ANALISIS KANDUNGAN MINERAL MAGNETIK PASIR PANTAI PADANG SUMATERA BARAT DISINTESIS DENGAN METODE BALL MILLING DUA TAHAP MENGGUNAKAN XRF dan SEM

(1)

ANALISIS KANDUNGAN MINERAL MAGNETIK PASIR PANTAI PADANG SUMATERA BARAT DISINTESIS DENGAN

METODE BALL MILLING DUA TAHAP MENGGUNAKAN XRF dan SEM

REPOSITORY

OLEH

RIBKA ERSITA NIM.1603110309

PROGRAM STUDI S1 JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU 2020

(2)

1

Analisis Kandungan Mineral Magnetik Pasir Pantai Padang Sumatera Barat Disintesis

Dengan Metode Ball Milling Dua Tahap Menggunakan XRF dan SEM

Ribka Ersita

¹

, Erwin

²

1

Mahasiswa Program S1 Fisika

2

Bidang Instrumentasi dan Kemagnetan Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Riau, Pekanbaru, Riau, 28293, Indonesia.

Ribkaersita22@gmail.com

ABSTRACT

Synthesis and analysis of magnetic particles content of Padang beach sand West Sumatra Province has been carried out using two step ball milling method. The purpose of this research is to obtain the percentage and size of particle in the synthesized samples. The instruments used were XRF and SEM. The results of this study showed that the Fe content of the synthesized magnetic particles for first step ball milling is 31.6%. The magnetic particles size for the second step ball milling increases to 70.6%. The shape and size of the particles obtained are irregular and the resulting particle sizes range of 2-12 μm.

Keywords: magnetic particles, ball milling, XRF, SEM, Padang beach sand

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian mengenai synthesis dan analisis kandungan mineral magnetik pasir pantai Padang provinsi Sumatera Barat disintesis dengan metode ball milling dua tahap.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui persentase dan ukuran kandungan partikel dalam pasir pantai Padang Sumatera Barat. Instrumen yang digunakan adalah XRF dan SEM.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kandungan elemen Fe dari proses ball milling tahap satu dan tahap dua mengalami peningkatan persentase konsentrat dari 31,632% menjadi 70,547%. Bentuk dari partikel yang diperoleh melalui synthesis pasir pasir pantai Padang adalah tidak beraturan dan ukuran partikel yang dihasilkan adalah berkisar antara 2 sampai 12 µm.

Kata Kunci : partikel magnetik, ball milling, XRF, SEM, pasir pantai Padang

(3)

2 PENDAHULUAN

Indonesia merupakan salah satu negara dengan potensi sumber daya alam yang melimpah. Potensi tersebut salah satunya adalah bahan mineral yang terkandung didalam pasir pantai. Bahan mineral yang terkandung diantaranya unsur besi, titanium dan unsur lainnya yang digunakan untuk bahan industri.

Dewasa ini perkembangan mengenai sintesis partikel besi banyak dimanfaatkan dibidang industri.

Endapan pasir besi dapat mengandung mineral magnetik seperti magnetite (Fe3O4), Hematite (α-Fe2O3), dan maghemite (γ-Fe2O3)[1]. Ketika partikel oxide besi disintesis sampai skala nanoscale maka, dia akan memiliki banyak aplikasi diantaranya adalah sebagai catalysis[2,3], biomedicine [4], magnetic data recording devices [5], tinta mesin foto copy[6].

Salah satu metode yang dapat digunakan dalam pengolahan pasir besi adalah metode Ball milling. Ball Mlling merupakan sejenis penggiling yang berbentuk silinder yang berfungsi untuk menggiling material kasar menjadi material yang sangat halus. Ball Milling berputar melalui sumbu horizontal yang dipenuhi dengan material yang akan digiling dengan medium penggiling

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui persentase dan ukuran partikel dari pasir pantai Padang Sumatera Barat disintesis menjadi pasir besi dengan metode Ball Milling dua tahap.

