperti tembaga. Mineral ini banyak dipergunakan untuk melapisi

logam lain seperti seng, timbal dan baja dengan tujuan agar tahan terhadap korosi.

Kasiterit juga dipakai dalam bentuk solder merupakan campuran antara 5-70%

3

timah dengan timbal. Mineral kasiterit dipakai untuk membuat berbagai macam

senyawa kimia. Salah satu senyawa kimia yang sangat penting adalah SnO2

dimana dipakai untuk resistor dan dielektrik, dan digunakan untuk membuat

berbagai macam garam timah.

Kekayaan alam di indonesia harus dimanfaatkan dan diolah sebaik

mungkin sehingga menghasilkan kesejahteraan bagi umat manusia, berdasarkan

al-Quran surat Al-Ra’d ayat 17 yang berbunyi :

Artinya : Allah telah menurunkan air (hujan) dari langit, Maka mengalirlah air di

lembah-lembah menurut ukurannya, Maka arus itu membawa buih yang

mengambang. dan dari apa (logam) yang mereka lebur dalam api untuk membuat

perhiasan atau alat-alat, ada (pula) buihnya seperti buih arus itu. Demikianlah

Allah membuat perumpamaan (bagi) yang benar dan yang bathil. Adapun buih itu,

akan hilang sebagai sesuatu yang tak ada harganya; Adapun yang memberi

manfaat kepada manusia, Maka ia tetap di bumi. Demikianlah Allah membuat

perumpamaan-perumpamaan[770]. (QS al-Ra’d [13]:17)

[770] Allah mengumpamakan yang benar dan yang bathil dengan air dan buih

atau dengan logam yang mencair dan buihnya. yang benar sama dengan air atau

logam murni yang bathil sama dengan buih air atau tahi logam yang akan lenyap

dan tidak ada gunanya bagi manusia.

Pada ayat ini dapat ditafsirkan bahwa Allah SWT berfirman, Allah

menjelaskan air jernih dan tambang murni, yang dapat diambil kegunaannya, juga

dua hal yang mirip dengan kebaikan, yaitu buih air dan buih tambang yang larut,

yang tidak dapat diambil kegunaannya. Dia menurunkan air hujan dari awan, lalu

4

mengalirlah air lembah dan sungai dengan berbagai ukurannya, besar dan kecil.

Air yang mengalir itu menghanyutkan buih yang muncul di atas permukaan air

yang disebut busa air. Dari berbagai barang tambang yang dihasilkan orang

melalui proses pembakaran seperti emas, perak, tembaga dan timah ada yang

dapat dijadikan perhiasan atau peralatan seperti bejana. Ada juga yang berupa

sampah seperti sampah air yang mengapung di atas permukaan air. Bagian barang

tambang yang mengalir itu disebut khabîts (limbah).

Pada penelitian sebelumnya kasiterit dilakukan proses roasting dengan

microwave, kasiterit dapat dipisahkan dari pengotor pada proses leaching dengan

larutan KOH dan mengalami proses pengendapan. Pada penelitian ini akan

dilakukan proses pemurnian mineral kasiterit yang dimana mineral ini berasal dari

Bangka merupakan hasil dari pengolahan secara konvesional agar dapat

menghilangkan pengotor mineral ikutannya menggunakan proses dekomposisi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses dekomposisi adalah temperatur, waktu

pembakaran (roasting), dekomposer (bahan yang digunakan). Pemilihan KOH

karena telah dilakukan oleh Onyedika et al., (2013) tetapi pada percobaan itu

menggunakan microwave yang merupakan peralatan khusus dan dilakukan pre-

treatment microwave, namun pada percobaan ini menggunakan furnace yang

merupakan peralatan umum banyak digunakan. Proses ini menggunakan basa kuat

yaitu KOH untuk membentuk potassium stannat (K2SnO3) sebelumnya pernah

digunakan menggunakan KOH dan didapatkan hasil sebesar 98% dengan melalui

pelindian menggunakan KOH 4M (Onyedika et al., 2013) tetapi kan dilakukan

pelindian dengan KOH 2N.

5

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah pada

penelitian ini adalah:

1. Bagaimanakah pengaruh temperatur terhadap proses dekomposisi.

2. Berapakah hasil (yield) yang terbentuk pada pembentukan kadar potassium

stannat dari mineral kasiterit.

1.3 Hipotesis

Hipotesis dari penelitian ini adalah :

1. Temperatur yang tinggi dapat menghasilkan dekomposisi basa yang baik.

2. Pembentukan potassium stannat pada temperatur yang tepat saat proses

kalsinasi.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Menentukan temperatur untuk menghasilkan dekomposisi mineral

kasiterit dengan KOH.

2. Menentukan pembentukan hasil potassium stannat (K2SnO3) terbaik pada

proses kalsinasi.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Penelitian ini diharapkan mampu memberi peran dalam pengembangan

nilai tambah untuk mengasilkan potassium stannat (K2SnO3) agar

meningkatkan kesejahteraan.

6

2. Dapat berpartisipasi dalam menghemat devisa Negara akibat pembelian

SnO2 murni.

7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1 Kasiterit

Logam timah berada di alam umumnya sebagai oksida. Sumber utamanya

adalah mineral kasiterit (SnO2) yang di Indonesia umumnya lebih banyak

ditemukan sebagai endapan aluvial hasil dari pelapukan, erosi, dan transportasi

dalam kurun waktu yang sangat lama, bersama dengan mineral pengotor seperti

kwarsa dan mineral ikutan seperti ilmenit, monazit, rutil dan zirkon (Djamaluddin

et al., 2012).

Kasiterit adalah mineral utama dari logam timah yang diambil secara

ekonomis. Mineral berat, keras, sangat rapuh di alam, dan umumnya dikaitkan

dengan mineral ringan gangue. Hal ini dilaporkan bahwa sekitar 80% dari

cadangan timah dunia yang bertempat dibagian alluvial (Wills and Napier-Munn,

2006).

Sifat fisik dan kimia kasiterit diberikan dalam Tabel 1. Deposito ekonomi

Kasiterit dikenal dalam dua jenis kejadian geologi-vena utama atau keras-rock

deposito dan deposito placer sekunder (Rao, 1992). Pengujian kandungan Sn

sekitar 0.4-1,5% (kadang-kadang 5 – 6%) dibagian hard-rock (Bulatovic, 2010).

Kasiterit murni secara teoritis terhitung sebesar 78% Sn. Kandungan Sn

bervariasi antara 65% dan 78% hal ini terjadi karena adanya berbagai kotoran

mineral yang mengandung unsur-unsur seperti tantalum, titanium, niobium, dan

lainnya (Angadi, 2014).

8

Tabel 1. Sifat fisik dan kimia Kasiterit (Blackburn and Dennen, 1988).

Sifat fisik dan kimia Keterangan

Rumus kimia SnO2

konten Sn

dalam SnO2 murni

78%

Struktur kristal Tetragonal

Cleavage planes Sempurna {100}, berbeda berpisah pada {111} atau

{011}. Subconcochoidal untuk fraktur tidak merata

Gravitasi spesifik 6.8–7.1

Kekerasan Rapuh

Tenacity Subadamantine to submetallic

Optical Transparent to opaque

Warna Cokelat atau hitam, jarang abu-

abu, merah, putih atau kuning

Optical x = 2.006, _ = 2.097; positive

Lattice constants (Å) a = 4.738, b = 3.188

Strong X-ray

diffraction lines (Å)

3.351 (100), 2.644 (81), 1.765 (63)

Magnetic property Non-magnetic

Terbentuk/terjadi Khas ditemukan dalam vena hydrothermal suhu tinggi

atau hubungi metamorf deposito genetik berkaitan

dengan batuan beku quartzose. Juga dicatat dalam

pegmatites dan sebagai mineral aksesori di batuan

beku asam

Penghasil timah utama di dunia adalah dari deposito placer yang terletak

di Brasil, Thailand, Indonesia dan Malaysia. Deposito hard-rock terkait dengan

batu granit terutama greissenised granit. Kasiterit dalam beban jenis deposito

sangat disebarkan dan erat terkait dengan mineral lainnya. Produsen timah utama

dari jenis lapisan deposito adalah Cina, Bolivia, Peru, Australia, Selatan Afrika,

Inggris, Jerman dan Kanada (Bulatovic, 2010).

9

Kegunaan logam timah diantaranya sebagai berikut:

1. Logam Paduan

Logam timah banyak manfaatnya baik digunakan secara tunggal maupun

sebagai paduan logam (alloy) dengan logam yang lain seperti tembaga. Logam

timah juga sering dipakai sebagai kontainer dalam berbagai macam industri.

2. Plating

Logam timah banyak dipergunakan untuk melapisi logam lain seperti

seng, timbal dan baja dengan tujuan agar tahan terhadap korosi. Aplikasi ini

banyak dipergunakan untuk melapisi kaleng kemasan makanan dan pelapisan pipa

yang terbuat dari logam.

3. Superkonduktor

Timah memiliki sifat konduktor dibawah suhu 3,72 K. Superkonduktor

dari timah merupakan superkonduktor pertama yang banyak diteliti oleh para

ilmuwan contoh superkonduktor timah yang banyak dipakai adalah Nb3Sn.

4. Solder

Solder sudah banyak dipakai sejak dahulu kala. Timah dipakai dalam

bentuk solder merupakan campuran antara 5-70% timah dengan timbal akan tetapi

campuran 63% timah dan 37% timbal merupakan komposisi yang umum untuk

solder. Solder banyak digunakan untuk menyambung pipa atau alat elektronik.

5. Pembuatan Senyawa Organotin

Senyawa organotin merupakan senyawa kimia yang terdiri dari timah (Sn)

dengan hidrokarbon membentuk ikatan C-Sn. Senyawa ini merupakan bagian dari

golongan senyawa organometalik. Senyawa ini banyak dipakai untuk sintesis

10

senyawa organik, sebagai biosida, sebagai pengawet kayu, sebagai stabilisator

panas, dan lain sebagainya.

