BPPT UPT PSTKP
ANALISA KIMIA DAN IDENTIFIKASI MUTU KAOLIN BANGKA BERDASARKAN SYARAT MUTU KAOLIN SEBAGAI BAHAN BAKU KERAMIK HALUS (SII.0654-82)
LAPORAN TEKNIS
Penyusun : M. Dachyar Effendi, ST Peneliti UPT-PSTKP Bali
Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi Unit Pelaksana Teknis Pengembangan Seni dan Teknologi Keramik dan Porselin Bali Deputi Bidang Teknologi Informasi, Energi, Material dan Lingkungan Juni 2004
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA KIMIA DAN IDENTIFIKASI MUTU KAOLIN BANGKA BERDASARKAN SYARAT MUTU KAOLIN SEBAGAI BAHAN BAKU KERAMIK HALUS (SII.0654-82)
Penyusun : M. Dachyar Effendi, ST Peneliti UPT-PSTKP Bali
Mengetahui, Kepala UPT-PSTKP Bali
Drs. I Gusti Ketut Astana, MM NIP. 680001353
ii
DAFTAR ISI
Halaman Judul /////////////////////////.. Lembar Pengesahan /////////////////////// Daftar Isi ////////////////////////////. Daftar Tabel///////////////////////////.. Kata Pengantar /////////////////////////. Ringkasan ////////////////////////////
1.
2.
3. 4. 5. 6.
HAL i ii iii iii iv v
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Tujuan Penulisan 1.3. Sistematika Laporan METODE PENELITIAN 2.1. Tujan Penelitian 2.2. Alat dan Bahan 2.3. Cara Kerja STUDI LITERATUR HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA
1 1 1 1 2 2 2 3 4 4 5 5
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Syarat khusus kaolin tiap kelas
Hal 5
Tabel 2.
Komposisi kimia contoh kapur
5
iii
KATA PENGANTAR
Atas rahmat Tuhan YME, akhirnya laporan Teknis ANALISA KIMIA DAN IDENTIFIKASI MUTU KAOLIN BANGKA BERDASARKAN SYARAT MUTU KAOLIN SEBAGAI BAHAN BAKU KERAMIK HALUS (SII.0654-82) dapat diselesaikan dengan baik Tulisan ini dibuat dalam rangka pelaksanaan Bagian Proyek Penelitian dan Pengembangan Seni Keramik dan Porselin Bali, Proyek Pengkajian dan Penerapan Teknologi Material t.a. 2004. Juga dimaksudkan untuk memperkaya data-data yang sudah ada mengenai komposisi kimia serta sifat-sifat bahan mentah sebagai bahan dasar pembuatan keramik halus Semoga laporan ini dapat digunakan sebagaimana mestinya.
Denpasar,
Juni 2004
Penulis
iv
RINGKASAN Kaolin merupakan bahan yang berfungsi sebagai bahan pengikat dan memberi kemudahan dalam pembentukan badan keramik pada kondisi mentah. Merupakan salah satu jenis lempung yang terutama mengandung mineralmineral golongan kaolinit dalam keadaan kering berwarna putih, atau hampir putih.sebagai bahan baku utama pembuatan barang keramik halus. Dari fungsi tersebut, kegunaan mineral ini cukup penting untuk pembuatan keramik halus dan patut diusahakan pengadaannya sebagai bahan mentah keramik halus. Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa kaolin Bangka hanya memenuhi syarat sebagai bahan mentah keramik halus untuk kelas saniter berdasarkan syarat mutu kaolin sebagai bahan pembuatan keramik halus (SII. 0654-82)
v
