AALISA KIMIA DA IDETIFIKASI MUTU BATU KAPUR KECAMATA CIPAAS JAWA BARAT BERDASARKA SYARAT MUTU BATU KAPUR
UTUK PEMBUATA KERAMIK HALUS (SII.1279-85) M Dachyar Effendi
Unit Pelaksana Teknis Pengembangan Seni dan Teknologi Keramik dan Porselin Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi
ITISARI
Keramik adalah salah satu produk industri yang dipergunakan manusia selain logam dan polimer. Bahan mentah seperti kaolin, kuarsa, felspar, piropilit dan kapur banyak terdapat di Indonesia dan dapat ditemukan di perbagai lokasi dan dapat dipakai sebagai bahan mentah pembuatan keramik. Hasil analisa kimia menunjukkan bahwa batu kapur ini memiliki kadar CaO sebesar 53,94%, MgO 0,85%, AL2O3 + Fe2O3 0,33, dan
SO3 sebesar 0,22. Dengan
membandingkan dengan syarat mutu batu kapur untuk pembuatan keramik halus, batu kapur kecamatan Cipanas tersebut cukup memenuhi syarat kandungan senyawa yang ditentukan
Kata kunci : bahan mentah keramik keramik, batu kapur,
ABSTRACT
Ceramic is one of industrial materials used for human being besides metals and polymers. There are abundant of ceramic raw materials such as kaolin, quartz, feldspar, pyrophylite and limestone can be found in Indonesia. These materials can be used to produce ceramic. Chemical analysis shows that Cipanas limestone has contents :CaO 53,94%, MgO 0,85%, AL2O3 + Fe2O3 0,33, and
SO3 0,22%. Based on prerequirement of
limestone for making stoneware (SII.1279-85), Cipanas limestone met
the quality requirement for producing stoneware.
(Key words: ceramic raw material, ceramic, lime stone)
PEDAHULUA
Pengertian keramik dapat didefinisikan sebagai bahan dengan komposisi silikat atau oksida lainnya tau campuran dengan struktur gelas atau kristalin. Pada umumnya proses pembuatannya memerlukan pembakaran pada temperatur tinggi (diatas 5700C)
Bahan-bahan keramik mempunyai kedudukan unik, karena teknologi pembuatannya dapat sangat sederhana seperti pembuatan periuk belanga, tetapi dapat pula sangat maju seperti pembuatan PSZ (Partially Stabilized Zircon)
Bahan mentah keramik adalah kumpulan mineral atau bahan buatan yang dipergunakan untuk membuat barang keramik, baik dari bahan sebelum maupun sesudah diolah (diproses), Ada beberapa cara untuk membagi bahan mentah keramik, yaitu :
a. Berdasarkan asal bahan mentah keramik : bahan mentah keramik alam, seperti kaolin, lempung, felspar, kuarsa, piropilit dan sebagainya, bahan mentah keramik buatan, seperti : mulit, SiC, Nitrida, H3BO4,
b. Berdasarkan sifat keplastisan bahan mentah keramik : Bahan mentah keramiuk plastis seperti ball clay, kaolin, bentonit, dan sebagainya. Bahan mentah non plastis seperti felspar, kuarsa, kapur, dolomit dan sebagainya. c. Berdasarkan penggunaan bahan
mentah keramik : Bahan mentah keramik untuk pembuatan badan seperti kaolin, ball clay, kuarsa, dolomit, kapur piropilit dan sebagainya. Bahan mentah keramik untuk pembuatan glasir, seperti bahan mentah untuk pelebur(asam borat, borax, Na2CO3, K2CO3,
BaCO3, Pb3O4, dan
sebagainya), sebagai bahan opacifier (SnO2, ZrO2 dll),
sebagai bahan pewarna (senyawa cobalt, senyawa besi, senyawa nikel, senyawa krom dll)
