Logam Tanah Jarang dan Pemanfaatannya Pada Industri
 |
| Gambar persebaran tanah jarang |
Tanah jarang memiliki prospek yang sangat besar untuk menjadi bahan tambang yang paling mahal karena mengandung berbagai jenis logam yang akan digunakan untuk berbagai industri strategis.
Tidak salah tanah jarang disebut sebagai harta karun baru, karena manfaatnya yang sangat besar di masa depan. Indonesia diketahui menjadi negara pemilik cadangan logam tanah jarang, meskipun dalam jumlah sedikit.
Sebelum teknologi pengolahan modern berkembang, identifikasi dan ekstraksi REE tunggal sangat sulit dilakukan. Saat ini, tidak hanya konsentrat RE mineral dan RE garam yang dapat dijumpai di pasaran dunia. Namun, dapat dijumpai pula REE tunggal dalam bentuk RE metal dan RE oksida.
Penggunaan tanah jarang sangat luas dan kini erat kaitannya dengan industri teknologi tinggi. Industri komputer, telekomunikasi, nuklir, dan ruang angkasa di masa mendatang yang diperkirakan akan mendominasi penggunaan tanah jarang, terutama REE tunggal, seperti neodymium, samarium, europium, gadolinium, dan yttrium.
Pada umumnya, fungsi RE metal dan paduannya adalah untuk mempermudah dalam proses peleburannya sendiri serta untuk meningkatkan mutu produk akhir. Hal ini disebabkan salah satu keuntungan RE metal dan paduannya dapat mengendalikan kandungan inklusi sulfida dalam produk akhir.
1. Industri Besi Baja
Pengertian Tanah Jarang
Tanah jarang sering disebut dengan logam tanah jarang, disebut logam karena endapan tanah jarang tersebut mengandung berbagai jenis logam. Tanah jarang dalam bahasa inggris disebut dengan Rare Earth Element sehingga disingkat dengan REE.
Tanah jarang adalah nama yang diberikan kepada kelompok lantanida, yang merupakan logam transisi dari group 111 B pada tabel periodik. Kelompok lantanida terdiri dari 15 unsur, yaitu lanthanum hingga lutetium, ditambah dengan yttrium. Karena unsur terakhir ini memiliki sifat sebagai tanah jarang.
Sebelum teknologi pengolahan modern berkembang, identifikasi dan ekstraksi REE tunggal sangat sulit dilakukan. Saat ini, tidak hanya konsentrat RE mineral dan RE garam yang dapat dijumpai di pasaran dunia. Namun, dapat dijumpai pula REE tunggal dalam bentuk RE metal dan RE oksida.
Penggunaan tanah jarang sangat luas dan kini erat kaitannya dengan industri teknologi tinggi. Industri komputer, telekomunikasi, nuklir, dan ruang angkasa di masa mendatang yang diperkirakan akan mendominasi penggunaan tanah jarang, terutama REE tunggal, seperti neodymium, samarium, europium, gadolinium, dan yttrium.
Proses Pembentukan Tanah Jarang
REE merupakan kelompok lantanida yang terdiri dari lanthanum hingga lutenium, yang satu sama lain mempunyai sifat kimia sama. Yttrium, walaupun tidak termasuk dalam kelompok lantanida, karena mempunyai toleransi sifat sebagai tanah jarang, dimasukkan ke dalam kelompok ini juga.Berdasarkan variasi radius ion dan susunan elektron yang besar, REE diklasifikasikan ke dalam dua sub kelompok, yaitu:
1. REE ringan atau subkelompok cerium yang meliputi lanthanum hingga europium.
2. REE berat atau subkelompok yttrium yang meliputi gadolinium hingga lutetium dan yttrium.
3. Tanah jarang mempunyai sifat reaktif tinggi terhadap air dan oksigen, bentuk senyawa stabil dalam kondisi oksida +3, titik leleh relatif tinggi, serta sebagai bahan penghantar panas tinggi.