6. Pembuatan Senyawa Kimia (tin chemical) Untuk Berbagai Keperluan

Logam timah juga dipakai untuk membuat berbagai macam senyawa

kimia. Salah satu senyawa kimia yang sangat penting adalah SnO2 dimana dipakai

untuk resistor dan dielektrik, dan digunakan untuk membuat berbagai macam

garam timah. Senyawa SnF2 merupakan aditif yang banyak ditambahkan pada

pasta gigi. Senyawa timah, tembaga, barium, kalsium dipakai untuk pembuatan

kapasitor. Dan tentu saja senyawa kimia juga sering dipakai untuk pembuatan

katalis.

MnSn(OH)6

Banyak logam stannat yang berumuskan kimia MnSn(OH)6 yang kita

ketahui. Dua diantaranya adalah produk utama yaitu garam sodium dan garam

potassium yang bersifat mudah larut, biasanya garam-garam ini diperoleh dari

proses detnning alkali. Garam-garam itu juga diproduksi dari peleburan SnO2

dengan sodium hidroksida atau potasium karbonat yang diproses secara berturut-

turut dengan leaching dan dielektrolisis dengan logam timah larutan yang bersifat

caustic didalam cell menggunakan membram ion pengganti. Cara yang lain

dengan proses recovery dari endapan proses plating.

Potassium stanat (K2Sn(OH)6) (mol wt 298,93) dan natrium stannat

(Na2Sn (OH)6), (mol wt 266,71) memiliki sifat fisik tidak berwarna dan larut

dalam air. Kelarutan dari potassium stannate adalah 110,5 g/100 mL pada suhu 15

°C. Kelarutan dari sodium stannat 61,5 g/100 mL pada suhu 15 °C. Kelarutan

natrium stannat menurun dengan peningkatan suhu, sedangkan meningkatnya

11

kelarutan dari kalium stannat dengan meningkatnya suhu. kelarutan sodium atau

kalium stannat masing-masing menurun akibat meningkatnya sifat kelarutan

caustic yang terbebas. Hidrolisis dari stannat menghasilkan oksida stannic yang

terhidrasi dan ini merupakan larutan awal dari Tin Sol yang dimana digunakan

untuk mengisi timah didalam proses elektro tin-plating stannat.

Meskipun sodium stannat pertama kali berhasil terbentuk didasar alkali

dalam proses electroplating timah, kedua stannat digunakan didalam proses

plating, potassium stannat disukai di Amerika Serikat. potassium stannat

digunakan untuk larutan alkalin electroplating timah agar menghasilkan efisiensi

katoda lebih tinggi dan konduktivitas lebih tinggi dari pada setiap larutan alkali

lainnya. Stannat juga digunakan pada proses immersion tinning, terutama pada

immersion plating terhadap piston aluminium dan bagian lainnya untuk industri

otomotif, dan elektroplating pelapis alloy, terutama Alloy Sn-Zn dan Sn-Cu dari

campuran cairan elektrolit stannat-sianida (Jongkind, 1982).

2. 2 Proses Hidrometalurgi

Hidrometalurgi merupakan proses ekstraksi yang melibatkan proses

pelarutan logam dalam padatan ke dalam suatu larutan dan kemudian dilanjutkan

dengan presipitasi atau isolasi logam yang dibutuhkan (Moore, 1990). Beberapa

proses dalam hidrometalurgi yang biasa digunakan untuk mengekstraksi logam

adalah presipitasi, membran cair, pertukaran ion, serta proses ekstraksi padat-cair

dan ekstraksi cair-cair.

12

Proses hidrometallurgi dapat dibagi ke dalam dua proses utama yaitu:

1. Mendapatkan mineral yang diinginkan dari bijih atau konsentrat dengan

melarutkannya kedalam larutan. Contohnya adalah pelindian.

2. Mendapatkan mineral yang diinginkan dengan cara mengeluarkannya dari

larutan. Contohnya adalah solvent extracton, ion exchange, adsorption dan

precipitation.

Proses tambahan yang dilakukan sebelum mendapatkan mineral dari

larutan leaching adalah penyaringan (filtration) yang bertujuan untuk memisahkan

pregnant solution (larutan pelindian yang mengandung logam yang larut) dengan

residu (Abdel-Aal dan Rashad, 2004). Proses ekstraksi logam menggunakan

metode hidrometalurgi pada saat ini terus berkembang dan bersaing dengan proses

pirometalurgi. Keuntungan dari proses hidrometalurgi adalah:

1. Logam dapat langsung diperoleh dalam bentuk murni dari larutan.

2. Pengotor silikon yang terkandung dalam ore tidak mempengaruhi proses

pelindian, sedangkan pada proses smelting silikon harus dibuang menjadi

slag.

3. Proses ini cocok untuk mengolah bijih berkadar rendah.

4. Penanganan produk pelindian lebih murah dan mudah dibandingkan

dengan penanganan molten mattes, slag dan logam.

5. Masalah korosi yang ditimbulkan pada proses ini relatif rendah jika

dibandingkan dengan kerusakan yang terjadi pada refraktori di furnace.

6. Konsumsi bahan bakar kecil.

7. Masalah lingkungan yang ditimbulkan sangat kecil.

13

Berikut beberapa penelitian yang telah dilakukan dalam mengolah bijih kasiterit

dengan metode hidrometalurgi antara lain :

Bunnakkha Bunnakkha dan Jarupisitthorn (2012) telah melakukan

penelitian tentang ekstraksi hardhead timah dengan menggunakan proses oksidasi

temperatur 800 °C dan fusi 750 % NaOH pada temperatur 700 °C selama 2 jam,

kemudian dilarutkan dengan hot water 60 °C, dan hasil recovery yang didapat

sebesar 96 %. Oyendika Gerald et al., (2013) melaporkan tentang recoveri SnO2

dari kasiterit meningkat menjadi 98% dengan melakukan pre-treatment

microwave sebelum dekomposisi dengan KOH.

Yang et al., (2014) melakukan penelitian tentang mengekstraksi timah dari

konsentrat timah kadar rendah menggunakan HCl 150 g/L, 2 jam, 35 oC dimana

mampu memisahkan besi sampai 99,4%, Tetapi proses dilanjutkan dengan

dekomposisi campuran 55% Na2CO3, 12% NaOH, 30% residu hasil leaching dan

3% batubara pada temperatur 870 oC . Hasil recovery timah yang didapat sebesar

99,66%.

Zhang et al., (2014) telah melakukan penelitian tentang konsentrat kasiterit

yang didekomposisi dengan sodium karbonat (Na2CO3) yang dialiri dengan gas

campur CO/CO2 dan N2 dan dilarutkan ke dalam larutan NaOH, kemudian

disaring sehingga didapat filtrat yang kaya akan sodium stannat serta akan larut

didalam air ketika dilakukan proses pemanasan dan kristalisasi. Dari hasil

penelitian tersebut didapat efisiensi leaching sebesar 85,6 % dan produk SnO2

memiliki kemurnian 95,8 %, dengan kondisi optimal temperatur dekomposisi

875°C.

14

Andriyah et al., (2017) telah melakukan penelitian ini telah dilakukan

proses dekomposisi kasiterit dengan natrium karbonat, dimana divariasikan (w/w)

1:1; 3:2; dan 2:1 pada temperatur 800-900oC dan waktu 2-4 jam dihasilkan pada

800oC fasa sodium tidak terbentuk,tetapi pada 850-900

oC terbentuk serta

penambahan waktu fasa sodium samakin terbentuk dan juga kenaikan

perbandingan Na2CO3/kasiterit dari 1 sampai 2 menyebabkan penurunan

intensitas difraksi sinar X fasa kasiterit dan peningkatan intensitas difraksi sinar X

fasa sodium stannat.

2. 3 Roasting (Pemanggangan)

Roasting atau yang sering disebut sebagai pemanggangan adalah proses

pemanasan bijih atau campuran antara suatu mineral dengan suatu senyawa lain

dibawah titik leburnya. Roasting juga bisa dikatakan sebagai proses oksidasi dari

logam sulfida untuk menghasilkan logam oksida dan sulfur dioksida. Reaksi yang

terjadi pada saat pemanggangan kasiterit dengan KOH:

SnO2 (s) + KOH (s) K2SnO3 (s) + H2O (g) ……………… (1)

Dalam proses roasting terjadi suatu proses penguapan yang dapat

menghilangkan unsur lain. Roasting merupakan suatau proses “perlakuan antara”

yang dilakukan sebelum proses selanjutnya seperti proses smelting. Roasting erat

kaitannya dengan proses pirometalurgi, hal ini dikarenakan dalam proses roasting

logam sulfida dirubah menjadi logam oksida yang menjadi dasar dalam

pirometalurgi.

15

Tahapan – tahapan dasar dalam roasting :

1. Partikel – partikel dipanaskan

2. Gas reaktif (udara, oksigen, klorin) melakukan kontak degan partikel –

partikel

3. Partikel – partikel bereaksi dengan gas

4. Produk reaksi gas dihasilkan keluar

Mengingat bahwa partikel – partikel tidak dalam keadaan meleleh, reaksi

berawal dari permukaan partikel dan secara bertahap bekerja kedalam inti dari

partikel. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 1 mengeai model reaksi Shrinking-

Core.

Gambar 1. Model Reaksi Shrinking-Core

Kecepatan dari proses roasting biasanya dikendalikan oleh difusi oksigen

yang masuk dan sulfur dioksida yang keluar melewati lapisan oksida.

Proses roasting terbagi atas beberapa macam jenis, yaitu :

1. Calcining Rosting

Calcining roasting adalah suatu proses roasting yang bertujuan untuk

mengubah komposisi kimia dari bijih dengan menggunakan CaCO3 pada

temperatur operasi 1000-1200 °C.

