OPTIMASI PEMISAHAN TiO 2 DARI ILMENITE BANGKA DENGAN
PROSES LEACHING MENGGUNAKAN HCl
( OPTIMIZING OF TiO 2 SEPARATION FROM BANGKA ILMENITE BY LEACHING PROCESS USING HCl )
Sayekti Wahyuningsih a* , Hari Hidayatullah a , Edi Pramono a , Sentot Budi Rahardjo a , Ari Handono Ramelan b , Florentinus Firdiyono c , Eko Sulistiyono c
a Group Riset Material Anorganik, Jurusan kimia, FMIPA, Universitas Sebelas Maret.
b Group Riset Material Fisika dan Energi, Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36A Kentingan Surakarta 57126.
c Pusat Penelitian Metalurgi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.
*email:sayektiw@gmail.com
Received 24 October 2013, Accepted 23 January 2014, Published 04 March 2014

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  pemisahan  TiO 2 dari  ilmenite  Bangka  dengan leaching menggunakan HCl. Sebelum proses leaching, ilmenite dipanggang pada suhu 900 o C untuk pre-oksidasi ( preliminary -oksidasi). Proses leaching dilakukan dengan  variasi konsentrasi HCl  dan  agen  pereduksi  Fe 0 .  Sedangkan  pengendapan  kembali  Ti 4+ terlarut  dilakukan dengan  hidrolisis-kondensasi  menggunakan  pelarut  2-propanol-H 2 O.  Leaching  hasil  pre- oksidasi ilmenite pada suhu 900 o C menunjukkan perubahan fase pseudobrokite (Fe 2 TiO 5 ) menjadi  hematite  (Fe 2 O 3 )  dan  rutile  sintetik  (TiO 2 ).  Pembentukan  rutile  sintetik  ditandai dengan  hilangnya  intensitas  Fe 2 TiO 5 pada  26,65º  dan  meningkatnya  intensitas  rutile sintetik  pada  27,49º.  Variasi  konsentrasi  HCl  maupun  variasi  penggunaan  pereduksi  Fe 0 yang  digunakan  pada  proses  leaching  mempengaruhi  pelarutan  Fe  dan  Ti.  Peningkatan konsentrasi  HCl  maupun  rasio  ilmenite  :  Fe 0 meningkatkan  pelarutan  Fe  maupun  Ti. Pengendapan  kembali  filtrat  hasil leaching dengan  2-propanol  :  H 2 O  =  8:2  (v/v) menghasilkan  TiO 2 anatase  karena  proses  hidrolisis  dan  kondensasi  dari  kompleks  Ti- tetraisopropoksida.
Kata kunci :HCl, ilmenite, leaching , pre-oksidasi,titanium dioksida.

## ABSTRACT
Separation  of  titanium  dioxide  (TiO 2 )  from  ilmenite  Bangka  has  been  done  by leaching  process  using  HCl.  Before  the  leaching  process,  ilmenite  was roasted  at 900 o C for  pre-oxidation  (preliminary  -  oxidation).  Leaching  process  carried  out  by  variation  of HCl concentration and Fe 0 reducing agents. While the re-deposition of dissolved Ti 4  + ion achieved by hydrolysis - condensation using 2- propanol - H 2 O solvents. Leaching the pre- oxidazed  ilmenite  shows  the  phase  change  of    pseudobrokite  (Fe 2 TiO 5 )  into  hematite  ( Fe 2 O 3 ) and synthetic rutile ( TiO 2 ). Formation of the synthetic rutile was characterized by the  loss  of  intensity  of  Fe 2 TiO 5 at  26.65  º  and  the  increasing  intensity  of  rutile  TiO 2 at
27.49 º. The dissolution rate of both titanium and iron was found to be increased, generally, by increasing acid concentration in case of HCl as well as by increasing ilmenite: Fe 0 ratio. Precipitation of the dissolved titania with 2-propanol : H 2 O of  8:2 (v/v) produced anatase TiO 2 due to the hydrolysis and condensation of Ti-tetraisopropoxide complexes.
Keywords : HCl, ilmenite, leaching, pre-oxidation, titanium dioxide .