Logam tanah jarang tersebar luas dalam konsentrasi rendah (10 - 300 ppm) pada banyak formasi batuan yang melingkupi kerak bumi. Walaupun tanah jarang lebih umum dijumpai pada batuan granitik dibandingkan dengan pada variasi batuan basa, konsentrasi REE tertinggi dijumpai pada batuan beku alkalin dan karbonatit.
Dalam berbagai batuan, REE mineral pada umumnya merupakan mineral ikutan (accessory minerals), bukan sebagai mineral utama pembentuk batuan. Berdasarkan mula jadi, cebakan RE mineral dibagi dalam dua tipe, yaitu cebakan primer sebagai hasil proses magmatik hingga hidrotermal, serta cebakan sekunder sebagai hasil proses rombakan dan sedimentasi.
Pembentukan RE mineral primer dalam batuan yang berasosiasi karbonatit menghasilkan mineral bastnaesit dan monasit. Cebakan REE mineral yang umum dikenal dan diusahakan adalah cebakan sekunder, yang sebagian besar berupa mineral monasit yang telah mengalami rombakan dari batuan asalnya serta telah diendapkan kembali sebagai endapan sungai, danau, delta, dan pantai.
1. REE ringan atau subkelompok cerium yang meliputi lanthanum hingga europium.
2. REE berat atau subkelompok yttrium yang meliputi gadolinium hingga lutetium dan yttrium.
3. Tanah jarang mempunyai sifat reaktif tinggi terhadap air dan oksigen, bentuk senyawa stabil dalam kondisi oksida +3, titik leleh relatif tinggi, serta sebagai bahan penghantar panas tinggi.
Logam tanah jarang tersebar luas dalam konsentrasi rendah (10 - 300 ppm) pada banyak formasi batuan yang melingkupi kerak bumi. Walaupun tanah jarang lebih umum dijumpai pada batuan granitik dibandingkan dengan pada variasi batuan basa, konsentrasi REE tertinggi dijumpai pada batuan beku alkalin dan karbonatit.
Dalam berbagai batuan, REE mineral pada umumnya merupakan mineral ikutan (accessory minerals), bukan sebagai mineral utama pembentuk batuan. Berdasarkan mula jadi, cebakan RE mineral dibagi dalam dua tipe, yaitu cebakan primer sebagai hasil proses magmatik hingga hidrotermal, serta cebakan sekunder sebagai hasil proses rombakan dan sedimentasi.
Pembentukan RE mineral primer dalam batuan yang berasosiasi karbonatit menghasilkan mineral bastnaesit dan monasit. Cebakan REE mineral yang umum dikenal dan diusahakan adalah cebakan sekunder, yang sebagian besar berupa mineral monasit yang telah mengalami rombakan dari batuan asalnya serta telah diendapkan kembali sebagai endapan sungai, danau, delta, dan pantai.
Mineral Logam Berharga Tanah Jarang
Selama ini telah diketahui lebih dari 100 jenis REE mineral, dan 14 jenis diantaranya diketahui mempunyai kandungan total % REO tinggi. REE mineral tersebut dikelompokkan dalam mineral karbonat, fosfat, oksida, silikat dan flourida.Meskipun demikian, saat ini hanya terdapat tiga jenis REE mineral yang diusahakan dan dipasarkan secara komersial, yaitu bastnaesit, monasit, dan senotim. Penjelasan ketiga mineral ini dapat dijelaskan, seperti di bawah ini:
1. Bastnaesit
Bastnaesit mengandung 7 - 10% REO dan yttrium sangat kecil (0,05%). Sifat fisik bastnaesit antara lain berwarna kuning pucat hingga coklat, kekerasan sekitar 4 - 4,5 (skala Mohs) dan berat jenis 5. Cebakan bastnaesit dijumpai sebagai urat - urat bijih dan sedimentasi dalam suatu kelompok batuan karbonatit - silikat.
