1 Karakteristik Fisik dan Kimia Lempung Lampung Barat
dalam Penggunaannya sebagai Bahan Baku Pembuatan Keramik
a
Prahara Iqbal, aEvi Dwi Yanti
a
UPT Loka Uji Teknik Penambangan dan Mitigasi Bencana, LIPI Pekon Padang Dalom, Kecamatan Balik Bukit, Liwa, Lampung Barat
Tlp: 085369050356, Email: praharaiqbal@yahoo.com /
praharaiqbal123@gmail.com
ABSTRAK
Analisis sifat fisik dan keramik, analisis kimia lempung, dan analisis komposisi mineral lempung berdasarkan investigasi difraksi sinar X (XRD) telah dilakukan terhadap conto lempung daerah Lampung Barat dan sekitarnya. Sifat-sifat fisik diketahui dengan melakukan pembakaran conto pada suhu 14000C, analisis kimia lempung dilakukan untuk mengetahui unsur-unsur kimia apa saja yang terkandung di dalam lempung, sedangkan untuk mengetahui komposisi mineral lempung dilakukan analisis difraksi sinar X (XRD). Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, didapatkan bahwa lempung Lampung Barat memiliki karakteristik pembentukan tanah agak kasar – tanah halus, berwarna coklat - coklat kemerahan, kurang plastis - cukup plastis, memiliki susut kering 0,06 - 0,10; memiliki susut bakar 0,10 - 0,14; memiliki leburan kurang merata – cukup merata, memiliki indeks keplastisan berkisar 10 sampai 20, jumlah kadar air pembentukan 20 – 28 %, dengan komposisi mineral kuarsa, sepiolit, anortit, dan kaolinit.
Kata kunci: Difraksi sinar X, Keramik, Lempung, Lampung Barat
ABSTRACT
Analysis of nature physical and ceramics, clay chemical analysis, and minerals composition analysis have been done to Lampung Barat clay. Nature of physical known by doing combustion at 1400 0C, Clay chemical analysis conducted to know chemical elements which consist, while to know minerals composition, X-ray diffraction analysis (XRD) used. Based on the analysis conducted, it was found that the characteristic of West Lampung clay is forming of land is ground rather harsh - smooth land, chocolate - red chocolate, less plasticity - enough plasticity, range of dry shrinkage between 0,06 - 0,10; range of firing shrinkage between 0,10 - 0,14; range of molten between less flatten - enough flatten, have index of plasticity between 10 until 20, amount of water content 20 - 28 %, with minerals composition is quatrz, sepiolit, anorthite, and kaolinite.
2 PENDAHULUAN
Lempung merupakan salah satu sumber daya alam di Kabupaten Lampung Barat yang kedapatannya melimpah. Pemanfaatan lempung untuk bahan bangunan di Kabupaten Lampung Barat sudah dilakukan sejak lama, yakni untuk bahan pembuatan bata, bahan pembuatan genting, dan bahan keramik. Meski demikian sampai sejauh ini belum diketahui karakteristik fisik dan kimianya serta penggunaannya sebagai bahan baku pembuatan barang – barang lainnya.
Seperti diketahui, lempung mengandung senyawa alumino silikat hidrat dengan ukuran butir kurang dari 2 mikron, yang menyebabkan lempung tidak mempunyai butiran. Sehingga cocok untuk digunakan sebagai bahan pembuatan barang-barang kedap air seperti keramik, batu bata, dan genting. Akan tetapi di alam, mineral-mineral lempung tidak selalu dalam keadaan murni, sering didampingi dengan zat pengotor, sehingga hal ini menjadi suatu kerugian untuk pembuatan barang – barang tersebut.
