BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(1)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dolomit

Mineral dolomit merupakan variasi dari batu gamping (CaCO3) dengan

kandungan mineral karbonat > 50%. Istilah dolomit pertama kali digunakan untuk batuan karbonat tertentu yang terdapat di daerah Tyrolean Alpina (Pettijohn, 1956).

Dolomit dapat terbentuk baik secara primer maupun sekunder. Secara primer dolomit biasanya terbentuk bersamaan dengan proses mineralisasi yang umumnya berbentuk urat-urat. Secara sekunder, dolomit umumnya terjadi karena terjadi pelindihan (leaching) atau peresapan unsur magnesium dari air laut kedalam batugamping atau istilah ilmiahnya proses dolomitisasi. Proses dolomitisasi adalah proses perubahan mineral kalsit menjadi dolomit. Hal-hal yang mempengaruhi pembentukan dolomit yaitu tekanan air laut yang banyak mengandung unsur magnesium dalam jangka waktu yang relatif lama. Dolomit berwarna putih keabu-abuan atau kebiru-biruan dengan kekerasan lebih lunak dari batugamping, yaitu berkisar antara 3,50 - 4,00, bersifat pejal, berat jenis antara 2,80 - 2,90, berbutir halus hingga kasar dan mempunyai sifat mudah menyerap air serta mudah dihancurkan. Klasifikasi dolomit dalam perdagangan mineral industri didasarkan atas kandungan unsur magnesium (Mg), kandungan mineral dolomit dan unsur kalsium (Ca). Kandungan unsur magnesium ini menentukan nama dolomit tersebut. Misalnya, batugamping mengandung 10 % MgCO3 disebut batu gamping dolomitan, sedangkan

bila mengandung 19 % MgCO3 disebut dolomit (Tabel 2.1)

Tabel 2.1 Pengklasifikasian Dolomit Berdasarkan Kandungannya

No. Nama Batuan Kadar dolomit (%) Kadar MgO(%)

1 Batu gamping 0-5 0,1 - 1,1 2 Batugamping magnesium 5-10 1,1 - 2,2 3 Batugamping dolomit 10-50 2,2 - 10,9 4 Dolomit berkalsium 50-90 10,9 - 19,7 5 Dolomit 90-100 19,7 - 21,8 ( Pettijhon, 1956)

(2)

2.2 Potensi Penyebaran Dolomit di Indonesia

Menurut Tushadi, (1990) menyatakan bahwa penyebaran dolomit hampir di sebagian besar daerah di Indonesia, namun jumlahnya relatif jauh lebih kecil dan hanya berupa lensa-lensa pada endapan batu gamping. Tetapi yang mempunyai jumlah sumberdaya cukup besar adalah di Sumatera Utara, Sumatera Barat, Jawa Tengah, Jawa Timur dan Madura serta Papua.

Tabel 2.2 Lokasi Terdapatnya Dolomit Di Indonesia

No. Lokasi Keterdapatan Keterangan

1 Nangroe Aceh Darussalam

Aceh Tenggara, desa Kungki berupa marmer dolomit. Cadangan berupa sumberdaya dengan kandungan MgO = 19%.

2 Sumatera Utara Dairi,(Ds.Kempawa Kec.Tanah Pinem), Karo, (Ds kutakepar,Kec.Tiganderket, Ds. Lau Buluh, Kec. Kuta Buluh)

3 Sumatera Barat Daerah Gunung Kajai. (terletak antara Bukittinggi - Payakumbuh). Umur diperkirakan Permokarbon.

4 Jawa Barat Daerah Cibinong, yaitu di Pasir Gedogan. Dolomit di daerah ini umumnya berwarna putih abu-abu dan putih serta termasuk batu gamping dolomitan yang bersifat keras, kompak dan kristalin.

5 Jawa Tengah 10 km timur laut Pamotan. Endapan batuan dolomit dan batu gamping dolomitan.

6 Jawa Timur Gunung Ngaten dan Gunung Ngembang,

Tuban, Formasi batugamping Pliosen. MgO = 18,5% sebesar 9 juta m3, kandungan MgO = 14,5% sebesar 3 juta m3,. Tamperan, Pacitan. Cadangan berupa sumberdaya dengan cadangan sebesar puluhan juta ton. Kandungan MgO = 18%. Sekapuk, sebelah Utara Kampung Sekapuk (Sedayu – Tuban). Terdapat di Bukit Sekapuk, Kaklak dan Malang, formasi gamping umur Pliosen, ketebalan 50 m, bersifat lunak dan berwarna putih. Cadangan sekitar 50 juta m3;

Kandungan MgO di Sekapuk (7,1 -

20,54%); di Sedayu (9,95- 21,20 %); dan di Kaklak (9,5 - 20,8%), Gunung Lengis, Gresik. Cadangan sumberdaya, dengan kandungan MgO = 11,1- 20,9 %, merupakan batuan dolomit yang bersifat keras, pejal, kompak dan kristalin. Socah, Bangkalan, Madura; satu km sebelah Timur Socah.