d. Pembagian bahan mentah menurut fungsinya dalam komposisi keramik (Mitchel 1975): bahan-bahan pembentuk kerangka atau pengisi (lempung, silika, zirkon, titania, silimanit, bauksit dan sebagainya), bahan-bahan pembentuk gelas atau bahan-bahan pengikat (silika, oksida borat, oksida phosphor, oksida arsen, dan sebagainya), bahan-bahan yang dapat menghasilkan sifat-sifat khusus seperti warna (bahan organik),sensitivity (CdS, AgCl), machinability (produk-produk alumina tinggi, cermet dsb), Bahan-bahan tambang/penolong : air,
minyak, bahan-bahan perekat organik, elektrolit, dsb
Cakupan bahan mentah keramik sangat luas jadi dalam tulisan ini hanya akan dibahas mengenai bahan mentah keramik halus yang salah satunya adalah batu kapur
Y.M.V. Hartono; 1986 menyatakan bahwa senyawa kalsium dalam berbagai bentuk (Kalsit, Aragonit, Kalsium silikat, Gipsum, Anhidrit dan Apatit) yang ada pada lempung bertindak sebagai :
- bahan pelebur,
- bahan gelas yang terbentuk bersifat mobil, encer dan sangat korosive - pada temperatur rendah (dibawah
temperatur rendah) akan menurunkan susut dan mempermudah pengeringan
- memucatkan warna merah yang diakibatkan oleh senyawa besi, setelah lempung dibakar
- dapat menyebabkan “lime blowing” pada badan (batu) bila terdapat dalam ukuran butir yang kasar - senyawa kalsium sulfat dapat
menyebabkan bengkak-bengkak pada badan keramik
- kapur berwarna putih, lebih dari 90% adalah kalsit (CaCO3) dang kurang
dari 10% adalah lempung/clay - sebagai pelebur di dalam keramik
stoneware/gerabah padat dan glasir. Bahan ini akan bereaksi dengan alumina dan silika membuat gelas dan akan meningkatkan sifat daya tembus badan keramik
BAHA DA METODE
Komposisi kimia dari contoh batu kapur Cipanas dianalisa secara kuantitatif dengan metode konvensional secara basah. Prosedur analisa oksida-oksida kimia dilakukan sesuai dengan Standar SNI Cara Uji Kimia Kapur
Bagunan. Adapun kandungan senyawa yang dianalisa adalah : Al2O3, Fe2O3,
CaO, MgO, H2O, SO3, dan Hilang Pijar.
Alat alat :
Alat ukur gelas, alat-alat penyaring, neraca, dan alat-alat bantu analisa dan preparasi lainnya
Alat Geissler/schrotter untuk penentuan kadar CO2
Bahan-bahan : HCl 1:1 H2SO4 pekat
HCl 6 N, HCl 2 N
Larutan metil merah 0,1 % dalam alkohol
NH4Cl padat
NH4Cl 2%
NH4OH 1:1
Larutan (NH4)2(COO)2 jenuh,
+ 4% H2SO4 5% Larutan KmnO4 0,1 N (NH4)2HPO4 padat BaCl2 10% Cara kerja : a) Hilang Pijar
Di dalam krus porselen yang sebelumnya telah dipijarkan dengan nyala api colok hingga berat tetap ditimbang sebanyak 1 gr kapur yang telah dihaluskan. Krus beserta isinya dipijarkan dengan nyala api colok hingga berat tetap (setelah didinginkan dalam eksikator). Selisih berat kapur sebelum dan sesudah pemijaran adalah hilang pijar.
b) Kadar CO2
Alat Geissler dibersihkan dan dikeringkan, kemudian ditimbang dengan tutupnya(a gr). Melalui lubang sebelah kanan dimasukkan 1,0 gr contoh kapur, lalu ditimbang lagi (b gr). Selisih bobot adalah bobot contoh (b-a gr)
Selanjutnya contoh dibasahi dengan 10 ml air suling ke dalam alat pengisap air di sebelah kiri, dimasukkan asam sulfat pekat dan ke dalam corong sebelah kanan yang krannya ditutup dipipet 10 ml asam chlorida 1:1
Asam chlorida sedikit demi sedikit ditambahkan ke dalam contoh. Jika asam chlorida telah ditambahkan semua, kran ditutup kemudian alat dipanaskan diatas kasa dengan api kecil sampai isinya mendidih.
Sesudah pipa karet kecil disambungkan pada pipa alat penghisap air, kran dibuka. Udara diisap melalui alat itu tersebut sampai tidak ada CO2
lagi.