Lempung mempunyai sifat keplastisan yang sangat penting dalam pembuatan barang keramik. Keplastisan adalah suatu sifat bahan basah yang dapat diberi bentuk tanpa mengalami retak-retak dan bentuk tersebut dapat dipertahankan setelah tenaga pembentuk dilepaskan (Woral, 1968). Lempung termasuk endapan sedimen yang dapat berupa residu yang terjadi karena proses pelapukan mekanik dan kimia, ataupun endapan sedimen yang terjadi karena peristiwa sedimentasi.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka diperlukan pengetahuan mengenai karakteristik fisik dan kimia yang bertujuan memberikan dasar dan evaluasi terhadap kemungkinan penggunaannya selain sebagai bahan baku pembuatan keramik, batu bata, dan genting.
DAERAH PENELITIAN
Fisiografi Daerah Penelitian
3 berupa perbukitan yang bergelombang, lembah – lembah dan sebagian pedataran. Secara administratif, daerah penelitian termasuk ke dalam wilayah Kabupaten Lampung Barat dan Kabupaten Lampung Utara. Daerah penelitian mengikuti jalur perhubungan Lintas Barat Sumatera, Bukit Kemuning - Lampung Utara sampai Liwa - Lampung Barat.
Gambar 1. Peta Lokasi Daerah Penelitian
Geologi Regional Daerah Penelitian
Batuan dan tanah di daerah Lampung Barat dan sekitarnya didominasi oleh material vulkanik, baik berupa endapan hasil letusan gunungapi langsung (yaitu: tuff, ignimbrit, lava, dan batuan lahar) atau yang sudah di sedimentasikan kembali (bercampur dan atau berselingan dengan material lain).
Berdasarkan Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung (T.C. Amin, dkk. 1993) dan Lembar Baturaja (S. Gafoer, dkk. 1993) Formasi batuan di daerah Lampung Barat dan sekitarnya secara sederhana dapat dikelompokkan menjadi empat macam, yaitu (berdasarkan urutan dari tua ke muda):
4 2. Formasi batuan berumur Kuarter Tua yang terdiri dari lava andesit, breksi lahar, tuff dengan sisipan lempung yang mengandung arang, satuan ini sudah terkonsolidasi baik.
3. Formasi batuan berumur Kuarter Muda yang terdiri dari endapan dan jatuhan volkanik yang belum terkonsolidasi baik, terutama tersusun oleh tuff riolitan (tuff pasiran) dan breksi batuapung.
4. Endapan aluvium sungai, rawa, dan pantai berumur holosen, terdiri dari boulder – boulder, gravel, pasir, lempung, dan lumpur yang umumnya belum terkonsolidasi.
Lapisan tanah di daerah Lampung Barat dan sekitarnya banyak ditemukan di sebelah utara, timur, dan barat kota Liwa, Lampung Barat. Tanah ini adalah tanah residu yang merupakan hasil pelapukan material vulkanik dengan plastisitas dan kompresibilitas yang cukup tinggi (Herryal, 1994).
METODE PENELITIAN
Bahan penelitian yang digunakan adalah conto lempung dari lokasi bahan baku industri kecil yang sedang berproduksi. Contoh diambil dari 3 daerah, yakni di Pekon Bakhu - Kabupaten Lampung Utara, Pekon Dwikora dan Pekon Batu Kebayan - Kabupaten Lampung Barat. Adapun peralatan yang digunakan dalam kegiatan penelitian ini adalah saringan ASTM, timbangan analitik, alat Atterberg, oven pengering, cetakan benda coba berbentuk balok 5 x 2 x 1cm dan tungku gas.
Langkah-langkah yang dilakukan meliputi : 1. Pengambilan Conto Lempung di lapangan
Pengambilan dilakukan pada wilayah penelitian untuk mendapatkan bahan lempung yang akan diberlakukan analisis kimia dan sifat-sifat fisik keramik setelah proses pembakaran (dengan oven 14000C).
2. Pemeriksaan Laboratorium
a. Analisis Sifat fisik dan Keramik
5 tingkat peleburan, warna bakar, hasil uji keplastisan dan hasil uji kuat lentur kering.
b. Analisis Kimia Lempung
Tujuan analisis ini adalah untuk mengetahui komposisi kimia (persentase kandungan oksida) dalam conto lempung. Dari hasil analisis kimia ini dapat diperoleh perhitungan persen molekul senyawa-senyawa penyusun mineral lempung.
c. Analisis Komposisi Mineral berdasarkan Difraksi Sinar X (XRD). Melalui analisis ini, maka akan diketahui komposisi mineral lempung yang dominan.