METODE PENELITIAN Preparasi Sampel

Sampel pasir pantai padang diambil secara acak, dikeringkan dibawah sinar matahari sampai kering. Setelah itu dilakukan pemisahan partikel yang mengandung mineral magnetik dengan partikel yang tidak mengandung mineral magnetik menggunakan Iron Sand Separator. Setelah itu dihaluskan

menggunakan Ball Milling tahap satu dan tahap dua.

Ball Milling tahap satu dilakukan selam 60 jam dengan ukuran bola 1,5 cm sebanyak 20 buah, kemudian dilakukan pemisahan menggunakan magnet batang NdFeB.

Ball Milling tahap dua adalah proses ball milling lanjutan ball milling tahap satu setelah dilakukan pemisahan menggunakan NdFeB. Ball milling tahap dua dilakukan selama 60 jam dengan variasi ukuran bola 0,5 cm sebanyak 40 buah, 0,7 cm sebanyak 30 buah, dan 1,5 cm sebanyak 10 buah.

Analisa Sampel

Kandungan mineral magnetik yang terdapat dalam pasir pantai Padang Sumatera Barat setelah proses ball milling dua tahap diuji dengan menggunakan X- Ray Fluoresences (XRF) dan Scanning Electron Microscopy (SEM).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis kadungan mineral dalam pasir pantai Padang Sumatera barat dilakukan menggunakan X-Ray Fluoresences (XRF) dan Scanning Electron Microscopy (SEM). X-Ray Fluoresences (XRF) secara luas digunakan untuk menentukan komposisi suatu material. Analisis XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan karakteristik sinar-X yang terjadi akibat efek fotolistrik.

Persentase mineral magnetik hasil Ball Milling tahap satu dan tahap dua mengalami peningkatan dan penurunan.

Persentase Fe Ball Milling mengalami peningkatan dari 40,903% menjadi 75,927% pada proses ball milling tahap dua. Hasil analisis kandungan hasil Ball Milling tahap satu dan tahap dua ditunjukkan pada Tabel 1 dan Tabel 2.

(4)

3 Tabel 1. Hasil Analisis Kandungan

Mineral Ball Milling tahap satu Menggunakan XRF

Komponen Persentase

Mg 6,227

Al 4,419

Si 20,402

P 0,725

S 0,767

Cl 0,987

K 0,393

Ca 15,258

Ti 7,264

V 0,253

Cr 0,065

Mn 0,548

Fe 40,903

Tabel 2. Hasil Analisis Kandungan Mineral Ball Milling tahap dua Menggunakan XRF

Komponen Persentase

Mg 2,156

Al 2,266

Si 4,28

P 0,202

Cl 0,184

K 0,138

Ca 1,349

Ti 10,158

V 0,523

Cr 0,079

Mn 0,453

Fe 75,927

Mineral lain yang mengalami peningkatan persentase diantaranya adalah Ti, V, Cr, hal ini disebabkan karena mineral tersebut masih mengandung mineral magnetik didalamnya sehingga ketika dilakukan proses Ball Milling tahap dua persentasenya akan meningkat.

Persentase Mg mengalami penurunan dari 6,227% menjadi 2,156%. Mineral lain yang mengalami penurunan diantaranya adalah Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Mn, hal ini disebabkan karena mineral tersebut tidak memiliki atau mengandung mineral

magnetik yang sangat sedikit didalamnya sehingga ketika dilakukan proses Ball Milling tahap dua persentasenya akan mengalami penurunan..

Ball Milling menghasilkan Fe2O3

sebesar 31,6% dan Ball Milling tahap dua menghasilkan Fe2O3 sebesar 70,6%.

Dengan demikian proses Ball Milling dua tahap sangat efisien untuk dilakukan pada proses pengolahan pasir pantai menjadi pasir besi. Hasil analisis kandungan besi oksida Ball Milling tahap satu dan tahap dua menggunakan XRF dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4.

Tabel 3. Hasil analisis kandungan besi oksida Ball Milling tahap satu menggunakan XRF.

