PENGENDAPAN TORIUM DARI HASIL OLAH PASIR MONASIT

Suyanti, dkk.

ISSN 0216 - 3128

147

PENGENDAPAN TORIUM DARI HASIL OLAH PASIR MONASIT Suyanti dan MV Purwani Pusat Teknolgi Akselerator dan Proses Bahan Jl. Babarsari PO BOX 6101 ykbb Yogyakarta 55281

ABSTRAK PENGENDAPAN TORIUM DARI HASIL OLAH PASIR MONASIT. Telah dilakukan penelitian pengendapan torium dari hasil olah pasir monasit. Pasir monasit merupakan salah satu mineral yang mengandung torium dan logam tanah jarang. Konsentrat logam tanah jarang dan konsentrat torium dapat diperoleh dengan proses awal peleburan pasir monasit menggunakan asam sulfat pekat. Keuntungan peleburan dengan asam sulfat adalah efisiensi peleburan yang tinggi karena suhu peleburan yang tinggi yaitu 2100C dan daya larut yang tinggi karena H2SO4 memiliki titik didih yang tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memperoleh kondisi optimum proses pengendapan torium dari hasil olah pasir monasit. Parameter yang diteliti adalah jenis basa (NH4OH dan NaOH), pH pengendapan, berat NaOH dan tingkat pengendapan. Pemakaian NH4OH dalam pengendapan torium dari pasir monasit diperoleh hasil yang lebih baik dibandingkan NaOH. Hasil yang optimum adalah leburan encer pasir monasit diendapkan secara bertingkat pH 0,2 kemudian filtratnya diendapkan kembali pada pH 0,85. Pada kondisi tersebut diperolehendapan torium dengan kadar Th = 20,06% efisiensi pengendapan Th 76,64% dan faktor pisah Th-La= 17,688, Th-Ce = 61,169 dan Th-Nd=47,569. Kata Kunci : Pengendapan, torium, pasir monasit

ABSTRACT PRECIPITATION OF THORIUM FROM THE PROSSECED MONAZITE SAND. Studied the precipitation of thorium from the prosseced monazite sand has been. Monazite sand is a mineral containing thorium and rare earth metal. The rare earth metal and thorium concentratet cans be obtained by digesting monazite using sulfuric acid. The advantage of digesting with sulfuric acid is highly efficiency due to us highly melting temperature of 2100C and us highly owing to the highly boiling point H2SO4. The purpose of this study is to obtain optimum of precipitation process of thorium from the monazite sand. The parameters studied were type of bases (NH4OH and NaOH), pH of precipitation, the weight of NaOH and precipitation levels. The use of NH4OH for the precipitating that of thorium from monazite sandgaining a batter results than that of NaOH. The optimum results is that the precipitation of the digested monazite sand at pH 0.2, than is filtrate reprecipitatited of pH = 0.85. If that condition the concentration of thorium precipitaat with Th concentration = 20.06% the eficiensy of Th = 76,64% ratio the sparation factor of Th-La = 17.688, Th-Ce = 61.169% and Th-Nd = 47.569. Keywords: Precipitation, thorium, monazite sand

PENDAHULUAN

P

asir monasit adalah mineral yang mempunyai bentuk ikatan fosfat yang mengandung Th dan logam tanah jarang (LTJ). Rumus kimia pasir monasit secara umum dituliskan (LTJ-Th)PO4. Unsur-unsur LTJ mempunyai nomor atom mulai 57 (lantanum) sampai 71 (lutesium), ditambah nomor atom 21 (skandium) dan 39 (itrium) pada sistem periodik unsur. Logam tanah jarang termasuk golongan IIIB pada periode 6 yang dikenal sebagai unsur lantanida, kecuali skandium dan itrium. Kadar unsur dalam pasir monasit untuk setiap daerah tidak sama. Keberadaan monasit paling besar terdapat pada lapisan alluvial yang terdapat pada beberapa negara di dunia, antara lain terdapat di Brazil, India, Indonesia, Malaysia, dll. Pada akhir tahun 1930, Indonesia mempunyaui sumber monasit sekitar 10 persen dari produksi dunia (Cuthbert, 1958:55). Di

Indonesia pasir monasit merupakan hasil samping pengolahan timah dari penambangan timah oleh PT. Timah di Pulau Bangka. Pengendapan merupakan salah satu cara untuk memisahkan suatu cuplikan menjadi dua fasa yaitu fasa padat (berupa endapan) dan fasa cair (masih dalam bentuk larutan). Proses yang tersangkut adalah zat yang akan dipisahkan dibuat menjadi fase baru yaitu endapan atau padatan. Pengendapan ini terjadi karena zat tersebut berada dalam bentuk persenyawaan dimana hasil kali konsentrasi ionionnya melebihi harga Ksp senyawa tersebut. Ksp atau hasil kali kelarutan adalah hasil kali konsentrasi ion-ion dalam larutan jenuh pada suhu tertentu, setelah masing-masing konsentrasi dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan ionisasinya (Keenan, 1992).Proses pemisahan dengan metode pengendapan ini mempunyai keuntungan diantaranya adalah sangat mudah dan sederhana dalam