1. PEDAHULUA 1.1. Latar Belakang Pengertian keramik dapat didefinisikan sebagai bahan dengan komposisi silikat atau oksida lainnya, atau campuran dengan struktur gelas atau kristalin. Pada umumnya proses pembuatannya memerlukan pembakaran pada temperatur tinggi (diatas 5700C) Bahan-bahan keramik mempunyai kedudukan unik, karena teknologi pembuatannya dapat sangat sederhana seperti pembuatan periuk belanga, tetapi dapat pula sangat maju seperti pembuatan PSZ (Partially Stabilized Zircon) Bahan mentah keramik adalah kumpulan mineral atau bahan buatan yang dipergunakan untuk membuat barang keramik, baik dari bahan sebelum maupun sesudah diolah (diproses). Ada beberapa cara untuk membagi bahan mentah keramik, antara lain : a. Berdasarkan asal bahan mentah keramik : bahan mentah keramik alam, seperti kaolin, lempung, felspar, kuarsa, piropilit dan sebagainya, bahan mentah keramik buatan, seperti : mulit, SiC, Nitrida, H3BO4, dan sebagainya. b. Berdasarkan sifat keplastisan bahan mentah keramik : Bahan mentah keramiuk plastis seperti ball clay, kaolin, bentonit, dan sebagainya. Bahan mentah non plastis seperti felspar, kuarsa, kapur, dolomit dan sebagainya. c. Berdasarkan penggunaan bahan mentah keramik : Bahan mentah keramik untuk pembuatan badan seperti kaolin, ball clay, kuarsa, dolomit, kapur piropilit dan sebagainya. Bahan mentah keramik untuk pembuatan glasir, seperti bahan mentah untuk pelebur(asam borat, borax, Na2CO3, K2CO3, BaCO3, Pb3O4, dan sebagainya), sebagai bahan opacifier (SnO2, ZrO2 dll), sebagai bahan pewarna (senyawa cobalt, senyawa besi, senyawa nikel, senyawa krom dll) d. Pembagian bahan mentah menurut fungsinya dalam komposisi keramik (Mitchel 1975): bahan-bahan pembentuk kerangka atau pengisi (lempung, silika, zirkon, titania, silimanit, bauksit dan sebagainya), bahan-bahan pembentuk gelas atau bahan-bahan pengikat (silika, oksida borat, oksida phosphor, oksida arsen, dan sebagainya), bahan-bahan yang dapat menghasilkan sifat-sifat khusus seperti warna (bahan organik),sensitivity (CdS, AgCl), machinability (produk-produk alumina tinggi, cermet dsb), Bahan-bahan tambang/penolong : air, minyak, bahan-bahan perekat organik, elektrolit, dsb Berdasarkan pembagian tersebut, terlihat peranan kaolin yang cukup dominan dalam pembuatan brang keramik sehingga peu diupayakan pengadaannya untu menunjang industr keramik dalam negeri. Tujuan Penulisan Tulisan ini dimaksudkan memberi gambaran awal pemanfaatan kaolin Bangka yang telah diketahui dan dibandingkan komposisi kimianya dengan standar kadar senyawa yang ditetapkan dalam syarat mutu Kaolin sebagai bahan baku barang keramik halus (SII.0654-82). Selanjutnya, dengan memanfaatkan kaolin ini dapat dibuat variasi lain dalam substitusi komposisi bahan baku keramik sehingga didapat komposisi yang murah dan berkualitas. Sistematika Laporan Laporan ini dibuat berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan di laboratorium UPTPSTKP Bali yang bersifat eksperimental. Untuk menjelaskan latar belakang penelitian 1
dilakukan sampai dengan hasil yang diperoleh, laporan dibagi dalam beberapa pokok bahasan, yaitu : - Pendahuluan, yang berisi latar belakang penelitian, tujuan penelitian, dan sistematika laporan - Metode penelitian, yang berisi penjelasan tentang tujuan penelitian, alat dan bahan yang digunakan, serta cara kerja - Studi Literatur - Hasil dan Pembahasan - Kesimpulan - Daftar Pustaka 2. METODE PEELITIA 2.1. Tujuan Penelitian Atas dasar uraian diatas, maka fokus dalam studi ini berkaitan dengan mengetahui komposisi kimia dari kaolin Bangka dan apakah komposisi senyawa yang didapat telah memenuhi kriteria kadar senyawa yang ditetapkan dalam syarat kaolin sebagai bahan baku barang keramik halus (SII.0654-82). Dengan membandingkan komposisi kimia yang didapat dengan standar tersebut, akan diketahui apakah kaolin Bliton layak dipakai sebagai bahan mentah keramik halus atau tidak 2.2. Alat dan Bahan Komposisi kimia dari contoh batu kaolin Bangka dianalisa secara kuantitatif dengan metode konvensional secara basah. Prosedur analisa oksida-oksida kimia dilakukan sesuai dengan Standar SII . 