Kimia Bahan Galian

Ika Yekti Liana Sari S, Si. M, Si

Pendahuluan Struktur Bumi

Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi secara menyeluruh dengan ketebalan lebih dari 650 km. Lapisan air yang menyelimuti permukaan bumi disebut hidrosfer. Lithosfer berasal dari bahasa yunani yaitu lithos artinya batuan, dan sphera artinya lapisan. Lithosfer merupakan lapisan kerak bumi yang paling luar dan terdiri atas batuan dengan ketebalan rata-rata 1200 km. Biosfer merupakan sistem kehidupan paling besar karena terdiri dari gabungan ekosistem yang ada di planet bumi.

Peradapan manusia zaman batu (Stone age, sebelum 4000 SM), zaman tembaga (Bronze age, 4000 - 1500 SM), zaman besi (Iron age – 1500 SM - 1780), zaman Baja (Steel age – 1780 – 1945 M), dan zaman nuklir (Nuclear age sejak 1945 M).

Pengantar

Batuan : material alam yg tersusun atas kumpulan (agregat) mineral baik yang terkonsolidasi maupun yang tidak terkonsolidasi yang merupakan penyusun utama kerak bumi serta terbentuk sebagai hasil proses alam.

Istilah

Batuan

Monomineral rocks

Marmer (kalsit)

Kuarsit (kuarsa)

Polymineral rocks

Granit(kuarsa,

feldspar, dan biotit.)

Mineral : suatu ikatan kimia padat yang terbentuk

secara alamiah dan termasuk di dalamnya materi geologi padat yang menjadi penyusun terkecil dari batuan (Klein & Hurlbut, 1993).

Nickel (1995, dalam Hibbard, 2002) mendefinisikan mineral sebagai suatu unsur atau senyawa kimia yang biasanya berbentuk kristal dan merupakan hasil dari proses-proses geologi.

Kristal : zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang teratur.

Istilah

Bahan galian menurut UU No 11/1967 tentang

Ketentuan-ketentuan Pokok Pertambangan diartikan sebagai : unsur-unsur kimia mineral-mineral, bijih-bijih dan segala macam batuan termasuk batu-batu mulia yang merupakan endapan-endapan alam.

Bahan Galian Industri : bahan galian tambang bukan bijih yang pada umumnya digunakan sebagai bahan baku industri; penggunaan dalam industri banyak ditentukan oleh sifat fisika seperti warna, ukuran partikel, kekerasan, plastisitas, daya serap, dan lain-lain, msl. Batu gamping, bentonit, kaolin, dan zeolit.

Istilah

Batuan

Batuan beku

(igneous rocks)

Batuan metamorfosa (metamorphic

rocks)

Batuan sediment

(sedimentary rocks)

BatuanPembekuan dari magma

Materi hasil erosi

Perubahan temperature

dan/atau tekanan 

Batuan sedimen (batuan endapan) adalah

batuan yang terjadi akibat pengendapan materi hasil erosi.

Batuan Sedimen

Batuan sedimen

Proses

pengendapannya

Tenaga alam yang

mengangkutTempat

endapannya

• Klastik (dari pecahan pecahan batuan sebelumnya)

• Kimiawi (dari proses kimia)• Organik (pengedapan dari

bahan organik)• Aerik (udara)• Aquatik (air sungai)• Marine (laut)• Glastik (gletser)• Limnik (rawa)• Fluvial (sungai)• Marine (laut)• Teistrik (darat)

Klasifikasi Batuan Sedimen

Batuan

Sedimen Klastik/Mekanik

Batuan yang mengalami penghancuran secara mekanis dari ukuran besar menjadi kecil tanpa mengubah susunan kimianya (pelapukan)

Exp:Batu pasir dan batu lempung

Batuan Sedimen Kimiawi 

Batuan yang diendapkan secara kimia dan mengubah susunan kimia. 

Exp:stalaktit dan stalagmit

(batuan sedimen kapur).

Proses PengendapanBatuan Sedimen

Organik 

Batuan yang diendapkan melalui batuan organisme

Exp: Batu gamping dan

koral

They may also be created by the precipitation

of CaCO3, silica, salts, and other materials from solution. Hutton (175; dalam Sanders, 1981).