16

2. Oxidizing Roasting

Oxidizing roasting adalah bentuk reduksi langsung yang dilakukan pada

temperatur tinggi yang bertujuan untuk menghilangkan sulfur dan arsenik dengan

mengubah logam sulfida menjadi bentuk oksidanya atau senyawa sulfat.

3. Reducing Roasting

Reducing roasting adalah proses dimana suatu oksida mengalami proses

reduksi oleh suatu reduktor gas dengan tujuan untuk menurunkan derajat oksidasi

suatu logam. Peristiwa reduksi ini tidak dapat tercapai untuk suatu oksida yang

sangat stabil.

4. Chloridizing Roasting

Chloridizing roasting adalah suatu proses roasting yang bertujuan untuk

mengubah logam-logam oksida dan sulfida menjadi senyawa kloridanya dalam

bentuk gas. Selanjutnya gas yang terbentuk akan dikondensasi dalam sebuah

kondenser.

5. Fluoridizing Roasting

Fluoridizing roasting adalah suatu proses roasting yang bertujuan untuk

mengkonversikan oksida logam menjadi senyawa florida.

2. 4 Leaching

Leaching merupakan ekstraksi mineral dari padatan dengan media cair.

Proses ini terdiri dari tiga tahap. Pertama, perubahan fase dari padatan yang

dilarutkan dalam pelarut untuk proses pelindian. Kedua, difusi dari pelarut pada

pori-pori padatan menuju lapisan terluar partikel. Ketiga, perpindahan produk dari

17

pelarut yang terkena partikel menuju bagian luar pelarut atau menuju luar padatan

(Coulson dan Richardson, 2002).

Leaching merupakan proses ekstraksi (mendapatkan logam yang

diinginkan) senyawa utama dari padatan yang dapat larut dari suatu larutan.

Dalam metalurgi ekstraksi ini merupakan suatu proses pelarutan mineral tertentu

dari bijih atau konsentrat, atau pelarutan unsur utama tertentu dari produk

metalurgi. Berdasarkan hal tersebut maka dua tujuan yang dapat dicapai adalah :

1. Pembebasan bijih, konsentrat, atau produk metalurgi untuk memperoleh

kembali (recover) logam berharga

2. Pelindian unsur utama yang mudah untuk dilarutkan (biasanya mineral

gangue) dalam bijih atau konsentrat dengan tujuan untuk mendapatkan

wujud atau bentuk yang lebih terkonsentrasi.

Menurut Kumar (2003) yang mempengaruhi laju proses leaching, antara lain

1. Laju leaching akan meningkat dengan berkurangnya ukuran dari bijih,

karena semakin kecil partikel maka luas permukaan per unit berat semakin

besar

2. Laju leaching meningkat dengan meningkatnya temperatur

3. Laju leaching meningkat dengan meningkatnya konsentrasi dari zat

leaching

4. Laju leaching meningkat dengan berkurangnya masa jenis pulp (campuran

bijih dengan air)

5. Jika terbentuk suatu produk yang tidak dapat larut selama leaching, maka

lajunya akan dipengaruhi oleh sifat dari produk itu sendiri. Jika terbentuk

lapisan yang nonporous maka laju leaching akan menurun drastis. Tetapi

18

jika produk padatan yang terbentuk adalah porous maka produk tersebut

tidak mempengaruhi laju leaching.

Kemampuan menyeleksi dari zat leaching terhadap suatu mineral tertentu

yang ada di dalam bijih dipengaruhi oleh , (Habashi, 1998)

1. Konsentrasi dari zat leaching

Pada beberapa kasus tertentu, dengan semakin meningkatnya konsentrasi

zat leaching maka jumlah dari mineral berharga yang larut akan semakin

bertambah. Namun, bisa juga menjadi kebalikannya yaitu kelarutan dari mineral –

mineral lain yang meningkat.

2. Temperatur

Kadang – kadang peningkatan temperatur memberikan sedikit pengaruh

terhadap efisiensi leaching mineral berharga, tetapi berpengaruh terhadap

peningkatan level pengotor dalam larutan. Oleh karena itu, menjadi penting untuk

mengetahui penggunaan zat leaching pada temperatur yang optimum.

3. Waktu kontak

Memperpanjang waktu kontak antara pelarut dengan bijih bisa berujung

pada peningkatan presentase pengotor yang ada dalam larutan. Kinetika pelindian

SnO2 buatan (artificial) berbeda dengan kasiterit alami dalam beberapa

aspek. Dimana SnO2 artifisial merupakan logam amorphous dan dapat larut

dalam asam, sementara kasiterit susah untuk larut. Kasiterit dapat direduksi

dengan mudah menjadi SnO, dimana produk ini dapat larut dalam asam maupun

alkali (basa). Reaksi yang terjadi dalam proses leaching sebagai berikut:

K2SnO3 (s) + H2O (l) K2Sn(OH)6 (aq) ……………… (2)

19

2. 5 Kalsinasi

Proses kalsinasi didefinisikan sebagai pengerjaan sampel pada temperatur

tinggi tetapi masih dibawah titik leleh tanpa disertai penambahan reagen dengan

maksud untuk mengubah bentuk senyawa dalam konsentrat. Temperatur kalsinasi

berpengaruh terhadap fasa suatu zat, dimana fasa adalah bagian dalam suatu

material yang berbeda dengan bagian-bagian lainnya dalam hal struktur atau

komposisi. Berubahnya fasa dan struktur dari material akibat temperatur

disebabkan karena ketika suatu material dipanaskan maka akan terjadi

peningkatan energi memungkinkan atom-atom bergetar pada jarak antar atom

yang lebih besar.

Kalsinasi adalah proses pemanasan, penghilangan kandungan air, karbon

dioksida atau gas lain yang mempunyai ikatan kimia dengan materi pada

temperatur tinggi di bawah titik leleh dari zat penyusun materi. Kalsinasi adalah

dekomposisi termal/penguraian temperatur yang dilakukan terhadap materi agar

terjadi dekomposisi dan mengeliminasi senyawa yang berikatan secara kimia

dengan materi. Panas diperlukan untuk melepas ikatan kimia karena dengan panas

maka ikatan kimia akan menjadi renggang dan pada temperatur tertentu atom-

atom yang berikatan akan bergerak sangat bebas menyebabkan terputusnya ikatan

kimia. (Ruksudjarit et al., 2008).

Peristiwa yang terjadi selama proses kalsinasi antara lain (James, 1988) :

a. Pelepasan air bebas (H2O) dan terikat (OH) berlangsung sekitar suhu 100

°C hingga 300 °C.

b. Pelepasan gas-gas, seperti: CO2 berlangsung sekitar suhu 600 °C dan pada

tahap ini disertai terjadinya pengurangan berat yang cukup berarti.

20

c. Pada suhu lebih tinggi, sekitar 800 °C struktur kristalnya sudah terbentuk,

dimana pada kondisi ini ikatan diantara partikel serbuk belum kuat dan

mudah lepas.

Pengeringan yang dilakukan dalam tahap kalsinasi bertujuan untuk

melepaskan air yang terikat di dalam konsentrat dengan cara penguapan.

Pelaksanaannya dilakukan dengan cara pemanasan sedikit diatas titik uap air, atau

dengan mengatur tekanan uap air di dalam konsentrat harus lebih besar dari

padatekanan uap air di sekitarnya. Proses kalsinasi berprinsip pada tekanan uap air

di dalam konsentrat harus lebih besar dari tekanan atmosfer agar kecepatan

penguapan dapat berlangsung lebih cepat (Lalu, 2010).

2. 6 Thermogravimetric Analysis (TGA)

Analisis Termogravimetri adalah salah satu teknik analisis termal yang

digunakan untuk menggambarkan berbagai bahan. TGA menyediakan informasi

karakterisasi bebas dan tambahan untuk teknik termal. TGA mengukur jumlah dan

laju (kecepatan) perubahan massa sebuah sampel sebagai fungsi temperatur atau

waktu dalam suasana yang dikendalikan. Pengukuran yang digunakan terutama

untuk menentukan panas dan atau kestabilan bahan oksidatif serta sifat komposisi

mereka. Teknik ini dapat menganalisis bahan yang menunjukkan massa baik

kekurangan atau kelebihan karena dekomposisi, oksidasi atau hilangnya bahan

mudah menguap (seperti kelembaban). Aplikasinya adalah untuk menentukan

kemurnian sampel, mempelajari degradasi termal, dan kinetika kimia. Skema

kerja alat TGA dapat dilihat pada Gambar 2.

21

Gambar 2. Skema kerja alat TGA (Elmer, 2010)

TGA terdiri dari sebuah sample pan yang didukung oleh sebuah precision

balance. Pan tersebut ditempatkan dalam suatu furnace dan dipanaskan atau

didinginkan selama eksperimen. Massa dari sampel dipantau selama eksperimen.

Sampel dialiri oleh suatu gas untuk mengontrol lingkungan sampelnya. Gas yang

digunakan dapat berupa gas inert atau gas reaktif yang mengalir melalui sampel

dan keluar melalui exhaust (Elmer, 2010).

2. 7 X-Ray Diffraction (XRD)

X-Ray diffraction (XRD) adalah teknik analisa yang bertujuan untuk

mengetahui pembentukan fasa yang terkandung dalam material. Teknik analisa ini

sesuai untuk menguji kristal zat padat seperti keramik, logam, materi geologi,

organik dan polimer. Materi tersebut dapat berupa serbuk, kristal tunggal, film

tipis dengan banyak lapisan (multilayerthin-film), lembaran dan serat (fiber).

Prinsip dasar XRD adalah pendifraksian sinar X oleh bidang-bidang atom dalam

kristal padatan. Tembakan sinar-X monokromatis kepada struktur kristal tersebut

22

memberikan interferensi yang konstruktif (Gunawarman, 2013). Pola difraksi

diplotkan berdasarkan intensitas peak yang menyatakan parameter kisi kristal atau

indeks Miller (hkl). Pada gambar 3 dapat dilihat skema dasar dari XRD.