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2011 Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 19 Juli 2011

148

ISSN 0216 - 3128

pengerjaannya, dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana. Setiap senyawa tertentu yang terkandung pada logam tanah jarang akan mempunyai sifat dan derajat pemisahan bila ditambah dengan senyawa pengendap. Dengan demikian setiap unsur logam tanah jarang mempunyai bentuk atau senyawa tertentu jika diendapkan dengan senyawa pengendap, sehingga dapat diperoleh derajat pemisahan yang efektif. Urutan Pemisahan Unsur dengan Cara Pengendapan dengan menggunakan amonia menurut Prakash adalah : Th, Ce, Sc, Yb, Tm, Er, Ho, Dy, Y, Sm, Nd, Gd, Pr, dan La (Prakash, 1975). Tujuan dari penelitian ini adalah memperoleh kondisi optimum proses pengendapan torium dari hasil olah pasir monasit. Menurut Geankoplis tahun 1983, proses terbentuknya endapan melalui 2 tahap proses yaitu :  Tahap pembentukan inti atau nukleasi. Ion-ion dari molekul yang akan diendapkan mulai membentuk inti, yaitu pasangan ion menjadi butirbutir sangat kecil yang berisi beberapa molekul. Inti ini masih terlalu kecil untuk mengendap.  Tahap pertumbuhan inti. Pada tahap ini, inti tumbuh menjadi butiran yang lebih besar. Inti tersebut menarik molekul-molekul lain membentuk butiran yang lebih besar, sehingga terbentuk endapan. Proses / reaksi kimia Hasil leburan pasir monasit encer ditambah NH4OH atau NaOH sampai pH tertenu. Proses dilakukan dalam tangki berpengaduk. Setiap ditetesi NH4OH akan terjadi endapan yang akan larut kembali. Sampai pH 0,2 endapan mulai terakumulasi. Endapan yang terbentuk disaring dan dikeringkan.  Pengendapan sampai pH 0,20 Jika dalam larutan mengandung asam fosfat akan terbentuk endapan yang berbentuk pirofosfat. 2RE2(SO4)3 + 6H3PO4 ==> RE4(P2O7)3 + 6H2SO4 + 3H2O Th(SO4)2 + 2H3PO4 ==> Th(P2O7) + 2H2SO4 + H2O  Pengendapan sampai pH 0,95 Endapan berbentuk hidroksida Menurut Cuthbert, jika dalam larutan ditambahkan NH4OH akan terbentuk endapan hidroksida. Amonia dipilih karena merupakan basa yang sangat mudah untuk direaksikan dengan larutan nitrat dan ion NH4+ tidak akan mengotori endapan yang terbentuk. Langkah–langkah sederhana reaksi pengendapan Th dengan hidroksida : Th + OH <== Th(OH) Th(OH) + OH <== Th(OH)2 Th(OH) + OH <== Th(OH)2 Th(OH) + OH <== Th(OH)2 Reaksi pembentukan endapan total :

Suyanti, dkk.

Th 41 + OH 4- <== Th(OH)4 Untuk membuat endapan hidroksida, ditambah dengan NH4OH.( amonia ) yang reaksinya sebagai berikut : M(NO3)n(larutan) + nNH4OH == M(OH)n  + nNH4NO3 RE2(SO4)3 + 6 NH4OH ==> 2RE(OH)3 + 3(NH4)2SO4 Th(SO4)2 + 4 NH4OH ==> Th(OH)4 + 2(NH4)2SO4 H3PO4 sisa bereaksi dengan NH4OH H3PO4 + 3NH4OH ==> (NH4)3PO4 + 3H2O NH4OH yang untuk menaikkan pH menjadi pH 1,5 H2SO4 + 2NH4OH ==> (NH4)2SO4 + 2H2O Hasil kali kelarutan Pengendapan berdasarkan nilai hasilkali kelarutan (Ksp) yaitu hasil kali konsentrasi tiap ion yang dipangkatkan dengan masing-masing koefisiennya •AxBy (s) = xAy+(aq) + yBx- (aq) S xs ys •Ksp =(Ay+)x.(Bx-)y = (xs)x (ys)y = (x)x (y)y (s)y+x y+ •(xA )(yBx-) Ksp =è lewat jenuh sudah mengendap Perhitungan pH pengendapan Th berdasar Ksp •pKsp Th(OH4)=55,7 ===è Ksp Th(OH)4 = 10-55,7 •Kesetimbangan Th(OH)4 ===è Th4+ + 4(OH)s s 4s Ksp = (1)1(4)4(s)(1+4) 10-55,7= 256(s)5 s5 = 3,90625.10-3. 10-55,7 s5 = 100,59176.10-3. 10-55,7=10-58,10824 s = 10-11,62165 = (OH) - p(OH) = 11,62165 pH = 14 - 11,62165 = 2,37835 Pengaruh ion sejenis Th(OH)4 mengendap pada pH 2,3, tetapi dengan adanya ion sejenis dari senyawa yang lain maka akan menurunkan kelarutan dan akan mengendap dibawah 2,3 maka akan terjadi pengendapan bersama (kopresipitasi) dengan senyawa lain, dan Harga pKsp Ce(OH)4 = 55 ( berdekatan ), harga pKSp La (OH)3 = 22,3, pKsp Ce(OH)3 = 19,82 dan pKsp Nd (OH)3 = 23,3. Bentuk senyawa pirofosfat dan fosfat: • pKsp senyawa fosfat kecil akan mengendap pada pH tinggi. • Pada pH rendah, kemungkinan yang mengendap adalah senyawa pirofosfat.