 Secara kimia, endapan terbentuk sebagai hasil reaksi kimia, misalnya CaO + CO2  → CaCO3  

Aluminium, Magnesium, Besi oksida, dll..  

Komposisi Kimia Umum

Batu pasir merah di Arizona, AS.

Batu lempungBatu kapur dengan fosil

Stalaktit ,  di guaChoranche, Dataran Tinggi Vercors, Perancis.

Batu konglomerat (akuatis)

Batu Gamping

Batuan Beku

(Igneous Rock)

Pembekuan magma

Lati

n(i

gnis

)

Batuan Beku (Igneous Rock)

Igneous rock is formed when magma cools and makes crystals.

Magma is a hot liquid made of melted minerals. The minerals can form crystals when they cool.

Igneous rock can form underground, where the magma cools slowly or igneous rock can form above ground, where the magma cools quickly.

Batuan Beku

Plutonik (Intrusif)mineral penyusunnya

relatif besarGabro, Diorite,

dan Granit

Vulkanik (Ekstrusif) mineral penyusunnya

lebih kecilBasalt dan

Andesit

Batuan Beku

Menurut para ahli Turner dan Verhoogen (1960), F. F Groun (1947), Takeda (1970), magma didefinisikan sbg cairan silikat kental yg pijar terbentuk secara alamiah, bertemperatur tinggi antara 1.500–2.5000C & bersifat mobile (dapat bergerak) serta terdapat pada kerak bumi bagian bawah. Dalam magma terdapat beberapa bahan yg larut, bersifat volatile (air, CO2, chlorine, fluorine, iron, sulphur, dll) yg merupakan penyebab mobilitas magma, & non-volatile (non-gas) yg merupakan pembentuk mineral yg lazim dijumpai dlm batuan beku.

Batuan Beku

Contoh batuan beku; jalur yang berwarna lebih muda menunjukkan arah aliran

Tekstur Didefinisikan sbg keadaan atau hubungan yg erat antar mineral-mineral sbg bagian dari batuan & antara mineral-mineral dgn massa gelas yg membentuk massa dasar dari batuan.

Tekstur

Ukuran butir

Bentuk kristal

keseragaman antar butirnya

Tingkat kristalis

asi

Tingkat

kristalisasi

Holokristalin, yaitu batuan beku yang hampir seluruhnya disusun oleh kristalHipokristalin, yaitu batuan beku yang tersusun oleh kristal dan gelasHolohyalin, yaitu batuan beku yang hampir seluruhnya tersusun oleh gelas (obsidian)

Ukuran butirPhaneritic, yaitu batuan beku yang hampir seluruhmya tersusun oleh mineral-mineral yang berukuran kasarAphanitic, yaitu batuan beku yang hampir seluruhnya tersusun oleh mineral berukuran halus

Bentuk kristal

Euhedral, yaitu bentuk kristal yang sempurna

Subhedral, yaitu bentuk kristal yang kurang sempurna

Anhedral, yaitu bentuk kristal yang tidak sempurna

Keseragaman antar

butirnyaEquigranular, yaitu ukuran butir penyusun batuannya hampir sama

Inequigranular, yaitu ukuran butir penyusun batuannya tidak sama

Batuan beku asam (acid)SiO2 > 65%

Granit, Ryolit

Batuan beku

menengah (intermedi

at)SiO2 65% -

52%Diorit, Andesit

Batuan beku basa

(basic)

SiO2 52% - 45%

Gabbro, Basalt

Batuan beku ultra basa (ultra

basic)

SiO2 < 30%

Kandungan Kimia Batuan Beku (SiO2)

(C.L. Hugnes, 1962)

Menurut ( S.J. Shand,

1943)Leucoctaris rock(< 30% mineral

mafik )Mesococtik rock

(30% - 60% mineral mafik)

Melanocractik rock(> 60% mineral

mafik)

Menurut (S.J. Ellis, 1948)

Holofelsic, untuk batuan beku dengan indeks warna < 10%.

Felsic, untuk batuan beku dengan indeks warna 10% - 40%

Mafelsic, untuk batuan beku dengan indeks warna 40% - 70%

Mafik, untuk batuan beku dengan indeks warna > 70%.

