1

BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kegiatan Industri yang memanfaatkan bahan hasil pertambangan, pada

dasarnya merupakan rangkaian kegiatan pengambilan dan pengolahan bahan

baku yang berasal dari dalam kerak bumi. Dalam kegiatan tersebut, unsur-

unsur atau logam alam yang terkandung di dalam kerak bumi akan diproses

selama pengolahan berlangsung. Salah satu produknya adalah pasir zirkon.

Pasir zirkon ini mengandung unsur Hf cukup tinggi yang sudah ada di alam.

Pasir zirkon ( ZrSiO4 ) yang terdapat dalam jumlah banyak di Kalimantan

Selatan sampai saat ini masih belum dimanfaatkan secara optimal. Namun

potensi yang cukup besar ini belum disertai dengan pemanfaatan dan

pengolahan untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai tambah. Untuk

menkonversi pasir zirkon ( ZrSiO4 ) menjadi Zirkon Oksida ( Zr02 ) berderajat

nuklir ( murni nuklir ) maka salah satu persyaratan pokok adalah memisahkan

kandungan hafnium dari zirkon oksida sedemikian sehingga kandungannya

maksimal 100 ppm.

Hafnium adalah suatu unsur kimia yang memiliki lambang Hf dan nomor

atom 72. Logam transisi ini memiliki sifat kimia yang mirip dengan

Zirkonium. Logam zirkonium seperti halnya logam titanium bersifat keras dan

tahan korosi, Terbakar di udara pada temperatur tinggi, bereaksi lebih cepat

dengan nitrogen dan oksigen membentuk nitride, oksida dan oksida nitride

( Zr2ON2).

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan makalah ini maka terdapat beberapa rumusan masalah yang

akan dibahas. Rumusan masalah tersebut adalah sebagai berikut:

2

1. Apakah unsur Zirkonium ?

2. Bagaimana sifat dan kriteria dari unsur Zirkonium ?

3. Apa kegunaan dari unsur Zirkonium ?

C. Tujuan

Berdasarkan pada rumusan masalah dimakalah ini maka tujuan yang ingin

dicapai adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengertian dari unsure Zirkonium

2. Mengetahui Sifat dan kriteria dari unsure Zirkonium

3. Mengetahui Kegunaan dari unsure zirkonium

D. Manfaat

Berdasarkan pada rumusan masalah , setelah membaca makalah ini

diharapkan dapat :

1. Menambah wawasan pembaca mengenai unsure zirkonium.

2. Menambah wawasan pembaca tentang sifat dan kriteria dari unsur

zirkonium.

3. Menambah wawasan pembaca tentang kegunaan dari unsure zirkonium.

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian unsur Zirkon

Nama Zirkon kemungkinan berasal dari bahasa Persia Zargun yang

memberikan deskripsi warna batu permata yang sekarang dikenal sebagai

zirkon, jargon, hyacinth, atau ligure. Mineral ini, dalam berbagai variasinya

disebut juga dalam injil. Mineral tidak diketahui mengandung elemen baru

sampai Klaproth, pada tahun 1789, menganalisa jargon dari pulai Ceylon dan

menemukan bahan baru yang dinamakan Zirkonertz ( zirkonia ), tetapi Werner

menamakan zirkon ( silek circonius ). Logam ini dalam bentuknya yang tidak

murni pertama kali diisolasi oleh Berzelius di tahun 1824 dengan memanaskan

campuran potasium dan potasium zirkonium flourida dalam proses

dekomposisi yang mereka kembangkan.

Zirkon atau yang juga disebut pasir Zirkon adalah mineral yang menurut

Peraturan Pemerintahan NO. 23 Tahun 2010 digolongkan ke dalam mineral

non logam, tetapi unsure Zr dikelompokkan ke dalam mineral logam. Zirkon

adalah batu mineral dengan beberapa macam warna. Rumus kimia ZiSiO4

(Zirkonium Silikat ), mempunyai kemampuan mendispersikan cahaya sehingga

kelihatan berkilauan yang hanya kalah dari kilauan intan.