Sesudah dingin betul, alat ditimbang lagi(d gr). Selisih botol dihitung sebagai CO2, dengan rumus :
Kadar CO2 = (d-c)/(d-a) x 100%
c). Kadar SiO2, AlO3, FeO3 yang
dapat larut dan zat yang tak larut Cara kerja :
Ditimbang sebanyak 0,5 gr kapur yang telah dihaluskan dalam gelas piala 200 ml, ditambahkan air 40 ml lalu ditambahkan 20 ml HCl, kemudian campuran diaduk dan dipanaskan hingga mendidih. Sesudah itu dibiarkan selama kurang – lebih 10 menit dan disaring dengan menggunakan kertas saring.Kertas saring dan zat yang tak larut dicuci dengan air panas hingga bersih. Kertas saring beserta endapannya dipindahkan ke dalam cawan porselin yang diketahui beratnya, kemudian dikeringkan, diabukan dan dipijarkan sampai berat tetap. Selisih berat dihitung sebagai bagian yang tak larut dalam HCl. Larutan yang keluar dari kertas saring ditampung dalam sebuah cawan penguap kurang lebih 250 ml. Cawan penguap beserta isinya diuapkan pada penangas
air hingga kering, lalu dipanaskan pada 1200CD selama 1 jam. Sesudah dingin, isi cawan penguap dibasahi dengan 10 ml Hcl 6 N kemudian dipanaskan sedikit dan ditambahkan 150 ml air, lalu dipanaskan hingga mendidih dan didihkan selama 10 menit. Endapan disaring melalui kertas saring dan ditampung larutannya dalam sebuah gelas piala 400 ml. Dicuci dua kali dengan HCl 2 N, lalu dengan air panas hinghga bebas dari Chlorida. Endapan serta kertas saringnya setelah dilipat-lipat dipindahkan kedalam krus porselin yang sebelumnya telah ditimbang dan dipijarkan hingga berat tetap.Berat tersebut dinyatakan sebagaiSiO2 yang
dapat larut.
Larutan serta air pencuci dalam gelas piala tadi ditambahkan 2 gr NH4Cl padat
dan 3 tetes larutan 0,1 % metil merah. Dipanaskan campurannya hingga hampir mendidih, dan ditambahkan larutan NH4OH 1:1 perlahan-lahan sambil
diaduk hingga warna berubah menjadi kuning. Didihkan selama beberapa menit untuk menghilangkan amoniak yang berlebihan.didiamkan sebentar supaya agak mengendap, lalu disaring dengan kertas saring. Dicuci dengan larutan NH4Cl 2% panas hingga bersih. Larutan
yang keluar dari kertas saring ditampung dalam gelas piala 500 ml. Kertas saring beserta endapannya dipindahkan kedalam krus porselin yang sebelumnya telah dipijarkan dan ditimbang hingga berat tetap. Sesudah itu krus dipanaskan dan dipijarkan dalam nyala api Bunsen, kemudian diakhiri dengan nyala api colok, hingga berat tetap. Penambahan berat krus dinyatakan sebagai Al2O3 +
Fe2O3 yang dapat larut.
d). Kadar CaO
Larutan yang berasal dari pengendapan Al2O3 + Fe2O3 dari
percobaan tersebut diatas, ditampung dalam gelas piala 500 ml dan diuapkan hingga volume tinggal kurang lebih 100 ml. Kemudian dipanaskan sampai mulai mendidih dan sesudah itu ditambahkan 25 ml larutan (NH4)2(COO)2 jenuh dan
larutan NH4OH sampau rekasi basa.
Diaduk dan dibiarkan endapannya mengumpul pada dasar, larutannya dijaga tetap panas tapi tidak mendidih. Larutan disaring dan dicuci dengan air panas, endapan dari kertas saring dipindahkan ke dalam gelas piala dan dipanaskan, kemudian dilarutkan oksalatnya dengan penambahan HCl 1:1 sedikit mungkin. Diencerkan dengan air panas, dibuat basa dengan ammoniak dan ditambahkan kurang lebih 1 ml larutan (NH4)2(COO)2 jenuh. Campuran
didihkan kurang lebih 10 menit, dibiarkan hingga endapannya berkumpul pada dasar dan disaring dengan kertas saring yang telah dipakai tadi. Gelas piala, endapan dan kertas saring dicuci dengan air panas hingga bersih.
Didalam gelas piala yang dipakai untuk mengendapkan kalsium oksalatnya, dimasukkan sebanyak 150 ml larutan H2SO4 5%, dipanaskan
hingga mulai mendidih, kemudian kertas saring dan endapan oksalatnya dijatuhkan ke dalamnya. Diaduk untuk mempercepat kelarutan kalsium oksalatnya, tetapi dijaga kertas saringnya tidak sampai hancur. Ditarik kertas saringnya keatas hingga tepi atas gelas piala dengan menggunakan batang pengaduk. Larutan dititrasi dengan larutan KMNO4 0,1N dalam keadaan
panas, hingga terjadi warna merah. Kertas saring dimasukkan ke dalam larutan dan titrasi dilanjutkan sampai selesai.