Gambar 3. Skema dasar XRD

Sinar-X dihasilkan oleh tabung sinar-X yang berisi filamen dan katoda

untuk menghasilkan berkas elektron. Perbedaan tegangan menyebabkan

percepatan elektron untuk menembaki objek. Ketika eletron yang mempunyai

tingkat energi yang tinggi menabrak elektron dalam objek, maka dihasilkan

pancaran sinar-X. Objek dan detektor berputar untuk menangkap dan merekam

intensitas refleksi sinar-X. Detektor merekam dan memproses sinyal sinar-X dan

mengolahnya dalam bentuk grafik sehingga diperoleh spektrum difraksi

(Gunawarman, 2013). Berkas difraksi diperoleh dari berkas yang saling

menguatkan karena memilik fase yang sama (Smallman, 2000). Syarat yang

harus dipenuhi agar berkas sinar-X yang dihamburkan merupakan berkas difraksi

maka dapat dilakukan perhitungan matematis sesuai dengan hukum Bragg.

Sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan :

nλ = 2d sin θ……………… (3)

Keterangan :

n = 1,2,…

λ = panjang gelombang sinar-X

23

θ = sudut sumber radiasi

d = jarak antara dua bidang kiri

Persamaan Bragg merupakan persamaan utama yang digunakan dalam

difraksi sinar-X. Persamaan ini digunakan untuk menghitung jarak antara bidang-

bidang atomnya jika panjang gelombang sinar-X dan sudut difraksinya diketahui.

2. 8 X-ray fluorescence (XRF)

Spektrometri X-Ray Fluorescence (XRF) merupakan teknik analisis

elemental dalam aplikasi yang luas di bidang sains dan industri. XRF didasarkan

pada prinsip atom tunggal, ketika diberikan sumber energi eksternal, akan

mengemisikan foton X-Ray sebagai karakteristik energi atau panjang gelombang.

Dengan menghitung jumlah foton dari masing-masing energi yang diemisikan

dari sampel, elemen yang ada dalam sampel dapat diidentifikasi dan dihitung.

Instrumen XRF yang modern dapat menganalisa padatan, cairan, dan sampel film-

tipis untuk komponen yang banyak maupun sedikit (dalam level ppm). Analisis

ini tergolong cepat dan preparasi sampel mudah atau bahkan tidak dibutuhkan

(Guthrie, 2012).

Gambar 4. Skema kerja XRF

24

Prinsip dari XRF dapat dilihat pada Gambar 4, ketika sinar elektron

dengan energi tinggi menyerang material, salah satu hasilnya adalah emisi foton

yang memiliki energi yang lebar. Radiasi ini disebut bremsstrahlung, atau “radiasi

pengereman”, dimana merupakan hasil dari pengurangan kecepatan elektron

dalam suatu material. Hasil lainnya dari interaksi antara sinar elektron dan

material adalah pengusiran fotoelektron dari kulit yang lebih dalam dari atom saat

memperbaiki material tersebut. Pengusiran fotoelektron ini diikuti dengan energi

kinetik (E-φ) yang merupakan perbedaan energi antara partikel (E) dan energi

ikatan (φ) dari elektron atom. Pengusiran elektron ini meninggalkan sebuah

“lubang” dalam struktur elektronik atom, dan setelah jangka waktu yang singkat,

elektron atom tersusun kembali dengan elektron dari kulit dengan energi yang

lebih tinggi untuk mengisi lubang tersebut. Dengan jalan ini, atom mengalami

fluoresensi, atau emisi dari foton X-ray yang energinya sama dengan perbedaan

energi keadaan awal dan akhirnya. Dengan mendeteksi foton ini dan mengukur

energinya, kita dapat mengetahui elemen dan transisi elektronik spesifiknya. Dari

dasar inilah, elemen dapat juga dihitung berdasarkan emisi dari X-ray yang khas

untuk setiap sampel (Guthrie, 2012).

2. 9 Scanning Electron Microscopy-Electron Dispersive Spectroscopy (SEM-

EDS)

Scanning Electron Microscopy atau SEM adalah mikroskop elektron yang

banyak dimanfaatkan dalam ilmu pengetahuan material. SEM merupakan alat

deteksi yang menggunakan sinar elektron berenergi tinggi untuk melihat objek

pada skala yang sangat kecil. SEM memberikan penjelasan yang detail mengenai

25

suatu permukaan, informasi mengenai ukuran, bentuk dan porositas suatu partikel

(Fifield dan Kealey 2000).

Gambar 5. Prinsip kerja SEM (Fifield dan Kealey, 2000)

Gambar 5 menampilkan cara kerja alat SEM yang menerapkan prinsip

difraksi electron yang akan mengemisikan elektron berenergi tinggi yang

dipancarkan dari katoda. Elektron berenergi tinggi ini dikenal sebagai elektron

primer. Elektron primer akan difokuskan oleh satu atau dua lensa kondenser

menjadi sebuah sinar dengan spot focal yang akan dibelokkan ke permukaan

sampel. Elektron primer akan menyebar ke permukaan dan menghasilkan

interaksi berupa terjadinya emisi elektron sekunder. Elektron sekunder adalah

elektron berenergi rendah yang dibebaskan oleh atom pada permukaan. Elektron-

elektron sekunder ini akan ditangkap oleh detektor dan mengubah sinyal tersebut

menjadi suatu sinyal gambar (Fifield dan Kealey, 2000).

26

BAB III

METODE PENELITIAN

3. 1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai April 2017 di

Pusat Penelitian Metalurgi dan Material (P2MM) - LIPI, Kawasan Puspiptek GD.

470, Tangerang Selatan 15314, Banten. Dalam karakterisasi sampel bahan baku

dan produk hasil penelitian dilakukan dibeberapa tempat. Pengujian XRD dan

TG/DTA di Pusat Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Jakarta serta ,

Pengujian XRF di Pusat Laboratorium Kimia, Universitas Sebelas Maret (UNS) –

Surakarta, Pengujian SEM di Pusat Penelitian Metalurgi dan Material (P2MM),

LIPI.

3. 2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah neraca analitik,

milling, Shieve Shaker, hot plate, krusibel, termometer, nampan seng, XRD

(Shimadzu 7000), TGA (Q50 V20.13 Build 39), XRF (Spectro XLab Pro), SEM

(JEOL JSM-6510LA) dan muffle furnace dan peralatan kaca lainnya

3.2.2 Bahan

Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah KOH (P,a),

glasswoll, dan sampel mineral kasiterit yang berasal dari Bangka.

27

3. 3 Diagram Alir Penelitian

Gambar 6. Diagram Alir Penelitian

Kasiterit

Milling dan Shieving ±100 mesh

Dekomposisi jalur basa (Kasiterit : KOH = 2:3)

Kasiterit 30 gram, KOH 45 gram

T = 150, 400, 500, 60, 700, 800, dan 850 °C; t = 3 jam

Uji analisis XRD, SEM dan

TGA

Uji analisis

XRD dan SEM

Pelindian (leaching) dengan KOH 2N

1 :5 (400 gram : 200 mL)

T = 50 °C dan t = 2 jam

Residu Filtrat

Hidrolisis Pengeringan

T = 110 °C dan t = 2 jam

Kalsinasi

T = 800 °C dan t = 3 jam

Uji analisis XRD dan

SEM

28

3. 4 Prosedur Kerja

Secara garis besar penelitian ini melalui beberapa tahap, yaitu tahap

preparasi sampel, tahap dekomposisi, tahap pelindian/pelarutan, tahap

pengeringan/kalsinasi dan tahap analisis.

3.4. 1 Preparasi Sampel

Tahapan preparasi adalah sampel kasiterit dari Bangka dihaluskan

ukurannya menjadi ±100 mesh. Kemudian dilakukan karakterisasi XRD, XRF dan

TGA.

a. Analisa dengan XRD (ASTM D3906-03, 2013)

Sebanyak 0,1 gram serbuk kasiterit dipreparasi pada tempat sampel

kemudian seluruh permukaannya diratakan. Sampel akan diradiasi dengan anoda

Cu dengan panjang gelombang 1,54187 Å. Difraktogram hasil uji XRD diolah

menggunakan aplikasi PANalytical X'Pert HighScore Plus.

b. Analisa dengan XRF (ASTM E572-94(2000)

Sebelum dilakukan analisis, salah satu permukaan dari bahan tersebut

dibubut sampai rata dan halus dengan menggunakan rensin bubut. Kemudian

dibersihkan dengan alkohol dan didiamkan di udara sampai kering. Setelah kering

sampel tersebut di tempatkan pada sampel holder alat spektrometer XRF dan

selanjutnya divakum sampai tekan mencapai 300 mm Torr. Pada spektrometer

emisi sampel diletakkan dalam sample holder dengan jarak sekitar ± 4 mm.

c. Analisa dengan TGA Q 50 V20 (ASTM E1131)

Sampel padatan hasil penghalusan dilakukan perbandingan 2:3 dengan

KOH, sebanyak 14,8350 mg ditempatkan dalam cawan aluminium pada suhu

ruang. Suhu TGA diatur hingga mencapai 900oC dengan laju 20

oC/menit. Kurva

29

TGA digunakan sebagai dasar penentuan suhu variasi kalsinasi. Setelah diperoleh

variasi suhu kalsinasi, masing-masing sampel dikalsinasi pada suhu variasi

tersebut selama 2 jam

3.4. 2 Roasting (Pemanggangan) (dimodifikasi dari Bunnakkha dan

Jarupisitthorn, 2012 )

Proses pemanggangan adalah sampel kasiterit dari Bangka dilakukan

pencampuran secara homogen dengan KOH pada variasi massa (m/m)

kasiterit/KOH sebesar 2:3. Campuran tersebut kemudian dilakukan

pemanggangan pada variasi temperatur (150, 400, 500, 600, 700, 800 dan 850 oC)

selama waktu 3 jam. Kemudian sampel dihaluskan untuk tahapan leaching.

