ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011): 1 – 3

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi

## Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa

## Penentuan Kandungan Logam Magnetik Komponen Penyusun Abu Layang Batubara
Alfan Hidayatulloh a , Taslimah a* , Abdul Haris a
a Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang 50275
* Corresponding author: taslimah@live.undip.ac.id Art ic le   Info Ab s t rac t Keywords: Fly ash, magnetic metal, destruction, AAS Research  to  determine  the  magnetic  metal  content  of  coal  fly  ash  composite  has  been conducted. The fly ash is a fine powder material produced from coal  combustion with a content of about 80-90% of the total ash produced. The main components of coal fly ash are silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) and iron oxide  (Fe 2 O 3 ). Coal  fly ash samples used were from PLTU Tanjung Jati Jepara. The magnetic component of coal fly ash was obtained by separating the fly ash using the magnetic bar. The process of destruction on samples of fly ash  and  magnetic  components  are  using  aqua  regia.  The  method  for  determining  the magnitude  of  the  magnetic  elements  contained  in  fly  ash  was  the  atomic  absorption spectrophotometry  (AAS)  method.  The  result  of  the  research  shows  that  coal  fly  ash samples had Fe content of 6.17%, Al metal was 3.96%, Mn metal was 1,49% and Cu metal was 0,0045%. The most dominant magnetic metal content in the magnetic component of fly ash was Fe metal at 8.28%, then Al metal was 4.15%, Mn metal was 2.06% and Cu metal is 0.0027%.

## Ab s t rak
Kata kunci: Abu layang, logam magnetik, destruksi, AAS Telah dilakukan penelitian penentuan kandungan logam magnetik penyusun abu layang batubara.  Abu  layang  merupakan  material  berupa  serbuk  halus  yang  dihasilkan  dari pembakaran  batubara  dengan  kadar  sekitar  80-90%  dari  total  abu  yang  dihasilkan. Komponen utama dari abu layang batubara adalah silika (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), dan besi oksida (Fe 2 O 3 ). Sampel abu layang batubara yang digunakan  berasal dari PLTU Tanjung Jati Jepara. Komponen magnetik abu layang batubara diperoleh dengan cara memisahkan abu layang menggunakan batang magnet. Proses destruksi pada sampel abu layang dan komponen  magnetik  menggunakan  aqua  regia.  Metode  untuk  menentukan  besarnya kadar  unsur-unsur  magnetik  yang  terkandung  dalam  abu  layang  adalah  metode spektrofotometri  serapan  atom  (AAS).  Hasil  penelitian  menunjukkan  pada  sampel  abu layang  batubara  mempunyai  kadar  logam  Fe  sebesar  6,17%,  logam  Al  sebesar  3,96%, logam  Mn  sebesar  1,49%  dan  logam  Cu  sebesar  0,0045%.  Kadar  logam  magnetik  yang paling dominan  pada  komponen  magnetik  abu  layang  adalah  logam  Fe  sebesar  8,28%, kemudian  logam  Al  sebesar  4,15%,  logam  Mn  sebesar  2,06%  dan  logam  Cu  sebesar 0,0027%.

## 1. Pendahuluan
Produksi  batubara  pada  tahun  2010  diperkirakan sekitar 153 juta ton, sedangkan pemakaian dalam negeri pada  tahun  tersebut  adalah  108  juta  ton,  sedangkan sisanya  45  juta  ton  merupakan  jumlah  yang  dapat
diekspor.  Dari  pembakaran  batubara  dihasilkan  sekitar 5%  polutan  padat  yang  berupa  abu  ( fly  ash dan bottom ash ),  di  mana  sekitar  10-20%  adalah bottom  ash dan sekitar 80-90% fly ash dari total abu yang dihasilkan [1]. Abu  layang  mengandung  unsur-unsur  logam  berat,
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011) : 1 – 3
meningkatnya  pemakaian  batubara,  maka  beban lingkungan  juga  akan  semakin  berat  dan  perlu diantisipasi dengan pemakaian teknologi batubara bersih dan  pemanfaatan  secara  optimal  dari  limbah  batubara [2].  Pemanfaatan  abu  layang  batubara  yang  sudah dilakukan antara lain sebagai campuran bahan pembuat beton  dan  batu  bata,  campuran  pembuatan  semen  [3], pembuatan zeolit [4], dan pembuatan polimer [5].
Pembentukan batubara melibatkan proses biokimia dan  proses  metamorfosis  yang  akan  berpengaruh terhadap  pembentukan  batubara  secara  keseluruhan, salah satunya adalah kandungan logam dalam batubara tersebut.  Komponen  utama  dari  abu  layang  batubara adalah  silika  (SiO 2 ),  alumina  (Al 2 O 3 ),  dan  besi  oksida (Fe 2 O 3 )  selain  itu  terdapat  beberapa  kandungan  logam lain  termasuk  di  dalamya  logam-logam  yang  bersifat magnetik.  Adanya  komponen  logam  yang  bersifat magnetik  dimungkinkan  abu  layang  batubara  dapat digunakan  sebagai  salah  satu  sumber  bahan  magnetik untuk keperluan industri [6]. Beberapa jenis unsur logam yang  mungkin  ada  dalam  abu  layang  batubara  dan bersifat  magnetik  antara  lain  logam  Fe, Al, Mn  dan  Cu, namun  besarnya  kadar  unsur-unsur  magnetik  tersebut belum  diketahui.  Dalam  penenelitian  ini  dilakukan penentuan  kadar  unsur-unsur  magnetik  Fe, Al, Mn  dan Cu  dari  sampel  abu  layang  batubara  serta  kadar  relatif terhadap komponen magnetiknya.