Klasifikasi berdasarkan indeks warna

Jenis-jenis batuan beku

Batuan beku

dalam

Batu granit, diorit, dan Gabro

Batuan beku gang/

tengah

Granit porfir

Batuan beku luar

Batu andesit, obsidian,

dan basalt

Metamorphic Rock is from a word

metamorfism or transformation. Terbentuk hasil ubahan/alterasi dari mineral

dan batuan lain karena pengaruh tekanan dan temperatur.

Tekanan dan temperatur yang mempengaruhi pembentukan batuan ini sangat tinggi dari pada pembentukan batuan beku dan sedimen sehingga mengubah mineral asal menjadi mineral lain.

Batuan Metamorf

Through the metamorphic process, both

igneous rocks and sedimentary rocks can change into metamorphic rocks, and a metamorphic rock can change into another type of metamorphic rock.

Heat and pressure do not change the chemical makeup of the parent rocks but they do change the mineral structure and physical properties of those rocks.

Batuan Metamorf

Kontak

Batuan yg mengalami

metamorfose sbg akibat

dari adanya suhu yg

sangat tinggi (sebagai

akibat dari aktivitas magma).

Batu kapur (gamping) menjadi marmer

Batuan Metamorf Dinamo

Batuan yg mengalami

metamorfose sbg akibat

dari adanya tekanan yg

tinggi (berasal dari tenaga

endogen) dlm waktu yg

lama

Batu lumpur (mud stone) menjadi batu tulis (slate)

Klasifikasi AsalBatuan

Metamorf Kontak

Pneumatolistis

Batuan yang mengalami

metamorfose sebagai akibat

dari adanya pengaruh gas-gas yang ada pada magma.

Kuarsa dgn gas fluor berubah menjadi topas

Batuan

metamorfosa derajat rendah

Batuan metamorfosa

derjat menengah

Batuan metamorf

derajat tinggi

Klasifikasi Derajat Metamorfosa

Gambar: memperlihatkan batuan asal yang mengalami metamorfisme tingkat rendah – medium dan tingkat tinggi (O’Dunn dan Sill, 1986).

https://wingmanarrows.wordpress.com/geological/petrologi/batuan-metamorf/

Slate Filit

GneissSekis

Kuarsit

Milonit

Kimia Mineral → Proust (1799) & Dalton (1805) Komposisi kimia suatu mineral merupakan hal yg sangat mendasar, krn beberapa sifat2 mineral/kristal tergantung kepadanya. Sifat2 mineral/kristal tdk hanya tergantung kpd komposisi tetapi juga kpd susunan meruang dari atom2 penyusun & ikatan antar atom2 penyusun kristal/mineral.

Dasar-dasar Mineralogi

Sifat Fisik Mineral

Bentuk Kristal

Warna

Kekerasan

Gores

Kilap

Pecahan

Belahan

Bentuk Kristal

Isometrik

Tetragonal

Rombis/Orthorombis

Heksagonal

Trigonal

Monoklin

KilapKilap kaca

(kalsit, kuarsa, halit)

Kilap intan (intan)

Kilap sutera (Asbes, gipsum)

Kilap damar (sfalerit)

Kilap mutiara (dolomit, muskovit)

Kilap tanah (kaolin, limonit,

bentonit)

Kristal bismut.

Galium, logam yang dengan mudah membentuk kristal tunggal berukuran besar

Kristal insulin.

Unsur (native element), yang dicirikan oleh hanya

memiliki satu unsur kimia, sifat dalam umumnya mudah ditempa dan/atau dapat dipintal, seperti emas, perak, tembaga, arsenik, bismuth, belerang, intan, dan grafit.

Mineral sulfida atau sulfosalt, merupakan kombinasi antara logam atau semi-logam dengan belerang (S), misalnya galena (PbS), pirit (FeS2), proustit (Ag3AsS3), dll.

Oksida dan hidroksida, merupakan kombinasi antara oksigen atau hidroksil/air dengan satu atau lebih macam logam, misalnya magnetit (Fe3O4), goethit (FeOOH).

Klasifikasi Mineral

Haloid, dicirikan oleh adanya dominasi dari ion

halogenida yang elektronegatif, seperti Cl, Br, F, dan I. Contoh mineralnya: halit (NaCl), silvit (KCl), dan Fluorit (CaF2).

