## Analisis Petrografi Fasa Molybdenum (Mo) dari
Oksida Primer Fe 2 O 3 Deposit Bontocani dengan Teknik X-Ray Mapping dan Difraksi Sinar-X

## Subaer, Nurhayati, Nurhasmi dan Nurfadillah
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Makassar Email: jzubayir@yahoo.com
Received 30-05-2014 , Revised 28-06-2014, Accepted 22-07-2014 , Published 31-10-2014

## ABSTRACT
A researh related to petrogaphy analysis of molybdenum (Mo) has been conducted. The main objective  of  this  study is  to  get  quantitative  information  about  the  composotion of molybdenum (Mo) as a minor phase of primer mineral Fe 2 O 3 deposited at Bontocani, District of Bone South Sulawesi. The petrography analysis was performed on 10 samples by means of Tescan Vega3SB Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Bruker X-Ray Mapping and  Energy  Dispersive  Spectroscopy  (EDS).  Crystallinity  level  and  chemical  composition (phase)  mineral  constituent  were  performed  by  using  MiniFlexII  X-Ray  Diifraction  (XRD). The  petrography  analysis  in  the  form  of  elemental  mapping  show the  position  of  Mo  along with  Fe,  S  and  other  elements.  The  XRD  analysis  showed that that  the  Mo  mineral  of Bontocani deposit is found in the form of pure Mo element with a concentration of 0.2 – 8.0 wt%,  compound  of Fe 17 (Mo 3 ) 0.1 and  Fe 2 (MoO 4 ) 3 with  a  concentration  of  2.04  wt%  and  14.0 wt%.
Keywords: molybdenum, petrograpy, SEM, x-ray diffraction and x-ray mapping.

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  yang  berkaitan  dengan  analisis  petrografi  fasa  mineral molybdenum (Mo). Tujuan  utama  penelitian  ini  adalah  untuk  memperoleh informasi kuantitatif  komposisi molybdenum  (Mo) sebagai fasa  minor  oksida  (mineral)  primer  Fe 2 O 3 deposit  Kecamatan  Bontocani,  Kabupaten  Bone  Sulawesi  Selatan.  Analisis  petrografi dilakukan  terhadap  10  sampel  dengan  menggunakan  Scanning  Electron  Microscopy  (SEM) Tescan  Vega3SB  yang  dilengkapi  dengan  fasilitas  Bruker  X-Ray  Mapping  dan  Energy Dispersive  Spectroscopy  (EDS).  Analisis  kekristalan  dan  kuantitas  komposisi  kimia  (fasa) penyusun  sampel  mineral  dilakukan  dengan  Rigaku  MiniFlexII  X-Ray  Diffraction  (XRD). Analisis  petrografi  dalam  bentuk  pemetaan  elemen  memperlihatkan  posisi  Mo    bersama mineral lain seperti Fe dan S. Hasil analisis XRD memperlihatkan bahwa fasa Mo dari mineral deposit Kecamatan Bontocani ditemukan dalam bentuk   unsur  murni  Mo dengan  konsentrasi antara  0,2 – 8,0  wt%  ,  senyawa  Fe 17 (Mo 3 ) 0.1 dan  oksida  Fe 2 (MoO 4 ) 3 masing-masing  dengan konsentrasi sebesar 2,04 wt % dan 14,0 wt%.
Kata kunci: molybdenum, petrografi, SEM, x-ray diffraction and x-ray mapping

## PENDAHULUAN
Molybdenum  (Mo)  ditemukan  sebagai  elemen  utama  granit.  Selain  itu,  Mo  ditemukan juga  di  dalam  mineral molybdenite (MoS 2 ), ferrimolybdite (Fe 2 (MoO 4 ) 3 , wulfenite (PbMoO 4 )  dan powellite (CaMoO 4 ) yang  ditambang  secara  komersial [1] . Dalam  dunia industri, Mo digunakan dalam produksi baja dan alloy, filamen, katalis, manufaktur plastik dan pigmen. Potensi aplikasi Mo yang besar disebabkan oleh titik leleh yang tinggi, tahan oksidasi intrinsik, massa jenis relatif rendah dan konduktivitas termal yang tinggi [2] .