## 2. Metode Penelitian

## Alat dan Bahan
Sampel  abu  layang  batubara  PLTU  Tanjung  Jati, HNO 3 Pekat, HCl Pekat dan Aquades. Gelas beker, batang pengaduk,  batang  magnet,  labu  ukur,  neraca  analitis, kertas  saring,  corong,  spektrofotometer  serapan  atom Shimadzu AA 6300

## Cara kerja:
Komponen magnetik diambil dari sampel abu layang dengan  menggunakan  batang  magnet.  Sampel  abu layang  dan  sampel  komponen  magnetik  dilakukan destruksi. Destruksi sampel abu layang batubara diambil sebanyak  5  g  dan  dimasukkan  ke  dalam  gelas  beaker kemudian  ditambahkan  aqua  regia  sebanyak  100  ml. Larutan  dipanaskan  di  atas  hot  plate  selama  30  menit. Selanjutnya  larutan  didinginkan  kemudian  dilakukan penyaringan.  Proses  destruksi  pada  sampel  komponen magnetik dilakukan sama dengan proses destruksi pada sampel  abu  layang  batubara . Pengukuran  kadar  logam magnetik  (Fe, Al, Mn dan Cu) dengan meggunakan AAS pada sampel abu layang batubara dan sampel komponen magnetik.

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Proses  destruksi  dilakukan  dengan  menambahkan aqua  regia  pada  sampel  abu  layang  sehingga  terbentuk larutan  hitam  pekat.  Setelah  itu  dilakukan  pemanasan dan  pengadukan.  Pada  proses  tersebut  terjadi pembentukan  gas  yang  berbau  sangat  menyengat  di mana  gas  tersebut  timbul  dari  reaksi  antara  aqua  regia dan  logam-logam  yang  terkandung  dalam  sampel  abu
layang  batubara.  Dengan  pengadukan  dan  pemanasan hingga  mendidih  proses  destruksi  akan  lebih  cepat berlangsung,  hal  ini  dikarenakan  pemanasan  dan pengadukan  dapat  membuat  molekul-molekul  pada sampel  bergerak  lebih  acak  dan  lebih  banyak  terjadi tumbukan  sehingga  diharapkan  sampel  dapat  cepat melarut.  Larutan  hasil  proses  pemanasan  dan pengadukan  disaring  dan  didinginkan,  sehingga dihasilkan larutan berwarna kuning sedikit kehijauan.
Reaksi yang terjadi antara logam Fe, Al, Mn dan Cu dengan aqua regia sebagai berikut:
Fe + HNO 3 + 3 HCl → FeCl 3 + 2H 2 O + NO Al + HNO 3 + 3HCl → A lCl 3 + 2H 2 O + NO 3Mn + 6HCl + 2HNO 3 →3Mn 2+ + 6Cl- + 2NO + 4H 2 O 3Cu + 6HCl + 2HNO 3 →3Cu 2+ + 6Cl - + 2NO + 4H 2 O
Kadar  dari  keempat  logam  magnetik  di  atas  relatif sedikit  hal  ini  dapat  dipengaruhi  dari  kualitas  batubara dari  sampel  abu  layang  tersebut.  Logam  yang  paling besar  kadarnya  adalah  logam  Fe.  Jika  dilihat  dari  kadar logam Fe, batubara yang berasal dari antrasit/ bittuminous coal mempunyai kadar Fe yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan batubara dari ke lignite [7] . Sehingga dapat diperkirakan sampel abu layang yang digunakan berasal dari batubara lignite yang mempunyai kadar logam Fe antara 1-10% .
Tabel 1. Hasil analisis AAS pada sampel abu layang
Logam Hasil Pengukuran (%) Fe 6,17 Al 3,96 Mn 1,49 Cu 0,0045 Tabel 2. Hasil analisis AAS pada sampel komponen magnetik Logam  Hasil Pengukuran (%) Fe 8,77 Al 4,15 Mn 2,06 Cu 0,0027
Jika  melihat  perbandingan  dari  tabel  hasil  analisis AAS  dari  kadar  logam  magnetik  abu  layang  secara keseluruhan dan kadar logam magnetik pada komponen magnetik,  kadar  logam  Fe  mengalami  peningkatan sebesar 2,60%, kadar logam Al mengalami peningkatan sebesar  0,19%,  kadar  logam  logam  Mn  mengalami peningkatan  sebesar  0,57%  sedangkan  kadar  logam  Cu mengalami penurunan sebesar 0,0018%. Pada perbandingan kadar logam Cu, kadar Cu pada komponen magnetik  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  kadar  logam Cu pada abu layang batubara, sedangkan kadar logam Fe pada  komponen  magnetik  mengalami  kenaikan  yang relatif  besar dibandingkan dengan kadar logam Fe pada abu  layang  batubara.  Jika  bahan  komponen  magnetik diberi  medan  magnet  luar,  maka  elektron-elektronnya
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011) : 1 – 3
akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet  atomisnya  searah  dengan  medan  magnet  luar. Jumlah  elektron  tak  berpasangan  pada  suatu  atom memberikan  kontribusi  pada  besarnya  momen  magnet atom.  Sehingga  Atom  yang  memiliki  elektron  yang  tak berpasangan  lebih  banyak diperlukan  medan  luar  yang lebih  besar  untuk  mensejajarkan  momen  magnet  dari elektron-elektron yang dimiliki.
Pada  Fe  dan  Mn  mempunyai  elektron  yang  tidak berpasangan  lebih  banyak,  yaitu  sebanyak  empat elektron pada Fe dan lima elektron pada Mn, Sedangkan pada  atom  Al  dan  Cu hanya  memiliki  satu  elektron  tak berpasangan  yang  memberikan  kontribusi  momen magnet  atom  sehingga  memerlukan  medan  luar  yang lebih  rendah  untuk  mensejajarkan  momen  magnet elektronnya  dari  pada  logam  Fe  dan  Mn.  Hal  tersebut dapat  berpengaruh  pada  proses  pemisahan  komponen magnetik di mana medan magnet akan cenderung lebih menarik  logam-logam  yang  sifat  magnetiknya  lebih tinggi.  Karena  logam  Fe  lebih  tinggi  sifat  magnetiknya pada  saat  dilakukan  pemisahan  komponen  magnetik akan  lebih  mudah  tertarik  dari  pada  logam  yang  lebih rendah sifat magnetiknya seperti Cu, oleh karena itu akan berpengaruh  pada  kadar  komponen  magnetik  untuk kedua logam tersebut.  Logam  Fe karena  mudah tertarik oleh  medan  magnet  maka  akan  relatif  lebih  besar kadarnya,  sedangkan  logam  Cu  karena  lebih  sukar tertarik  medan  magnet  sehingga  kadarnya  lebih  kecil pada sampel komponen magnetik