Zirkonium merupakan mineral utama yang mengandung zikon, ditemukan

dalam jumlah banyak di bintang-bintang tipe S, dan juga telah diidentifikasikan

dalam matahari dan meteor. Analisis bebatuan bulan yang diambil dari

berbagai misi Apollo menunjukkan kandungan zirkonium yang tinggi,

dibandingkan dengan bebatuan bumi.

Zirkonium alami mengandung lima isotop. Lima belas isotop lainnya juga

diketahui keberadaannya. Bijih utama zirkon dan ZrSiO4 adalah ZrO2 dalam

bentuk kristal yang mengandung hafnium sebesar sekitar 1%. Zirkonium juga

muncul dalam 30 spesies mineral lainnya. Zirkonium diproduksi secara

komersil dengan mereduksi klorida dengan magnesium (proses Kroll) dan

dengan cara-cara lain. Unsur ini merupakan logam putih keabu-abuan yang

4

terang. Ketika dibelah, logam ini dapat terbakar di udara secara spontan,

terutama pada suhu yang tinggi. Logam padat unsur ini lebih susah untuk

terbakar. Tingkat keracunan senyawa zirkonium sangat rendah. Hafnium

ditemukan pada bijih zirkonium dan memisahkannya sangat sulit.

Zirkonium komersil mengandung 1- 3% hafnium. Zirkonium memiliki

absoprsi netron cross-section yang rendah, oleh karena itu digunakan untuk

aplikasi energi nuklir. Pusat pembangkit listrik nuklir sekarang ini

mengkonsumsi 90% logam zirkonium. Reaktor-reaktor nuklir komersil yang

sekarang ini dibuat, dapat menggunakan setengah juta kaki pipa campuran

Zirkonium.

Gambar 2.1. Zirkonium

B. Sifat-sifat Zirkonium

Zirkonium sangat kuat, patuh, ulet, lustrous abu-abu logam. sifat kimia

dan fisika yang serupa dengan titanium. Zirkonium sangat tahan terhadap

panas dan korosi. Zirkonium lebih ringan dari baja dan kekerasannya serupa

dengan tembaga. Bila halus dibagi, logam dapat secara spontan menyala di

udara, terutama pada temperatur tinggi. Zirkonium bubuk hitam dan dianggap

sebagai bahaya kebakaran karena sangat berbahaya. Zirkonium tidak larut

dalam asam dan basa. Zirkonium juga Bersifat Radioaktif.

Sistem Kristalnya monoklin, prismatik, dipiramida dan ditetragonal

dengan kilap lilin sampai logam, belahan sempurna tidak beraturan. Kekerasan

pasir zirkon berdasarkan skala mohs berkisar antara 6,5 – 7,5, berat jenis

berkisar antara 4,6 – 5,8.

5

1. Sifat kimia zirkonium

Nomor atom 40

91.22 g.mol

Elektronegativitas menurut Pauling 1.2

Kepadatan 6.49 g.cm -3 at 20°C

Titik lebur 1852 °C

Titik didih 4400 °C

Vanderwaals jari 0.160 nm

Ionic radius 0.08 nm (+4)

Isotop 11

Elektronik shell [ Kr ] 4d 2 5s 2

Energi ionisasi pertama 669 kJ.mol -1

Energi ionisasi kedua 1346 kJ.mol -1

Energi ionisasi ketiga 2312 kJ.mol -1

Energi ionisasi keempat 3256 kJ.mol -1

Ditemukan Martin Klaproth pada 1789

Mineral utama yang mengandung unsure zirkonium adalah zirkon.

Pada umumnya mengandung unsure besi, mangan, sodium dan unsure

lainnya.

