PENDAHULUAN

Indonesia memiliki sumberdaya bauksit yang potensial terutama di Kalimantan Barat, dan juga di P. Bintan dan sekitarnya. Bijih bauksit Kalimantan Barat mengandung senyawa utama : Al2O3 44,79%, Fe2O3 15,76%, SiO² 1,56%, dan TiO2 1,11%. Pemrosesan bauksit (dengan proses Bayer) telah dilakukan dan menghasilkan alumina serta residu bauksit (red mud). Residu bauksit masih mengandung Al2O3 sekitar 20% dan Fe2O3sekitar 37% .

Berbagai upaya pemanfaatan residu bauksit untuk dapat digunakan kembali (re-used) telah dilakukan orang di berbagai negara yang memiliki industri alumina, di antaranya di Australia (Sharif, 2005) [1]. Di Australia

tidak kurang dari 30 juta ton residu bauksit terakumulasi setiap tahunnya (40% dari produksi dunia), berbagai upaya penelitian untuk pemanfaatan telah dilakukan dan sampai saat ini masih terus berlangsung.

Penelitian untuk memperoleh kembali alumina (Al2O3) dari residu bauksit Kalimantan Barat telah dilakukan melalui proses sinter soda-kapur; meliputi : pensinteran (sintering) residu dengan campuran soda-kapur pada suhu 800-1200^OC yang menghasilkan sinter sodium aluminat (2NaAlO2), pelarutan sinter, pemisahan larutan sodium aluminat, dan pengendapan larutan sodium aluminat menghasilkan aluminium hidrat (Al(OH)3). Aluminium hidrat dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku (sumber aluminium) zeolit sintetis. Residu

pelarutan dikonsentrasi dengan magnetic separator menghasilkan konsentrat besi sebagai produk samping.

Tujuan penelitian adalah menghasilkan aluminium hidrat dari residu bauksit Kalimantan Barat melalui proses sinter sodakapur untuk bahan baku zeolit sintetis, serta konsentrat besi sebagai produk samping.

Zeolit sintetis merupakan senyawa aluminosilikat hidrat yang dibuat dan memiliki karakteristik seperti zeolit alam dengan homogenitas lebih baik. Saat ini zeolit sintetis telah semakin luas penggunaannya di berbagai industri penting seperti katalis dalam perengkahan senyawa hidrokarbon pada pengilangan minyak bumi, pemisah fruktosa-glukosa, pemisah monosakarida, sintesis ethylbenzene, produksi synfuel, dewaxing, dan sebagainya. Pembuatan zeolit sintetis memerlukan dua bahan baku utama, yaitu sebagai sumber Al dan sebagai sumber Si. Aluminium hidrat merupakan salah satu sumber Al, biasanya sudah berupa garam Al (Al2(SO4)3 atau Al(NO3)3) dan sebagai sumber Si biasanya digunakan senyawa sodium silikat.

FUNDAMENTAL

Beberapa peneliti terdahulu diantaranya Padilla (1985) [2] dan Alp (2000) [3] telah menggunakan metode proses sinter sodakapur (lime-soda sinter process) untuk memperoleh alumina dari material aluminosilikat. Dalam proses sinter sodakapur, aluminosilikat direaksikan dengan kapur (CaO) atau gamping (CaCO3) dan sodium karbonat (Na2CO3) pada suhu tinggi (800-1200^OC) untuk membentuk sodium aluminat (Na2O.Al2O3 atau 2NaAlO2) larut dalam larutan alkalin (Na2CO3 atau NaOH) dan dikalsium silikat (Ca2SiO4) tidak larut dalam larutan yang sama. Pernyataan yang disederhanakan untuk reaksi pensinteran yang dipakai para peneliti terdahulu untuk material lempung dapat ditulis sebagai berikut [Padilla, 1985] :

\[Al_2Si_2O_7 + Na_2CO_3 + 4CaCO_3 \rightarrow 2NaAlO_2 + 2Ca_2SiO_4 + 5CO_2 \dots (1)\]

Untuk bijih aluminaan (aluminous ores), Al2O³ bereaksi dengan Na2CO3 pada suhu sekitar 1000^OC membentuk sodium aluminat. Dalam bijih aluminaan yang mengandung SiO2, sodium karbonat juga bereaksi dengan SiO² dalam sinter membentuk sodium silikat (Na2SiO3) larut. Pernyataan sederhana reaksi

pensinterannya sebagai berikut [Habashi, 1997] :

\[Al_2O_3 + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaAlO_2 + CO_2\] ..... (2)

\[SiO_2 + Na_2CO_3 \rightarrow Na_2SiO_3 + CO_2\] ..... (3)