(3)

Cadangan 430 juta ton dan sumberdaya. Termasuk Formasi Kalibeng berumur Pliosen, warna putih, agak lunak, sarang. Ada di bawah batugamping dengan kandungan MgO 9,32 -20,92%. Pacitan, Sentul dan Pancen; batugamping dolomitan 45,5 - 90,4%, berumur Pliosen. Di Bukit Kaklak, Gresik endapan dolomit terdapat dalam formasi batugamping Pliosen, tebal + 35 m dan cadangan sekitar 70 juta m3. 7 Sulawesi Selatan di Tonassa, dolomit berumur Miosen dan

merupakan lensa-lensa dalam batu gamping. 8 Propinsi Papua Propinsi Papua, di Abe Pantai, sekitar

Gunung Sejahiro, Gunung Mer dan Tanah Hitam; kandungan MgO sebesar 10,7 21,8%, dan merupakan lensa-lensa dalam batugamping.

2. 3 Proses Pembuatan Magnesium karbonat

Proses pembuatan magnesium karbonat yaitu : 1. Osian Marine Process

Pembuatan Magnesium karbonat yang menggunakan Magnesium klorida direaksikan dengan soda abu di dalam reaktor. Selanjutnya presipitat dihidrolisis, disaring, dicuci kemudian dikeringkan. Setelah menyelesaikan langkah ini, produk akhir akan diperoleh dalam bentuk bubuk cahaya putih. Produk bubuk putih ini kemudian siap untuk pengiriman. Reaksi:

MgCl2 + Na2CO3 MgCO3 + 2 NaCl

(www.osianmcpl.com, 2011).

2. Pattinson Process

Pembuatan magnesium karbonat yang dihasilkan dari ekstraksi batuan dolomit. Dimana, dolomit dihancurkan kemudian dipanggang di dalam furnace dengan suhu 9000C. Kemudian dicampur dengan air setelah itu direaksikan dengan gas CO2 untuk menghasilkan magnesium bikarbonat dengan reaksi:

Mg(OH)2Ca(OH)2(l) + 3 CO2(g) CaCO3(s) + Mg(HCO3)2(l) + H2O(l) Selanjutnya Magnesium bikarbonat yang terbentuk dipanaskan untuk membentuk Magnesium karbonat presipitat dengan reaksi :

(4)

Mg(HCO3)2(l) 1000C MgCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

(Ladoo dan Migers, 1986)

2. 4 Dasar Pemilihan Proses

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua proses pembuatan magnesium karbonat yang telah diuraikan di atas sebagai berikut:

Tabel 2.3. Perbandingan proses pembuatan Magnesium karbonat

No Keterangan Jenis Proses

Osean Marine Pattinson

1 Kondisi Operasi 1 atm, 30-110 oC 1 atm, 10-900 oC 2 Yield 90 % 96 % 3 Kemurnian 98 % 98 % 4 5 Peralatan Proses Bahan baku Membutuhkan sedikit peralatan

Mudah di dapat tetapi dari luar daerah, harga relatif mahal

Membutuhkan banyak peralatan

Mudah didapat di daerah sekitar pabrik, harga murah

Pemilihan proses dilakukan dengan membandingkan keuntungan dan kerugian semua proses pembuatan magnesium karbonat yang telah diuraikan di atas. Berdasarkan dua metode proses produksi tersebut, maka dipilih menggunakan metode proses yang kedua yaitu proses produksi magnesium karbonat dengan menggunakan metode Pattinson Process, karena pertimbangan konversi dan bahan baku magnesium karbonat yang dihasilkan lebih besar dari metode proses yang pertama.