3.4. 3 Leaching (dimodifikasi dari Bunnakkha dan Jarupisitthorn, 2012 )

Tahapan proses Leaching adalah sampel mineral kasiterit yang telah

dilakukan pemanggangan diambil 50 gram untuk dilarutkan dengan KOH 2N 200

mL selama 3 jam pada temperatur konstan 50 oC. Proses dilanjutkan dengan

penyaringan untuk memisahkan residu dan filtrat hasil leaching. Tahapan terakhir

adalah hasil residu dikeringkan pada suhu 110 oC selama 2 jam dan ditimbang

padatannya.

3.4. 4 Pengeringan dan Kalsinasi (dimodifikasi dari Andriyah et al., 2017)

Tahapan proses pengeringan adalah filtrat hasil leaching dengan KOH 2N

dilakukan pemanasan filtrat untuk tujuan menguapan air dan pembentukkan

potassium stannat. Potassium stannat tersebut kemudian dikalsinasi dalam muffle

furnace pada temperature 800 oC selama 3 jam dan ditimbang.

30

3.4. 5 Analisis kasiterit

Tahapan analisis adalah sampel hasil dari kalsinasi berupa potassium

stannat ditimbang beratnya serta dilakukan analisis .

3.4.5. 1 Analisis kasiterit dengan XRD (ASTM D3906-03, 2013)

Sebanyak 0,1 gram serbuk potassium stannat dipreparasi pada tempat

sampel kemudian seluruh permukaannya diratakan. Sampel akan diradiasi dengan

anoda Cu dengan panjang gelombang 1,54187 Å. Difraktogram hasil uji XRD

diolah menggunakan aplikasi PANalytical X'Pert HighScore Plus.

3.4.5. 2 Analisis kasiterit melalui Identifikasi morfologi dengan SEM-EDS

(ASTM E1508)

Morfologi potassium stannat diamati menggunakan SEM-EDS JEOL.

Padatan potassium stannat dipreparasi dengan cara melapisi sampel dengan logam

emas agar profil permukaan dapat diamati secara jelas. Kemudian, morfologi dari

permukaan potassium stannat akan diamati dengan nilai perbesaran 500x dan

1000x dan dianalisa persentase tiap-tiap unsur menggunakan EDS.

31

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1 Karakteristik Awal Kasiterit Bangka

Sampel yang digunakan pada penelitian ini yaitu mineral kasiterit Bangka.

Mineral kasiterit sebelum dilakukan proses roasting dilakukan karakterisasi

terlebih dahulu menggunakan analisis XRD, XRF, SEM dan TGA. Pengujian

XRD ini untuk mengidentifikasi keberadaan fasa-fasa oksida logam atau mineral-

mineral pembentuk mineral kasiterit. Pengujian XRF digunakan untuk

mengetahui komposisi kimia dari elemen yang terkandung mineral kasiterit.

Pengujian SEM dilakukan untuk melihat permukaan butiran sampel yang diukur

sampai dengan ukuran nanometer. Pengujian TGA dilakukan untuk mengetahui

sifat thermal dan perubahan fasa akibat perubahan entalpi dari material kasiterit

tersebut.

4.1. 1 Hasil Analisis dengan XRD

Berikut ini karakterisasi mineral kasiterit Bangka mengunakan analisis

XRD yang ditunjukan oleh Gambar 7 dan Tabel 2 hasil pengelolahan dengan

metode Highscore Plus .

32

Gambar 7. Pola difraksi sinar-X dari mineral kasiterit Bangka.

Tabel 2. Identifikasi senyawa Mineral Kasiterit Bangka

Senyawa Rumus

Kimia % Fasa No Kartu ICSD GOF

Tin Dioxide SnO2 36,4 ICSD 98-016-9033

1,12 Tin(IV) Oxide O2Sn1 35,6 ICSD 98-005-6673

Rutile ((OH)-containing) (OH)- 28,1 ICSD 98-009-7414

Pada gambar terlihat puncak-puncak difraksi yang jelas dan tajam pada sudut 2Ѳ

menunjukan fasa kasiterit (SnO₂) terletak pada 26,885, 33,942, 38,017, 52,299,

64,881, 66,093, 79,678 . Puncak-puncak yang memiliki intensitas difraksi lebih

rendah hampir mendekati dengan fasa kasiterit (SnO₂) pada hasil XRD tersebut

ada yang berupa Timah (IV) Oksida (O2Sn1) dengan sudut 2Ѳ 26,631, 34,136,

38,388, 51,871, 65,233, 66,711, 78,549 dan Rutile –(OH) dengan sudut 2Ѳ

26,539, 37,884, 51,682, 78,867. Pengelolahan dengan metode Highscore Plus

meghasilkan nilai GOF (Goodnes of Fit) 1,12, angka tersebut masih jauh

mendekati angka 2. Hal yang menyebabkan jauh dari angka 2 banyaknya logam-

logam ikutan yang belum diidentifikasi saat pengoprasian hanya medeteksi unsur-

unsur Sn, O dan H.

33

4.1. 2 Hasil Analisis dengan XRF

Pada Tabel 3. dapat dilihat bahwa komponen yang terkandung dalam

mineral kasiterit yang terbesar adalah timah (Sn) sebesar 57,82% dan oksigen (O)

sebesar 23,39%. Dan dari data XRD dengan metode Highscore Plus meghasilkan

nilai GOF (Goodnes of Fit) 1,12 hal ini dapat diperkuat dari data hasil XRF yang

dimna banyak unsur-unsur lain dalam mineral kasiterit Bangka yang diteliti ini.

Adapun komponen pegotor lainnya dalam mineral kasiterit diantaranya La, Ce,

Fe, P, Ti, Ca, Mg, Al, Si, Zr, S, dan Pb.

Tabel 3. Komposisi kimia kasiterit dengan pengujian XRF.

Komponen Kadar (%)

Sn 57,82

O 23,39

La 3,43

Ce 3,37

Nd 2,18

Fe 1,79

P 1,68

Ti 1,45

Ca 0,63

Mg 0,62

Al 0,52

Si 0,45

Cl 0,37

Zr 0,29

S 0,11

Pb 0,04

Dari hasil XRF kandungan timah mineral kasiterit Bangka menjadi potensi

yang besar bagi Indonesia untuk dapat menaikkan nilai tambah. Pemanfaatan

kasiterit Bangka menjadi bahan baku material unggul berbasis timah oksida ini

masih mengalami kesulitan karena kandungan unsur pengotor dalam kasiterit

34

Bangka sulit dipisahkan dan akan mengganggu pada kualitas produk SnO2 yang

diinginkan (Andriyah et al., 2017). Oleh karena itu perlu adanya karakterisasi

lebih mendalam terhadap kasiterit Bangka sebelum pemilihan proses lebih lanjut.

4.1. 3 Hasil Analisis dengan SEM

Hasil analisis dari foto penampang permukaan mineral kasiterit daerah

Bangka dengan menggunakan Scanning Electron Microscope ditunjukkan pada

Gambar 8. Pada Gambar 8 terlihat ketidakseragaman ukuran partikel kasiterit

dimana ada berupa partikel berukuran kecil dan ada juga yang masih berupa

bongkahan partikel oleh karena itu perlu dilakukan proses penghalusan butir

(milling) sebelum melakukan penelitian agar ukuran butir lebih seragam.

Gambar 8. Hasil SEM pada mineral kasiterit perbesaran 1000x

Hasil analisis SEM-EDS menunjukkan bahwa kandungan unsur yang

dominan pada sampel kasiterit adalah timah (Sn) dan oksigen. Unsur-unsur

pengotor yang terdeteksi terutama Al, Fe, P, Si dan Ce. Contoh hasil analisis EDS

sampel kasiterit yang menunjukkan persentase unsur Sn dan O serta unsur-unsur

pengotor didalamnya disajikan pada Tabel 4.

35

Tabel 4. Hasil analisis SEM-EDS pada kasiterit yang menunjukkan kadar Sn dan

O serta unsur -unsur pengotor

Komponen Kadar (%)

Sn 58,30

O 25,73

Ce 7,10

Fe 1,85

P 1,80

Ti 0,18

Ca 0,43

Al 0,87

Si 0,78

Cu 2,96

Total 100

Dalam hasil pengujian SEM-EDS Sn 58,30 dan O (25,73%) dan unsur

yang melibihi 5% yaitu Ce (7,10%) dibandingakan dengan data hasilpengujian

XRF kandungan dari Ce kurang dari 5% yaitu 3,37%. Dari data SEM-EDS ini

menunjukan unsur-unsur lebih dominan dan kurang spesifik seperti data XRF.

Namun dalam data XRF ada unsur yang belum terdeksi yaitu Cu (2,96%)

4.1. 4 Hasil Analisis dengan TGA

Sifat termal dari mineral kasiterit Bangka dengan dekomposisi KOH

menunjukan perbandingan hasil pengujian sampel dengan berbagai temperatur

yang disajikan pada Gambar 9. Sampel telah kehilangan bobot sebesar 1,858%

pada suhu sekitar 108,59 oC. Dalam tahap pertama ini dimungkinkan hilangnya

molekul air yang ada di permukaan sampel. Kemudian pada proses kedua, besar

persentase massa yang hilang sekitar 0,1252% yang terjadi pada rentang suhu

120-150 oC pada proses ini masih dimungkinkan kehilangan molekul air pada

permukaan sampel tersebut. Pada proses pemanasan berikutnya, besar persentase

36

massa yang hilang sekitar 9,869% yang terjadi pada suhu 150-320oC.

Berkurangnya massa pada proses ketiga ini disebabkan oleh dekomposisi gugus

hidroksi atau atom hidrogen yang terperangkap dalam sampel. Namun terjadi juga

kehilangan bobot pada suhu 320-400 sebesar 1,521% dan juga pada suhu 400-600

sebesar 1,312%. seperti CaCO3, MgCO3 atau mineral ikutan organik lainnya.