TATA KERJA Alat dan Bahan Alat Alat gelas laboratorium, thermometer, kertas saring, pH meter WTM 522, oven merk Heraeus


Suyanti, dkk.

ISSN 0216 - 3128

maksimum 2500C, kertas pH universal indikator, spektrofotometri pendar sinar-X, timbangan Sartorius 2462, dan pengaduk pemanas IKA RHKT/C

Bahan Pasir monasit, H2SO4 pekat teknis, larutan standar pH 7 dan pH 4, NH4OH teknis, air suling dan NaOH teknis

Tata Kerja Pembuatan Monasit a.

b.

c.

d.

e.

f.

Leburan

Encer

Pasir

Kedalam beker gelas ukuran 1000 ml dimasukkan pasir monasit seberat 200 gr, ditambah 400 mL H2SO4 pekat dan dipanaskan dengan pengaduk magnet selama 2 jam pada suhu 2100C. Leburan tersebut dicampur dengan air es dan diencerkan dengan aquades hingga 5000 mL, lalu diaduk dan didiamkan. Setelah dingin, disaring menggunakan kertas saring, sehingga diperoleh filtrat hasil leburan pasir monasit yang sudah diencerkan yang selanjutnya disebut larutan leburan encer dan residu berupa endapan. Filtrat penyaringan dari leburan pasir monasit atau larutan leburan encer yang diperoleh diambil 50 mL dan disimpan dalam botol plastik untuk analisis spektrofotometri pendar sinar-X. Endapan residu yang terbentuk dikeringkan dalam oven pada suhu 1000C hingga kering dan dianalisa dengan spektrofotometri pendar sinar-X. Pekerjaan 4.2.1a sampai dengan 4.2.1e diatas dilakukan berulang-ulang sehingga diperoleh filtrat leburan encer 50 L.

Pengendapan Leburan Encer Pasir Monasit Variasi pH pengendapan dengan NH4OH a.

b.

c. d.

e.

Filtrat leburan encer pasir monasit yang diperoleh dari pekerjaan 4.2.1 diambil 500 mL dan dimasukkan ke dalam beker glass. Filtrat ditambah NH4OH 15% sampai pH larutan menjadi 0,45 sambil terus diaduk dengan pengaduk magnet. Endapan yang terbentuk disaring untuk memisahkan filtrat dan endapan. Endapan yang diperoleh dicuci dengan aquades, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 1000C sampai kering, sedangkan filtrat diukur volumenya. Filtrat dan endapan kering yang diperoleh analisis menggunakan spektrofotometri pendar sinar-X.

149

f. Pekerjaan 2.1.a sampai dengan 2.1.e diulang dengan variasi pH larutan menjadi 0,5; 0,5; 0,5; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85 dan pH 0,9

Pengendapan NH4OH

bertingkat

memakai

a. Filtrat leburan encer pasir monasit yang diperoleh dari pekerjaan 1 diambil 5000 mL dan dimasukkan ke dalam beker glass. b. Filtrat ditambah NH4OH 15% sampai pH larutan menjadi 0,2 sambil diaduk dengan pengaduk magnet. c. Endapan yang terbentuk disaring untuk memisahkan filtrat dan endapan. d. Endapan yang diperoleh dicuci dengan aquades, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 1000C sampai kering, kemudian ditimbang dan dianalisis. e. Filtrat diendapkan lagi dengan menambah NH4OH 15% sampai pH larutan menjadi 0,85, endapan disaring, dikering dan dianalisis menggunakan spektrofotometri pendar sinar-X. f. Pekerjaan 2.2.e. sampai dilakukan berulangulang dengan pH larutan menjadi 1,25; 1,75; 2, 2,25; 2,75 dan seterusnya sampai filtrat jika ditambah NH4OH tidak timbul endapan.