## PENDAHULUAN
Titanium  dioksida  (TiO 2 )  merupakan  semikonduktor  anrganik  yang  telah  banyak digunakan  sebagai  penunjang  kebutuhan  manusia  diantaranya  sebagai  bahan  baku  cat, industri  kertas  dan  plastik  (Nayl et  al .,  2009).  TiO 2 juga  berpotensi  besar  untuk  aplikasi sensor  gas,  pembersihan  lingkungan  dan photovoltaic  cells (Zhang et al ., 2009).  Di  alam TiO 2 ditemukan dalam mineral ilmenite (FeO.TiO 2 atau FeTiO 3 ), dengan kandungan 30–65
%  bersama dengan  mineral oksida  lainnya seperti Fe 2 O 3 , MgO, Cr 2 O 3 , V 2 O 3 , CaO,  SiO 2 , Al 2 O 3 dan  unsur  lainnya  (Samal et  al .,  2010).  TiO 2 juga  ditemukan  pada  mineral  batuan rutile (TiO 2 ) dan titanomagnetite (Fe 2 TiO 4 -Fe 2 O 4 ) (Mehdilo and Irannajad, 2011). Diantara mineral  batuan  tersebut,  hanya  ilmenite  dan  rutile  saja  yang  potensial  untuk  dijadikan sumber bahan baku TiO 2. Indonesia memiliki mineral ilmenite yang melimpah dan banyak tersebar  di  sekitar  pulau  Bangka,  tetapi  belum  diolah  secara  optimal.  R utile alam  lebih jarang  ditemukan  dibandingkan  ilmenite,  sehingga  mendorong  usaha  untuk  mengubah ilmenite menjadi sumber bahan baku utama TiO 2 .
Proses  pengolahan  ilmenite  menjadi  TiO 2 yang  banyak  digunakan  adalah  proses kroll dan proses sulfat (Chatterjee,  2007).  Proses  kroll membutuhkan bahan baku dengan kandungan TiO 2 yang tinggi yaitu lebih dari 90 % (rutile). Ilmenite dengan kandungan 55- 70  %  TiO 2 juga  dapat  digunakan  sebagai  bahan  baku  proses  kroll,  tetapi  sebelumnya kandungan TiO 2 harus ditingkatkan menjadi rutile sintetik.  Sedangkan pada proses sulfat, ilmenite  dapat  langsung  digunakan  sebagai  bahan  baku  tanpa  diubah  menjadi  rutile sintetik.  Proses  sulfat  tergolong  panjang,  mahal  dan  limbah  besi  sulfat  kurang  bernilai ekonomis  sehingga  perlu  diganti  dengan  pelarut  asam  lainnya.  Salah  satu  pelarut  asam yang  dapat  menggantikan  asam  sulfat  yaitu  asam  klorida  karena  memiliki  limbah  berupa besi klorida yang lebih bernilai ekonomis (Mahmoud et al., 2004).
Proses leaching merupakan  proses  ekstraksi  padat/cair  yang  bertujuan  untuk memisahkan suatu senyawa  kimia  yang diinginkan dari senyawa  kimia  lain atau pengotor dari  padatan  ke  dalam  cairan.  Natziger and Gupta  (1987)  telah  melakukan  peningkatan ekstraksi  dengan  kombinasi  proses  oksidasi  dan leaching dengan  asam  klorida  untuk
menghasilkan  TiO 2 .  Proses  oksidasi  ini  akan  membentuk pseudobrookite yang  bersifat kurang stabil  dan mengalami  kesetimbangan  dengan  fase TiO 2 dan  fase  Fe 2 O 3 (hematite) yang  juga  meningkat  seiring  dengan  peningkatan  fase pseudobrookite (Zhang and Ostrovski,  2001).  Proses  yang  hampir  sama  juga  telah  dilakukan  Vasquez  dan  Molina (2008),  yaitu leaching dan  pre-oksidasi  menggunakan  asam  klorida  menghasilkan peningkatan  pemisahan  fase  kaya  Fe  dan  fase  kaya  Ti.  Proses  pelarutan  ilmenite  tidak dapat  berjalan  dengan  sederhana,  karena  sebagian  besar  Fe 2+ pada  ilmenite  berubah menjadi Fe 3+ akibat dari proses oksidasi.  Fe III lebih sulit terlarut maka dibutuhkan proses reduksi untuk mengembalikan Fe 3+ dari Fe 2 O 3 menjadi Fe 2+ yang lebih mudah larut.
Leaching  ilmenite  dengan  asam  klorida  selama  5  jam  tanpa  penambahan  agen pereduksi  Fe 0 hanya  mampu  mengekstraksi  sekitar  29  %  besi  dan  10  %  titanium, sedangkan leaching dengan perlakuan sama dengan penambahan agen pereduksi Fe 0 dapat meningkatkan  pelarutan  besi  mencapai  90  %  (Mahmoud et  al., 2004).  Yarkadas et  al.
