Custom Search

Selasa, 15 September 2020

MENGENAL CRITICAL RAW MATERIAL (CRM) – 10: MINERAL PEMBAWA LTJ (RARE EARTH)

Denny Noviansyah


Logam Tanah Jarang (LTJ) atau Rare Earth Element (REE) adalah 17 unsur dalam kelompok lantanida yang terdapat dalam tabel unsur periodik. Logam Tanah Jarang terdapat sebagai mineral ikutan pada mineral utama seperti tembaga, emas, perak, timah, dan lain lain. Sebagai material ikutan dari mineral utama, jumlahnya sangat kecil dan jarang ditemukan, maka material atau elemen ini disebut Logam Tanah Jarang atau disingkat LTJ. LTJ bukan elemen logam bebas atau mineral murni secara individu.

 

Unsur LTJ, umumnya merupakan senyawa kompleks fosfat, alkaline dan karbonat. Upaya pemisahannya membutuhkan proses yang amat rumit. Unsur-unsur yang mendominasi dalam senyawa tersebut adalah lantanum, serium, dan neodimium. Pemanfaatan ketiga unsur LTJ ini sangat tinggi dibanding LTJ lainnya dan umumnya dipakai pada industri teknologi tinggi.

Sifat LTJ sangat khas, dan belum ada material lain yang mampu menggantikannya sehingga membuat LTJ menjadi material yang vital dan mempunyai potensi strategis. Unsur LTJ tersebar luas dalam konsentrasi rendah (10 – 300 ppm) pada banyak formasi batuan. Kandungan unsur LTJ yang tinggi lebih banyak dijumpai pada batuan granitik dibandingkan dengan pada batuan basa. Konsentrasi unsur LTJ juga dijumpai pada batuan beku alkalin dan karbonatit.

Berdasarkan asal mulanya, cebakan mineral LTJ dibagi dalam dua jenis, yaitu cebakan primer sebagai hasil proses magmatik dan hidrotermal, dan cebakan sekunder yang merupakan rombakan dari batuan asalnya yang telah diendapkan kembali sebagai endapan sungai, danau, delta, pantai, dan lepas pantai. Pembentukan mineral LTJ primer dalam batuan karbonatit menghasilkan mineral basnesit dan monasit Karbonatit sangat kaya kandungan unsur LTJ, dan merupakan batuan yang mengandung LTJ paling banyak dibanding batuan beku lainnya.

 

Kelimpahan LTJ Dalam Kerak Bumi dan Batuan Beku

Konsentrasi unsur logam termasuk LTJ untuk membentuk endapan ekonomis yang dapat dijadikan komoditas tambang dalam proses pembentukannya selain dipengaruhi faktor fisika dan kimia juga nilai kandungan unsur itu di dalam kerak bumi, karena semua proses pembentukan tersebut berlangsung dalam kerak bumi. Proses yang berlangsung baik dalam media larutan magmatis maupun fluida sisa magmatis (hidrotermal), akan membawa unsur- unsur yang ada dalam kerak dan terkonsentrasikan pada tempat tertentu sesuai kondisi lingkungan fisika dan kimia. Ketika magma naik ke arah kerak bumi, terjadi perubahan komposisi sebagai respon terhadap variasi tekanan, suhu dan komposisi batuan-batuan di sekelilingnya. Akibatnya terbentuk jenis-jenis batuan yang berbeda dengan variasi pengayaan unsur-unsur bernilai ekonomis, termasuk unsur-unsur tanah jarang.

Kelimpahan LTJ pada kerak bumi sebenarnya tidak tergolong terkecil bila dibandingkan unsur logam lainnya, bahkan ada yang hanya beberapa ppb seperti emas. Distribusi unsur LTJ dalam kerak bumi jauh lebih besar dibandingkan emas, hal ini terlihat dari nilai kandungannya hingga puluhan ppm seperti ditunjukkan sejumlah data pada Tabel 1.1.



Konsentrasi unsur LTJ pada proses pembentukan batuan berbeda-beda satu terhadap yang lain, karbonatit, kimberlit, batuan alkalin merupakan jenis batuan dimana kandungan LTJ termasuk yang paling tinggi (Tabel 1.2). Dengan demikian pencarian endapan LTJ ekonomis di lingkungan batuan ini lebih berpeluang dibandingkan pada lingkungan batuan lainnya.