Jika didalam umpan pensinteran ditambahkan CaO, sodium silikat bereaksi dengan CaO dan Al2O3 membentuk senyawa sodium aluminat larut dan dikalsium silikat tidak larut. Pernyataan sederhana reaksinya sebagai berikut (Padilla, 1985) :

\[Na_2SiO_3 + 2CaO + Al_2O_3 \rightarrow 2 NaAlO_2 + Ca_2SiO_4 \qquad ...... (4)\]

Variasi dalam sintering terjadi, kalsium menggantikan sodium sehingga terbentuk kalsium aluminat (3CaO.Al2O3). Pernyataan sederhana reaksinya sebagai berikut (Habashi, 1997) [4] :

\[4Al_2O_3 + Na_2CO_3 + 3CaO \rightarrow 2NaAlO_2 + 3CaO. Al_2O_3 + CO_2 \dots (5)\]

Dalam pelarutan sinter dengan larutan sodium karbonat, kalsium aluminat bereaksi dengan sodium karbonat membentuk sodium aluminat dan residu padat kalsium karbonat (CaCO3). Pernyataan sederhana reaksinya sebagai berikut (Habashi, 1997) :

\[3CaO.Al_2O_3 + 3Na_2CO_3 + H_2O \rightarrow 2NaAlO_2 + 4NaOH + 3CaCO_3 \dots (6)\]

METODOLOGI

Residu dari pemrosesan bauksit dipreparasi dengan mencampurkan kapur tohor (CaO) dan sodium karbonat (Na2CO3) dalam jumlah stoikiometri berlebih 10%, dibentuk pelet dan dikeringkan. Pensinteran pelet pada variasi suhu : 800 sampai 1100^OC. Sinter dilarutkan dalam larutan sodium karbonat encer (1-2% berat Na2CO3) pada suhu kamar dengan pengadukan untuk memperoleh larutan sodium aluminat (Na2O.Al2O3). Larutan dipisahkan dari residunya melalui filtrasi. Residu dicuci dengan akuades sebanyak 2 kali. Filtrat dan residu dianalisis kimia untuk mengetahui komposisinya. Hasil analisis kimia residu bauksit, filtrat, dan filtrat pencucian digunakan untuk menghitung perolehan alumina. Residu pelarutan dikonsentrasi dengan magnetic separator 1000 gauss menghasilkan konsentrat besi sebagai produk samping, dan dianalisis kimia untuk mengetahui kadar dan perolehannya (lihat Gambar 1).

HASIL DAN DISKUSI

Residu bauksit

Pengamatan mikroskopik dilakukan terhadap sayatan tipis fraksi kasar residu bauksit. Hasil pengamatan menunjukkan sebagian mineral besi masih terikat pada butiran gibsit 0,6 mm (sekitar 40 mesh) dan sebagian lagi sudah terliberasi seperti ditunjukkan pada Gambar 2 (Sutanto, 2008) [5].

Komposisi kimia bauksit Kalimantan Barat serta residunya ditunjukkan pada Tabel 1. Residu bauksit hasil ekstraksi alumina dari bijih bauksit dengan proes Bayer masih mengandung alumina sekitar 20% dan kandungan besi (Fe₂O₃) yang meningkat yaitu sekitar 37%

Larutan sodium aluminat

Alumina terekstraksi pada pelarutan sinter residu bauksit ditunjukkan pada Gambar 3. Pensinteran pada variasi suhu (800, 900, 1000, 1100°C) telah menunjukkan jumlah alumina terlarut atau terekstraksi terbanyak sebesar 75%. Jumlah ini merupakan hasil tertinggi yang dicapai pada suhu 800°C, dan pelarutan pada persen padatan 11,8%. Pada suhu 900-1100°C ekstraksi nya menurun yaitu menjadi 50% pada suhu 900°C dan 45% pada suhu 1100°C.

Gambar 1. Bagan alir pemrosesan residu bauksit untuk memperoleh aluminium hidrat (Al(OH)₃) sebagai bahan baku zeolit sintetis, serta konsentrat besi sebagai produk samping

Gambar 2. Fotomikrograf residu bauksit ; (a) : tampak satu butir gibsit (warna terang) ukuran 0,60 mm berikatan dengan butiran-butiran mineral logam/besi (warna hitam), (b): tampak satu butir gibsit (warna terang) dalam keadaan sudah terliberasi

Tabel 1. Komposisi kimia bauksit dan residu bauksit

Alumina terekstraksi sebagai fungsi waktu pensinteran ditunjukkan pada Gambar 4. Hasil ekstraksi menunjukkan, pensinteran pada 800°C alumina terektraksi tertinggi diperoleh 85,20%, yaitu pada waktu ½ jam.