Variasi berat NaOH a. Filtrat leburan encer pasir monasit yang diperoleh dari pekerjaan 4.2.1 diambil 1000 mL dan dimasukkan ke dalam beker glass. b. Filtrat ditambah NaOH teknis sebanyak 60 gram, larutan dan endapan yang terbentuk diukur pH-nya. Larutan dan endapan yang terbentuk kemudian diaduk dan dipanaskan pada suhu 140oC selama 2 jam. Endapan yang terbentuk disaring untuk memisahkan filtrat dan endapan. c. Endapan yang diperoleh dicuci dengan aquades panas sampai larutan cucian pH netral (pH 7), lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 1000C sampai kering. d. Filtrat dan endapan kering yang diperoleh dianalisis menggunakan spektrofotometri pendar sinar-X. e. Pekerjaan 2.3.a sampai dengan 2.3.d diulang dengan variasi berat NaOH yang ditambahkan yaitu; 60; 120; 160; 240 dan 300 gram

Analisis Torium dan Logam Tanah Jarang a. Sampel yang berbentuk larutan/cair dipipet sebanyak 5 mL dengan pipet volume 5 mL dan dimasukkan ke dalam vial untuk cairan dan ditutup dengan spek film. b. Sampel yang berbentuk padatan yang akan dianalisa ditimbang sebanyak 0,5 gr dan dimasukkan dalam vial untuk padat yang telah ditutup salah satu sisinya dengan spek film.


Suyanti, dkk.

ISSN 0216 - 3128

150

c. Kandungan Th, dan logam tanah jarang diukur dengan menggunakan spektrofotometri pendar sinar-X.

HASIL DAN PEMBAHASAN Proses digesti Untuk mendapatkan Th dan konsentrat logam tanah jarang dalam penelitian ini digunakan cara asam. Pada cara asam ini, yang digunakan adalah asam sulfat pekat teknis 95%. Digesti dengan menggunakan asam sulfat dikarenakan asam sulfat mempunyai daya larut dan titik didih yang tinggi. Pasir monasit yang mengandung logam tanah jarang dan thorium dalam bentuk fosfat dilebur dengan menggunakan H2SO4 pekat menurut reaksi berikut: 2(LTJ)(PO4)+3H2SO4 (LTJ)2(SO4)4 + 2H3PO4(2) ThSiO4 + 2H2SO4

Th(SO4)2 + SiO2

(3)

2ThPO4 + 3H2SO4

Th2(SO4)3 + 2H3PO4

(4)

SiO2.XH2O + H2SO4

SiO2 + H2SO4.xH2O(5)

Tabel 1. Kadar unsur dalam pasir monasit dan hasil olahnya Nama sampel Kadar unsur, % Th Ce La Nd Pasir Monasit 5,305% 22,436% 15,490% 8,479% Residu digesti 0,530% 3,203% 6,760% 2,858% pasir monasit Leburan encer 2024,87 10573,91 6124,51 6745,16 pasir monasit ppm ppm ppm ppm Pada Tabel 1. tampak bahwa pasir monasit mengandung Th dan logam tanah jarang seperti Ce, La dan Nd. Keempat unsur tersebut dengan Ce dalam pasir monasit yang paling besar yaitu 22,436 % diikuti kanddungan La 15,49 % dan Nd 8,379 %. Sedangkan Th merupakan zat radioaktif di pasir mengandung 5,305 %. Faktor pisah antara torium dengan unsur LTJ terlihat dalam Tabel 2 Tabel 2. Faktor pisah antara torium dengan unsur LTJ dalam pasir monasit dan dalam leburan encer pasir monasit. Nama sampel Faktor pisah Th dengan Ce La Nd Pasir Monasit 4.229 2.920 1.598 Leburan encer pasir 5.222 3.025 3.331 monasit Setelah dilakukan dijesti atau peleburan pasir monasit. Residunya masih mengandung Th dan LTJ, hal ini menunjukkan bahwa peleburan/ dijesti yang dilakukan belum maksimal. Peleburan dengan asam sulfat digunakan untuk mengurai ikatan fosfat dengan asam sulfat sehingga dapat diproses lebih lanjut. Hasil leburan diencerkan dengan menggunakan es dan aquades, hal

ini untuk mengurangi panas yang berlebihan karena terjadi reaksi eksotermis. Hasil leburan yang berupa Th(LTJ) sulfat dan residu dipisahkan dengan cara penyaringan. Kadar unsur hasil digesti Tampak pada Tabel 1. Hasil leburan tersebut kemudian ditambah NH4OH 15 % atau NaOH sampai pH tertentu. Reaksi yang terjadi adalah: Th(SO4)2+4NH4OH 2Th(OH)4 + 2NH4SO4 (6a) Th(SO4)2+4NaOH 2Th(OH)4 + 2NaSO4 (6b) Endapan yang terbentuk selain Th.Ce hidroksida juga bentuk pirofosfat, Th,LTJ (SO4)3 + H3PO4 LTJ, Th(P2O7) +H2SO4 + H2O (7)

