Mineral Lempung
Pengertian Mineral Lempung Merupakan kelompok mineral, kristalnya sangat kecil, hanya dapat dilihat dan dibedakan dengan mikroskop, biasanya dengan mikroskop elektron. Berdasarkan struktur kristal dan variasi komposisinya dapat dibedakan menjadi belasan jenis mineral lempung. Mineral lempung merupakan koloid dengan ukuran sangat kecil (kurang dari 1 mikron). Masingmasing koloid terlihat seperti lempengan-lempengan kecil yang terdiri dari lembaran-lembaran kristal yang memiliki struktur atom yang berulang. Lembaran-lembaran kristal yang memliki struktur atom yang berulang tersebut adalah: 1. Tetrahedron / Silica sheet Merupakan gabungan dari Silica Tetrahedron
2. Octahedron / Alumina sheet Merupakan gabungan dari Alumina Octahedron.
Pembentukan Mineral Lempung Mineral lempung terbentuk di atas permukaan bumi dimana udara dan air berinteraksi dengan mineral silikat, memecahnya menjadi lempung dan produk lain (sapiie, 2006). Mineral lempung adalah mineral sekunder yang terbentuk karena proses pengerusakan atau pemecahan dikarenakan iklim dan alterasi air (hidrous alteration) pada suatu batuan induk dan mineral yang terkandung dalam batuan itu. Jenis – Jenis dan Kegunaan Mineral Lempung Jenis mineral lempung yang utama ialah: – Kaolinit
1:1
Al2 (Si2O5 (H2O))
– Illit
2:1
KAl2 (AlSi3O10 (OH)2)
– Smektit
2:2
(AlMg)4 Si8 O20 (OH)10)
– Klorit
2:1:1
(MgFe)6-x (AlFe)x Si4-x Alx (OH)10
Ortoklas, apabila lapuk dan terubah menjadi illit, manakala Kplagioklas, amphibol dan piroksin pula selalunya menjadi smektit. Berdasarkan struktur kristal dan variasi komposisinya dapat dibedakan menjadi belasan jenis mineral lempung dan diantaranya: • kaolinit • halloysite • momtmorillonite (bentonites) • illite
• smectite • vermiculite • chlorite • attapulgite • allophone
Dalam dunia perdangan kita mengenal beberapa tipe mineral lempung, diantaranya adalah: • Ball clay • Bentonite • Common clay • Fire clay • Fuller’s earth • Kaolin.
Metode Penentuan Jenis Mineral Lempung Dalam penentuan jenis mineral lempung baik secara kimia maupun secara fisik telah dikembangkan berbagai metode dengan menggunakan alat mulai dari yang sederhana sampai penggunaan alat yang modern. Menurut Sastiono (1997) dan Sjarif (1991), penentuan mineral lempung secara kualitatif dan kuantitatif dapat dibagi atas dua kelompok besar, yaitu : 1. metode berdasarkan sifat kimia 2. metode berdasarkan sifat fisik. Salah satu metode berdasarkan sifat fisik adalah penggunaan sinar X. Penggunaan sinar X untuk analisis mineral lempung mempunyai kemampuan untuk mengetahui jenis mineral lempung secara kualitatif dan kuantitatif bahkan juga untuk menentukan sifat-sifat khas dari suatu mineral lempung (Sjarif, 1991). Penggunaan sinar x terutama untuk mineral yang bersifat kristalin, sedangkan untuk mineral yang sulit diidentifikasi dengan sinar X digunakan analisis thermal (Sastiono, 1997). Setiap metode mempunyai kelemahan dan kelebihan, sehingga kombinasi beberapa metode perlu dilakukan untuk memperoleh hasil yang lebih baik. Proses Interkalasi dalam Mineral Lempung Kelemahan dari lempung di alam adalah rusaknya struktur lapis dan hilangnya porositas karena pemanasan pada suhu tinggi (Cool dan Vansant, 1998). Hal ini dapat diatasi dengan melakukan proses penyisipan ion atau molekul ke dalam interlayer yang dikenal dengan proses interkalasi.
Pemanasan interkalat akan menghasilkan pilar, sehingga proses ini lebih dikenal dengan sebutan proses pilarisasi. Pilarisasi dapat dilakukan dengan menginterkalasikan polikation hidroksi terhadap lempung. Selanjutnya dikalsinasi sehingga membentuk pilar-pilar oksida logam (Yang dkk., 1992). Berbagai macam kation dapat digunakan sebagai agen pemilar, antara lain ion-ion alkil ammonium, kation amina bisiklis, dan beberapa kation kompleks seperti kelat serta kation hidroksi logam polinuklir dari Al, Zr, Ti, Fe, dan lain-lain (Clearfield, Yang dkk., 1992). Lempung terpilar memiliki beberapa kelebihan, antara lain stabilitas termal yang lebih tinggi, volume pori dan luas permukaan yang lebih besar. Adanya sifat unggul dari lempung terpilar menjadikan material tersebut potensial untuk digunakan sebagai adsorben. Penelitian terus berlanjut sampai ditemukan metode baru dalam sintesis lempung terpilar, yaitu interkalasi surfaktan ionik ke dalam rongga antarlapis lempung. Penambahan surfaktan bertujuan untuk membuka rongga pada antarlapis lempung sehingga mudah untuk diinterkalasi lebih lanjut dengan kation logam. Dengan adanya surfaktan diharapkan akan mampu meningkatkan porositas serta luas permukaan dibandingkan dengan lempung terpilar tanpa surfaktan. Keberhasilan interkalasi ke dalam struktur lempung bentonit diharapkan menjadikan lempung bentonit sebagai pengadsorb (penyerap) bahan limbah yang efektif pada minyak daun cengkeh dan juga ke depan dapat digunakan sebagai adsorben untuk logam berat dengan kemampuan ion exchange-nya.