2. Sifat fisis Zirkonium

Zirkonium mempunyai tampang lintang serapan neutron sebesar 0,18 barn,

waktu paro Zr-95 = 65 hari, tenaga gamma puncak Zr-95 = 724,20 keV dan

756,72 keV(2,3). Salah satu metode analisis yang dapat dilakukan adalah

suatu metode analisis yang dapat menganalisis Hf berdasarkan beda harga

tampang lintang serapan neutronnya, dan perbedaan tenaga gamma yang

cukup jauh yaitu metode AAN (Analisis Aktivasi Neutron). Dengan teknik

Analisis Aktivasi Neutron ini, dapat ditentukan kadar suatu unsur Hf dalam

suatu cuplikan dimana dengan teknik ini secara khusus dapat digunakan

untuk mengidentifikasi unsur dalam jumlah kecil dalam orde ppm bahkan

ppb.

6

C. Keguanaan Zirkonium

Unsur ini banyak digunakan oleh industri kimia dimana agen-agen korosif

digunakan. Zirkonium digunakan sebagai getter dalam tabung vakum, sebagai

agen pencampur logam dalam baja, peralatan bedah, primer peledak, filamen

bola lampu pijar dan rayon spinnerets. Dengan niobium, zirkonium menjadi

superkonduktif pada suhu rendah dan digunakan untuk membuat magnet

superkonduktif. Zirkonium oksida (zirkon) memiliki indeks refraksi yang

tinggi dan digunakan sebagai bahan batu permata. Oksida yang tidak murni,

zirkonia digunakan untuk laboratory crucibles yang dapat menahan panas,

dalam tungku pemanas dan oleh industri gelas dan keramik sebagai

bahan refractory.

1. Keramik

Aplikasi zirkon pada keramik termasuk pembuatan ubin lantai dan

dinding, peralatan sanitasi dan peralatan makan. Aplikasi zirkon dalam

industri keramik digunakan sebagai opacifier dalam glasir dan frit buram

(sejenis gelas keramik ditambahkan pada glasir untuk ketahanan air, abrasi

dan kimia), dan sebagai pemutih di ubin porselen. Glasir biasanya berbasis

silika gelas sebagai pelapis yang menutupi bodi keramik supaya tahan

abrasi, tahan air dan tahan bahan kimia. Zirkon opacifier ditambahkan pada

glasir untuk menutupi warna dasar tubuh tanah liat keramik. Zirkon

merupakan opacifier efektif karena mempunyai indeks bias tinggi. Kristal

zirkon yang digiling halus dapat menyebarkan semua panjang gelombang

cahaya tampak sehingga hasil pembuatan keramik tampak putih. Suatu

opacifier efektif memiliki indeks bias yang sangat berbeda dari media

dimana ia dilapiskan. Perbedaan indeks bias partikel zirkon (1,96) dan

bahan kaca (~ 1,5) dalam refleksi dan refraksi cahaya pada hasil glasir.

Zirkon memiliki manfaat tambahan karena kekerasannya yang tinggi (7,5

dalam skala Mohs) sehingga tahan terhadap goresan dan kerusakan

mekanis. Zirkon yang paling banyak digunakan dalam keramik dikonsumsi

oleh produsen ubin dalam bentuk konsentrat pasir zirkon yang digiling halus

dalam ukuran sekitar 1,5 mikron. Persentase pemakaian zircon opacifier

7

pada tahun 2010 sebanyak 770.000 ton yang digunakan untuk ubin (tile)

sekitar 85 % dan 15% digunakan untuk perangkat sanitasi, meja, dan

lainnya.

2. Pengecoran logam

Zirkon dapat digunakan sebagai bahan untuk pengecoran logam. Hal ini

dikarenakan karakteristiknya antara lain: konduktivitas termal rendah, titik

lebur tinggi, merupakan unsur kimia yang stabil, tidak mudah cair pada

leburan metal maupun logam campuran, membentuk permukaan halus pada

lapisan metal maupun logam campuran. Konsumsi pasir zircon dalam

industri pengecoran logam pada tahun 2010 sekitar 140.000 ton dengan

distribusi pemakaian 67% untuk sand casting, 29% untuk investment

casting, dan 4% untuk cosworth casting.