0654-82 Kaolin sebagai bahan baku barang keramik halus. Alat : Oven, desikator dan neraca analitis Spektrofotometer untuk penentuan Kadar Fe2O3 dan TiO2 Buret schelbach 50 ml, buret mikro 10 ml, lampu ultraviolet untuk penentuan kadar CaO Alat Difraksi sinar X untuk penentuan kadar mineral Bahan : Natrium Carbonat Larutan HCl 40% Larutan baku Fe2O3 100 ppm Larutan o-fenantrolin 0,25% dalam air Larutan Natrium asetat 0,2 M dan 2 M Larutan Natrium sitrat 1 M Asam sulfat 10% Hidrogen peroksida Larutan baku besi(II) Hidrogen peroksida 3% Larutan KOH 45% Larutan DCTA 0,05 M Larutan CaCl2 0,02 M Larutan indikator Kalsein
2
Kalium permanganat Metil orange HCl pekat Barium Clhorida Cara kerja : Penentuan kadar air Ditimbang contoh kaolin 1 gr dengan ketelitian 0,01 gr dalam krus porselin yang tertutup. Dipanaskan krus tersebut pada suhu 1000C selama 1 jam. Didinginkan krus beserta isinya dalam desikator. Ditimbang sampai berat tetap Kadar air = kehilangan berat / berat contoh x 100% Penentuan kadar Fe2O3 dan TiO2 Ditimbang sebanyak 0,5 gr contoh yang telah dikeringkan pada suhu 1100C dalam cawan platina dan ditambahkan 3 gr Natrium Karbonat anhidris. Diaduk dengan kawat platina hingga sama rata. Dipindahkan ke dalam labu ukur 100 ml, lalu diencerkan sampat tanda batas. Larutan ini adalah larutan induk yang akan dipergunakan untuk penentuan Fe, Ti dan Ca. Dipipet larutan induk 4 ml ke dalam labu ukur 50 ml, sedang ke dalam 7 buah labu ukur lainnya dimasukkan berturut turut 0,0;0,5;1,0;2,5;5,0;7,5; dan 10 ml dalam larutan besi(II). Ditambahkan 5 ml larutan hidroksilamin hidrokklorida ke dalam labu-labu tersebut dan dibiarkan 5 – 10 menit. Ditambahkan 10 ml larutan o-fenantrolin dan 5 ml larutan natrium asetat 2 M atau natrium sitrat 1 M, kedalam masing-masin labu lalu diencerkan sampai tanda batas dan dibiarkan sampai 1 malam. Diukur %transmiitansinya pada panjang gelombang antara 490 – 520 nm. Dibuat kurva kalibrasi dari larutan baku besi(II).Harga konsentrasi larutan contoh diplot dari kurva tersebut (C1). Dipipet 10 ml larutan contoh induk ke dalam labu ukur 100 ml. Sedang ke dalam 12 labu ukur lainnya dimasukkan berturut-turut 0,0;0,2;0,5;1,0;2,0;3,0;4,0;5,0;7,0;8,0;9,0;10,0 ml larutan baku TiO2. Ditambahkan kedalam masing-masing labu 5 ml larutan H2SO4 10% dan 5 ml larutan 0,2 N asam fosfat sehingga warna kuning hilang. Ditambahkan 10 ml larutan H2O2 3%, diencerkan sampai tanda batas. Diukur % transmittansinya pada panjang gelombang 400-420 nm. Dibuat kurva kalibrasi dari larutan baku TiO2. Harga konsentrasi larutan contoh diplot dari kurva tersebut (C2). % Fe2O3 = d x c1/1000 x 159,70/11,70 x 100% = d x C2/1000 x 79,90/47,90 x 100% %TiO2 Penentuan kada CaO Dipipet 10 ml larutan contoh induk dan dimasukkan kedalam gelas piala 250 ml.Diencerkan dengan air suling sampai 100 ml. Diatur pHnya > 12 dengan penambahan larutan KOH 45%.Ditambahkan 0,15 ml larutan Kalsein dan 0,25 ml larutan biru bromotimol 0,2%. Lalu ditambahkan 4,00 ml larutan DCTA 0,05 M dari buret.Kelebihan DCTA dititrasi kembali dibawah sinar ultraviolet dengan larutan CaCl2 0,02 M dari ruet mikro. Fluoresensi itu harus hilang oleh setetes larutan DCTA 0,05 M Kadar CaO = C x 56,06 / berat contoh x 100% C = larutan CaCl2 yang diperlukan