(5)

2. 5 Deskripsi Proses Pattinson dan Sifat – Sifat Bahan Baku Serta Produk 2. 5. 1. Deskripsi Proses

Proses pembuatan Magnesium Karbonat (MgCO3) terdiri dari tiga tahap

yaitu:

1. Persiapan bahan baku 2. Proses pencampuran 3. Pemurnian

2. 5. 1. 1. Tahapan persiapan bahan baku

Bahan baku yang digunakan adalah batu dolomit, dimana komposisi batu dolomit adalah : Calcium 21.73 % Ca 30.41 % CaO Magnesium 13.18 % Mg 21.86 % MgO Carbon 13.03 % C 47.73 % CO2 Oxygen 52.06 % O ______ 100.00 % 100.00 % = TOTAL OXIDE (Sumber : webmineral.com, 2011)

Dari gudang bahan baku, batu dolomit diangkut menuju alat penghancur pada kondisi temperatur 300C dan tekanan 1 atm, dilakukan pengecilan ukuran hingga 50 mesh lalu dimasukkan ke dalam furnace yang menggunakan minyak sebagai bahan bakarnya, untuk dikalsinasi pada suhu 9000c dan tekanan 1 atm, reaksi yang terjadi sebagai berikut :

CaMg(CO3)2(s) 9000C MgOCaO(s) + 2 CO2(g)

Dengan asumsi 99,9% batu dolomit terkonversi menjadi MgOCaO (burnt rock). Gas CO2 hasil dari kalsinasi dihisap untuk mendapatkan CO2 yang akan direaksikan

kembali di reaktor I.

MgOCaO (burnt rock) hasil dari furnace dimasukkan ke dalam Cooler Conveyor untuk diturunkan temperaturnya menjadi 300 C dengan cara dihembuskan dengan udara. Lalu dimasukkan ke dalam Hammer Mill pada kondisi temperatur 300C dan tekanan 1 atm untuk dihaluskan kembali sampai menjadi serbuk dengan ukuran partikel yamg diseragamkan dengan menggunakan ayakan 100 mesh.

(6)

2. 5. 1. 2 Tahapan Proses Pencampuran

2. 5. 1. 2. a Proses Slacking

Dari Hammer Mill dengan menggunakan Bucket Elevator dimasukkan kedalam Mixing Tank untuk dilarutkan dengan H2O dengan rasio 10% padatan

MgOCaO(burnt rock) pada kondisi operasi 300C dan tekanan 1 atm sehingga terbentuk larutan Kalsium,Magnesium hidroksida (Ca(OH)2Mg(OH)2)

2. 5. 1. 2. b Proses Karbonatasi

Dari Mixing Tank, larutan dialirkan dengan pompa kedalam Reaktor untuk direaksikan kembali dengan gas CO2 hasil dari furnace dengan kondisi operasi 100C

dan 1 atm. Gas CO2 sebelumnya di dalam Cooler diturunkan suhunya hingga 300C

dan siap direaksikan di reaktor. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

Mg(OH)2Ca(OH)2(l) + 3 CO2(g) CaCO3(s) + Mg(HCO3)2(l) + H2O(l) dimana terbentuk asumsi 99% Mg(HCO3)2.

2. 5. 1. 3 Tahapan Pemurnian

Hasil dari reaktor kemudian dialirkan ke dalam Filter Press pada suhu 100C dan 1 atm, untuk memisahkan larutan Mg(HCO3)2 dari endapan CaCO3 dengan

asumsi efisiensi 95%. Larutan Mg(HCO3)2 dimasukkan ke dalam Dekanter untuk

mengurangikadar air, lalu diteruskan ke Reaktor II untuk memperoleh endapan putih (MgCO3) dan mengurangi kandungan air pada kondisi temperatur 1500C dan tekanan

1 atm dengan asumsi efisiensi 99,9%. Reaktor II memakai saturated steam sebagai pemanasnya. Reaksi yang terjadi sebagai berikut :

Mg(HCO3)2(l) 1500C MgCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

Endapan MgCO3 (Dipinget) hasil dari Reaktor II lalu dimasukkan kedalam

bak penampung produk dan disimpan di gudang produk.

Gas CO2 dan uap air hasil furnace akan dimasukkan ke Kondensor untuk

mengubah fasa uap air menjadi air dan menurunkan suhunya menjadi 300C. Air dan gas CO2 dilewatkan ke alat Separator untuk dipisah. Gas CO2 yang telah dipisah

(7)

2. 5. 2 Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk 2. 5. 2. 1 Dolomit

Sifat Fisika

Rumus Molekul : CaMg(CO3)2

Warna Putih : abu-abu hingga pink

Habit Kristal : Kristal tabular, permukaan menyerupai kurva dan columnar, dapat berupa stalaktit, berbutir, padat.