1. Bastnaesit
Bastnaesit mengandung 7 - 10% REO dan yttrium sangat kecil (0,05%). Sifat fisik bastnaesit antara lain berwarna kuning pucat hingga coklat, kekerasan sekitar 4 - 4,5 (skala Mohs) dan berat jenis 5. Cebakan bastnaesit dijumpai sebagai urat - urat bijih dan sedimentasi dalam suatu kelompok batuan karbonatit - silikat.
Cadangan bastnaesit terbesar terdapat di Bayan Obo (China), sedangkan cadangan komersial dengan kadar sangat tinggi dijumpai di Mountain Pass (California, Amerika Serikat).
2. Monasit
Monasit mengandung lebih dari 70% REO dan 2% Y2O3. Sifat fisik monasit antara lain berwarna kuning hingga coklat kemerahan dengan kekerasan 5 (skala Mohs), berat jenis 5, serta mempunyai ketahanan terhadap proses pelapukan.
Cebakan utama monasit adalah endapan aluvial dan pasir pantai, yang dijumpai bersama - sama dengan mineral berat lain, seperti ilmenit, rutil, kasiterit, dan zirkon.
Endapan pantai terpenting yang mengandung lebih dari 80% mineral berat dan 1 - 20% monasit terdapat di sepanjang pantai Australia, Bahia dan Espirito Santo (Brazil), serta Tamil Nadu dan Kerala (India).
2. Monasit
Monasit mengandung lebih dari 70% REO dan 2% Y2O3. Sifat fisik monasit antara lain berwarna kuning hingga coklat kemerahan dengan kekerasan 5 (skala Mohs), berat jenis 5, serta mempunyai ketahanan terhadap proses pelapukan.
Cebakan utama monasit adalah endapan aluvial dan pasir pantai, yang dijumpai bersama - sama dengan mineral berat lain, seperti ilmenit, rutil, kasiterit, dan zirkon.
Endapan pantai terpenting yang mengandung lebih dari 80% mineral berat dan 1 - 20% monasit terdapat di sepanjang pantai Australia, Bahia dan Espirito Santo (Brazil), serta Tamil Nadu dan Kerala (India).
Cebakan monasit lainnya terdapat di Sri Lanka, Afrika Selatan, Madagaskar, Malaysia, Indonesia, Thailand, China dan Korea Selatan, sedangkan di Amerika Selatan, selain Brazil terdapat di Uruguay dan Argentina.
3. Xenotim
Xenotim mengandung lebih dari 62% REO, dan merupakan sumber utama dari REE berat dan yttrium. Mineral ini dapat pula mengandung unsur - unsur radioaktif, seperti uranium dan thorium. Sifat fisik xenotim antara lain berwarna kuning hingga hijau kecoklatan, kekerasan 4,5 (skala Mohs) dan berat jenis 4,5.
Xenotim terutama diperoleh sebagai produk sampingan dari penambangan dan pengolahan bijih timah aluvial di Indonesia, Malaysia, Thailand dan Australia.
Berikut daftar negara pemilik cadangan tanah jarang dunia dalam satuan ribu ton REO:
1. Cina 36.000
2. Amerika Serikat 5.500
3. India 1.800
4. Australia 680
5. Negara CCS 450
6. Kanada 164
7. Malaysia 30
8. Brazilia 20
9. Thailand 1
10. Lainnya 174
Prospek daerah tanah jarang terutama terdapat pada cebakan primer belum banyak diketahui, namun, yang telah diketahui secara pasti adalah cebakan sekunder, yaitu berupa mineral monasit dan senotim. Mineral ini merupakan mineral ikutan bijih timah sekunder yang dijumpai di daratan dan perairan P. Karimun Kundur, P. Bangka dan P. Belitung.
3. Xenotim
Xenotim mengandung lebih dari 62% REO, dan merupakan sumber utama dari REE berat dan yttrium. Mineral ini dapat pula mengandung unsur - unsur radioaktif, seperti uranium dan thorium. Sifat fisik xenotim antara lain berwarna kuning hingga hijau kecoklatan, kekerasan 4,5 (skala Mohs) dan berat jenis 4,5.