Mo  termasuk logam  refraktori yang  penting  dan diekstrak  dari bijih sulfidanya, molybdenite.  Gambar  1(a)  memperlihatkan  serbuk  Mo  yang  diekstrak  dari  MoS 2 [2] . Kelimpahan  unsur  Mo  menempati  urutan  ke  56  di  dalam  kerak  bumi. Mo  merupakan unsur transisi yang berada pada golongan VIb, memiliki sifat kimia yang serupa dengan Cr dan W, dengan nomor atom 42 dan nomor massa 96. Mo adalah logam yang berwarna abu-abu  keperakan,  sangat  keras  dan  dengan  massa  jenis  sekitar  10,2 g/cm 3 [3] . Mo memiliki  struktur  atom Body  Centered-Cubic (BCC) [3] dengan  a  =  a=  0,31468  nm  pada suhu  25 o C. Mo memiliki dua  bentuk  kristal  yaitu  hexagonal  (a=  3,16,  c  =12,29Å) dan rhombohedral  (a=3,17,c=18,38Å) [3] . Molybdenite (MoS 2 )  dapat  terjadi  dalam dalam bentuk  hexagonal  dengan  tipe  struktur  berlapis  dalam  rhombohedral [4,5] . Struktur  kristal dari MoS 2 ditunjukkan pada Gambar 1(b).
(a) (b)
Gambar 1. (color online) (a) Serbuk Mo dari ekstraksi MoS 2 [2] , dan (b) Struktur kristal MoS 2 [5]
Studi ini berkaitan dengan analisis petrografi fasa Mo  yang terkandung di dalam mineral Fe 2 O 3 primer  deposit  Bontocani,  Kabupaten  Bone  Sulawesi  Selatan.  Bijih  besi  yang dieksplorasi  di  daerah  tersebut  diketahui  mengandung  berbagai  mineral  ikutan  seperti pyrite (FeS 2 ).
Gambar 2. (color online) Contoh batuan (mineral) deposit Bontocani (sampel MB 11)
Petrografi  merupakan  teknik  analisis  mikroskopis  yang  berkaitan  dengan  informasi mengenai  identitas  mineral  (batuan)  serta  komposisi  kimianya [6] .  Dalam  penelitian  ini analisis  petrografi  dilakukan  terhadap  10  sampel  dari  titik  yang  berbeda.  Gambar  2 memperlihatkan contoh batuan (mineral) yang diambil dari lokasi penelitian.
Petrografi  dilakukan  dengan  menggunakan Scanning  Electron  Microscope (SEM)  yang dilengkapi  dengan  fasilitas X-Ray  Mapping dan Energy  Dispersive  Spectroscopy (EDS). Teknik ini juga dipakai untuk mempelajari isotop sulfur dari mineral pyrite pada tambang emas [7] .

## METODE
Penelitian  ini  dilakukan  melalui  dua  tahap:  (a)  eksplorasi  lapangan  berupa  pengumpulan sampel  di  lokasi  pertambangan  bijih  besi  di  Kecamatan  Bontocani,  Kabupaten  Bone, Sulawesi  Selatan,  (b)  penelitian  laboratoris  yang  meliputi  seleksi  sampel,  penyiapan sampel untuk pengujian SEM, X-Ray Mapping dan EDS dan XRD. Sampel untuk X-Ray Mapping  berukuran  1  cm x  1  cm x  0,1  cm.  Permukaan  sampel  dipoles hingga  mencapai kehalusan 50 μm dengan menggunakan PreciPolish Grinding & polishing.