Variasi pH NH4OH

pengendapan

memakai

Pengendapan leburan encer pasir monasit dilakukan dengan cara menambahkan NH4OH untuk pengatur pH larutan juga sekaligus sebagai reagen pengendap. Pengedapan menggunakan NH4OH ini dilakukan secara pengendapan serempak dengan memvariasi pH. Dari hasil penelitian terdahulu, pengendapan Th yang terbaik menggunakan NH4OH dengan konsentrasi 15%. Penggunaan NH4OH yang relatif encer ini dimaksudkan agar reaksinya lebih sempurna dan pembentukan endapan secara pelan dan diharapkan terjadi pemisahan Th dengan unsur yang lain. Hasil analisis Th dan logam tanah jarang menggunakan spektrometer pendar sinar-x pada berbagai pH pengendapan baik filtrat maupun hasil endapan yang telah dikeringkan dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4. Semakin meningkat pH pengendapan maka semakin banyak pula NH4OH yang ditambahkan, maka semakin besar pH pengendapan semakin besar pula endapan yang diproleh hal ini seperti tampak pada Tabel 3. Hal ini menunjukkan bahwa untuk sempurnanya reaksi maka diperlukan reagen yang cukup. Kadar unsur Th dalam endapan pada pH rendah yaitu 0,45 masih kecil yaitu 0,323% dan dengan bertambahnya pH pengendapan kadarnya semakin meningkat dan kadar Th tertinggi diperoleh pada pH 0,9 yaitu 6,150%. Sedangkan kadar unsur La, Ce dan Nd dari pH paling kecil (pH = 0,45) sampai pH 0,9 relatif tidak banyak mengalami perubahan kadarnya, yaitu untuk La sekitar 14%, Ce sekitar 22% dan Nd sekitar 6%. Pada pH 0,85 kadar Th yang diperoleh hampir sama pada pH pengendapan 0,9, tetapi kadar pengotor atau LTJ relatif lebih kecil dibandingkan pada pH 0,85. Untuk menentukan kondisi pengendapan Th yang optimum adalah dipilih pada pH pengendapan yang menghasilkan Th dengan kadar yang tinggi dengan


Suyanti, dkk.

ISSN 0216 - 3128

151

pengotor LTJ yang rendah serta efisiensi Tabel 3. Pengaruh pH pengendapan terhadap pengendapan Th yang paling tinggi. endapan dan kadar unsur (Volume yang Pasir monasit adalah mineral yang diendapkan 500 ml) berbentuk ikatan phosphat, dari reaksi peleburan pH Berat Kadar unsur, % pasir ( reaksi 2) tampak bahwa posphat larut bersama Pengendapan Endapan Th La Ce Nd dengan Th dan LTJ. Dengan adanya phosphat maka 0,45 22,4241 0,323 14,571 24,628 7,066 endapan yang terbentuk selain hidroksida juga 0,5 29,0000 2,951 12,283 19,350 5,853 berbentuk pirophosphat (reaksi 7), akibatnya unsur 0,55 32,3417 3,144 13,240 21,496 6,316 LTJ akan mengendap bersama dengan Th. Pada Tabel 4. dapat dilihat kadar Th dan 0,6 33,4914 2,828 14,190 22,991 6,594 unsur yang lain (La,Ce dan Nd) dalam larutan atau 0,65 34,5365 2,413 14,331 22,254 6,477 filtrat sisa pengendapan. Semakin besar pH 0,7 35,2805 2,134 14,194 22,508 6,357 pengendapan sisa Th dalam filtrat semakin kecil. Hal 0,75 38,6475 3,347 14,683 21,562 6,321 ini berbanding terbalik dengan kadar unsur dalam 0,8 43,4662 4,994 14,034 20,764 6,040 endapan yang semaki besar pH pengendapan kadar Th semakin besar. Sedangkan kadar La, Ce dan Nd 0,85 45,2797 6,120 13,871 19,674 5,909 dalam filtrat pada berbagai pH pengendapan relatif 0,9 45,1134 6,151 13,364 20,227 6,021 sama. Tabel 4. Pengaruh pH pengendapan terhadap kadar unsur dalam filtrat pH Kadar unsur dalam filtrat, ppm Berat unsur dalam filtrat , gr Pengendapan Th La Ce Nd Th La Ce Nd Larutan umpan 2024,87 6124,51 10573,91 6745,16 1,012 3,062 5,287 3,373 0,45 1376,18 1632,86 2264,34 1535,67 0,688 0,816 1,132 0,768 0,5 849,87 1698,40 2187,40 1497,96 0,425 0,849 1,094 0,749 0,55 777,50 1271,82 2160,63 1445,82 0,389 0,636 1,080 0,723 0,6 926,18 1340,87 2127,12 1357,59 0,463 0,670 1,064 0,679 0,65 406,45 1441,49 2338,84 1510,80 0,203 0,721 1,169 0,755 0,7 423,55 1662,02 2078,83 1386,73 0,212 0,831 1,039 0,693 0,75 418,29 1625,85 2096,98 1434,33 0,209 0,813 1,048 0,717 0,8 216,97 1749,70 2302,52 1451,97 0,108 0,875 1,151 0,726 0,85 180,13 1788,06 2288,48 1526,58 0,090 0,894 1,144 0,763 0,9 170,92 1626,06 2270,14 1503,58 0,085 0,813 1,135 0,752 Tabel 5. Pengaruh pH pengendapan menggunakan NH4OH terhadap efisiensi pengendapan pH Efisiensi pengendapan, % Pengendapan Th La Ce Nd 0,45 32,03 73,34 78,59 77,23 0,5 58,03 72,27 79,31 77,79 0,55 61,60 79,23 79,57 78,57 0,6 54,26 78,11 79,88 79,87 0,65 79,93 76,46 77,88 77,60 0,7 79,08 72,86 80,34 79,44 0,75 79,34 73,45 80,17 78,74 0,8 89,28 71,43 78,22 78,47 0,85 91,10 70,81 78,36 77,37 0,9 91,56 73,45 78,53 77,71 Untuk menghitung efisiensi pengendapan maka dilakukan penghitungan berat masing-masing unsur dalam leburan encer (larutan umpan) maupun dalam filtrat sisa pengendapan. Efisiensi pengendapan dihitung dengan persaman:

Pada Tabel 5. dapat dilihat bahwa efisiensi pengendapan Th semakin naik dengan bertambahnya pH pengendapan. Efisiensi pengendapan Th terbesar diperoleh pada pH pengendapan pH 0,9. Sedangkan unsur La,Ce dan Nd efisiensi pengendapannya cukup besar yaitu antara 70% sampai 80%, hal ini tentu saja tidak dikehendaki karena Th masih tercampur dengan pengotor logam tanah jarang.

Pengendapan NH4OH

bertingkat

memakai

Pengendapan bertingkat merupakan salah satu metode pemisahan Th dan logam tanah jarang. Pengendapan dilakukan dengan menambah ion hidroksi kedalam larutan sehingga terbentuk endapan hidroksida.Untuk membuat endapan Th hidroksida, kedalam larutan Th – LTJ sulfat hasil leburan pasir


ISSN 0216 - 3128

152

monasit ditambah NH4OH.( amonia ) yang reaksinya sebagai berikut : Th(SO4)(larutan) + 4NH4OH Th(OH)4 + 2(NH4)2SO4 Menurut Cuthbert, jika dalam larutan ditambahkan NH4OH akan terbentuk endapan hidroksida. Amonia dipilih karena merupakan basa yang sangat mudah untuk direaksikan dengan larutan nitrat dan ion NH4+ tidak akan mengotori endapan yang terbentuk. Di dalam hasil leburan pasir monasit selain terbentuk larutan Th – LTJ sulfat juga terbentuk H3PO4. Dengan adanya fosfat selain terbentuk endapan Th hidroksida juga terbentuk akan terbentuk Th pirofosfat. Th(SO4)2+2H3PO4-- Th (P2O7) +2H2SO4+ H2O Pengendapan bertingkat dimaksudkan untuk memperoleh bentuk endapan Th hidroksida dengan kadar yang tinggi dengan variasi pH 0,2; 0,85; 1,25; 1,75; 2,0 dan 2,25. Pengendapan bertingkat dengan cara 5 liter filtrat hasil leburan encer pasir monasit diendapkan dengan NH4OH 15% sampai pH 0,20. Endapan yang terbentuk disaring dikeringkan dandianlisis sedangkan filtrat diendapkan kembali dengan NH4OH 15% sampai pH 0,85, endapan disaring dan filtrat diendapkan kembali seperti diatas pada pH yang lebih tinggi dari pH sebelumnya sampai filtrat jika ditambah NH4OH tidak terbentuk endapan lagi. Hasil analisis endapan tampak pada Tabel 6. Pada Gambar 1 tampak bahwa pada pH 0,20 telah terbentuk endapan yang sangat banyak dibanding pada pH di atas 0,20 yaitu 205,5118 gram.Setelah endapan terbentuk sangat besar pada pH 0,2 selanjutnya semakin besar pH pengendapan endapan yang terbentuk semakin kecil. Kandungan Th dari hasil analisis dalam endapan pH 0,2 tidak terdeteksi oleh alat spektrofotometer pendar sinar-x, kemungkinan kandungan Th dalam endapan dibawah limit deteksi alat, sehingga endapan pH 0,20 kadarnya mendekati nol (~0).

Gambar 1. Grafik hubungan pH dengan berat endapan

pengendapan

Suyanti, dkk.