Gambar 9. Kurva analisa TGA

Pada rentang suhu 600-950 oC telah berkurang massa sebesar 11,50%

yang berkaitan dengan dekomposisi dari mineral kasiterit dengan KOH (p.a) Hal

ini mengindikasikan pembentukan potassium stannat mulai berlangsung pada

tahapan ini. Hasil dari pengujian TGA digunakan sebagai dasar penentuan suhu

variasi pembentukan yakni sebesar 500, 600, 700, 800 dan 850 oC. Variasi suhu

peleburan dilakukan untuk menghasilkan potassium stannat (K₂SnO₃) dan dapat

37

menentukan temperatur yang akan digunakan dalam proses kalinasi yang dimna

akan dipakai 800 oC. Menurut Zhang et al., (2014) temperatur dekomposisi yang

digunakan pada penelitiannya yaitu 870 oC dengan hasil recovery ekstraksi

sebesar 90,66 % dan 85,6 %.

4. 2 Hasil Dekomposisi Bijih Kasiterit

Dekomposisi bijih kasiterit dengan potassium hidroksida (KOH)

merupakan tahapan awal yang dilakukan dalam upaya membentuk fasa

intermediet yang mudah larut dalam air atau basa encer. Dalam penelitian ini

dilakukan beberapa proses dekomposisi bijih kasiterit dengan KOH pada

perbandingan massa kasiterit/KOH sebesar 2 : 3 .

Pengaruh Temperatur Dekomposisi pada Pembentukkan Potassium Stannat

Dalam hal mengetahui pengaruh temperatur dekomposisi terhadap proses

dekomposisi bijih kasiterit dengan KOH, pada percobaan ini dilakukan

dekomposisi dengan rasio massa (w/w) kasiterit/KOH : 2 : 3 dan temperatur

dekomposisi divariasikan dari 150 oC sampai dengan 850

oC. Proses dekomposisi

yang dilakukan selama 3 jam. Hasil analisis XRD terhadap produk dekomposisi

diperlihatkan pada Gambar 10, yang sudah diolah dengan aplikasi X’pert High

Score Plus sedangkan untuk persen berat dari masing-masing fasa dapat dilihat

pada Tabel 5.

38

Gambar 10. Pola difraksi sinar-X kasiterit yang telah mengalami dekomposisi

Dari hasil analisis pada Gambar 10 terlihat bahwa dengan kenaikan

temperatur pada kondisi proses dengan rasio massa (w/w) kasiterit/KOH sebesar

2 : 3, intensitas fasa kasiterit cenderung makin meningkat, sedangkan fasa

potassium stannat semakin menurun. Fasa potasium stannat terbentuk optimum

pada temperatur 700 oC, dan hal ini sesuai dengan hasil kuantitatif dari masing-

masing fasa yang dapat dilihat pada Tabel 5. Persen berat dari fasa potasium

stannat optimum sebesar 59,9 % K2Sn2O3 dan 30,5 % K2SnO6H6. Sedangkan pada

temperatur lebih tinggi dari 800 oC, diduga sebagian potasium stannat terkonversi

kembali menjadi SnO2 dikarenakan potasium stannat yang tidak stabil, yang

ditunjukkan pada Tabel 5.

39

Tabel 5. Hasil analisa kuantitatif variasi temperatur waktu 3 jam dari produk

dekomposisi dihitung dengan metode Highscore Plus

T Senyawa Rumus

Kimia % Fasa No Kartu ICSD GOF

K 150

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

Potassium Hydroxide

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

KOH

8,3

38,4

0,2

53,1

ICSD 98-001-6635

ICSD 98-009-4535

ICSD 98-001-6265

ICSD 98-006-1047

2,32

K 400

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

Potassium Hydroxide

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

KOH

0,5

44,5

0,2

54,8

ICSD 98-018-1281

ICSD 98-002-7147

ICSD 98-001-6265

ICSD 98-006-1047

2,53

K 500

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

Potassium Hydroxide

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

KOH

4,8

48,8

0,2

46,2

ICSD 98-018-1277

ICSD 98-002-7147

ICSD 98-001-6265

ICSD 98-007-6958

1,88

K 600

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

Potassium Hydroxide

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

KOH

3,1

41,7

0,4

54,8

ICSD 98-018-1277

ICSD 98-002-7147

ICSD 98-001-6265

ICSD 98-007-6958

2,14

K 700

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

9,6

30,5

59,9

ICSD 98-005-6001

ICSD 98-002-7147

ICSD 98-001-6265

1,92

K 800

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

23,3

38,7

38,2

ICSD 98-003-9178

ICSD 98-002-7147

ICSD 98-001-6265

2,10

K 850

Tin Dioxide

Dipotassium Hexahydroxostannate

Dipotassium Stannate

SnO2

K2SnO6H6

K2SnO3

34

53,6

12,4

ICSD 98-005-6001

ICSD 98-009-4535

ICSD 98-002-4131

2,18

Pada temperatur lebih rendah yaitu 150 dan 400 oC terlihat kasiterit sudah

mulai terdekompoisisi dengan KOH membentuk potassium stannat (K2SnO6H6)

dan K2SnO3 dalam analisis XRD (Gambar 10). Hal ini dapat diasumsikan bahwa

pada temperatur rendah kasiterit sudah dapat terdekomposisi dengan KOH

membentuk potassium stannat. Menurut Bunnakkha dan Jarupisitthorn (2012)

ekstraksi hardhead timah dengan menggunakan proses oksidasi temperatur 800

°C dan fusi 750 % NaOH pada temperatur 700 °C selama 2 jam, kemudian

dilarutkan dengan hot water 60 °C, dan hasil recovery yang didapat sebesar 96 %.

Dapat dilihat pada Tabel 5 hasil K-700-3 memiliki hasil K2SnO3 59,9% dan

40

K2SnO6H6 30,5% dengan nilai GOF (Goodnes of Fit) mendekati angka 2 yaitu

1,92. Nilai GOF pada masing-masing temperatur mengalami kenaikan dan

penuranan (tidak mendekati angka 2) disebabkan oleh data hasil pengujian TGA,

dimana pada temperature 150 sampai 600 °C mengalami persentase massa yang

hilang cukup kecil. Pada 150 °C 0,1252%, 400 °C 1,521%, 500-600 °C 1,312%

dan pada 700-850 11,50%.

Sampel bijih mineral kasiterit dengan KOH dari hasil proses dekomposisi,

selanjutnya dilakukan pengujian SEM untuk mengetahui morfologi permukaan

produk dekomposisi. Metoda analisis ini didasarkan pada sinar X karakteristik

yang dihasilkan dari transisi antara elektron dari tingkat energi tertentu di dalam

suatu atom. Hasil analisis menggunakan SEM dengan perbesaran 500 kali dan

1000 kali pada sampel hasil dekomposisi di temperatur 400 o

C, 500 o

C, 600 o

C,

700 o

C, 800 o

C, dan 850 o

C ditunjukkan pada Gambar 11. Pada temperature 150

oC, tidak dilakukan analisis SEM dikarenakan produk hasil dekomposisi pada

temperatur tersebut sangat bersifat higroskopis sehingga tidak memungkinkan

untuk dilakukan analisis SEM. Oleh karena itu analisis SEM dimulai pada

temperatur 400 oC sampai dengan temperatur 850

oC merupakan temperatur

dekomposisi tertinggi pada penelitian ini. Hasil analisis SEM menunjukan

morfologi permukaan produk dekomposisi seperti pada Gambar 11 dan untuk

hasil Mapping disajikan pada Gambar 12.

41

(a)

(b)

(c)

(d)

42

(e)

(f)

Gambar 11. Hasil SEM dari produk dekomposisi temperatur (a) 400 °C, (b) 500

°C, (c) 600 °C, (d) 700 °C, (e) 800°C dan (f) 850 °C

Hasil analisis SEM pada Gambar 11 terlihat adanya proses pengikatan

antar partikel dan adanya proses pelelehan pada produk hasil dekomposisi dan

dapat dikatakan semakin tinggi temperatur dekomposisi, maka semakin besar

proses pelelehan dan terdekomposisinya dari bijih mineral kasiterit dengan KOH.

Adanya lubang berpori-pori yang terlihat pada gambar membuktikan telah

terjadinya proses terdekomposisinya sampel tersebut dikarenakan sampel yang

terdekomposisi merupakan senyawa higroskopis, maka banyak hasil analisis SEM

yang masih kurang maksimal. Hasil analisis SEM selain menghasilkan gambaran

permukaan sampel dan komposisi unsur C, K, O, AL, Si, Ti, Fe dan Sn

pembentuknya juga menghasilkan gambaran mapping atau persebaran unsur-

unsur pada gambaran hasil SEM tersebut. Gambaran persebaran unsur tersebut

sesuai mapping pada Gambar 12.

43

44

Gambar 12.Mapping permukaan produk dekomposisi terhadap unsur C, K, dan O

pada temperatur dekomposisi (a) 400 °C, (b) 500 °C, dan (c) 600 °C

4. 3 Pembentukan Potasium Stannat dengan KOH 2N

Proses selanjutanya yaitu dengan pembentukan dari produk akhir yang

akan dicapai. Sebelumnya pembentukan ini dengan hasil roasting tersebut

dilakukan leaching basa agar pembentuan maksimum dari produk akhir akan

(a) (b) (c)

45

dicapai. Pada Lampiran 4 dapat kita lihat hasil dari kelarutan roasting dengan di

leaching dengan KOH 2N.

Dalam Lampiran 4 dapat dilihat kelarutan yang dilihat akan bisa

ditampilkan dalam Gambar 13. Semakin tinggi temperatur pembakaran maka

kelarutan dalam keadaan basa menurun cukup signifikan, dimulai dari 500 °C

(84,9%) menjadi 850 °C (54,25%). Menurut Zhang et al., (2014) kelarutan akan

tinggi disaat temeperatur tinggi (870 °C) namun pada kondisi ini ternyata

kelarutan yang paling tinggi di temeperatur 500 °C.