Citra SEM diambil dengan menggunakan Tescan Vega3SB Scanning Electron Microscopy (SEM)  pada  tegangan  pemercepat  20  kV  dengan  menggunakan  detektor Back  Scattered Electron (BSE). Detektor ini digunakan karena peka terhadap perbedaan  komposisi pada permukaan  sampel.  X-Ray  Mapping  dilakukan pada  perbesaran  500 – 1000  kali  dengan membagi luas citra (view area) sebanyak 25 bujur sangkar dan dengan waktu total scan 10 menit. Pengujian elemental dengan EDS dilakukan dengan Bruker Quantax System dengan EDS Detector yang dilengkapi dengan software Esprit 1.9.
Fasa kekristalan sampel diuji dengan Rigaku MiniFlexII X-Ray Diffraction (XRD). Sampel berbentuk padatan dengan ukuran 1,5 cm x 1,5 cm x 0,2 cm dan dengan permukaan yang
Sampel MB_11
rata melalui polishing. Pengukuran dilakukan pada rentang sudut 10 o – 80 o 2  dengan scan speed 0.2 o /s. Analisis kualitatif difraktogram sampel dilakukan dengan teknik search and match memanfaatkan  software  bawaan  mesin  berupa  PDXL2  yang  dilengkapi  dengan kartu  ICDD  (International  Centre  for  Diffraction  Data)  ver.  2011.  Analisis  kuantitatif (wt%) fasa kristal diuji dengan metode RIR (Reference Intensity Ratio). Hasil pengukuran XRD selanjutnya dibandingkan dengan hasil pengukuran elemental dengan menggunakan EDS.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Citra SEM, X-Ray Mapping, Spektrum EDS dan pengukuran dengan XRD dilakukan pada 9 sampel. Gambar 3 memperlihatkan citra SEM sampel MB 11.
Gambar  3  memperlihatkan  permukaan  sampel  dengan  warna  (grey  scale)  yang  berbeda akibat  perbedaan  komposisi  elemen  (unsur  atau  atom)  penyusun.    Hasil X-Ray  Mapping pada  citra  tersebut  diperlihatkan  pada  Gambar  4.  Pada Gambar  4,  posisi  elemen  yang terkandung pada permukaan sampel meliputi unsur Fe, S, Si, Al, Mo, dan Na.
Gambar 3.(color online) Citra SEM (BSE) sampel MB 11 Gambar 4. (color online) X-Ray Mapping sampel MB 11
Penelitian ini dilaksanakan untuk mengidentifikasi dan menentukan kuantitas mineral Mo dan senyawa yang menyertainya.
Pada Gambar  5  diperlihatkan  pemetaan  unsur  Fe,  S,  dan  Mo  disertai  dengan  kuantitas komposisi  kimia  wt%  masing-masing  unsur  tersebut  berdasarkan  uji  EDS.  Posisi  unsur lain seperti Si, Al, dan Na tidak disertakan pada Gambar 5. Hasil pengujian dengan XRD menunjukkan bahwa sampel MB 11 mengandung unsur Mo dengan konsentrasi tertinggi.
Gambar 5. (color online) X-Ray Mapping pada permukaan sampel MB 11yang memperlihatkan posisi elemen Fe, S dan Mo masing-masing disertai dengan persen berat (wt% ) berdasarkan hasil pengukuran EDS. Peta untuk elemen lainnya tidak diperlihatkan.
Gambar 4 dan 5 memperlihatkan sebaran elemen pada permukaan sampel MB 11. Posisi elemen  Mo  sebagai  fasa  minor  jelas  terlihat  pada  posisi  pada  kolom  0,3 – 0.5  mm  dan baris 0 – 0,1 mm. Hasil pengukuran EDS secara lengkap menunjukkan bahwa elemen lain dari sampel tersebut adalah Si sebesar 1,03 wt% dan Al 0,47 wt%.
Gambar  6 memperlihatkan  hasil  analisis  difraktogram  sampel  MB  11.  Pada  sampel tersebut ditemukan tiga fasa kristal dengan kuantitas yang berbeda yakni quartz, hematite, diiron molybdenum(IV) oxide.