Xenotim terutama diperoleh sebagai produk sampingan dari penambangan dan pengolahan bijih timah aluvial di Indonesia, Malaysia, Thailand dan Australia.
Cadangan Tanah Jarang di Dunia
Cadangan dan sumber daya tanah jarang dunia diperkirakan sebesar 45 juta ton REO, atau sekitar 1000 kali konsumsi dunia saat ini. Hampir seluruh cadangan tersebut dijumpai dalam bentuk mineral bastnaesit dan monasit, yang berarti hampir sekitar 94% merupakan sumber REE ringan.Berikut daftar negara pemilik cadangan tanah jarang dunia dalam satuan ribu ton REO:
1. Cina 36.000
2. Amerika Serikat 5.500
3. India 1.800
4. Australia 680
5. Negara CCS 450
6. Kanada 164
7. Malaysia 30
8. Brazilia 20
9. Thailand 1
10. Lainnya 174
Prospek daerah tanah jarang terutama terdapat pada cebakan primer belum banyak diketahui, namun, yang telah diketahui secara pasti adalah cebakan sekunder, yaitu berupa mineral monasit dan senotim. Mineral ini merupakan mineral ikutan bijih timah sekunder yang dijumpai di daratan dan perairan P. Karimun Kundur, P. Bangka dan P. Belitung.
Penambangan Tanah Jarang
RE mineral ditambang secara open pit (tambang terbuka) untuk cebakan primer (bastnaesit), sedangkan tambang semprot dan kapal keruk (dredging) untuk cebakan - cebakan aluvial (monasit dan senotim). Pada umumnya mineral - mineral tersebut merupakan produk sampingan, kecuali cebakan bastnaesit di Mountain Pass yang merupakan produk utama. |
| Gambar penambangan tanah jarang di Mountain Pass, Amerika Serikat |
Proses pemurnian bertujuan untuk memperoleh RE garam yang salah satu atau lebih unsur telah dipisahkan, serta REE tunggal baik dalam bentuk RE oksida maupun RE metal. Tahapan umum proses pengolahan dan pemurnian tanah jarang.
Pemanfaatan Logam Tanah Jarang
Pemanfaatan RE metal dan paduannya terutama dalam industri logam telah berlangsung sejak tahun 1984. Jenis RE metal dari paduannya yang terpenting adalah cerium, yttrium, mischmetal dan RE silisida.Pada umumnya, fungsi RE metal dan paduannya adalah untuk mempermudah dalam proses peleburannya sendiri serta untuk meningkatkan mutu produk akhir. Hal ini disebabkan salah satu keuntungan RE metal dan paduannya dapat mengendalikan kandungan inklusi sulfida dalam produk akhir.
Kandungan yang ada pada tanah jarang kebanyakan digunakan untuk berbagai jenis industri. Industri apa saja yang membutukan logam tanah jarang dan dampaknya?. Berikut jenis industri yang membutuhkan logam tanah jarang (RE metal):
1. Industri Besi Baja
Dalam peleburan logam besi baja maupun logam non-besi, RE metal dan paduannya berfungsi untuk meningkatkan mutu produk akhir, seperti:
1. Membantu meningkatkan ketahanan dari keretakan karena adanya tekanan.
2. Memberikan ketahanan lebih merata ke arah memanjang dan melintang.
3. Dapat mengurangi keretakan akibat indusi hidrogen, seperti HS2 atau sumber - sumber hidrogen lainnya.
4. Memperbaiki sifat fisik lainnya, seperti ringan, tahan terhadap gaya tarikan dan geseran serta meningkatkan daya redam terhadap getaran.