Komponen

Persentase (%)

MgO 7,442

Al2O3 5,867

SiO2 29,907

P2O5 1,095

SO3 1,247

K2O 0,295

CaO 12,993

TiO2 7,001

V2O5 0,255

Cr2O3 0,054

MnO 0,389

Fe2O3 31,639

Tabel 4. Hasil analisis kandungan besi oksida Ball Milling tahap satu menggunakan XRF.

Komponen

Persentase (%)

MgO 2,737

Al2O3 3,256

SiO2 6,903

P2O5 0,347

K2O 0,119

CaO 1,338

TiO2 11,758

V2O5 0,635

Cr2O3 0,079

MnO 0,385

Fe2O3 70,547

(5)

4 Ukuran partikel dari mineral magnetik

dapat dianalisis menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). SEM merupakan salah satu metode untuk mengetahui ukuran suatu partikel.

Scanning Electron Microscopy (SEM) menggunakan prinsip scanning yaitu berkas elektron diarahkan pada titik permukaan specimen. Hasil analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) pada proses Ball Milling tahap dua dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1 menunjukkan ukuran partikel dengan menggunakan pembesaran 500 kali hasil Ball Milling dua tahap. Dari gambar dapat dilihat dengan jelas bahwa hasil mikrostruktur untuk sampel pasir besi memilki morfologi permukaan yang cukup halus dengan interval 2-12 µm. Partikel mengalami penggumpalan, hal ini yang menyebabkan persentase konsentrat meningkat. Ukuran partikel dalam sampel ini diduga masih memiliki mineral nonmagnetik sesuai dengan hasil uji X- Ray Fluoresences (XRF).

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis Analisis kandungan mineral magnetik pasir pantai padang sumatera barat disintesis dengan metode ball milling dua tahap dapat disimpulkan bahwa metode Ball Milling dua tahap cukup efisien untuk mensintesis pasir pantai menjadi partikel magnetic dengan ukuran 2-12 μm dengan persentase mineral magnetik yang tinggi, sehingga dapat diaplikasikan sebagai aterial lingkungan atau katalis.

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkarNya yang terus mengalir dalam hidup penulis sehingga dapat penelitian dan penulisan karya ilmiah ini dapat terselesaikan. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak Prof. Dr. Erwin, M.Sc yang telah membimbing penulis selama penelitian, Orang tua tercinta Alm M. Simamora dan Lamour Br. Nainggolan, Sepdoharno Simamora dan seluruh keluarga.

Gambar 1. Bentuk citra foto ukuran partikel Ball Milling dua tahap selama (60+60) Jam.

(6)

5 DAFTAR PUSTAKA

[1] R.M. Cornell, U. Schwertmann. 2003.

The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses, seconded. Wiley-VCH, Weinheim.

[2] Y. Tuo, G. Liu, B. Dong . 2015.

Microbial synthesis of Pd/Fe3O4, Au/Fe3O4 and PdAu/Fe3O4

nanocomposites for catalytic reduction of nitroaromatic compounds. Scientific Reports. Vol. 5, no. 1, pp. 13515–

13527.

[3] E. Amiruddin, A. Awaluddin, M.

Sihombing, A. Royka, and T. Syahrul.

2020. Morphology and structural properties of undoped and cobalt doped magnetic iron oxide particles for improving the environmental quality.

International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), Volume-9, Issue-6, pp.

[4] Wu W, Taekyung ZW, Jiang C.

Recent. 2015. Progress on magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, surface functional strategies and biomedical applications. Sci.Technol.

Adv. Mater. 16 (023501):1–43.

[5] B.Duong, H.Khurshid, P. Gango padhyayetal. 2014. Enhanced magnetism in highly ordered magnetite nanoparticle-filled nanohole arrays.

.Small. Vol. 10, no. 14, pp. 2840–2848.

[6] Ataeefard, E. Ghasemi, and M. Ebadi, Effect of micro and nanomagnetite on printing toner properties. 2014 The Scientific World Jour nal. Vol Article ID706367, 7pages, 2014.