3
3. STUDI LITERATUR
-
-
-
Dalam pembuatan keramik, bagian terpenting adalah pembuatan badan keramik. Singer dan Singer (1984), menyebutkan bahwa jenis badan keramik dapat berupa heavy clay, refractory dan pottery atau white ware. Setiap jenis badan keramik tersebut mempunyai berbagai variasi sesuai dengan sifat-sifat keramiknya. Dengan demikian, badan keramik dapat dibuat dengan berbagai variasi secara terus menerus dimulai dari brick ware berbahan baku heavy clay sampai dengan hard porcelain berasal pottery. Norton, 1970 dan Budnikov (1964) menyatakan bahwa, dalam pembuatan keramik dikenal badan keramik triaxial dan non triaxial. Badan keramik triaxial adalah badan keramik yang dibuat berdasarkan atas tiga komposisi bahan, yaitu bahan plastis (clay), bahan pengisi (kuarsa) dan bahan pelebur (feldspar). bahan plastis : adalah bahan yang berfungsi sebagai bahan pengikat dan memberi kemudahan dalam pembentukan badan keramik pada kondisi mentah. Bahan ini bisa berupa ball clay, kaolin dan bentonit bahan pengisi : adalah bahan tidak plastis yang berfungsi sebagai bahan pengisi untuk membentuk rangka atau kekuatan. Bahan ini bisa berupa kuarsa, feldspar, alumina, pegmatit dan samot/pecahan produk keramik bahan pelebur : bahan tidak plastis yang berfungsi sebagai pelebur yang mengikat bahan pengisi atau rangka pada temperatur tinggi, sehingga membentuk barang-barang keramik. Bahan ini dapat berupa feldspar, kapur, dolomit, nephelin syenit. Mineral lempung adalah senyawa-senyawa alumina silikat hidrat, mempunyai butir sangat halus dan merupakan mineral yang dominan dalam lempung. Kerr membagi mineral lempung menjadi beberapa kelompok, yaitu : Kelompok Kaolin : Kaolinite (Al2O3.2SiO2.2H2O), Dickite, Nacrite, Halloysite, Allophane, Kelompok Montmorillonit : Montmorillonit, Reidellite, Montronite, Saponite Kelompok lempung yang mengandung alkali : Metabentonite K2O-MgO, Mica lempung SiO2-H2O dalam jumlah bervariasi (termasuk illit)
4. HASIL & PEMBAHASA Berdasarkan SII. 0654-82, kaolin didefinisikan sebagai salah satu jenis lempung yang terutama mengandung mineral-mineral golongan kaolinit dalam keadaan kering berwarna putih, atau hampir putih. Klasifikasi kaolin sebagai bahan baku utama pembuatan barang keramik halus berdasarkan analisa kimia, analisa besar butir dan sifat fisiknya, dibagi dalam 4 kelas : Kelas porselin Kelas saniter Kelas gerabah halus padat (stoneware) Kelas gerabah halus tidak padat (earthenware) Syarat umum mutu untuk semua kelas, kaolin harus mengandung mineral golongan kaolinit 80%. Sedangkan syarat khusus tiap tiap kelas seperti yang tercantum dalam tabel berikut :
4
Tabel 1. Syarat khusus Kaolin tiap Kelas Syarat khusus Porselin 1 2 Analisa kimia : 0,4 Fe2O3 (%) maks 0,3 TiO2 (%) maks 0,8 CaO (%) maks 0,3 SO3 (%) maks Analisa butir : 80 - Besar butir < 2 µm 90 Derajat putih (brightness) min. 5 Kadar air (mouisture content (%) maks.