Fe 38,22wt% S 17,22 wt%
Mo 5,01wt%
Gambar 6. (color online) Hasil analisis difraktogram sampel MB 11
Hasil  pengukuran  fasa  kristal  dan  senyawa  Mo  dengan  metode RIR berdasarkan  data difraktogram setiap sampel yang diuji diperlihatkan pada tabel 1. Fasa kristal elemen dan senyawa lain pada setiap sampel tidak dimasukkan dalam tabel tersebut.
Tabel  1  memperlihatkan  bahwa  mineral  deposit  Bontocani  mengandung  elemen  Mo  dan senyawa  Mo  berupa ferrimolybdenite yang  terdiri  atas iron  molybdenum, diiron molybdenum (IV) oxide, dan diiron molybdenum. Sampel MB 13 mengandung elemen Mo dengan  konsentrasi  paling  besar,  sampel  MB  11  dan  MB  14  mengandung  oksida  Fe  dan Mo  dengan  konsentrasi  paling  besar,  masing-masing  sebesar  44  dan  14  wt%.  Tingginya kandungan oksida Mo pada kedua sampel tersebut merupakan indikasi bahwa mineral Mo yang terkandung pada deposit mineral Bontocani layak untuk dieksplorasi lebih lanjut dan diekstrak  sebagai  mineral  komersial atau  digunakan  pada  industri  logam  dalam  negeri. Teknik  ekstraksi  mineral Mo  serta  karakterisasi  sifat  fisik,  mekanik  dan  termalnya akan dilakukan sebagai tahap ketiga dari penelitian ini.
Tabel 1. Fasa kristal dan senyawa Mo (wt%) sampel mineral deposit Bontocani hasil pengukuran XRD.
No Nama Sampel Mo (wt %) 1 MB_4 2.2 2 MB_5 1.7 3 MB_9 0.2 4 MB_10 2.04 (iron Molybdenum) 5 MB_11 44 (diiron Molybdenum (IV) oxide) 6 MB_12 1.03 7 MB_13 8 8 MB_14 14 (iron molybdenum oxide) 9 MB_16 0.3 10 MB_17 0.44

## KESIMPULAN
Scanning Electron Microscope (SEM) yang dilengkapi dengan fasilitas Energy Dispersive Spectroscopy (EDS)  dan X-Ray  Mapping yang  dikombinasikan  dengan  pengujian X-Ray Diffraction  (XRD) merupakan  teknik  petrografi  yang  sangat  baik.  Teknik  ini  berhasil mengidentifasi  mineral  Mo  dan  senyawanya  serta  berbagai  jenis  mineral  lain  secara kuantitatif dari deposit mineral Bontocani, Kabupaten Bone, Sulawesi Selatan.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Reddy K.J., Munn L.C., & Wang L., 1997, Chemistry and Mineralogy of Molybdenum in Soils, In U. C. Gupta, Ed. Molybdenum in Agriculture, Cambridge University Press, Cambridge, Hal. 4 – 22.
2 Shields J. J. A., 2013, Applications of Mo Metal and its Alloys, London: International Mo Association (IMOA).
3 Saduman S.,  Senol Y.,  & Ugur S., 2013, Structural  Characterization  of  Mo  silicides Deposited on Mo by Pack Method. Metal, Vol. 5, Hal. 15-17.
4 Prasad P.,  Mankhand T.  R.,  &  Parasad A.J.K., 1997, Mo  Extraction  Proces:  An Overview, NML Technical Journal, 39(0027-6839), pp. 39-58.
5 Tsigdinos G. A., 1978, Inorganic Sulfur Compounds of Mo. Climax Mo Company of Michigan, Research Laboratory.
6 Philpotts,  A.R., 2003, Petrography  of  Igneous  and  Metamorphic  Rocks,  Waveland Press. Inc., Illinois.
7 Abdollahi M.J., Karimpour M.H.,and Kheradmand A, 2009, Petrography and Sulphur Isotope  Studies  of  Pyrites  in  the  Muteh  Gold  Deposit,  American  Journal  of  Applied Sciences 6 (6), Hal. 1086-1092.