(2009)  menunjukkan  bahwa leaching dengan  asam  klorida  menggunakan  agen  pereduksi Fe 0 berhasil  mengekstraksi  93  %  besi  dan  menghasilkan  TiO 2 dengan  kandungan  rutile lebih dari 90 %.  Namun,  penambahan Fe 0 dapat menyebabkan peningkatan pembentukan Fe 2 O 3 apalagi pada kondisi kurang asam. Teknologi pemisahan Fe dan Ti pada filtrate hasil leaching  dapat  diupayakan  dengan  cara  kompleksasi  menggunakan  pelarut  2-propanol yang  diharapkan  akan  mempercepat  pengendapan  Ti  dari  percepatan  hidrolisis  dan kondensasi lanjut dari kompleks Ti(iPr) 4 . Pada penelitian ini dilakukan optimasi pemisahan TiO 2 dari  ilmenite  hasil  preoksidasi.Pada  proses leaching dengan  asam  klorida  dilakukan variasi  penggunaan  HCl,  Fe 0 ,  dan  perbandingan  pelarut2-propanol  :  H 2 O  saat  proses hidrolisis-kondensasi.

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan peralatan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  ilmenite  Bangka  (FeTiO 3 ), Asam  klorida  37  %    (E.Merck),  2-propanol  (E.Merck),  Serbuk  besi  10  µm  (E.  Merck), Fe(NO 3 ) 3 dalam  HNO 3 0,5  mol/L,  1000  ppmTiO 2 (E.Merck),  Asam  Phospat  85  % (E.Merck),  H 2 O 2 50  %  (E.Merck),  dan  Aquades.  Karakterisasi  material  sebelum  dan sesudah  proses leaching dilakukan  dengan  menggunakan X-Ray  Diffraction (XRD) (Bruker  D8  Advance), X-Ray  Fluorosence (XRF)  (Bruker  S2  Ranger),  dan Fourier Transform Infra-Red (FT-IR) (Shimadzu IR_Prestige  21).  Penentuan banyaknya  Fe 2+ dan
Ti 4+ yang terlarut menggunakan Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) Hitachi dan UV-Visible  Spectrophotometer Lambda  25  Perkin  Elmer.  Proses  annealing  dilakukan dengan Furnace termolyne 4800.

## Prosedur penelitian
Pre-oksidasi dan karakterisasi awal mineral ilmenite bangka
Preparasi awal sebelum proses leaching, ilmenite digerus dan diayak menggunakan ayakan 180 mesh. Selanjutnya dikeringkan pada suhu 120 °C selama 2 jam. Ilmenite yang sudah  kering  dianalisis  menggunakan  XRF  dan  XRD.Pre-oksidasi  dilakukan  dengan mengambil  ilmenite  masing-masing  sebanyak  5  gram  dan  dimasukkan  ke  dalam  krus porselin  20  mL,  kemudian  dilakukan  kalsinasi  menggunakan  furnace  pada  suhu 900  °C. Setelah itu, ilmenite dari setiap variasi suhu hasil kalsinasi dianalisis menggunakan XRD.

## Proses leaching
Proses leaching dilakukan pada skala laboratorium, dimana hanya sebanyak 5 gram ilmenite hasil pre-oksidasi pada suhu 1100 °C yang diproses. Pada penelitian ini, dilakukan variasi pada ilmenite : Fe 0 dan konsentrasi (molaritas) HCl. Fe 0 yang ditambahkan yaitu 1; 1,25; 1,67; dan 2,5 gram. Sehingga diperoleh  perbandingan ilmenite : Fe 0 = 5:1, 4:1, 3:1, dan 2:1 (b/b).  Konsentrasi  HCl yang dipakai untuk proses leaching  adalah 4 M, 6 M dan 8 M. HCl pada konsentrasi masing-masing 4 M, 6 M dan 8 M dipanaskan pada suhu ±105 °C sampai HCl mendidih, kemudian sebanyak 5 gram ilmenite dimasukkan dan dipanaskan selama 20  menit.  Setelah  itu,  sebanyak 1  gram Fe 0 ditambahkan dan  leaching dilanjutkan selama 2 jam. Filtrat yang dihasilkan kemudian dianalisis menggunakan AAS dan UV-Vis untuk  mengetahui  besi  dan  titanium  yang  terlarut,  sedangkan  endapan  yang  diperoleh dikeringkan  pada  suhu  120 ° C  dan  dianalisis  menggunakan  XRD.  Perlakuan  yang  sama juga dilakukan pada proses leaching dengan perbandingan ilmenite : Fe = 4:1, 3:1, dan 2:1 (b/b).
Pemisahan TiO 2 dari fltrat hasil leaching
Sebanyak  0,25  mL  filtrat  hasil leaching ilmenite  ditambahkan  pada  campuran  2- propanol dan H 2 O dengan perbandingan 2-propanol : H 2 O (v/v) = 9:1 (v/v), 8:2 (v/v),  7:3 (v/v),  6:4  (v/v)  dan  5:5  (v/v).Setelah  itu,  didiamkan  sampai  terbentuk  endapan  dan didekantasi.Endapan yang dihasilkan kemudian dikalsinasi pada suhu 400 ° C dan dianalisis dengan FT-IR dan XRD sedangkan filtrat dianalisis menggunakan UV-Vis.