Nitrat, karbonat dan borat, merupakan kombinasi antara logam/semilogam dengan anion komplek, CO3 atau nitrat, NO3 atau borat (BO3). Contohnya: kalsit (CaCO3), niter (NaNO3), dan borak (Na2B4O5(OH)4 . 8H2O).

Sulfat, kromat, molibdat, dan tungstat, dicirikan oleh kombinasi logam dengan anion sulfat, kromat, molibdat, dan tungstat. Contohnya: barit (BaSO4), wolframit ((Fe,Mn)Wo4)

Fosfat, arsenat, dan vanadat, contohnya apatit (CaF(PO4)3), vanadinit (Pb5Cl(PO4)3)

Silikat, merupakan mineral yang jumlah meliputi 25% dari keseluruhan mineral yang dikenal atau 40% dari mineral yang umum dijumpai. Kelompok mineral ini mengandung ikatan antara Si dan O. Contohnya: kuarsa (SiO2), zeolit-Na (Na6[(AlO2)6(SiO2)30] . 24H2O).

Penggolongan Bahan Galian

Penggolongan Bahan Galian Dan

Bahan Galian Industri

Berdasarkan Pemanfaatanny

a

Bahan galian Logam / Bijih

(Ore);

timah,besi, tembaga,

nikel, emas, perak, seng, dll

Bahan galian Energi

batubara dan minyak bumi

Bahan galian Industri

asbes, aspal, bentonit,

batugamping, dolomit, diatomae, gipsum, halit, talk,kaolin, zeolit, tras.

Nilai strategis/ekonomis bahan galian terhadap Negara

Terdapatnya sesuatu bahan galian dalam alam (genese)

Penggunaan bahan galian bagi industri;

Pengaruhnya terhadap kehidupan rakyat banyak;

Pemberian kesempatan pengembangan pengusaha

Penyebaran pembangunan di Daerah

Penggolongan Bahan Galian Di Republik

Indonesia

Penggolongan bahan-bahan galian didasari pada :

Di Indonesia, penggolongan bahan galian

dapat dilihat dalam Undang-Undang No 11 tahun 1967 tentang Ketentuan-Ketentuan Pokok Pertambangan.

Selanjutnya UU 11/1967 ini ditindaklanjuti dengan Peraturan Pemerintah Tentang Penggolongan Bahan Galian (PP No 27/1980)

• minyak bumi, bitumen cair, lilin bumi, gas alam

• bitumen padat, aspal• antrasit, batubara, batubara

muda• uranium, radium, thorium

dan bahan-bahan galian radioaktip lainnya;

• nikel, kobalt• Timah

Golongan A

Golongan Bahan Galian

Strategis

• besi, mangan, molibden,

khrom, wolfram, vanadium, titan;

• bauksit, tembaga, timbal, seng;

• emas, platina, perak, air raksa, intan;

• arsin, antimon, bismut;• yttrium, rhutenium, cerium

dan logam-logam langka lainnya;

• berillium, korundum, zirkon, kristal kwarsa;

• kriolit, fluorpar, barit;• yodium, brom, khlor,

belerang;

Golongan B Golongan

Bahan Galian Vital

• nitrat-nitrat, pospat-pospat, garam batu (halite)

• asbes, talk, mika, grafit, magnesit• yarosit, leusit, tawas (alum), oker• batu permata, batu setengah

permata• pasir kwarsa, kaolin, feldspar,

gips, bentonit• batu apung, tras, obsidian, perlit,

tanah diatome, tanah serap (fullers earth);

• marmer, batu tulis;• batu kapur, dolomit, kalsit• granit, andesit, basal, trakhit,

tanah liat, dan pasir

Tidak Termasuk

dalam Golongan A

atau B.

Arti penggolongan bahan-bahan galian adalah :

a. Bahan galian Strategis berarti strategis untuk Pertahanan dan Keamanan serta Perekonomian Negara;

b. Bahan galian Vital berarti dapat menjamin hajat hidup orang banyak;

c. Bahan galian yang tidak termasuk bahan galian Strategis dan Vital berarti karena sifatnya tidak langsung memerlukan pasaran yang bersifat internasional.

Penggolongan bahan galian industri

berdasarkan cara terbentuknya.