Gambar 13. Kelarutan padatan dalam KOH 2N

4. 4 Pengaruh variasi rasio temperatur dekomposisi terhadap produk akhir

(Potasium Stannat)

Untuk mempelajari pengaruh rasio temperatur KOH/ kasiterit terhadap

fasa dari produk akhir maka pada percobaan ini dilakukan analisa XRD dari

produk akhir dengan kondisi proses dekomposisi pada temperatur 500, 600, 700,

800 dan 850 oC selama 3 jam, dengan variasi rasio massa (w/w) kasiterit/KOH

sebesar 2 : 3 dimana produk dari hasil pengendapan filtrat dilakukan proses

46

leaching dengan KOH 2N. Hasil analisa XRD nya dapat dilihat pada Gambar 14

yang sudah diolah dengan aplikasi X’pert High Score Plus sedangkan untuk

persen berat dari masing-masing fasa dapat dilihat pada Tabel 5.

Gambar 14. Pola difraksi sinar-X pada produk akhir K2Sn2O3 dari sampel

pengaruh rasio 500, 600, 700, 800 dan 850 oC selama 3 jam

Gambar 14 menunjukkan fasa dari produk akhir pembentukkan potassium

stannat (K2Sn2O3) dalam berbagai variasi rasio 500, 600, 700, 800 dan 850 oC

selama 3 jam, terlihat bahwa dengan semakin rendahnya temperatur pada saat

dekomposisi yang diendapkan dari hasil leaching basa KOH 2N menyebabkan

puncak-puncak difraksi K2Sn2O3 pada sudut (2) sebesar 13,11, 17,47, 21,26,

26,04, 27,63, 30,03, 32,48, 32,72, 32,99, 34,86, 35,92, 39,49, 40,34, 41,92, 51,67,

42,90, 48,52, 53,32 menunjukkan intensitas yang banyak dimana memiliki

petunjuk banyak sekali pengotor yang terbentuk pada temperatur kalsinasi yang

rendah yaitu 500 o

C, tetapi terlihat puncak-puncak difraksi masih belum kristalin.

47

Hal ini sesuai dengan berat fasa potasium stannat yang terbentuk pada kondisi ini

sangat kecil.

Selanjutnya pada K 700 kal mulai menunjukan tebentuknya fasa

potassium stannate pada sudut 2 30,28, 32,76, 33,93 dengan kekutan

intensitasnya rendah. Terjadi pembentukan sempurna pada K 800-3 kal di sudut

2 26,47, 30,37, 32,86, 33,33, 39,76, 40,88, 42,11 dengan intesitas yang cukup

tinggi. Pada K 850 kal mengalami penurunan intensitas. Hal ini sesuai dengan

Bunnakkha dan Jarupisitthorn (2012) telah melakukan penelitian tentang

ekstraksi hardhead timah (ukuran partikel -400+500 mesh) dengan menggunakan

proses oksidasi temperatur 800 °C dan fusi 750 % NaOH pada temperatur 700 °C

selama 2 jam, kemudian dilarutkan dengan hot water 60 °C, dengan hasil

recovery yang didapat sebesar 96 %. Sedangkan Oyendika Gerald et al., (2013)

melaporkan tentang recoveri SnO2 dari kasiterit meningkat menjadi 98% dengan

melakukan pre-treatment microwave sebelum dekomposisi dengan NaOH.

Akan tetapi pada K 500 Kal dilihat banyak sekali pengotor yang

dihasilkan, namun pada Tabel 6 menunjukan hasil analisa kuantitatif temperatur.

Pada titik terebut nilai GOF yang dihasilkan adalah 2. Namun untuk titik yang

optimum pada K 700 kal dan K850-3 kal nilai GOF yang terbentuk itu 2,52 dan

1,54. Pada tahapan ini di suhu 500 sudah terbentuk K2Sn2O3 dan temperatur yang

terbaik pada suhu 850 K2Sn2O3sudah maksimal hasilnya.

48

Tabel 6. Hasil analisa kuantitatif variasi temperatur dari produk Akhir

T Senyawa Rumus %

Fasa No Kartu ICSD GOF

Kimia

K 500

Kalsinasi

Dipotassium Distannate (II) K2Sn2O3 6,6 ICSD 98-000-2216

2

Dipotassium Hexahydroxostannate H6K2O6Sn 17,1 ICSD 98-002-7147

Potassium Hydroxide KOH 58,3 ICSD 98-007-6958

Rutile ((-OH)-containing) (-OH) 18 ICSD 98-009-7413

Potassium Stannide (7,4/25) K7.4Sn25 0 ICSD 98-016-5368

K 600

Kalsinasi

Dipotassium Distannate (II) K2Sn2O3 4,2 ICSD 98-000-2216

1,49

Dipotassium Hexahydroxostannate H6K2O6Sn 0,6 ICSD 98-002-7147

Potassium Hydroxide KOH 84,5 ICSD 98-007-6958

Rutile (-OH) 9,9 ICSD 98-009-7413

Potassium Stannide (7,4/25) K7.4Sn25 0,9 ICSD 98-016-5368

K 700

Kalsinasi

Dipotassium Distannate (II) K2Sn2O3 0,8 ICSD 98-000-2216

1,46 Potassium Hydroxide KOH 14 ICSD 98-006-1047

Tin Dioxide SnO2 1,1 ICSD 98-003-9178

K 800

Kalsinasi

Dipotassium Distannate (II) K2Sn2O3 3,1 ICSD 98-000-2216

2,52 Potassium Hydroxide KOH 79,5 ICSD 98-007-6958

Rutile ((-OH)-containing) (-OH) 5,7 ICSD 98-009-7413

Tin Dioxide SnO2 11,7 ICSD 98-018-1281

K 850

Kalsinasi

Dipotassium Distannate (II) K2Sn2O3 4,5 ICSD 98-004-0463

1,54 Potassium Hydroxide KOH 77,4 ICSD 98-006-1047

Tin Dioxide SnO2 18 ICSD 98-018-1281

Gambar 15. Hasil SEM pada produk akhir (K2Sn2O3) K 700 kal

49

Tabel 7. Hasil analisis EDS pada produk akhir K 700 kasinasi yang

menunjukkan kadar Sn dan O serta unsur -unsur pengotor

ZAF Method Standardless Quantitative Analysis

Fitting Coefficient : 0.3861

Element (Kev) Mass % Error % Atom % K

C K 0,277 5,08 0,07 10,72 2,9083

O K 0,525 34,07 0,38 54,04 19,6008

Al K 1,486 0,70 0,16 0,66 0,6753

Si K 1,739 5,78 0,16 5,22 6,4834

K K 3,312 40,45 0,31 26,26 55,8090

Cu K* 8,040 0,61 2,44 0,24 0,6805

Sn L* 3,442 13,31 0,82 2,85 13,8427

Total 100,00 100,00

Gambar 16. Hasil SEM pada produk akhir (K2Sn2O3) K 850 kal

Tabel 8. Hasil analisis EDS pada produk akhir K 850 kalsinasi yang

menunjukkan kadar Sn dan O serta unsur -unsur pengotor

ZAF Method Standardless Quantitative Analysis

Fitting Coefficient : 0.3861

Element (Kev) Mass % Error % Atom % K

C K 0,277 6,53 0,22 11,95 2,9839

O K 0,525 41,17 0,84 56,60 20,8878

Al K 1,486 2,15 0,22 1,75 2,0853

Si K 1,739 6,89 0,22 5,40 7,9138

K K 3,312 43,12 0,25 24,25 65,9670

Cu K* 8,040 0,13 1,43 0,25 0,1621

Sn L*

Total 100,00 100,00

50

Hasil analisis dari foto penampang permukaan produk akhir dari sampel

kalsinasi K 700-3 kal dan K 850kal dengan menggunakan Scanning Electron

Microscope ditunjukkan pada Tabel 7 dan 8. Pada tabel tersebut dapat dilihat

juga hasil SEM EDS. Hasil analisis EDS menunjukkan bahwa kandungan unsur

yang dominan pada sampel produk akhir pottasium stannat (K2Sn2O3) adalah

timah (Sn) dan oksigen. Unsur-unsur pengotor yang terdeteksi terutama Al dan Si.

Hasil analisis EDS sampel produk akhir pottasium stannat (K2Sn2O3) yang

menunjukkan persentase unsur Sn dan O serta unsur-unsur pengotor didalamnya.

Terlihat kadar Sn sebesar 13,84% untuk K 700 kalsinasi dan K 800 kalsinasi tidak

terdeteksi.

51

BAB V

PENUTUP

5. 1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian peningkatan perolehan SnO2 dari mineral

kasiterit melalui proses dekomposisi basa potassium hidroksida (KOH) maka

dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Pengaruh kenaikan temperatur pada proses dekomposisi dengan rasio massa

(w/w) KOH/kasiterit : 3 : 2, intensitas fasa kasiterit cenderung makin

meningkat, sedangkan potassium stannat semakin menurun.

2. Pembentukan terbaik di tahap kalsinasi pada K 500-3 kal dengan nilai GOF 2

namun banyak sekali puncak-puncak XRD yang belum terdeteksi.

5. 2 Saran

Untuk mendapat kemurnian yang tinggi dari mineral kasiteritsebaiknya

dilakukan proses microwave pre-treatment terlebih dahulu sebelum proses

pelindihan, upaya ini dilakukan agar mendapatkan kemurniaan tinggi dari mineral

tersebut dan juga menghemat energi total yang dikeluarkan. Jika menggunakan

cara konvensinal kemurnian yang didapatkan hanya 92%, namun pada cara ini

didapatkan 98%. Dalam hal selektivitas pada pelindihan dengan 4M KOH

menghasilkan 52% dalam 5 menit sedangkan pada cara yang konvensional

didapatkan 28% dalam waktu 120 menit.

52

DAFTAR PUSTAKA

Abdel-Aal, E. A., and Rashad, M. M. 2004. Kinetic Study on The Leaching of

Spent Nickel Oxide Catalyst with Sulfuric Acid. Hydrometallurgi, 74: 189-

194.