## PEMBAHASAN
Karakteristik ilmenite (FeTiO 3 )
Karakterisasi  ilmenite Bangka  telah  dilakukan  seperti  data  yang  telah  dipaparkan pada  makalah  Wahyuningsih et  al. (2013).Secara  fisik  ilmenite  Bangka  berupa  serbuk berwarna  hitam.Komposisi  mineral  yang  terkandung  dalam  ilmenite  Bangka  berdasarkan hasil analisis XRF menunjukkan komposisi Fe 2 O 3 : TiO 2 = 53,70 : 33,76. Ilmenite Bangka mengandung dua mineral utama yaitu besi (Fe 2 O 3 ) 53,70  % dan titanium (TiO 2 ) 33,76  % (Wahyuningsih et al. , 2013). Kandungan mineral lainnya adalah SnO 2 (3 %), SiO 2 (2,42 %) dan  mineral  ikutan  lainnya  yaitu  MgO, Al 2 O 3, MnO,  NiO,  Cr 2 O 3, V 2 O 5 ,  SO 3, ZrO 2 ,  P 2 O 5, CaO, ZnO.
Identifikasi  mineral-mineral  yang  terkandung  dalam  ilmenite  Bangka  dilakukan melalui analisis dengan menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dengan radiasi Cu Kα (λ= 1,5406 Å). Analisis data XRD dilakukan dengan membandingkan nilai 2θ ilmenite Bangka dengan JCPDS ( Joint Commite Powder Diffraction Standard ) ilmenite, hematite dan rutile. Standar ilmenite berdasarkan  JCPDS  No.75-0519,  standar  hematite  berdasarkan  JCPDS No.89-0599  dan  standar  rutile  berdasarkan  JCPDS  No.87-0710.  Difraktogram  ilmenite Bangka ditunjukkan pada Gambar 1.
Puncak utama ilmenite Bangka terdapat pada 23,95º(d= 3,71 Å); 26,62º(d= 3,34 Å); 32,73º (d= 2,73 Å); 33,88º (d= 2,64 Å); 35,40º (d= 2,53 Å) dan 37,94º (d= 2,36 Å). Puncak pada 23,85º (d 110 = 3,72 Å); 32,62º (d 112 = 2,74 Å); 35,28º(d 110 = 2,54 Å); 40,36º (d 120 = 2,23 Å);  48,81º  (d 220 = 1.86  Å)  dan  53,19º  (d 231 = 1,72  Å)   menunjukkan  puncak  karakteristik dari  ilmenite  sesuai  dengan  standar  JCPDS  No.75-0519.  Gambar  1  menunjukkan  bahwa terdapat  puncak-puncak  yang  bukan  merupakan  puncak  karakteristik  ilmenite  yaitu hematite  dan  rutile.  Ilmenite  asal  Australia  memiliki  kemiripan  dengan  ilmenite  asal Bangka  ini.  Das et  al .  (2012)  menunjukkan  bahwa  ilmenite  asal  Australia  juga mengandung  TiO 2 rutile.  Rutile  dan  hematite  dalam  mineral  ilmenite merupakan  bagian dari  struktur  ilmenite,  dengan  karakteristik  difraktogram  yang  berbeda  dengan difraktogram TiO 2 (JCPDS No.87-0710).
Gambar 1. Perbandingan pola difraksi sinar X: (a) JCPDS hematite (89-0599), (b) JCPDS TiO 2 rutile (87-0710), (c) JCPDS ilmenite (75-0519),  (d) Ilmenite Bangka.