 

Jenis Mineral Pembawa LTJ

USGS mempublikasikan beberapa laporan, terkait dengan potensi dan Deposit LTJ yang terkandung di dalam Deposit tersebut. Secara umum mineral jenis Carbonatite dan alkaline intrusive serta produk turunannya merupakan sumber utama REE. Adapun jenis mineral dan formulanya dapat dilihat pada tabel berikut ini: 


 


Sumber:

  • Brennan, Elliot, Rare Earth Elements: A critical strategic resource in Asia A Pacific Forum CSIS Monograph, 2014
  • Noviansyah, Denny, Logam Tanah Jarang, Bandung, Januari 2019
  • Pusat Sumber Daya Mineral Batubara dan Panas Bumi, Potensi Logam Tanah Jarang Indonesia, Kementerian ESDM, Agustus 2019
  • USGS, Rare-Earth Elements: Critical Mineral Resources of the United States—Economic and Environmental Geology and Prospects for Future Supply, 2017
  •  USGS, Rare-Earth Element Mineral Deposit in the United States, 2019 
  • USGS, A Deposit Model for Carbonatite and Peralkaline Intrusion-Related Rare Earth Element Deposits, 2014

Senin, 14 September 2020

MENGENAL CRITICAL RAW MATERIAL (CRM) – 9: ZIRCONIUM

Denny Noviansyah


 


Zirkonium adalah logam putih keabuan yang jarang dijumpai di alam bebas. Ia memiliki lambang kimia Zr, nomor atom 40, massa atom relatif 91,224. Logam zirkonium digunakan dalam teras reaktor nuklir karena tahan korosi dan tidak menyerap neutronZircaloy merupakan aliase zirkonium yang penting untuk penyerapan nuklir, seperti menyalut bagian-bagian bahan bakar. Zirkonium banyak terdapat dalam mineral seperti zirkon dan baddelyit. Baddeleyit sendiri merupakan oksida zirkonium yang tahan terhadap suhu luar biasa tinggi sehingga digunakan untuk pelapis tanur.

 


Sejarah

Zirkon, batu permata, hadir dalam varietas biru, kuning, hijau, coklat, oranye, merah dan kadang-kadang ungu. Kata tersebut berasal dari bahasa Persia "zargun" atau warna emas. Zirkon telah digunakan dalam perhiasan dan dekorasi lainnya selama berabad-abad, menurut Peter van der Krogt, seorang sejarawan Belanda. Minerals.net mengungkapkan bahwa Zircon lebih menyerupai berlian daripada permata alami lainnya. Selama Abad Pertengahan, zirkon bahkan diyakini dapat menyebabkan tidur, meningkatkan kekayaan, kehormatan dan kebijaksanaan, serta mengusir wabah penyakit dan roh jahat.  Menurut chemiccol, terdapat beberapa fase penemuan zircon, yaitu:

-       Martin Heinrich Klaproth, seorang ahli kimia Jerman, menemukan zirkonium pada tahun 1789 dalam sampel zirkon dari Sri Lanka. Komposisi sampel itu ditemukan menjadi 25 persen silika, 0,5 persen oksida besi, dan 70 persen oksida baru yang dia namakan zirconerde (atau "zirkon bumi"). Klaproth juga kemudian menemukan zirconerde di jacinth, sejenis zircon kuning pucat, tetapi dia tidak dapat memisahkan logamnya.

-       Sir Humphry Davy, seorang ahli kimia Inggris, mencoba memisahkan zirconerde untuk mendapatkan zirconium murni pada tahun 1808 menggunakan elektrolisis, tetapi tidak berhasil, menurut Chemicool. Dia, bagaimanapun, menyarankan nama zirkonium untuk logam itu sendiri.

-       Jons J. Berzelius, seorang ahli kimia Swedia, mengisolasi zirkonium pada tahun 1824, menurut Chemicool. Ia menghasilkan zirkonium sebagai bubuk hitam hasil pemanasan tabung besi yang mengandung campuran kalium dan kalium zirkonium fluorida (Kr2ZrF6).