Banyaknya CaO = ml larutan KmnO4
yang dipakai x 0,1 x faktor x 0,002805 gr
e). Kadar MgO
Larutan yang berasal dari pengendapan kalsium oksalat, diuapkan hingga 200 ml. Jika perlu diasamkan dengan HCl 1:1. Setelah didinginkan, ditambahkan 0,5 gr (NH4)2HPO4 padat,
kemudian sedikit demi sedikit NH4OH
1:1 sampai reaksi basa sambil mengaduk larutannya. Sesudah itu ditambahkan lagi NH4OH berlebihan 10%. Diaduk selama
5 menit dan dibiarkan larutannya selama 4 jam. Larutan yang sudah jernih dituangkan diatas endapan melalui kertas saring dengan larutan NH4OH 5% dan
dicuci beberapa kali dengan larutan NH4OH ini.
Larutan diendapkan ke dalam 20 ml HCl 1:1 panas, kertas saring kemudian dicuci dengan HCl encer 2,5% kemudian dengan air dan akhirnya dengan larutan NH4OH 5%. Kedalam larutan yang
sudah dingin ditambahkan 0,1 gr (NH4)2HPO4 padat dan MgOnya
diendapkan dengan larutan NH4OH 1:1
dengan cara yang sama., kemudian dibiarkan selama 2 jam sambil kadang-kadang diaduk pada jam pertama. Disaring dengan kertas saring yang sudah dipakai tadi, dan dicuci dengan NH4OH 5% hingga bersih. Kertas saring
dipanaskan beserta endapannya dalam krus proselin yang sebelumnya sudah dipijarkan hingga beratnya tetap. Karbonnya dibakar pada suhu dibawah 9000C, kemudian dipijarkan dalam nyala api colok hingga berat tetap sebagai Mg2P2O7 (isi krus berwarna putih)
Banyaknya MgO = 0,3621 x berat Mg2P2O7
f). Kadar SO3
Contoh kapur ditimbang dalam gelas piala 100 ml sebanyak 2 gr. Ditambahkan air dingin sebanayak 10 ml, diaduk hingga semua gumpalan-gumpalan hancur dan terjadi
suspensi.Ditambahkan 15 ml Hcl 1:1, dipanaskan hingga semua larut, kemudian disaring dengan kertas saring dan dicuci endapannya dengan air panas. Larutan yang melalui kertas saring, diencerkan sampai 200 ml, kemudian dipanaskan hingga mendidih dan ditambahkan 10 ml larutan BaCl2 yang
telah dipanaskan sampai mendidih setetes demi setetes sambil diaduk kemudian didiamkan selama 1 malam. Endapan disaring, dicuci dengan air panas, dipijarkan dan ditimbang sebagai BaSO4.
Banyaknya SO3 = 0,3583 x berat
BaSO4
g). Kadar air (Air bebas)
Ditimbang 50 gr contoh kapur dan dimasukkan kedalam labu erlenmeyer 500 m3 yang dilengkapi dengan sumbat karet dimana terdapat 2 buah pipa gelas untuk memasukkan dan mengeluarkan gas. Labu lalu ditempatkan dalam dapur pengering pada suhu 100 – 1050C. Setelah itu selama 2 jam dialirkan melalui alat tersebut udara bebas CO2
dan bebas air dengan perlahan lahan. Labu kemudian dikelularkan dari dapur pengering dan sumbat karet diganti dengan sumbat gelas. Setelah didinginkan dalam eksikator, beratnya ditentukan dengan neraca. Untuk mengetahui selisih berat kapur sebelum dan sesudah pengeringan diperhitungkan pula berat tutup sumbat gelasnya.
Kadar air bebas = (g-p)/p x 100%, dimana :
G = berat kapur sebelum pengeringan P = berat kapur sesudah dikeringkan
HASIL & PEMBAHASA
TABEL 1. Komposisi kimia contoh Kapur Lokasi
Contoh
Komposisi Kimia Keterangan SO3 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO H2O HP Kec Cipanas Jawa Barat 0,28 0,33 53,94 0,85 0,27 42,97 Diusahakan sebagai bahan pembuatan kapur
Kapur merupakan salah satu mineral industri yang banyak digunakan oleh sektor industri ataupun konstruksi dan pertanian, antara lain untuk bahan bangunan, batu bangunan, bahan penstabil jalan raya, pengapuran untuk pertanian, bahan keramik, industri kaca, industri semen, pembuatan karbid, peleburan dan pemurnian baja, untuk bahan pemutih dalam industri kertas pulp dan karet, pembuatan soda, penjernihan air, proses pengendapan bijih logam non ferous dan industri gula. Sumber daya mineral ini cukup besar, sehingga pengembangan industri pertambangannya memiliki prospek yang baik. Dalam hal pemanfaatannya dalam industri keramik, batu kapur (Kalsit) banyak dipakai untuk pembuatan ubin dinding dan sebagai bahan mentah untuk glasir.