Pre-oksidasiilmenite  dilakukan  untuk  mendestabilisasi  fase  ilmenite  menghasilkan fase  hematite  (Fe 2 O 3 )dan  fase  rutile  (TiO 2 ).  Kecepatan  proses  difusi  ke  permukaan  yang berbeda  antara  besi  dan  titanium  di  dalam  struktur  ilmenite  diduga  dapat  memicu pemisahan hematite dan titanium dioksida dengan proses thermal. Besi memiliki kecepatan difusi  lebih  tinggi  dibandingkan  titanium  karena  afinitas  besi  terhadap  O 2 lebih  besar (Vasquez and Molina, 2008). Hal ini disebabkan karena potensial oksidasi Fe II  Fe III lebih tinggi dibandingkan potensial oksidasi Ti IV  Ti IV . Besi pada ilmenite (FeOTiO 2 ) mayoritas ada  sebagai  Fe II sehingga  mudah  teroksidasi  membentuk  Fe III .  Saat  besi  mencapai permukaan  maka  akan  terbentuk  fase  hematite  (Fe 2 O 3 ).  Dengan  cara  ini  ilmenite  dapat berubah menjadi fase TiO 2 dan Fe 2 O 3 . Perubahan fase ilmenite menjadi fase rutile (TiO 2 ) dan hematite (Fe 2 O 3 ) ditunjukkan padareaksi berikut:
2FeTiO 3(s) + ½ O 2(g) ⇌ Fe 2 O 3(s) + 2TiO 2(s) (1)
Perubahan  ilmenite  setelah  proses  preoksidasi  terjadi    setelah  mencapai  kondisi solid  solution  pada  suhu  600 o C.  Pre-oksidasi  ilmenite pada  suhu  900  °C  dapat meningkatkan proses pembentukan pseudobrookite (Fe 2 TiO 5 ) yang dikenal sebagai produk antara untuk pembentukan    TiO 2 anatase (Gambar  2).    Pre-oksidasi  pada  suhu  400  °C, 500 °C, 600 °C, 700 °C dan 800 °C menunjukkan produk oksidasi masih mengandung fase
ilmenite,  hematite  (Wahyuningsih et  al. ,  2013).      Pada  suhu  oksidasi  lebih    tinggi  yaitu 900  °C,  1000  °C    dan  1100  °C  telah  terbentuk  fase pseudobrookite yang  meningkat kestabilannya  dengan  naiknya  suhu  pre-oksidasi. Pseudobrookite terbentuk  dari  reaksi penggabungan  kembali  TiO 2 rutile dan  Fe 2 O 3 hasil  oksidasi  FeO  dari  struktur  ilmenite. Pseudobrukite yang bersifat kurang stabil mengalami kesetimbangan dengan TiO 2 dan fase Fe 2 O 3 yang  juga  meningkat  seiring  dengan  peningkatan  fase pseudobrookite (persamaan 2).  Material  padatan  setelah  pre-oksidasi  perlu  dipisahkan  menjadi  fase  kaya  titanium (TiO 2 ) dan fase kaya besi (Fe 2 O 3 ) dengan proses leaching menggunakan pelarut HCl.
Fe 2 O 3(s) + TiO 2(s) ⇌ Fe 2 TiO 5(s) (2)
Proses leaching ilmenite Bangka
Proses leaching ilmenite  Bangka  dilakukan  dengan  metode hydrometallurgy yaitu pelarutan  dengan  asam  klorida  pada  konsentrasi  konsentrasi  4  M,  6  M  dan  8  M. Penambahan  serbuk  Fe 0 mengacu  pada  penelitian  Vasquez  dan  Molina  (2008),  namun dilakukan  pada  rentang  konsentrasi  berbeda.  Penambahan  serbuk  besi  (Fe 0 )  diperlukan untuk  meningkatkan  reduksi  Fe 3+ menjadi  Fe 2+ pada  hematite . Pada  penelitian  ini, dilakukan variasi ilmenite Bangka dan serbuk besi (Fe 0 ) pada perbandingan ilmenite : Fe 0 = 5:1,  4:1,  3:1  dan  2:1  (  b/b).  Pada  proses leaching dengan  HCl,  sebagian  ilmenite akan terlarut  menjadi  FeCl 2 dan  TiOCl 2 sedangkan  yang  tidak  terlarut  menunjukkan  padatan kaya  Ti  yaitu  ilmenite  yang  telah  mengalami  pengurangan  kandungan  Fe  ditunjukkan difraktogram  (Gambar  2).  Fase  larutan  dari  hasil leaching selanjutnya  melalui  reaksi pengendapan  akan  diperoleh  TiO 2 dengan  rangkaian  reaksi  seperti  tercantum  pada persamaan (3) – (7).
FeTiO 3(s) + 4HCl (aq) → FeCl 2(aq) + TiOCl 2(aq) + 2H 2 O (aq) (3)
3FeTiO ( ) 2 , 2 2 1 ⎯⎯⎯⎯⎯ 3TiO ( ) + FeCl ( ) +   H O ( ) +   Fe O ( ) (4) 2FeTiO ( ) , ⎯⎯⎯⎯⎯  2FeCl ( ) +  2TiO ( ) +   3H O ( ) (5)
Fe 2 O 3(s) + 6HCl (aq) → 2FeCl 3(aq) + 3H 2 O (aq) (6)
TiOCl 2(aq) + H 2 O (aq) → TiO 2(s) + 2HCl (aq) (7)
Fe 3+ pada hematite akan terlarut dalam HCl konsentrasi tinggi menghasilkan FeCl 3 , yang  selanjutnya  akan  tereduksi  oleh  Fe 0 menghasilkan  FeCl 2 ditunjukkan  dari  warna
larutan kuning-jingga. Klarifikasi keberadaan Fe 2+ secara kuantitatif ditunjukkan pada hasil penelitian  Gambar  4.  Serbuk  besi  (Fe 0 )  juga  bereaksi  dengan  asam  klorida  membentuk FeCl 2 dan gas hidrogen yang teramati selama proses leaching.