Tabel 6. Pengaruh pH pengendapan terhadap kadar unsur dalam endapan(Volume yang diendapkan 5000 ml) Kadar unsur, % pH Pengendapan Th La Ce Nd 0,20 tt 3,188 22,436 1,324 0,85 20,607 3,524 1,759 1,443 1,25 17,202 9,861 2,477 4,476 1,75 8,914 14,658 14,030 5,319 2,00 tt 19,055 18,516 5,552 2,25 tt 1,842 18,024 0,878 tt = tidak teramati Pengendapan pH 0.20 ini unsur Ce yang paling besar konsentrasinya yaitu 22,436%, karena serium yang bervalensi IV mengendap pada pH rendah, sedangkan Ce (III) mengendap pada pH lebih tinggi dibanding Th dan Ce(IV). Setelah Ce (IV) mengendap maka pH dinaikkan dan mulai terbentuk endapan pada pH 0,78 namun masih sedikit, selanjutnya pH dinaikkan sampai pH 0,85 dan setelah endapan dipisahkan ternyata diperoleh endapan dengan kadar Th yang paling besar. Semakin tinggi pH pengendapan maka LTJ ikut mengendap pula. Seperti tampak pada Tabel 6, bawa Th mengendap pada pH diatas pH 0,2 sampai dengan pH 1,75. Efisinsi pengendapan torium terbesar diperoleh pada pengendapan pH 0,85 yaitu sebesar 76,64%. Efisiensi pengendapan Th semakin kecil dengan bertambahnya pH pengendapan. Pada pengendapan awal yaitu pH 0,2 torium hampir tidak mengendap atau efisiensi pengendapannya mendekati 0, sedangkan Ce, La dan Nd efisiensi pengendapanya sangat besar dibanding Th seperti terlihat pada Tabel 7. Tabel 7. Pengaruh pH pengendapan terhadap efisiensi pengendapan unsur (Volume yang diendapkan 5000 ml) Efisiensi pengendapan,% pH Pengendapan Th La Ce Nd 0,20 ~0 21.39 87.21 8.07 0,85 76.64 4.33 1.25 1.61 1,25 21.75 4.12 0.60 1.70 1,75 7.71 4.19 2.32 1.38 2,00 ~0 13.40 7.54 3.54 2,25 ~0 0.36 2.03 0.15 Tampak pada Tabel 8. bahwa pada pengendapan pH 0,2 dan pH 2 serta pH 2,25 faktor pisah torium dengan LTJ mendekati sangat kecil (ss), hal ini disebabkan karena pada pengendapan pH tersebut Th tidak mengendap. Sedangkan pada pengendapan pH 0,85 diperoleh faktor pisah Th terhadap unsur LTJ paling besar, dan faktor pisah


Suyanti, dkk.

ISSN 0216 - 3128

torium terhadap unsur LTJ semakin kecil dengan bertambahnya pH pengendapan. Tabel 8. Pengaruh pH pengendapan terhadap faktor pisah Th terhadap unsur Ce, La dan Nd (Volume yang diendapkan 5000 ml) pH Faktor pisah Th terhadap unsur Pengendapan La Ce Nd 0,20 ss ss ss 0,85 17.688 61.169 47.569 1,25 5.276 36.260 12.803 1,75 1.839 3.318 5.582 2,00 ss ss ss 2,25 ss ss ss SS = sangat kecil

Untuk memperoleh endapan torium dengan konsentrasi Th relatif, efisiensi pengendapan Th dan faktor pisah Th dengan LTJ yang besar maka leburan encer pasir monasit setelah diendapkan pH 0,2 endapan dipisahkan, dan filtratnya diendapkan kembali sampai pH 0,85 menggunakan NH4OH.

Variasi Berat NaOH Natrium hidroksida ( NaOH ) adalah merupakan basa kuat, maka mudah untuk mengendapkan Th dan LTJ. Pasir monasit jika ditambahkan NaOH, Th dan logam tanah jarang mengendap secara bersamaan sehingga tidak terjadi pemisahan antara Th dan logam tanah jarang. Semakin banyak NaOH yang ditambahkan berat endapan semakin kecil, hal ini disebabkan karena selain sebagai pengendap NaOH bisa berfungsi juga untuk melarutkan posfat. Maka semakin banyak NaOH yang ditambahkan ion posfat dalam endapan semakin kecil sehingga berat endapan semakin kecil. Penggunaan NaOH untuk pemisahan Th dan LTJ tidak baik, tetapi sangat baik untuk penghilangan / melarutkan ion posfat dalam endapan. Tabel 9. Pengaruh berat NaOH terhadap pH larutan dan kadar unsur dalam endapan (volume yang diendapkan 1000 ml) Kadar unsur, % Berat Berat NaOH, g Endapan Th La Ce Nd 120 75,3165 8,783 10,075 18,928 5,715 160 63,5572 7,173 11,175 33,027 6,022 200 63,5200 6,464 11,520 20,406 6,080 240 62,6191 6,227 13,204 22,593 6,599 300 61,7611 6,241 13,727 23,364 6,830