Monmorilonit (Mineral Lempung) Monmorilonit ( Na, Ca )0,33 ( Al, Mg )12 Si4 O10 ( OH )2 n H2O, merupakan salah satu jenis dari kelompok mineral lempung yang bersifat lunak dengan tingkat kekerasan 1 pada skala Mohs, berat jenis antara 1,7 - 2,7, mudah pecah, terasa berlemak jika diusap, mempunyai sifat mengembang apabila kena air. Monmorilonit merupakan mineral lempung yang menyusun hamper 80% dari bentonit. Menurut Knight, 1896 nama lain dari bentonit adalah Soap Clay, Taylorit, Bleaching clay, Fullers earth, Konfolensit, Saponit, Smegmatit. Sifat - sifat bentonik antara lain : • Berkilap lilin umumnya lunak, dan plastis • Berwarna pucat dengan kenampakan putih, hijau muda, kelabu hingga merah muda dalam keaadaan segar dan menjadi krem bila lapuk yang kemudian berubah menjadi kuning, merah coklat hingga hitam • Bila diraba terasa licin seperti sabun dan kadang - kadang pada permukaannya dijumpai cermin sesar • Bila dimasukkan ke dalam air mengisap aie sedikit atau banyak • Bila kena air hujan singkapan bentonit dapat berubah menjadi bubur dan bila kering akan menimbulkan rekahan yang nyata Terbentuknya bentonik disebabkan oleh : • Proses pelapukan, factor utama yang menyebabkan terbentuknya mineral lempung adalah komposisi batuan, komposisi kimia air dan daya lalu air tersebut pada batuan. Yang tersebut terakhir ini dipengaruhi oleh iklim, macam batuan, relief serta tumbuhan yang ada di atas batuan tersebut. Pembentukan lempung karena pelapukan sebagai akibat reaksi ion - ion H+ yang terdapat dalam air tanah dengan mineral - mineral silikat. H+ umumnya berasal dari asam karbonat yang terbentuk sebagai akibat pembusukan oleh bakteri terhadap zat - zat oranik yang ada dalam tanah. Menurut Keller, 1957 ion hydrogen ini dapat pula berasal dari asam - asam organic akar halus tumbuhan, baru berasal daria air itu sendiri. Menurut Wollast ( 1967) pada proses pelapukan : • Bila laju alira lebih cepat disbanding dengan pelarutan yang terjadi maka akan terbentuk gibsit.
• Bila laju aliran makin rendah dibandingkan dengan pelarutan yang terjadi maka akan terbentuk kaolinit • Bila laju aliran hamper terhenti, suatu reaksi yang lambat akan terjadi antara kation dengan Al (OH)3 dan silica membentuk monmorilonit. • Proses hidrotermal, pada alterasi hidrotermal yang sangat lemah, mineral - mineral yang akan magnesium seprti hornblende dan biotit cenderung membentuk klorit. Pada alterasi lemah, kehadiran unsure - unsure logam alkali dan alkali tanah kecuali kalium, mineral mika, ferromanesium dan feldspar plagioklas umumnya akan membentuk monmorilonit. Terjadinya monmorilonit terutama disebabkan oleh adanya magnesium. Kehadiran kalium baik yang berasal dari feldspar ataupun mka primer yang terbentuk karena alterasi hidrotermal sering ditemukan zona - zona yang terbentuk lingkaran dengan susunan dari dalam ke luar adalah : yang terdalam serisit, kemudian kaolinit, disusul monmorilonit dan erakhir klorit • Proses transformasi / detrivikasi, proses ini berasal dari bau gunungapi yang sempurna akan terjadi apabila debu gunungapi tersebut diendapkn dalam cekungan danau atau laut. Gelas alam (natural glass) yang dikandung abu gunungapi lambat laun akan mengalami detrivikasi seperti pada endapan piroklastik di laut tengah dekat gunung Vesuvius dan Sisilia. Monmorilonit dijumpai pula pada endapan resen disekitar kepulauan Asores yang bersifat vulkanis dan diduga tidak ada sangkut pautnya sama sekali dengan endapan - andapan yang dibawa dari daratan. • Proses pengendapan kimia menurut Millot (1970), monmorilonit dapat terbentuk tidak saja dari tufa tetapi merupakan endapan sediment dalam suasana basa (alkali) yang sangat silikaan. Mineral mineral yang terbentuk secara sedimentasi dan tidak berasosiasi dengan tufa adalah attapulgit sepeolit dan monmorilonit, terbentk dalam cekungan sediment yang bersifat basa dimana karbonat silica pipih , fosfat laut dan sebagainya terbentuk. Pada lingkungan ini banyak mengandung larutan silica yang dalam beberapa hal dapat mengendap flint, kristobalit ( dan monmorilonit) atau berenyawa dengan alluminium dan magnesium.Di alam dikenal 2 jenis bentonit yaitu : Natrium bentonit ( Na bentonit), jenis ini mengembang kurang lebih 8 kali bila dicelup dalam air; KAlsium - magnesium bentonit, jenis ini mengembang 1,5 kali bila dicelup dalam air Teknik penambangan bentonik dapat dilakukan dengan system kuari dan menggunakan peralatan yang sederhana . Sistem ini dilakukan dengan melakukan penggalian terhadap material lempung dalam hal ini monmorilonit yang akan diambil pada kedalaman tertentu hingga di dapatkan monmorilonit yang murni dengan hanya sedikit zat pengotor. Pengolahan dari bentonit (monmorilonit 80%) dilakukan dengan mengankut hasil tambang yang masih berupa bongkahan ke pabrik untuk diolah melalui tahapan penghancuran, pemanasan, penggilingan, dan pengayakan. Proses selanjutnya disesuaikan dengan penggunaannya. Pengolahan lanjut bertujuan untuk meningkatkan mutu bentonit antara lain dengan proses pengaktifan khusus untuk jenis bentonit yang tidak mengembang yaitu Ca - Mg bentonit jenis ini dibagi 2 macam yaitu yang aktif dan tidak aktif dengan tujuan untuk melarutkan unsure penganggu sepeti Ca, Al, Mg, Fe, Na, K, Dan sebagainya dengan memakai media pengaktif H2SO4 ( 5% ) dan HCl (5%) pada suhu 100o C dalam selang waktu 2 - 4 jam. Hasil proses ini bentonit yang dipakai untuk menjernihkan minyak kelapa. Proses pengubahan ion, kation yang bervalensi tinggi atau yang berukuran kecil pada umumnya akan menggantikan kation yang bervalensi rendah atau yang berukuran besar. Atas dasar ini maka kation H+ jauh lebih kuat menggantikan kation K+ seperti terlihat sebagai berikut : H+ > Mg2+ > Ca2+ > Li1+ . Na1+ > K1+ Kation Ca+ pada bentonit dapat pula didesak oleh Na 1+ apabila konsentrasi Na!+ cukup tinggi. Pengubahan kation ini dilakukan dengan menghilangkan atau mengeluarkan dari system produk samping yang terjadi seperti terlihat pada reaksi berikut : Ca bentonit + Na2CO3 -------- Na bentonik + CaCO3 Prodek CaCO3 yang terbentuk selalu dikeluarkan dari system, oleh karena reaksi akan berlangsung
ke kanan. Adapun pemanfaatan bentonit adalah sebagai berikut : Na bentonik dimanfaatkan sebagai Lumpur pengeboran minyak bumi atau gas panas bumi, sebagai blaching powder minyak sawit, industri kimia, farmasi,sebagai pencampur semen, insektisida,sabun; untuk penyumbatan kebocoran bendungan. Sedangkan Ca - Mg bentonit digunakan senbagai bahan pembuat Na - bentonit dengan proses pengaktifan dengan asam ; industri penyaringan lilin, minyak kelapa,industri baja yaitu sebagai perekat pasir cetak dalam proses pengecoran baja; industri kimia sebagai katalisator, zat pemutih, zat penyerap, pengisi, lateks, tinta cetak. Mineral ini dapat ditemukan pada beberapa daerah di Indonesia sepereti : - Daerah Istimewa Aceh : daerah Tupin, Reusip, Belangkaring, Lokseumawe. - Sumatera Utara : Daerah Pangkalan Brandan - Riau : Daerah kabupaten Inderagiri Hulu, sekitar Desa Pettai, Niah, Lembuh, Lipatkaili, Kabupaten Singingi, kabupaten Kampar. - Sumatera Selatan : Kabupaten Tanjungenium, Bantaean, Ujan, Gunung Megang. - Bengkulu : Tabahpenanjung, Kabupaten Bengkulu Utara,Talangbaru Muaraaman, Tanjung Agung, Kerlop - Jawa Barat : KAbupaten Bogor, Kabupaten Lebak, Kabupaten Cianjur, Sukabumi, Tasikmalaya, Sumedang dan Kabupaten Subang. - Jawa Tengah : Kabupaten Sragen, Kabupaten Grobogan, Kabupaten Semarang, Boyololali, kabupaten banjarnegara. - DI Yogyakarta : Kabupaten Gunung Kidul, Kabupaten Sleman. - Jawa Timur : Kabupaten Trenggalek tanjungagung, KAbupaten Trenggalek, KAbupaten Ponorogo, Kabupaten Pacitan, Kabupaten Ngawi, KAbupaten Lamongan, Kabupaten Malang. - Sulawesi Utara : Kabupaten Boloangmangandow. - Sulawesi Selatan : Kabupaten Gowa.