Proses  pelarutan  ilmenite  Bangka  dengan  penambahan  Fe 0 menunjukkan  bahwa pelarutan ilmenite meningkat dengan meningkatnya penambahan Fe 0 . Pada Gambar 2 juga menunjukkan pengaruh konsentrasi HCl pada proses pelarutan ilmenite semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi HCl yang digunakan.
Gambar 2 . Presentase Ilmenite terlarut dari filtrate hasil leaching menggunakan HCl pada konsentrasi      HCl4M,    HCl 6M dan    HCl 8M.
Padatan  hasil leaching dianalisis  dengan  menggunakan  XRD  ditunjukkan  pada Gambar  3.  Penambahan  Fe 0 untuk  mereduksi  Fe 3+ mampu  meningkatkan  pelarutan ilmenite,  tetapi  penggunaan  Fe 0 yang  berlebihan  meningkatkan  reaksi  balik  ke  arah pembentukan  Fe 2 O 3, seperti  pada  persamaan  8,  sehingga  pemakaian  Fe 0 pada  proses leaching dibatasi.
Fe 2 O 3(aq) + Fe (s) + 4HCl (aq) ⇌ 2FeCl 2(aq) + ½ O 2 (g) + 2H 2 O (aq) (8)
Gambar 3. Perbandingan difraktogram sinar X padatan hasil leaching dengan HCl 6 M, perbandingan Ilmenite : Fe 0 ; (a) 5:1(b) 4:1, (c) 3:1 dan (d) 2:1. Ilmenite di pre-oksidasi pada suhu 900 °C.
Gambar 4. Persentase (a) Fe terlarut ( %) dan (b) Ti terlarut ( %) hasil leaching ilmenite Bangka.
Proses leaching ilmenite  Bangka  dilakukan pada  variasi  ilmenite  :  Fe 0 =  5:1,  4:1, 3:1 dan 2:1 (b/b).  Persentase  Fe  dan  Ti  pada  variasi  ilmenite  :  Fe 0 (b/b)  dan  konsentrasi HCl  ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Gambar  4(a)  menunjukkan  bahwa  penggunaan  Fe 0 dengan  rasio  ilmenite  :  Fe 0 =  5:1,  4:1,  3:1  dan  2:1  (b/b)  tidak  menunjukkan  peningkatan pelarutan Fe maupun Ti terlarut yang signifikan. Pelarutan Fe maupun Ti lebih dipengaruhi konsentrasi  HCl  dimana  semakin  tinggi  konsentrasi  HCl  yang  digunakan,  pelarutan  Fe maupun Ti semakin tinggi (Gambar 4).
Berdasarkan data analisis AAS dan UV-Vis pada perbandingan ilmenite : Fe 0 = 5:1 (b/b)  dengan  HCl  4,  6,  dan  8  M  diperoleh  persentase  Fe  dan  Ti  terlarut  seperti  pada Gambar 5. Semakin tinggi konsentrasi HCl yang digunakan saat proses leaching persentase Fe  dan  Ti  terlarut  yang  dihasilkan  juga  semakin  tinggi.  Penggunaan  HCl  8  M meningkatkan pelarutan Fe lebih signifikan, tetapi pelarutan Ti  juga meningkat. Sehingga untuk  mendapatkan  produk  yang  kaya  TiO 2 pada  fase  padatan  keadaan  ini  kurang menguntungkan  karena  Ti  yang  terlarut  juga  tinggi,  sehingga  mengurangi  TiO 2 sintetik yang terbentuk.
Gambar 5. Presentase Fe dan Ti terlarut ( %) hasil leaching ilmenite pada perbandingan ilmenite : Fe 0 = 5:1 (b/b).
Analisis padatan hasil leaching pada kondisi ilmenite : Fe 0 = 5:1,  konsentrasi  HCl 8  M  ditunjukkan  pada  Gambar  6.    Penggunaan  ilmenite  :  Fe 0 =  5:1 dengan    konsentrasi HCl  8  M  pada proses leaching dapat  memecah  fase pseudobrookite menjadi  TiO 2 (rutile sintetik) dan hematite.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2 4 6 8 10 % Terl a ru t Konsentrasi  HCl (M) Ti Fe
Gambar 6. Difraktogram sinar X   (a) ilmenite Hasil Pre-oksidasi 1100 °C, (b) Endapan kaya titania hasil leaching ilmenite hasil pre-oksidasi 1100 °C. Leaching dilakukan pada kondisi 8 M HCl, perbandingan ilmenite : Fe 0 = 5:1.