3. Evaluasi penggunaan lempung dengan membuat keramik tertentu sesuai uji yang diberlakukan pada conto lempung. Dalam hal ini keramik dibuat dengan proses sinter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
• Geologi Lempung Lampung Barat
6 Gambar 2. Peta Geologi dan Lokasi Pengambilan Sampel Daerah Penelitian,
Skala 1:100.000
(Modifikasi Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung – T.C. Amin, dkk. 1993 dan Lembar Baturaja - S. Gafoer, dkk. 1993)
Berdasarkan kenampakan megaskopis, lempung berwarna merah - merah kecokelatan, ukuran butir lempung lanauan – lempung pasiran, dan bersifat plastis. Lempung ini merupakan tanah residu. Tanah residu adalah tanah yang dihasilkan dari pelapukan batuan induk. Tanah ini tidak mengalami perpindahan dari tempat di mana proses pelapukan batuan induk berlangsung.
7 Tabel 1. Karakteristik Keteknikan Lapisan Tanah Residu Lampung Barat
No Jenis Tanah Sifat Keteknikan
% Finest Batas Cair (%) Batas Plastis (%)
1 TR Cokelat 30 52,98 55.65
2 TR Merah 40 70 51.57
Sumber: Herryal, 1994
• Karakteristik Lempung dibakar pada Suhu 14000C
Tabel 2. Sifat-sifat Bahan Asli di Bakar pada Suhu 14000C
No Kode
Conto Pembentukan Plastisitas Susut Kering Susut Bakar Homogenitas Warna Leburan Warna
1 I tanah halus cukup
plastis 0,10 0,14
cukup merata cukup merata coklat kemerahan
2 II tanah halus kurang
plastis 0,08 0,10
kurang merata cukup merata coklat bintik emas (pirit)
3 III tanah agak halus cukup
plastis 0,10 0,14
cukup
merata merata coklat keabuan
4 IV tanah halus cukup
plastis 0,06 0,10
kurang merata cukup merata coklat kemerahan
5 V tanah agak kasar kurang
plastis 0,06 0,10
cukup merata cukup merata coklat abu-abu kemerahan
Tabel 3. Daftar Indeks Keplastisan Atterberg
Indeks Keplastisan Atterberg Jumlah Air Pembentukkan
(%) Sifat
> 30 > 28 Sangat plastis
20 - 30 20 - 28 Plastis
10-20 < 20 Kurang Plastis
< 10 - Tidak Plastis
Berdasarkan analisis sifat fisik dan keramik yang telah dilakukan, didapatkan bahwa lempung Lampung Barat memiliki karakteristik pembentukan tanah agak kasar – tanah halus, berwarna coklat - coklat kemerahan, kurang plastis - cukup plastis, memiliki susut kering 0,06 - 0,10; memiliki susut bakar 0,10 - 0,14; dan memiliki leburan kurang merata – cukup merata.
8 Indeks Keplastisan Atterberg, maka lempung Lampung Barat bersifat kurang plastis – cukup plastis.
• Mineral-Mineral yang Terkandung
Tabel 4. Hasil Analisis Kimia Conto Kering (105 0C) Dalam % Berat
No Kode
Conto SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 MgO K2O Na2O HP 1 I 50.55 32.61 2.45 0.77 0.19 0.15 0.53 1.05 11.70
2 II 40.01 40.22 2.50 0.89 0.38 0.20 0.42 0.28 15.10
3 III 52.57 30.59 2.43 0.75 1.02 0.34 0.39 1.09 10.82
4 IV 45.03 35.20 1.67 1.03 0.27 0.87 1.46 1.97 12.50
5 V 43.87 28.39 4.53 2.50 5.15 1.36 2.27 3.30 8.63
Berdasarkan analisis kimia lempung, kandungan mineral yang mendominasi adalah silika (SiO2) berkisar 40 – 50 % dan alumina (Al203)berkisar 28 – 40 %.