3. Refraktori atau penahan panas

Zirkon digunakan sebagai material penahan panas karena karakteristiknya

yang memiliki titik lebur tinggi 2250 oC, kestabilan kimia, dan kekuatan

mekanik (dalam skala Mohs kira-kira 7,5). Campuran zirkon dan alumina

zirconia silica (AZS) memiliki 35 resistan terhadap leburan gelas, sehingga

banyak digunakan sebagai material refraktori pada industri gelas. Konsumsi

konsentrat pasir zirkon dalam industri refraktori pada tahun 2010 sekitar

200.000 ton dengan distribusi pemakaian 55% untuk alumina-zirkonia-silika

(AZS) yang jumlahnya 80% untuk refraktori industri gelas, 25% untuk

refraktori lain (gelas, baja, industri semen), dan 10% untuk produk refraktori

zirkon tertutama penggunaan akhir industri baja.

4. Abrasif

Abrasif merupakan salah satu bentuk aplikasi zirkonia paling banyak.

Zirkonia dicampur dengan aluminium membentuk abrasif alumina zirkonia.

Kandungan zirkonia sekitar 25-40%. Produk zirkonium yang umumnya

digunakan sebagai abrasif adalah alumina-zirkonia. Abrasif jenis ini ada dua

kelompok, tergantung prosentase zirkonia yang digunakan, yaitu : • AZ-

abrasif (25% zirkonia), terutama digunakan dalam hubungannya dengan

pengerjaan bahan-bahan yang berasal dari logam, seperti steel billet,

8

automotif, dan lain-lain. • NZ-abrasif (40% zirkonia), di pasaran NZ-abrasif

ada dua jenis, yaitu E347 (bonded abrasive) dan E349 (coated abrasive).

Terutama digunakan sebagai mata (bit) pada mesin pemotong untuk batu

hias (marmer dan granit) dan sebagai bola penggerus (grinding wheel). •

Sebagai abrasif, pasir zirkon dapat juga digunakan secara langsung, yaitu

sebagai sandblast menggantikan fungsi pasir kuarsa.

5. Sensor oksigen

Salah satu contoh penggunaan sensor oksigen adalah sebagai sensor gas

pembuangan yang biasanya terdiri dari tabung zirkonia dan poros yang

berupa elektroda platinum pada permukaan dalam dan luarnya. Alat ini

bekerja untuk mengatur aliran campuran gas-bahan bakar yang masuk ke

dalam mesin dengan proses siklus tertutup yang dikontrol oleh zirkonia

sebagai sensor elektrokimia.

6. Zirkonia Fused

Zirkonia fused merupakan produk zirkonium dengan kualitas kimia yang

lebih rendah daripada yang dihasilkan oleh metode pengolahan kimia.

Zirkonia fused digunakan dalam volume yang lebih tinggi atau segmen nilai

pasar yang lebih rendah dari refraktori, abrasif dan pigmen keramik. Untuk

memproduksi zirkonia kimia dilakukan dengan biaya proses yang relatif

tinggi, karena itu digunakan dalam nilai yang lebih tinggi atau volume

pemakaian yang lebih rendah, seperti katalis yang digunakan dalam sistem

pembuangan otomotif untuk mengontrol emisi gas buang, papan sirkuit

elektronik, dan perangkat penginderaan piezoelektrik. Pada keramik maju,

zirkonia kimia yang dihasilkan digunakan secara eksklusif pada produksi

alat pemotong dengan tepi yang tajam, bagian pompa dengan intensitas

pemakaian yang tinggi. Penggunaan zirkonia kimia yang dihasilkan

meningkat dalam industri telekomunikasi untuk ferrules untuk kabel serat

optik. Keuntungannya adalah bahwa dengan serbuk zirkonia yang halus

menghasilkan permukaan halus yang penting untuk mencapai kinerja

konektivitas yang tinggi, dengan koefisien ekspansi termal zirkonia

9

menutupi serat optik. Zirkonia juga mempunyai kualitas elastisitas dan

ketahanan fisik.