## Recovery filtrat  hasil leaching
Recovery atau proses pengendapan kembali filtrat hasil leaching yang mengandung sebagian  Ti  terlarut  dari  ilmenite  dilakukan  dengan  menambahkan  2-propanol  dan  H 2 O pada  perbandingan  tertentu  untuk  pemisahan  Fe  dan  Ti  terlarut  (Gambar  7).  Pada penelitian  ini  digunakan  pelarut  2-propanol  dan  air  karena  Ti  dapat  membentuk  komplek dengan 2-propanol menghasilkan Ti(OiPr) 4 . Pembentukan kompleks titanium tetraisopropoksida  akan  meningkatkan  pemisahan  Ti  terlarut  dengan  Fe  terlarut. Selanjutnya  kompleks  tersebut  akan  terhidrolisis  dengan  keberadaan  sejumlah  volume H 2 O.  Pembentukan  kompleks  titania  diketahui  dari  spektrum  absorpsi  UV  Vis  yang meningkat signifikan pada penggunaan 2-propanol kadar tinggi (Gambar 7).
Larutan FeCl 2 dalam pelarut 2-propanol-H 2 O  memiliki serapan dengan λ max =  360 nm.  Dengan  penambahan  rasio  2-propanol-H 2 O  lebih  tinggi  menunjukkan  peningkatan pembentukan  kompleks    Ti(iPr) 4 (iPr  =  2-propanol)  ditandai  munculnya  serapan  dengan λ max ±  300  nm    dan  λ max ±  256  nm.  Pembentukan  kompleks  Ti(iPr) 4 menggeser  λ max ke arah panjang gelombang kecil.
Gambar 7. Spektra UV-Vis filtrat hasil leaching pada variasi perbandingan 2-propanol:
H 2 O (v/v), (a) FeCl 2 (b) 9:1 (v/v) (c) 8:2 (v/v) (d) 7:3 (v/v) (e) 6:4 (v/v) dan (f) 5:5  v/v). Filtrat hasil leaching dari kondisi 8M HCl, perbandingan ilmenite : Fe 0 = 5:1.
Keadaan  hidrolisis  Ti  terlarut  (Ti(iPr) x (OH) 4-x ) aq tidak  dapat  dipisahkan  dengan proses kondensasi; tahap selanjutnya adalah kondensasi dari Ti(iPr) x (OH) 4-x menghasilkan polimerik  titania.  Polimerik  titania  adalah  sol  gel  titania,  selanjutnya  dengan  penguapan pelarut  menghasilkan  xerogel  TiO 2 .  Penambahan  2-propanol  pada  filtrat  hasil leaching pada rasio perbandingan 2-propanol:H 2 O= 9:1 (v/v), 8:2 (v/v), 7:3 (v/v), 6:4 (v/v) dan 5:5
(v/v)  telah    menunjukkan  kondensasi  titanium  isopropoksida  membentuk xerogel TiO 2 berwarna  putih.  Kompleks  Ti(iPr) 4 yang  masih  tersisa  masih  perlu  optimalisasi pengendapan  dengan  cara  penguapan  pelarut.  Xerogel  TiO 2 hasil  kondensasi  dari  filtrat hasil  leaching  padarasio  perbandingan  2-propanol  :  H 2 O  =  8:2  (v/v)  dilakukan  proses annealing pada suhu 450ºC selama 2 jam. Padatan hasil recovery setelah proses annealing pada  suhu 450°C  menunjukkan  nanokristalin TiO 2 anatase sesuai  dengan  standar  JCPDS No.78-2486  (2θ = 25,30° (d 101 = 3,51 Å), 36,95° (d 103 =  2,43 Å), 37,79° (d 004 =  2,37 Å),
38,56°  (d 112 = 2,33  Å),  48,04°  (d 200 =  1,89  Å), 53,88°  (d 105 =  1,70 Å)  dan  55,06°  (d 211 = 1,66 Å)(Gambar 8).
Gambar 8 .Perbandingan pola difraksi XRD filtrat hasil leaching setelah penambahan 2- propanol, (a) standar JCPDS TiO 2 anatase No.78-2486, (b) filtrat hasil leaching setelah penambahan 2-propanol dan H 2 O pada perbandingan 2-propanol : H 2 O = 8:2 (v/v).
Gambar 9 . Spektra FT-IR (a) TiO 2 Anatase murni dan (b) TiO 2 yang terbentuk setelah penambahan 2-propanol dan H 2 O pada perbandingan 2-propanol : H 2 O = 8:2 (v/v).
Gambar  9  merupakan  spektra  FT-IR  TiO 2 anatase .  Klarifikasi  dengan  FTIR  juga menunjukkan  serapan  sangat  kuat  pada  459,05  cm -1 sebagai  vibrasi  ulur  Ti-O-Ti  yang karakteristik  untuk  sampel  TiO 2 (Liu et  al., 2009).  Serapan  pada  bilangan  gelombang 1631,78  cm -1 merupakan  vibrasi  –OH  dan  pada  bilangan  gelombang  3406,29  cm -1 merupakan vibrasi ulur OH yang kemungkinan besar diperoleh dari gugus titanyl (Ti-OH) pada permukaan TiO 2 .