Andriyah, L., Lalasari, L. H, and Manaf, A. 2017. The Formation of Sodium

Stannate from Mineral Cassiterite by the Alkaline Decomposition Process

with Sodium Carbonate (Na2CO3). IOP Conference Series: Materials

Science and Engineering, 176.

Angadi, S. I. 2012. Development of process flowsheet for Tin Ore Collected from

Uljin Deposit, South Korea. South Korea: Korea Institute of Geosciences

and Mineral Resources (KIGAM).

Blackburn, W. H., Dennen, W. H., 1988. Principles of Mineralogy. United States:

Brown Publisher.

Bulatovic, S. M. 2010. Handbook of Flotation Reagents: Chemistry Theory and

Practice, vol. 2 Flotation of Gold, PGM and Oxide Minerals. United

Kingdom: Elsevier.

Bunnakkha, C., and Jarupisitthorn, C. 2012. Extraction of Tin from Hardhead by

Oxidation and Fusion with Sodium Hydroxide. Journal of Metals, Materials

and Minerals, 22 (1): 1–6.

Coulson, J. M., and Richardson, J. F. 2002. Chemical Engineering Volume 2 5th

Edition. London: Butterworth-Heinemann.

Daniels, T. 1973. Thermal Analysis. London : Kogan Page. Bener

Djamaludin, H, Thamrin, M, Achmad, A. 2012. Potensi dan Peningkatan Nilai

Tambah Mineral Logam Indonesia (Suatu Kajian Terhadap Upaya

Konservasi Mineral), Prosiding Hasil Penelitian Fakultas Teknik

Universitas Hassanudin, Program Studi Teknik Pertambangan Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin, Makassar, 1-13.

Elmer, P. 2010. Thermogravimetric Analysis (TGA).United State of America:

Perkin Elmer,Inc.

Endang, S., Bambang. P., Teuku, I. 2010. Potensi Logam Tanah Jarang di

Indonesia. Buletin Sumber Daya Geologi, 5(3): 131-141.

Fifield, F. W., and Kealey. 2000. Principles and Practice of Analytical

Chemistry. UK: Blackwell Science.

53

Geological, S. U. S, 2014. Mineral Commodity Summaries 2014. Unite States of

America: Geological Survey.

Gunawarman. 2013. Konsep dan Teori Metalurgi Fisik. Yogyakarta: Andi Offset.

Habashi, F. 1998. Principles of Extractive Metallurgy Volume 2. Canada: Pavillon

Desjardins.

Istady. 2011. Fundamental dan Aplikasi: Teknologi Katalis Untuk Konversi

Energi. Semarang: Badan Penerbit Undip.

James, S. R. 1988. Introduction to The Principles of Ceramics Processing.

Singapore: John Wiley&Son. Inc.

Jongkind, J. C. 1982. Metal Finishing Guidebook & Directory. Missouri: Metals

and Plastics Pub. Inc.

Kumar, C. G. 2003. Chemical Metallurgy: Principles and Practices. Weinheim:

Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

Moore, J. J. 1990. Chemical Metallurgy 2nd Edition. London: Butterworth-

Heinemann.

Onyedika, G, Onwumere, T., Ogwuegbu, M. 2013. Kinetic Study of Recovery of

Iron from Cassiterite Ore. Mineral Processing, 269-276.

Rao, N. K., 1992. The Challenges Involved in The Exploitation of Low Grade Tin

Deposits of India. Transaction Indian Intstitute Metallurgy, 127–138.

Ruksudjarit, A., Pengpat, K., Rijujanagul, G., Tunkasiri, T., 2008. Synthesis and

Chracterization of Nanocrystalline Hidroxyapatite from Natural Bovine

Bone. Current Applied Physics, 8: 270-272.

Smallman, R. 2000. Metalurgi Fisika Modren dan Rekayasa Material (Edisi ke-6.

Jakarta: Erlangga.

Uchiyama, H. Yukizawa, M. Kozuka, H. 2011. Photoelectrochemical Properties

of Fe2O3-SnO2 Films Prepared by Sol-Gel Method. The Journal of Physical

Chemistry, 115.

Wills, B. A., and Napier-Munn, T. J. 2006. Mineral Processing Technology : An

Introduction to the Practical Aspects of Ore treatment and Mineral

Recovery. Oxford: Butterworth-Heinemann.

Yang, J., Wu, Y., and Zhang, X. 2014. Study On Separation Of Tin From A Low-

Grade Tin Concentrate Through Leaching And Low-Temperature Smelting

Processes. Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 123(4): 228-233.

54

Zhang, Y., Liu, B., Su, Z., Chen, J., Li, G., and Jiang, T. 2015. Effect Of Na2CO3

On The Preparation Of Metallic Tin From Cassiterite Roasted Under Strong

Reductive Atmosphere. Journal Of Mining And Metallurgy, 52(1): 09-15

Zhang, Y., B., Su, Z., Liu, B., You, Z., Yang, G, Li, G., and Jiang T. 2014.

Sodium Stannate Preparation From Stannic Oxide By A Novel Soda

Roasting-Leaching Process. Hydromettalurgy, 146: 82-88

55

LAMPIRAN

Lampiran 1. Stoikiometri

Perhitungan stoikiometri.

Reaksi yang terjadi jika rasio 1 : 1

SnO2(s) + 2KOH(s) K2SnO3(s) + H2O(g)

mol mula mula : 0,1468 0,53571

mol reaksi : 0,1468 0,2936 0,1468 0,1468

mol sisa : 0 0,24211 0,1468 0,1468

gr KOH = 0,24211 x 56 = 13,55816 gram

% exces KOH =

gr KOH bereaksi = 0,2936 x 56 = 16,4416 gram

Reaksi yang terjadi jika rasio 2 : 3

SnO2(s) + 2KOH(s) K2SnO3(s) + H2O(g)

mol mula mula : 0,1468 0,803

mol reaksi : 0,1468 0,2936 0,1468 0,1468

mol sisa : 0 0,5094 0,1468 0,1468

gr KOH = 0,5094 x 56 = 28.5264 gram

% exces KOH =

gr KOH bereaksi = 0,2936 x 56 = 16,4416 gram

56

Lampiran 2. Uji XRF Sampel mineral kasiterit

57

Lampiran 3. Hasil analisis EDS pada kasiterit yang menunjukkan kadar Sn dan O

serta unsur -unsur pengotor

Komponen Kadar (%)

Sn 58,30

O 25,73

Ce 7,10

Fe 1,85

P 1,80

Ti 0,18

Ca 0,43

Al 0,87

Si 0,78

Cu 2,96

Total 100

Lampiran 4. Pengaruh temperatur dekomposisi terhadap persen padatan

dekomposisi terlarut dengan KOH 2N

No Kode

Sampel Waktu

Temperatur

(oC)

Massa Hasil Proses (gr)

Massa

Sampel

awal

Massa

Sampel

Sisa

% massa

dalam

residu

1 K 500 2 50 40 6.04 84.9

2 K 600 2 50 40 11.06 72.35

3 K 700 2 50 40 14.96 62.6

4 K 800 2 50 40 17.76 55.6

5 K 850 2 50 40 18.3 54.25

58

Lampiran 5. Hasil analisa XRD mineral Kasiterit Bangka

Position [°2Theta] (Copper (Cu))

10 20 30 40 50 60 70 80

Counts

0

200

400

KB

Tin Dioxide - Rutile-type 36.4 %

Tin(IV) Oxide 35.6 %

Rutile ((OH)-containing) 28.1 %

Lampiran 6. Hasil analisa XRD dekomposisi

A. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 150 oC

59

B. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 400 oC

C. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 500 oC

60

D. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 600 oC

E. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 700 oC

61

F. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 800 oC

G. Interpretasi puncak difraksi hasil dekomposisi 850 oC

62

Lampiran 7. Hasil analisa XRD kalsinasi

A. Interpretasi puncak difraksi hasil kalsinasi 500 oC

B. Interpretasi puncak difraksi hasil kalsinasi 600 oC

63

C. Interpretasi puncak difraksi hasil kalsinasi 700 oC

D. Interpretasi puncak difraksi hasil kalsinasi 800 oC

64

E. Interpretasi puncak difraksi hasil kalsinasi 850 oC

65

Lampiran 8. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi

A. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 400oC perbesaran 500x

66

B. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 400oC perbesaran 1000x

67

C. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 500oC perbesaran 500x

68

D. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 500oC perbesaran 1000x

69

E. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 600oC perbesaran 500x

70

F. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 600oC perbesaran 1000x

71

G. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 700oC perbesaran 500x

72

H. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 700oC perbesaran 1000x

73

I. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 800oC perbesaran 500x

74

J. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 800oC perbesaran 1000x

75

K. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 850oC perbesaran 500x

76

L. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 850oC perbesaran 1000x

77

Lampiran 9. Hasil SEM-EDS dari produk kalsinasi

A. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 700oC perbesaran 500x

78

B. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 700oC perbesaran 1000x

79

C. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 850oC perbesaran 500x

80

D. Hasil SEM-EDS dari produk dekomposisi 850oC perbesaran 1000x

81

Lampiran 10. Bahan dan alat

A B C

D E F

G H I

82

J K L

M N O

Q R S

T U V

83

A. Mineral kaiterit

B. Milling

C. Shieve and shaker

D. Hasil milingan minerl kasiterit

E. Sieve

F. Timbangan

G. Krusibel

H. Krusibel dengan glasswol

I. Furnace

J. Krusibeldekomposi dari furnace

K. Sampel hasil dekomposisi

L. Prose leaching hasil dekomposisi

M. Penyaringan filtrat hasil leaching

N. Filtrat hasil leacing

O. Endapan penaringan hasil leaching

P. Endapan hasil pengeringan sampel

Q. Proses kalsinasi

R. Endapan yang akan dikalsinasi

S. Proses kalsinasi

T. Hasil kalsinasi

U. XRD

V. TGA