7. ZOC untuk Kimia Zirkonium

Zirkonium oksiklorida (ZOC) dapat diproses lebih lanjut untuk

membentuk beberapa bahan kimia zirkonium, khususnya untuk produksi

zirkonia dan logam zirkonium. Cina mendominasi produksi global ZOC

dengan sekitar 95 persen kapasitas produksi global. Di Cina, pasar terbesar

ZOC domestik digunakan dalam pigmen keramik. Bahan kimia zirkonium

digunakan dalam berbagai aplikasi penggunaan manufaktur dan akhir, yang

meliputi pelapis kertas, pengering, antiperspirant, percetakan tinta, cat dan

katalis. Senyawa zirkon BZC, ZBS, ZOC, BZC-NH4 digunakan sebagai

pelarut alkid sebagai pengering cat]. Zirkonia digunakan dalam sistem

pembuangan gas sebagai katalis konversi, yaitu mengkonversi gas beracun

menjadi gas-gas yang ramah lingkungan. Konsumsi zirkon dalam zirkonia

fused dan kimia zirkonium pada tahun 2010 mencapai 250.000 ton.

Distribusi pemakaian zirkon dalam zirkonia fused: 31% untuk zirkonia dan

refraktori pada industri baja, 25% untuk pigmen keramik, 7% untuk abrasif,

dan 1% untuk elektronik. Sedangkan disktribusi pemakaian zirkon dalam

kimia: 42% untuk gemstones dan keramik teknis, 21% untuk logam nuklir,

13% untuk pelapis TiO2, 9% untuk kosmetik, 9% untuk pelapis kertas, 4%

untuk pengering cat, 2% lainnya.

8. Logam Zirkonium

Salah satu aplikasi utama untuk logam zirkonium sebagai bahan struktural

dalam industri pengolahan kimia. Logam zirkonium menunjukkan

ketahanan yang sangat baik terhadap korosi dalam kebanyakan asam

organik dan anorganik, larutan garam, alkali kuat dan beberapa garam cair.

Dalam industri kimia logam zirkonium digunakan pada penukar panas,

reboiler, evaporator, tangki, bejana reaktor, pompa, katup dan pemipaan.

Penggunaan utama lainnya dari logam zirkonium adalah untuk bahan

struktural yang digunakan dalam inti reaktor nuklir. Logam zirkonium

digunakan untuk menyimpan pelet bahan bakar uranium (bundel bahan

10

bakar) karena penampang penyerapan neutron termal yang rendah, yang

mengacu pada kemampuan bahan untuk menyerap neutron termal. Semakin

rendah penyerapan neutron termal, semakin besar efisiensi reaktor nuklir.

Dalam hal ini, logam zirkonium adalah bahan yang sangat baik.

9. CRT Kaca

Sinar katoda tabung atau cathode ray tube (CRT) menghasilkan sinar-x

yang harus dilemahkan untuk mengurangi risiko efek kesehatan radiasi

eksternal, terutama kanker. Zirkon di kaca CRT bertindak efektif menyerap

sinar-x dan memiliki manfaat tambahan untuk meningkatkan kekuatan dan

kekerasan kaca. Sementara penggunaan zirkon dalam aplikasi akhir-akhir

ini mengalami penurunan karena penggantian kaca CRT pada televisi dan

monitor komputer dengan monitor LCD dan plasma, zirkon digunakan

dalam layar plasma untuk memungkinkan pembuatan lembaran kaca dengan

tampilan yang lebih tipis dan dimensi yang lebih besar.