Beberapa jenis produk besi baja dan logam paduan non-besi yang menggunakan RE metal dan paduannya antara lain high strength low alloy steel (HSLA steel). phrophiric alloy, paduan magnesium, high carbon steel, paduan aluminium, ductile iron, fecralloy dan super alloy.
1. Membantu meningkatkan ketahanan dari keretakan karena adanya tekanan.
2. Memberikan ketahanan lebih merata ke arah memanjang dan melintang.
3. Dapat mengurangi keretakan akibat indusi hidrogen, seperti HS2 atau sumber - sumber hidrogen lainnya.
4. Memperbaiki sifat fisik lainnya, seperti ringan, tahan terhadap gaya tarikan dan geseran serta meningkatkan daya redam terhadap getaran.
Beberapa jenis produk besi baja dan logam paduan non-besi yang menggunakan RE metal dan paduannya antara lain high strength low alloy steel (HSLA steel). phrophiric alloy, paduan magnesium, high carbon steel, paduan aluminium, ductile iron, fecralloy dan super alloy.
2. Industri Pertambangan Minyak Bumi
Salah satu kegunaan tanah jarang terpenting adalah sebagai katalisator pada pengolahan minyak bumi dan pada sistem emisi gas dari hasil pembakaran minyak. Dalam pengolahan minyak bumi, penambahan 1 - 5% tanah jarang dalam katalis zeolit (buatan) dapat meningkatkan efisiensi proses perekahan katalitik.
3. Industri Otomotif
Dalam industri otomotif, cerium dan lanthanum dengan kemurnian tinggi digunakan sebagai katalisator untuk mengontrol sistem pembuangan emisi gas hasil pembakaran dalam mesin mobil berbahan bakar bensin.
4. Industri Gelas dan Kaca
Sedangkan, dalam industri gelas, tanah jarang mempunyai fungsi sebagai bahan pemoles, bahan peningkat warna, bahan pewarna dan sebagai bahan imbuh untuk menghasilkan gelas - gelas khusus. Tanah jarang yang sering digunakan adalah cerium oksida dan thanum oksida.
Sedangkan, dalam industri gelas, tanah jarang mempunyai fungsi sebagai bahan pemoles, bahan peningkat warna, bahan pewarna dan sebagai bahan imbuh untuk menghasilkan gelas - gelas khusus. Tanah jarang yang sering digunakan adalah cerium oksida dan thanum oksida.
5. Pembuatan Magnet
Samarium, neodymium dan praesodymium oksida dengan kemurnian 96% digunakan sebagai bahan magnet. Magnet samarium-kobalt (Sm-Co) sejak tahun 1970 sudah dikembangkan di Jepang. Saat ini, telah dikembangkan juga magnet neodymium-besi (Nd-Fe) yang kekuatannya dua kali lipat dari magnet Sm-Co.
Masih banyak lagi bidang yang membutuhkan tanah jarang, seperti pada penyimpanan data, laser, nuklir, bidang kedokteran, pemancar cahaya (fosfor) dan bahan superkonduktor (bahan penghantar listrik).
Samarium, neodymium dan praesodymium oksida dengan kemurnian 96% digunakan sebagai bahan magnet. Magnet samarium-kobalt (Sm-Co) sejak tahun 1970 sudah dikembangkan di Jepang. Saat ini, telah dikembangkan juga magnet neodymium-besi (Nd-Fe) yang kekuatannya dua kali lipat dari magnet Sm-Co.
Masih banyak lagi bidang yang membutuhkan tanah jarang, seperti pada penyimpanan data, laser, nuklir, bidang kedokteran, pemancar cahaya (fosfor) dan bahan superkonduktor (bahan penghantar listrik).
Sangat senang menerima kritik dan saran di kolom komentar untuk menyempurnakan artikel ini. Demikian ulasan singkat mengenai “ Logam Tanah Jarang dan Pemanfaatannya Pada Industri “ Semoga Bermanfaat.
Dp.
Dp.
Post a Comment for "Logam Tanah Jarang dan Pemanfaatannya Pada Industri"