-       Royal Society of Chemistry mengungkapkan bahwa Anton Eduard van Arkel dan Jan Hendrik de Boer, ahli kimia Belanda, memproduksi zirkonium murni pada tahun 1925 dengan memanaskan zirkonium tetraklorida (ZrCl4) dengan magnesium. Metode ini menghasilkan batang kristal zirkonium murni.

 

 

 

Supply

Zirconium merupakan salah satu unsur di alam yang memiliki sifat tahan terhadap temperatur tinggi. Zirconium tidak terdapat dalam bentuk bebas di alam melainkan dalam bentuk zirconium silikat pada zircon (ZrSiO4) dan zirconium oksida pada badelleyit (ZrO2). Zirconium banyak didapatkan dalam batuan vulkanik, basalt, dan batuan granit. Mineral baddeleyit atau ZrO2 adalah bentuk zirconium dioksida alam. Zirconium terdapat pada banyak mineral zircon bervariasi dari 61% – 67%. Secara teoristik zirconium di dalam silikat normal sebesar 67.2%. Dalam jumlah sedikit zirconium terdapat pada banyak mineral seperti mineral titanat, tantolo niobat, Logam Tanah Jarang (LTJ), silikat, dan sebagainya.  

  • Pada tahun 2018, Total Penjual Zircon Global adalah sebesar USD 2,1 Billion. Dimana Lima jenis ekspor impor tertinggi antar negara adalah Sebagai berikut:
  • Australia ke RRT sebesar USD 377 Million
  • Afrika Selatan ke RRT sebesar USD 220 Million
  • Australia ke Malaysia sebesar USD 91,9 Million
  • Afrika Selatan ke Spanyol sebesar USD. 75,6 Million
  • Amerika Serikat ke RRT sebesar USD 72,6 Million

 



 

 

Penggunaan

Zirconium banyak digunakan dalam industri High-tech karena sifat mekanik, termal, elektrik, kimia, dan optiknya yang mendukung. Unsur ini banyak digunakan dalam produksi keramik dan reactor nuklir sebagai pelapis bahan bakar nuklir. Zirconium juga digunakan untuk pembuatan pompa, katup, dan penukar panas. Berdasarkan sifat ketahanan terhadap api, zirkonium sering digunakan sebagai komposisi utama peralatan perang, kotak sekring, dan terdapat pada peluru pyrophoric pembuka vakum, serta sebagai eksitasi laser pada photografi. Penerapan perpaduan zirkonium murni, seoerti perpaduannya dengan niobium akan menghasilkan super konduktor, perpaduannya dengan titanium digunakan pada pesawat terbang, dan perpaduannya dengan tembaga akan memperbaiki sifat zirkonium tersebut.

Berdasarkan ketahanannya terhadap korosi, logam zircon digunakan sebagai bahan tembahan pada pabrik pembuatan pompa, kran, pipa, alat penukar panas, dan tangki bahan kimia, terutama asam sulfat dan asam hidroklorida. Penggunaan logam zirkonum ini juga digunakan oleh pabrik penghasil ureahidrogen peroksida, metil metaklirat dan asam asetat. Zirkonium merupakan bahan yang mempunyai peran yang sangat strategis dalam berbagai industri karena keunggulannya jika dibandingkan dengan bahan lain.  

Berikut ini, beberapa aplikasi yang menggunakan Zirkonium:

-       Industri Gelas dan Keramik.

Industri keramik, berdasarkan volume, adalah pasar terbesar untuk zirkon yang mengkonsumsi lebih dari setengah zirkon yang diproduksi secara global. Sementara ini sekitar 85% Zirkon yang digunakan dalam industri keramik digunakan dalam produksi ubin, zirkon juga memiliki peran penting dalam pembuatan keramik tingkat lanjut. Di bawah ini adalah ringkasan dari beberapa aplikasi yang menggunakan zirkon dalam industri keramik, diantaranya adalah keramik tradisional, pigmen keramik, keramik lanjutan, bahan abrasive, alat pemotong, susceptor zirconia, konduksi ionic, implan medis dan perangkat biokompatibel, elektro-keramik



 