Kelas Saniter Stoneware 3 4
Earthenware 5
0,7 0,7 0,8 0,2
0,8 0,8 0,4
1,0 0,8 0,4
80 90 5
80 80 7
80 80 7
Hasil pengujian, menunjukkan komposisi kimia batu kapur Bangka seperti dirangkum dalam tabel 2. TABEL 1. Komposisi kimia contoh Kaolin Lokasi Komposisi Kimia Contoh TiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO 0,52 37,70 0,64 0,06 0,19 Bangka
HP 14,11
Keterangan Tidak diusahakan
Berdasarkan syarat mutu seperti yang tercantum pada tabel 1, terlihat bahwa kaolin Bangka lebih cocok dipakai sebagai bahan baku keramik untuk keramik saniter. 5. KESIMPULA Kaolin merupakan bahan yang berfungsi sebagai bahan pengikat dan memberi kemudahan dalam pembentukan badan keramik pada kondisi mentah. Merupakan salah satu jenis lempung yang terutama mengandung mineral-mineral golongan kaolinit dalam keadaan kering berwarna putih, atau hampir putih.sebagai bahan baku utama pembuatan barang keramik halus. Dari fungsi tersebut, kegunaan mineral ini cukup penting untuk pembuatan keramik halus dan patut diusahakan pengadaannya sebagai bahan mentah keramik halus. Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa kaolin Bangka hanya memenuhi syarat sebagai bahan mentah keramik halus untuk kelas saniter berdasarkan syarat mutu kaolin sebagai bahan pembuatan keramik halus (SII. 0654-82)
6. DAFTAR PUSTAKA 1. Alexeyev, V., “Quantitative Analysis”, Translated from Russian, MIR Publisher Moscow, p. 152-156, 1969 2. Anonymous, “Ceramic Engineering”, Nagoya International Japan, p. 148151,1985Training Center-JICA
5
3. Clews,FH,”Heavy Clay Technology”, The British Ceramic Research Association, Stoke on Trent, p 382-384,1955 4. Haryadi, H., “Batu Kapur” Bahan Galian Industri, Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Material, hal 7-75 – 7-91, 1997. 5. Herman, S,”Ceramic Physical and Chemical Fundamentals”, London, Butterworths, p.33, 79, 324,1961. 6. John, P.,”Lime In Industrial” 1990. 7. Norton, F.H.,1970. “Fine Ceramics Technology and Applications”, McGraw Hill Book Company, New York 8. SII. 0024-80, “Mutu dan Cara Uji Kapur Bangunan”, Departemen Perindustrian. 9. SII. 0654-82, “Kaolin Sebagai Bahan Baku Barang Keramik Halus”, Departemen Perindustrian. 10. Singer F. and Singer S.S , 1984. “Industrial Ceramics” Chapman and Hall Ltd, London 11. SII. 1145-84, “Feldspar Untuk Pembuatan Badan Keramik Halus”, Departemen Perindustrian. 12. SII.0454-81, “Cara Uji Kimia Untuk Lempung Dan Felspar Metoda Basah”, Departemen Perindustrian. 13. Singer, F., and Sonja, S.,”Industrial Ceramics”, Publikasi I, Chapman and Hall, London, 1963. 14. Sukandar, A ,”Diktat Geologi Struktur Indonesia, Departemen Teknik Geologi Institut Teknologi Bandung, hal 23-31 dan 97 – 102,1976. 15. Sundari, K. N, Yasana M, “ Pemanfaatan Bahan Lokal Sebagai Upaya Mengurangi Ketergantungan Bahan Keramik Dari Luar Bali, Mandiri, 13 : 23-27, 1998
6