Bahan Galian Industri

Kelompok I : BGI yang berkaitan dengan Batuan Sedimen :batu gamping, bentonit,

Kelompok II, BGI yang berkaitan dengan batuan gunung api : obsidian

Kelompok III, BGI yang berkaitan dengan intrusi plutonik batuan asam & ultra basa : granit, mika, asbes

Kelompok IV, BGI yang berkaitan dengan batuan endapan residu & endapanletakan : lempung, pasir kuarsa, intan, kaolin, zirkon

Kelompok V, BGI yang berkaitan dengan proses ubahan hidrotermal : barit, gipsum,kaolin, magnesit, tawas

Kelompok VI, BGI yang berkaitan dengan batuan metamorf : kalsit, marmer, kuarsit, grafit,

Tushadi dkk [1990, dalam Sukandarumidi, 1999]

Pengolahan Bahan Galian (Mineral dressing)

adalah pengolahan mineral dgn tujuan utk memisahkan mineral berharga & gangue-nya (tidak berharga) yg dilakukan secara mekanis, menghasilkan produk yg kaya mineral berharga (konsentrat) & yg kadarnya rendah (tailing).

Proses pemisahan ini didasarkan pada sifat fisik mineral maupun sifat kimia fisika permukaan mineral dan diupayakan menguntungkan.

Pengolahan Bahan Galian

Dengan melakukan Pengolahan Bahan Galian ini didapat

beberapa keuntungan, antara lain :

a. Mengurangi ongkos transport dari lokasi penambangan ke pabrik peleburan.

b. Mengurangi jumlah flux yang ditambahkan dalam peleburan, serta mengurangi metal yang hilang bersama slag.

c. Mereduksi ongkos keseluruhan dalam peleburan. d. Bila dilakukan pengolahan akan menghasilkan konsentrat

yang mempunyai kadar mineral berharga relatif tinggi, sehingga lebih memudahkan untuk diambil metalnya.

e. Bila konsentratnya mengandung lebih dari satu mineral berharga, maka ada kemungkinan dapat diambil logam yang lain sebagai hasil sampingan.

Tahapan Mineral Dressing

Mineral Dressing

Preparasi

Konsentrasi

Dewatering

Operasi Tambahan

. KONSENTRASI

Yaitu suatu proses pemisahan antara mineral yg berharga dgn mineral yg tak berharga, sehingga didapat kadar yg lebih tinggi & menguntungkan.

Pemisahan ini ada beberapa cara yang mendasarkan atas sifat fisik mineral, diantaranya adalah :1. Warna, kilap dan bentuk kristal2. Specific gravity (gravity concentration). Adalah

konsentrasi berdasarkan berat jenisnya3. Magnetic susceptibility4. Conductivity,5. Sifat permukaan mineral. Permukaan mineral itu

ada yg bersifat senang & tidak senang terhadap gelembung udara.

C. DEWATERINGAdalah merupakan proses pemisahan antara cairan dgn

padatan. Proses ini tdk dapat dilakukan sekaligus, tetapi harus secara bertahap, yaitu dgn jalan :

1. Thickening, Yaitu merupakan proses pemisahan antara padatan dengan cairan yang mendasarkan atas kecepatan mengendap partikel atau mineral tersebut dalam suatupulp sehingga solid factor yang dicapai sama dengan satu (% solid = 50%).

2. Filtrasi, Adalah merupakan proses pemisahan antara padatan dengan cairan jalan menyaring (dengan filter) sehingga didapat solid factor sama dengan empat (% solid = 100%).

3. Drying, Adalah proses penghilangan air dari padatan dengan jalan pemanasan, sehingga padatan itu betul-betul bebas dari cairan atau kering (% solid = 100%).

D. OPERASI TAMBAHANOperasi tambahan ini juga sangat besar artinya

dalam proses. Pengolahan atau operasi yang sedang dijalankan, yang meliputi :

1. Feeding yaitu merupakan proses memasukkan feed kedalam unit konsentrasi secara tetap dan lancar baik beratnya feed maupun volumenya.

2. Sampling yaitu merupakan proses pengambilan contoh yang sesedikit mungkin tetapi bisa mewakili bijih seluruhnya

Pengolahan bahan galian industri bertujuan untuk meningkatkan mutu dan berbagai nilai, seperti tingkat konsentrat, kadar suatu unsur kimia, mutu fisik, mutu bentuk dan penampilan.

Pengolahan Bahan Galian Industri