-       Industri Refraktori

Refraktori menggunakan Zircon, karena Zircon adalah bahan yang dirancang untuk menjaga kekuatan, kestabilan dimensi, dan ketahanan kimiawi pada suhu tinggi. Karakteristik tambahan berikut membuat bahan zirkon dan zirkonia ideal untuk aplikasi tahan api. Karakteristik tersebut diantaranya adalah : Kelarutan rendah dalam silika cair dan logam cair, Kelambanan kimiawi, Ketahanan terhadap korosi dan erosi,

Manfaat ini memungkinkan zirkon dan zirkonia digunakan dalam berbagai aplikasi tahan api, termasuk mortar tahan api, batu bata tahan api atau lapisan tahan api untuk tungku kaca dan logam serta serat, nozel, gerbang geser, katup, dan nat.

-       Aplikasi Kimia

Terdapat sejumlah aplikasi kimia zirkonia dan zirkonium sebagai bahan penolong pada industri utama dalam industri nuklir, atau dalam pemurnian gas dan amunisi. Selain itu, Zirkon juga digunakan dalam deodoran antiperspiran, atau digunakan sebagai pelapis untuk menambah kekuatan dan ketahanan air terhadap kertas, atau sebagai batu permata yang cemerlang. 

Di bawah ini adalah ringkasan singkat dari berbagai aplikasi kimia yang memanfaatkan sifat zirkonia dan zirconium, yaitu : batu permata, industri nuklir, pelapis titanium dioksida, kosmetik, kertas dan percetakan, cat dan tinta, katalisis, amunisi dan bahan peledak, pemurnian gas, Batu permata  



 

-       Industri lain yang menggunakan Zircon diantaranya adalah:

  • o    Chemical Process
  • o    Petrochemical
  • o    Oil & Gas
  • o    Pharmaceutical
  • o    Geothermal
  • o    Sea Water
  • o    Water Desalination
  • o    LNG (Liquefied Natural Gas)
  • o    Biomass
  • o    Mining
  • o    Utilities
  • o    Nuclear Power
  • o    Solar Power

 

 

Sumber:


 


Minggu, 13 September 2020

MENGENAL CRITICAL RAW MATERIAL (CRM) – 8: VANADIUM

Denny Noviansyah

Vanadium adalah salah satu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang V dan nomor atom 23. Salah satu senyawa yang mengandung vanadium antara lain vanadium pentaoksida (V2O5), yang digunakan sebagai katalis dalam pembuatan asam sulfat dan anhidrida maleat, serta dalam pembuatan keramik. Vanadium juga merupakan Logam mulia yang cukup keras, Logam ini hanya bisa ditemukan di tempat-tempat tertentu, seperti pada alga atau ganggang, kerang, dan kepiting.


Vanadium ditemukan pertama kali oleh seorang ahli mineral (mineralogist) asal Meksiko bernama Andrés Manuel del Río, pada tahun 1801, yang ia namai erythronium, karena ia menemukannya pada sebuah batu mineral berwarna kemerah-merahan yang diberi nama vanadinite. Lalu seorang ahli kimia Swedia menyempurnakan temuan del Río, dan kemudian diberi nama Vanadium.


 




Supply

Bahan baku vanadium berasal dari 3 sumber: produksi bersama, produksi primer dan produksi sekunder. Pada tahun 2019, ~ 90% vanadium diperoleh dari bijih magnetit dan titanomagnetit, baik dari produksi bersama (Co Production) atau produksi primer.

-       Produksi bersama yang berasal dari besi yang diproses untuk produksi baja tetap menjadi sumber utama vanadium, terhitung 71% dari pasokan global 2019;

-       Produksi primer melibatkan pemanggangan garam, pencucian air, penyaringan, desilication dan pengendapan melalui metode pemanggangan garam. Ini menyumbang 18% dari pasokan global pada 2019;

-       Produksi sekunder vanadium adalah perolehan kembali material dari abu terbang (fly ash), residu minyak bumi, terak alumina, dan dari daur ulang katalis bekas yang digunakan di beberapa penyulingan minyak mentah. Itu menyumbang 11% dari pasokan global pada 2019.