Waktu yang lebih lama dalam interval 1-4 jam cenderung menurunkan ekstraksi, ekstraksi

alumina turun menjadi 47% pada waktu 1 jam dan menjadi 25% pada waktu 4 jam. Konsentrasi unsur-unsur utama terlarut dalam larutan sodium aluminat ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Konsentrasi unsur-unsur utama terlarut dalam larutan sodium aluminat

Gambar 3. Alumina terekstraksi hasil pensinteran dengan variasi waktu

Gambar 4. Alumina terekstraksi pada pelarutan hasil pensinteran 800^OC dengan variasi waktu

Hasil pelarutan diatas menunjukkan bahwa proses sinter soda-kapur terhadap residu bauksit menghasilkan sinter mengandung senyawa sodium aluminat (NaAlO2) mudah larut dalam larutan sodium karbonat encer, menghasilkan larutan sodium aluminat (Na2O.Al2O3), meninggalkan residu padat.

Presipitat aluminium hidrat

Komposisi kimia aluminium hidrat hasil presipitasi larutan sodium aluminat dan alumina anhidratnya setelah dikalsinasi ditunjukkan pada Tabel 3. Kandungan alumina dalam aluminium hidrat sekitar 64,5% Al2O3 setara dengan alumina anhidrat hasil kalsinasi 98,67% Al2O3. Komposisi kimia alumina impor (dari Australia) ditunjukkan pada Tabel 4. Nampak kandungan Al2O3 hasil

ekstraksi yaitu sekitar 98,67% dapat memenuhi kualitas impor.

Konsentrat besi sebagai produk samping

Besi dalam residu pelarutan dipisahkan dengan magnetic separator intensitas 1000 gauss menghasilkan konsentrat besi berkadar sekitar 58-62% Fe2O3. Tabel 5. menunjukkan Komposisi kimia senyawa-senyawa utama konsentrat besi. Kandungan dan perolehan Fe2O3 konsentrat besi hasil pensinteran dengan variasi waktu ditunjukkan pada Gambar 5. Dalam interval waktu 1-4 jam kadar dan perolehan besi cenderung menurun dengan bertambahnya waktu pensinteran. Perolehan tertinggi didapat pada waktu pensinteran ½ jam yaitu sekitar 40%. Konsentrat besi ini masih memerlukan peningkatan kadar lebih lanjut.

Tabel 3. Komposisi kimia aluminium hidrat (Al(OH)3) dan anhidratnya hasil presipitasi larutan sodium aluminat

Tabel 4. Komposisi kimia alumina impor

Tabel 5. Komposisi kimia (major compound) konsentrat besi

Gambar 5. Konsentrat besi hasil pemisahan pada residu pelarutan sinter dengan magnetic separator 1000 gauss

KESIMPULAN

Sebanyak 75-85% alumina dapat diperoleh kembali dari residu bauksit melalui proses sinter soda-kapur pada suhu 800^OC, dan pelarutan dengan sodium karbonat encer pada suhu kamar.

Ekstraksi alumina tertinggi dari residu bauksit diperoleh sebesar 85,20% pada kondisi sebagai berikut : suhu pensinteran 800^OC, waktu ½ jam, pelarutan pada suhu kamar, persen padatan dalam pelarutan 11,8%, dan pengadukan selama 2 jam. Kadar alumina yang dihasilkan mencapai 98,67% Al2O3, telah dapat menyamai alumina impor.

Suhu dan waktu pensinteran sangat berpengaruh pada perolehan alumina dari residu bauksit. Pensinteran pada suhu yang lebih tinggi dari 800^OC cenderung menurunkan ekstraksi alumina. Demikian pula waktu

pensinteran yang lebih lama juga cenderung menurunkan ekstraksi alumina.

Melalui proses sinter soda-kapur ini dapat diperoleh pula konsentrat besi berkadar 66% Fe2O3 dengan perolehan 40% sebagai produk samping.

DAFTAR PUSTAKA

• 1. Sharif, 2005, Towards Zero Wastes, Sharif.Jahanshahi@csiro.au, CSIRO Mineral.
• 2. Padilla R. and Sohn H.Y., 1985, Sintering Kinetics and Alumina Yield in

• Lime-Soda Sinter Process for Alumina from Coal Wastes, Metallurgical Transactions B, Vol 16B, June 1985 – 385.
• 3. Alp A. and Aydin A.O., 2002, The Investigation of Efficient Conditions for Alumina Production from Diasporic Bauxites, Canadian Metallurgical Quarterly, Vol 41, No.1, pp 41-46.
• 4. Habashi, 1997, Handbook of Extractive Metallurgy, vol.II, Wiley-VCH.
• 5. Sutanto A., 2008, Hasil pengamatan mikroskopis sayatan tipis residu bauksit, laporan internal penelitian bauksit Kalbar.