Sistem kristal : trigonal - rhombohedral, bar3 Kembaran : Sederhana

Belahan : Rhombohedral (3 planes) Hancuran : Getas - conchoidal Skala Mohs kekerasan : 3.5 to 4

Kilap : Mutiara

Cerat : Putih

Specific gravity (Sg) : 2.84–2.86 Sifat oprik : Uniaxial (-)

Refractive index : nω = 1.679–1.681 nε = 1.500 Birefringence : δ = 0.179–0.181

(Tushadi,1990) Energi pembentukan : -2338,2 kj/kmol

Cp : 167,784 kj/kmol (298-900 K)

(Anonim,2011)

2. 5. 2. 2 Air

Sifat Fisika

Rumus Molekul : H2O

Berat Molekul : 18 kg/mol

Fasa : Liquid

Titik Didih : 100o C pada tekanan 1 atm Titik Beku : 00 C pada tekanan 1 atm Temperatur Kritis : 374,150 C

(8)

Tekanan Kritis : 218,3 atm

Spgr : 1

Cp, kJ/kmol0K :183+0,472T-1,3388 x 10-7 T2+1,3142x 10T-4T3 ( Perry, 1997)

Sifat Kimia

Panas Pembentukan : -285,84 kJ/kmol Energi Bebas : -237129 kJ/kmol

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 3 Magnesium karbonat Sifat Fisika

Rumus Molekul : MgCO3

Berat Molekul : 84,3139 kg/kmol

Warna : putih

Densitas : 2,958 g/cm3

Fasa : padat

Titik Lebur : 5400 C pada tekanan 1 atm Bentuk Kristal : trigonal

Refractive index : nD = 1,717

Cp : 70,7096 kj/kmol (298 K)

Sifat Kimia

Kelarutan : 1.0 x 10-5

Panas Pembentukan : -1094,95 Kj/Kmol Entropi Molar : 65,84 JK-1mol-1

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 4 Kalsium karbonat Sifat Fisika

Rumus Molekul : CaCO3

Berat Molekul : 100 kg/kmol

Warna : Putih

Fasa : Padat

Spgr : 2,93

(9)

Bentuk Kristal : Orthorombic

Titik Lebur : 8250C pada tekanan 1 atm

Cp, Kj/kmol0K : 12,572+2,637x10-3T–3,12x105T(298-12000K) (Perry, 1997)

Sifat Kimia

Panas Pembentukan : -1211,268 kJ/kmol Energi Pembentukan : -12114340 kJ/kmol Energi Bebas : -1128790 kJ/kmol

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 5 Magnesium Oxide Sifat Fisika

Rumus Molekul : MgO

Phase : padat

Warna : putih

Spgr : 3,65

Densitas : 3,6 gr/cm3

Titik didih : 36000C pada tekanan 1 atm Titik lebur : 2500C pada tekanan 1 atm Cp, kJ/kmol0 : 77,78 kj/kmol (298-1173 K)

(Perry, 1957)

Sifat Kimia

Panas Pembentukan : -116,87 kJ/kmol

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 6 Kalsium oxide Sifat Fisika

Rumus Molekul : CaO

Phase : padat

Warna : putih

(10)

Titik didih : 28500C pada tekanan 1 atm Titik lebur : 25720C pada tekanan 1 atm Cp, kJ/kmol0 : 77,78 kj/kmol (298-1173 K)

(Perry, 1957)

Sifat Kimia

Panas Pembentukan : 116,87 kJ/kmol

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 7 Magnesium hidroksida Sifat Fisika

Rumus Molekul : Mg(OH)2

Phase : padat

Spgr : 2,4

Cp, kJ/kmol0 : 230,02 kj/kmol (273-2000 0K)

Sifat Kimia

pH : 10

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 8 Kalsium hidroksida Sifat Fisika

Rumus Molekul : Ca(OH)2

Phase : padat

Warna : putih

Spgr : 2,5

Titik didih : 28500C pada tekanan 1 atm Titik lebur : 5800C pada tekanan 1 atm Cp, kJ/kmol0 : 230,02 (273-2000 0K)

(11)

(Anonim, 2011)

Sifat Kimia

pH : 12,4

(Anonim, 2011)

2. 5. 2. 9 Karbon dioksida Sifat Fisika

Rumus Molekul : CO2

Phase : gas

Spgr : 1,53

Densitas uap : 1,873 kg/m3

Titik didih : -78,50C pada tekanan 1 atm Titik beku : -56,60C pada tekanan 1 atm

Cp, kJ/kmol0 : 19+7,9629x10-8T-7,37x10-5T2+3,7457x10-2T3- 8,13x10-12T4 (273-2000 0K)

(Anonim, 2011)

Sifat Kimia