Gambar 2.2 Beberapa Industri Menggunakan bahan Zirkonium

11

D. Pertambangan Zirkon

Zirkon banyak terdapat di Indonesia, Sri lanka, Australia, Norwegia,

Pegunungan Ural ( Rusia ), Kanada, Brasil, dan India.. Zirkonium lebih dari

dua kali lipat melimpah seperti tembaga dan seng. Kepala Bijih adalah zirkon

(ZrSiO4), yang ditambang di Australia, Amerika Serikat dan Sri Lanka, dan

baddeleyite (Zirkonium oksida ZrO2) yang ditambang di Brasil. per tahun dari

zirkon, dan 7.000 ton dari logam yang dihasilkan. Hal ini Melebihi perkiraan

cadangan satu miliar ton. Australia, South Africa, India, Sri Lanka and the

USA have vast deposits of zircon and zirconia sands. Australia, Afrika Selatan,

India, Sri Lanka dan Amerika Serikat memiliki luas endapan zirkon dan

zirkonia pasir.

Di Indonesia sendiri untuk mengambil dan mengolah zirkon adalah

dengan metode Pertambangan pasir zirkon yang proses pengolahannya diawasi

oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir dan Badan Pengawas Atom Dunia. Pasir

Zirkon mengandung logam tanah jarang yang bernilai teknologi tinggi. Pasir

zirkon yang banyak terdapat di Bangka Belitung berasal dari tin slag sisa

pengolahan timah. Selain di Bangka Belitung Pertambangan pasir zirkon juga

dilakukan di Kalimantan Tengah dan banyak di Kalimantan Selatan.

Zirkon di Kalimantan Tengah terbentuk bersama-sama dengan batuan

beku seri kalk alkali-alkali (granit, grano dan monozonit). Apabila batuan

tersebut lapuk maka mineral-mineralnya akan lepas dan terbentuklah pasir

zirkon yang karena adanya proses transportasi terjadi pengkayaan di beberapa

tempat-tempat tertentu.

Secara Geologi endapan pasir Zirkon dijumpai di formasi dahor dan

alluvium. Lokasi-lokasi yang biasanya mengandung endapan pasir zirkon

tinggi adalah yang berada di dasar atau kanan/kiri sungai atau anak-anak

sungai berupa endapan channel atau teras sungai.

Penambangan dilakukan dengan menggunakkan :

- Kapal keruk

- Buldozer

- Dragline dan

12

- Peralatan lain yang biasanya di pakai untuk menambang bijih alluvial.

Pengolahan zirkon termasuk sangat kompleks karena selain

memisahkannya dari mineral pengganggu tetapi juga dipisahkan dari mineral

berat lainnya.

1. Crushing

Disini zirkon di hancurkan dan disaring ( screening ). Penyaringan itu

dilakukan dengan menggetarkan. Ukuran saat penyaringan yang lolos

penyaringan sesuai ukuran yang diinginkan.

2. Grinding

Disini Zirkon yang telah di Crushing dan screening, zirkon yang telah

berukuran kecil sesuai ukuran dari penyaringnya. Zirkon di giling sehingga

halus dan menjadi bubuk ( powder ).

Gambar 2.2 Alat Grinding

13

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari uraian informasi umum dapat disimpulkan bahwa Zirkonium adalah

Suatu unsur yang berasal dari pengambilan dan pengolahan bahan baku yang

berasal dari dalam kerak bumi. 6 kelompok besar pengguna produk zirkonium

yaitu industri keramik, refraktori, foundry, TV glass, zirconia & Zr chemicals,

dan sundry menunjukkan trend kenaikan konsumsi selama 20 tahun sejak

tahun 1990 sampai dengan 2020.

14

DAFTAR PUSTAKA

ANONIM. 2010. Potensi Sumberdaya Zirkon Kalimantan Tengah, http://kaltengmining.com/Potensi%20Zirkon%20%20Kalimantan%20Tengah.htm.

RASITO,dkk. 16 Desember 2008. Konsentrasi Uranium, Thorium dan Kalium dalam Produk Pasir yang Dipasarkan di Bandung. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir III.

GAMBOGI, J, 2011. Zirconium and Hafnium, Yearbook U.S. Department of The Interior, U.S. Geological Survey.

WISJACHUDIN dan SUTISNA. 2010. Validasi Analisis Kandungan Zr dan Hf Dalam Fasa Air Dengan Metoda Ko AAN. Proseding Forum AANI BATAN :Serpong.