Pada 2019, produksi vanadium global meningkat 15% year-on-year menjadi 111.225 mtV. Peningkatan ini didukung oleh produksi terak yang lebih tinggi di China (yang meningkat sebesar 19% tahun-ke-tahun), yang disebabkan oleh:

-       peningkatan produksi baja mentah. Cina menghasilkan puncak sepanjang masa sebesar 996 Mt, mewakili peningkatan 7% tahun-ke-tahun; dan

-       harga bijih besi yang tinggi di laut (pada tahun 2019 harga bijih besi rata-rata adalah US $ 93,48 / mt2). Akibatnya, pabrik baja menggunakan lebih banyak bijih magnetit titaniferous vanadium domestik.  

 



Penggunaan

Berikut ini, beberapa aplikasi yang menggunakan Vanadium.

-       Machinery: Mesin menggunakan baja perlakuan panas berkekuatan tinggi, vanadium merupakan komponen penting yang meningkatkan kekuatan dan ketangguhan karena ketahanan terhadap suhu.

-       Oil & Gas Pipeline: Baja kumparan dan pelat High-Strength Low-Alloy Steel Microalloyed (HSLA) yang mengandung vanadium berkekuatan tinggi, tangguh, dan dapat dilas banyak digunakan untuk jaringan pipa transmisi minyak dan gas. Fero Vanadium digunakan di sebagian besar jaringan pipa utama minyak dan gas bumi yang dibangun pada paruh kedua abad ke-20, termasuk pipa minyak Alaska, pipa Gas Alam trans-Eropa yang membawa gas alam dari Kutub Utara Rusia ke Eropa Barat dan pipa Perbatasan Utara yang membawa gas alam dari Alberta, Kanada hingga bagian timur AS.

 


-       Vanadium Redox Flow Battery: Vanadium Redox Flow Battery menggunakan elektrolit vanadium untuk menyimpan energi dan memungkinkan penggunaan yang lebih luas dari pembangkit listrik terbarukan seperti angin dan matahari. 

-       Turbin Angin: Menara turbin angin mendapat manfaat dari bobot yang lebih ringan dan kemampuan las ketika pelat baja HSLA vanadium microalloyed digunakan.

 

-       Aerospace: Vanadium ditemukan pada komponen pesawat, Vanadium digunakan untuk roda pendaratan yang menggunakan baja berkekuatan sangat tinggi 300M, dan badan pesawat serta bagian mesin yang menggunakan paduan titanium seperti Ti-6Al-4V.

 

-       Otomotif: Aplikasi vanadium banyak digunakan pada mobil modern termasuk HSLA dan Advanced High Strength Steel (AHSS) untuk struktur bodi, dan baja tempa berskala mikro, dan untuk mesin dan sasis. Komponen mesin seperti poros engkol dan batang penghubung memiliki tekanan tinggi, harus tahan terhadap banyak siklus. Baja tempa microalloyed Vanadium banyak digunakan untuk suku cadang ini. Sesuai sifat Vanadium yaitu memiliki kekuatan tinggi yang dibutuhkan dan tidak memerlukan perlakuan panas yang mahal seperti yang diperlukan dengan baja lain. Untuk aplikasi motorsport dan pada beberapa kendaraan produksi yang lebih eksotis, dengan mesin bertenaga putaran tinggi, digunakan batang penghubung paduan titanium-vanadium kekuatan tinggi yang ringan. Suspensi berkekuatan tinggi dan pegas katup juga mendapat manfaat dari penambahan vanadium sebagai hasil dari peningkatan ketahanan kendur dan potensi untuk mengurangi ukuran dan berat.



-       Anti Seismic Bars: Vanadium microalloyed berkekuatan tinggi adalah solusi yang aman, andal, dan hemat biaya untuk konstruksi beton bertulang di daerah rawan gempa.

 

 

  

 

Sumber:

 

 


MENGENAL CRITICAL RAW MATERIAL (CRM) – 10: MINERAL PEMBAWA LTJ (RARE EARTH)

Denny Noviansyah Logam Tanah Jarang (LTJ) atau Rare Earth Element (REE) adalah 17 unsur dalam kelompok lantanida yang terdapat dalam tabel u...