Sedangkan mineral – mineral lain hadir dalam jumlah yang tidak terlalu besar, yaitu: Fe203 (1 – 4 %), CaO (0 – 2,5 %), TiO2 (0 – 5 %), MgO (0 – 1 %), K2O (0 –
1,5 %), dan Na2O (0 – 3 %).
Kandungan mineral yang terkandung dalam lempung memiliki peranan yang penting dan berbeda dalam pembuatan badan keramik. Silika (SiO2)
berfungsi sebagai pembentuk kerangka badan keramik setelah dibakar, kandungan alumina (Al203) menunjukkan bahwa lempung cukup plastis, hal ini didukung
oleh uji indeks keplastisan. TiO2 berfungsi memberikan warna pada badan
keramik. Kandungan oksida besi (Fe203) berpengaruh terhadap kekuatan dan
tingkat kehalusan permukaan keramik setelah pembakaran. Kandungan CaO dan MgO berfungsi sebagai mineral yang akan memberikan hasil bakaran keramik tidak mudah retak atau pecah (Agustinus, 2004). Sedangkan senyawa-senyawa alkali oksida lain yang dapat dihasilkan dari mineral felspar, mika, atau mineral lainnya berfungsi sebagai fluks, yaitu senyawa yang dapat menurunkan titik lebur dalam proses pembakaran keramik (Worral, 1968).
9
Gambar 3. Conto lempung yang telah dibuat menjadi Keramik
• Analisis Difraksi Sinar X (XRD)
Puncak yang muncul dalam suatu difraktogram dapat dijadikan acuan untuk analisis kualitatif yang bersifat kuantitatif, bersifat kualitatif karena puncak yang terbentuk dari hasil perekaman terhadap sudut , khas/spesifik untuk mineral tertentu dan bersifat kuantitatif karena memiliki ukuran volume yaitu intensitas yang menunjukkan kuantitas terbentuknya mineral tertentu dalam suatu sampel (Rifki, 2007).
Berdasarkan hasil analisis difraksi sinar X, diketahui bahwa komposisi mineral lempung adalah Kuarsa, Sepiolit, Anortit, dan Kaolinit (gambar 3 dan 4). Kaolinit hadir dominan diantara mineral – mineral lainnya, ditandai dengan peak pada grafik XRD. Kehadiran kuarsa dan kaolinit pada lempung akan menguntungkan dalam proses pembuatan keramik.
10 cm
5 cm
10 Kaolin atau “Kaolinite” termasuk jenis mineral clay dengan formula Al2O3.2SiO2.2H2O. Nama kaolin berasal dari bahasa Cina “Kau-Ling” yaitu suatu daerah di Cina yang banyak mengandung mineral ini. Kaolin mengandung SiO2 sekitar 50 %. Kaolin banyak dipakai sebagai bahan pembuatan beberapa produk dalam berbagai industri, baik bahan baku utama maupun sebagai sebagai
bahan campuran. Kaolin biasanya dipakai pada Industri kertas, Industri karet,
Industri keramik, Industri cat, dan Industri plastik. Kaitannya dengan pembuatan
keramik, maka Kaolinit dan Kuarsa berfungsi sebagai bahan pengisi/rangka untuk
memberikan kekakuan.
Gambar 4. Peak Data hasil Difraksi Sinar X
11
• Alternatif Pemanfaatan Lempung Berdasarkan Diagram Avgustinik
Mengacu pada komposisi kimia lempung (Tabel 4), dengan menghitung nisbah antara persentase berat senyawa terhadap berat molekul dapat diketahui nilai absis dan ordinat dalam diagram Avgustinik. Nisbah persen berat molekul Al2O3/SiO2 sebagai ordinat dan jumlah berat molekul R2O + RO+ Fe2O3 sebagai
absis, hasil perhitungan terlihat pada Tabel 6. Berdasarkan nilai absis dan ordinat conto lempung selanjutnya dilakukan plotting pada diagram Avgustinik, tampilannya dapat dilihat pada Gambar 6.