## 4. Kesimpulan
Sampel abu layang batubara mempunyai kandungan logam Fe sebesar 6,17%, logam Al sebesar 3,96%, logam Mn  sebesar  1,49%  dan  logam  Cu  sebesar  0,0045%. Kandungan logam yang paling dominan pada komponen magnetik  abu  layang  batubara  adalah  logam  Fe  yaitu sebesar 8,28%, kemudian logam Al sebesar 4,15%, logam Mn sebesar 2,06% dan logam Cu sebesar 0,0027%.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  Santosh  Kumar,  Leaching  behaviour  of  elements from  sub-bituminous  coal  fly  ash,  Department  Of Mining Engineering, National Institute of Technology Rourkela, Rourkela [2]  Nikolaos Koukouzas, Jouni Hämäläinen, Chrisovalantis  Ketikidis,  Dimitra  Papanikolaou,
Asimina  Tremouli,  Definition  of  mineral  and chemical  composition  of  fly  ash  derived  from  CFB combustion of coal with biomass, Carbon , 68, 32.29,
(2007) 48.77
[3]  Maoming  Fan,  Qingru  Chen,  Yuemin  Zhao,  Daniel Tao, Zhenfu Luo, Xiuxiang Tao, Yufen Yang, Xingkai Jiang,  Jinbo  Zhu,  Coal  Ash  beneficiation  and Utilization  in  coal  separation  process,  Conference proceeding, World Coal Ash, (2005).
[4]  Hsiao-Lan Chang, Wei-Heng Shih, A general method for  the  conversion  of  fly  ash  into  zeolites  as  ion exchangers  for  cesium, Industrial  &  engineering chemistry research , 37, 1, (1998) 71-78 http://dx.doi.org/10.1021/ie970362o
[5]  Jack Groppo,  Rick  Honaker, Economical recovery  of fly  ash-derived  magnetics  and  evaluation  for  coal cleaning, Proceedings of the WOCA , 9, (2009)
[6]  A  Shoumkova,  Physico-chemical  characterization and  magnetic  separation  of  coal  fly  ashes  from “Varna”,“Bobov Dol” and “Maritza - Istok I” power plants,  Bulgaria.  II — Magnetic  separation, J  Univ Chem Technol Metall , 4, (2006) 181-186
[7]  Herry Prijatama, Abu terbang dan Pemanfaatannya, Seminar  Nasional  Batu  Bara  Nasional,  Yogyakarta, (1993).