## KESIMPULAN
Pemisahan  TiO 2 dari  ilmenite  Bangka  dapat  dilakukan  melalui  proses leaching menggunakan  HCl. Pre-oksidasi ilmenite  Bangka dapat memecah ilmenite menjadi Fe 2 O 3 dan  TiO 2 serta  membentuk pseudobrookite (Fe 2 TiO 5 ).  Proses leaching ilmenite  Bangka dipengaruhi oleh  konsentrasi  HCl  yang  digunakan.  Semakin  tinggi  konsentrasi  HCl  yang digunakan,  semakin tinggi persentase Fe dan Ti terlarut. Pelarutan ilmenite  86 %  dicapai pada  kondisi  leaching  dengan  8  M  HCl  dengan  perbandingan  ilmenite  :  Fe 0 =  5:1. Penambahan serbuk besi (Fe 0 ) pada proses leaching ilmenite  Bangka  tidak meningkatkan pelarutan  Fe  dan  Ti  secara  signifikan,  namun  secara  sinergis  membantu  peningkatan pelarutan pada proses leaching dengan reduksi Fe 3+ menjadi Fe 2+ .  Leaching ilmenite hasil preoksidasi  mampu  menghasilkan  padatan  kaya  titania  yaitu  TiO 2 rutile  yang  masih mengandung pseudobrokite (Fe 2 TiO 5 )  dan  hematite  (Fe 2 O 3 ).  Pengendapan  kembali  filtrat hasil leaching dengan hidrolisis dan kondensasi menggunakan pelarut 2-propanol :  H 2 O = 8:2 menghasilkan TiO 2 fase anatase dengan rendemen 32,72 %.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan  terimakasih  kami  sampaikan  kepada  program  InSINas  Riset  Terapan Kemenristek  yang  telah  mendanai  penelitian  ini  melalui  Kontrak  Penelitian  No. 59/SEK/INSINAS/PPK/I/2013.  Ucapan  terimakasih  juga  kami  berikan  kepada  PT.Timah yang telah mendukung penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Chatterjee,  K.  K.,  2007, Uses  of  Metall  and  Metallic  Minerals ,  New  Delhi  New  Age International (P) Ltd, Publishers.
Mahmoud,  M.  H.  H.,  Afifi,  A.  A.  I.,  and  Ibrahim,  I.  A.,  2004,  Reductive  Leaching  of Ilmenite  Ore  in  Hydrochloric  Acid  for  Preparation  of  Synthetic  Rutile, Hydrometallurgy , vol. 73, pp. 99-109.
Mehdilo,  A.,  and  Irannajad,  M.,  2011,  Iron  Removing  from  Titanium  Slag  for  Synthetic Rutile, Physicochemical  Problems of  Mineral  Processing , vol. 48,  no. 2, pp. 441 – 455.
Nayl  A.  A.,  Awward  N.  S.,  and  Aly  H. F.,  2009,  Kinetics  of  Acid  Leaching  of  Ilmenite Decomposed  by  KOH  Part  2.  Leaching  by  H 2 SO 4 and  C 2 H 2 O 4 , Journal  of Hazardous Materials , vol. 168, pp. 793–799.
Natziger,  R.  H.,  and  Elger,  G.  W.,  1987,  Preparation  of  Titanium  Feedstock  from Minnesota  Ilmenite  by  Smelting  and  Sulfation  Leaching, U.S.  Bureau  of  Mines. Report of Invest , 9065.
Samal, S., Mohapatra, B. K., and Mukherjee, P. S., 2010, The Effect of Heat Treatment on Titania Slag, Journal of Mineras and Materials Characterization and Engineering, vol. 9, pp. 795-809.
Vasquez,  R.,  and  Molina,  A.,  2008,  Leaching  of  Ilmenite  and  Pre-Oxidized  Ilmenite  in Hidrochloric Acid to Obtain High Grade Titanium Dioxide, Metal , Vol.5, 13–15. Yarkadas,  G.,  Toplan,  H.  O.,  and  Yildiz,  K.,  2009,  Effect  of  Mechanical  Activation  and Iron  Powder  Addition  on  Acidic  Leaching  of  Pseudorutile, SAU.  Fen  Bilimleri Dergisi, vol. 13, pp. 18-21.
Zhang,  G.,  and  Ostrovski,  O.,  2001,  Reduction  of  Ilmenite  Concentrates  by  Methane Containing  Gas,  Part  II:  Effects  of  Preoxdation  and  Sintering, Canadian Metallurgical Querterly, vol. 40, pp. 489-497.
Zhang,  Y.,  Tao,  Q.,  and  Zhang  Y.,  2009,  A  novel  preparation  of  titanium  dioxide  from titanium slag, Hydrometallurgy , vol. 96, pp. 52–56.