Tabel 5. Hasil Perhitungan Persen Molekul Conto Lempung
Senyawa Kimia
Berat Molekul
% Molekul dalam Conto
I II III IV V
SiO2 60 0.843 0.667 0.876 0.751 0.731
Al2O3 102 0.320 0.394 0.300 0.345 0.278
Fe2O3 160 0.015 0.016 0.015 0.010 0.028
CaO 40 0.019 0.022 0.019 0.026 0.063
TiO2 80 0.002 0.005 0.013 0.003 0.064
MgO 56 0.003 0.004 0.006 0.016 0.024
K2O 94 0.006 0.004 0.004 0.016 0.024
Na2O 62 0.017 0.005 0.018 0.032 0.053
Tabel 6. Besaran Ordinat (y) dan Absis (x) Conto Lempung
Kode Conto
Ordinat (y) Absis (x)
Al2O3 / SiO2
R2O + RO+ Fe2O3
I 0.379 0.06
II 0.591 0.05
III 0.342 0.062
IV 0.46 0.099
V 0.381 0.192
12 dipakai sebagai bahan pembuatan ubin lantai, gerabah halus padat dan barang tahan asam. Sementara sampel lempung IV berada pada kurva 1, yaitu dapat dipergunakan untuk pembuatan bahan tahan api, sedangkan untuk conto II dan V berada di luar kurva, sehingga tidak disarankan untuk digunakan.
Gambar 6. Pemetaan Hasil Penelitian ke Dalam Diagram Avgustinik
KESIMPULAN
13 DAFTAR PUSTAKA
Agustinus, Eko Tri Sumardi., Sudaryanto, Kamtono. 2004. Pengembangan Industri Genteng Tradisional di Kebumen: Prospek dan Kendala. Riset – Geologi dan Pertambangan, Jilid 14, No.2.
A. Gany, M. Ulum, dkk. 1993. Penelitian Bahan Mentah Keramik di Padang Ratu, Propinsi Lampung. Puslit GeoTeknologi LIPI. Bandung
Amin, T.C., dkk. 1993. Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Bandung
Anwar, Herryal. Z., dkk. 1994. Karakteristik Enjinering lapisan Tufa Pasiran dan Tanah Residu didaerah Liwa dan Sekitarmya. Proceedings Ekspose Ilmiah Puslitbang Geoteknologi – LIPI, Vol I
Gafoer, S., dkk. 1993. Peta Geologi Lembar Baturaja. Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Bandung
Natawidjaja, H, Danny., Kesumadharma, Saiman., Delinom, M, Robert., P, Dedi., Mahdi, Cecep. 1993. Studi Geologi Teknik, Gerakan Tanah, dan Gempa Bumi Daerah Liwa, Kabupaten Lampung Barat. Laporan Penelitian. Puslit Geoteknologi. LIPI
Nuryanto. 1999. Training on Ceramic Raw Materials and Their Preparation Process for Pottery Production; Bahan Mentah Non Plastis, Bandung. Balai Besar Keramik
Nuryanto. 2006. Pengetahuan Bahan Keramik. Bandung. Balai Besar Keramik
Pranggono MS, Ir. Purnomo. 1992. Pengetahuan Umum Keramik. Diklat Peningkatan Kemampuan Aparat Kanwil/Kandep Perindustrian di Bidang teknologi Industri Keramik. Balai Besar Keramik Bandung, Bandung
Septawendar, Rifki., Nuryanto, Suhanda., Wahyudi, Kristanto. 2007. Sifat Fisik Lempung Tanjung Morawa Dalam Transformasi Fasa Mineral Berdasarkan Investigasi Difraksi Sinar X. Riset Geologi dan Pertambangan: 11 – 19
Tezukaa, Nobuo, Lowa, I.M., Davies, I.J., Priorc, M., Studerc, A. 2006. In Situ Neutron Diffraction Investigation on The Phase Transformation Sequence of Kaolinite and Hallosyte to Mullite. Physica B