Fungsi kapur dalam badan keramik salah satunya adalah sebagai pelebur, yaitu bahan tidak plastis yang berfungsi sebagai pelebur yang mengikat bahan pengisi atau rangka pada temperatur tinggi, sehingga membentuk barang-barang keramik. Sehingga kegunaan mineral ini cukup penting untuk pembuatan keramik halus.
Syarat mutu batu kapur untuk pembuatan keramik halus (SII. 1279-85) Adalah sebagai berikut :
CaO minimum : 54,00% Fe2O3 maksimum : 0,30%
SiO2 maksimum : 2,00%
SO3 maksimum : 0,10%
Dengan membandingkan komposisi kimia batu kapur Cipanas dengan persyaratan mutu kapur untuk pembuatan keramik halus tersebut, dapat dilihat bahwa batu kapur Cipanas memenuhi syarat ditinjau dari kadar CaO sedikit dibawah syarat minimum kandungan CaO sebesar 0,06%. Perbedaan ini tidak signifikan dan diharapkan tidak berpengaruh jauh terhadap kualitas keramik yang dihasilkan. Kandungan AL2O3 dan Fe2O3
bersama-sama hanya sebesar 0,33%, masih dibawah syarat maksimum Fe2O3
saja sebesar 0,30%. Sedangkan SO3
melebihi ambang batas yang ditentukan. Melihat perbandingan yang demikian, secara keseluruhan, batu kapur yang diambil dari kecamatan Cipanas Jawa Barat ini dapat dipakai sebagai bahan mentah keramik halus dengan sedikit mengurangi kandungan SO3nya yang
melewati batas maksimum yang ditentukan sesuai standar SII 1279-85. KESIMPULA
Fungsi kapur dalam badan keramik salah satunya adalah sebagai sebagai pelebur yang mengikat bahan pengisi atau rangka pada temperatur tinggi sehingga membentuk barang-barang keramik. Dari fungsi tersebut, kegunaan mineral ini cukup penting untuk
pembuatan keramik halus dan patut diusahakan pengadaannya sebagai bahan mentah keramik halus.
Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa batu kapur Cipanas cukup memenuhi syarat berdasarkan Syarat mutu batu kapur untuk pembuatan keramik halus (SII. 1279-85)
Mengingat batu kapur ini sudah diusahakan pemanfaatannya sebagai bahan pembuat kapur, maka sebagai pengembangan usaha dari penambangan batu kapur ini dengan memanfaatkannya sebagai bahan mentah industri keramik, dapat dilakukan usaha benefiasi dengan menurunkan kadar SO3 tanpa
mengurangi kadar komponen lain, sehingga syarat mutu kapur sebagai bahan mentah keramik halus dapat lebih terpenuhi.
DAFTAR PUSTAKA
1. Alexeyev, V., “Quantitative Analysis”, Translated from Russian, MIR Publisher Moscow, p. 152-156, 1969 2. Anonymous, “Ceramic Engineering”, Nagoya International Japan, p. 148-151,1985Training Center-JICA 3. Clews,FH,”Heavy Clay
Technology”, The British Ceramic Research Association, Stoke on Trent, p 382-384,1955 4. Haryadi, H., “Batu Kapur” Bahan
Galian Industri, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Material, hal 7-75 – 7-91, 1997. 5. Herman, S,”Ceramic Physical
and Chemical Fundamentals”, London, Butterworths, p.33, 79, 324,1961.
6. John, P.,”Lime In Industrial” 1990.
7. SII. 0654-82, “Kaolin Sebagai Bahan Baku Barang Keramik
Halus”, Departemen Perindustri an.
8. SII. 1145-84, “Feldspar Untuk Pembuatan Badan Keramik Halus”, Departemen Perindustrian.
9. SII.0454-81, “Cara Uji Kimia Untuk Lempung Dan Felspar Metoda Basah”, Departemen Perindustrian.
10. Singer, F., and Sonja, S.,”Industrial Ceramics”, Publikasi I, Chapman and Hall, London, 1963.
11. Sukandar, A ,”Diktat Geologi Struktur Indonesia, Departemen Teknik Geologi Institut Teknologi Bandung, hal 23-31 dan 97 – 102,1976.
12. Sundari, K. N, Yasana M, “ Pemanfaatan Bahan Lokal Sebagai Upaya Mengurangi Ketergantungan Bahan Keramik Dari Luar Bali, Mandiri, 13 : 23-27, 1998