KESIMPULAN Penggunakan NH4OH untuk pengendapan torium dari pasir monasit diperoleh hasil yang lebih baik dibanding menggunakan NaOH. Hasil yang optimum pengendapan Th diperolah pada

153

pengendapan hasil leburan encer pasir monasit yang diendapkan secara bertingkat pH 0,2 kemudian filtratnya diendapkan kembali pada pH 0,85. Pada kondisi tersebut diperoleh endapan torium dengan kadar Th = 20,06%, efisiensi pengendapan Th 76,64% dan faktor pisah Th - Ce = 17,169, Th-La= 61,169 dan Th-Nd= 47,569.

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Djoko Sardjono yang telah membantu penulisan dan koreksi makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA 1.

Cuthbert,F.L.Thorium Production Technology., Massachusetts, U.S.A: Addison-Wesley Publishing Company. INC.hal 122 (1958). 2. Keenan, ”Ilmu Kimia Untuk Universitas”, Erlangga, Jakarta (1992). 3. Prakash, S., ”Advanced Chemistry Of Rare Element”, S. Chaned Co.Ltd, New Delhi (1975). 4. GEANKOPLIS C,J., Transport Process and Unit Operations, Allyn and Bacon Inc, London, `1983. 5. Benedict, M., Pigfoth, T.H., and Levi, H.W., 1981, ”Nuclear Chemical Engineering”, McGraw-Hill Book Company, New York 6. Biyantoro, Dwi dkk, 1991, ”Pengendapan Logam Tanah Jarang Dari Pasir Monasit”, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah, PPNYBATAN, 7. Purwani, M.V., 1999, ”Pemisahan dan Pemurnian Serium (Ce), Lantanum (La), dan Neodimium (Nd) dari Pasir Monasit”, Laporan Penelitian, P3TM-BATAN, Yogyakarta 8. Soendoro, R., 1988, ”Analisa Kimia Kuantitatif”, Erlangga, Jakarta

TANYA JAWAB Rosika K  Alatapa yang digunakanuntukanalisis ?  Faktor apa yang menentukan bahwa pengendapan dengan NH4OH lebih baik disbanding NaOH? Suyanti  Alat yang digunakan untuk analisis adalah spektrofotometer pendar sinar-x  Faktor yang menentukan bahwa pengendapan menggunakan NH4OH lebih baik dibanding menggunakan NaOH adalah hasil yang diperoleh kadar Th tinggi, factor pisah Th dengan unsure logam tanah jarang besar , efisiensi pengendapan Th tinggi dan efisiensi pengendapan unsue logam tanah jarang sekecil-kecilnya.


ISSN 0216 - 3128

154 Sunardjo-PTAPB

 Apa latar belakang pemilihan judul tersebut dan berapa efisiensi pemisahannya, mohon dijelaskan Suyanti  Latar belakang pemilihan judul adalah :Pasir monasit adalah hasil samping tambang timah yang mengandung unsure logam tanah jarang (LTJ) dan Th sekitar 5%. Manfaat Th selain sebagai bahan bakar nuklir juga dalam industry banyak kegunaanya, dan LTJ yang bebas Th mempunyai nilai jual yang tinggi maka layak dilakukan pemisahan Th dengan cara pengendapan ini. Pemisahan dengan cara pengendapan didasarkan pada perbedaan KSp, Th mempunyai harga KSp yang lebih kecil atau pKSp yang lebih besar disbanding unsure logam tanah jarang sehingga Th diharapkan mengendap terlebih dahulu dan terpisah dengan logam tanah

Suyanti, dkk.

jarang. Menurut Prakash: Setiap senyawa tertentu yang terkandung pada logam tanah jarang mempunyai bentuk atau senyawa tertentu jika diendapkan dengan senyawa pengendap, sehingga dapat diperoleh derajat pemisahan yang efektif. Urutan Pemisahan Unsur dengan cara pengendapan dengan menggunakan amonia adalah :Th, Ce, Sc, Yb, Tm, Er, Ho, Dy, Y, Sm, Nd, Gd, Pr, dan La. Selain itu proses pemisahan dengan metode pengendapan mempunyai keuntungan diantaranya sangat mudah, sederhana dalam pengerjaannya dan dapat dilakukan dengan pralatan sederhana, maka dilakukan penelitian dengan judul tersebut. Sebagai ukuran keberhasilan proses ini adalah selain kadar dan efisiensi pengendapan yang tinggi adalah faktor pisah antara Th dengan unsur logam tanah jarang yang besar, jadi bukan efisensi pemisahan.


PENGENDAPAN TORIUM DARI HASIL OLAH PASIR MONASIT

Recommend Documents