## Pemisahan Alumina pada Residu Bauksit (Red Mud) yang Berasal dari Riau dengan Metode Sintering Sodalime
Retty Dwi Kisnawati, Suprapto Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : suprapto@chem.its.ac.id
Abstrak —Penelitian  mengenai  pemisahan  alumina melalui  metode  sintering  sodalime  menggunakan  natrium karbonat (Na2CO3) dan kalsium oksida (CaO) yang diikuti dengan  ekstraksi  menggunakan  larutan  Na2CO3  pada residu  bauksit  (red  mud)  yang  berasal  dari  Riau  telah dilakukan.  Berdasarkan  hasil  XRD  dan  XRF,  dalam red mud terkandung aluminium sebesar 24%. Kadar aluminium  dalam  sampel  dianalisis  menggunakan  ICP- OES.  Sintering  dilakukan  pada  suhu  800°C.  Hasil  sinter kemudian  dilarutkan  menggunakan  Na 2 CO 3 0,1  M sehingga menghasilkan natrium aluminat (NaAlO 2 ). Filtrat yang  diperoleh  dipresipitasi  menggunakan  HCl  dengan kontrol pH larutan 6,5-7 sehingga diperoleh endapan putih. Pada  penelitian  ini,  rasio  antara red  mud :Na 2 CO 3 :CaO berturut-turut  1,5:2,5:1,25  menghasilkan  kadar  Al 2 O 3 sebesar  16,94%  dengan recovery 69,5%.  Kadar  dan recovery Al 2 O 3 juga dipengaruhi oleh waktu sintering.Pada penelitian  ini  waktu  sintering  yang  optimum  yaitu  1  jam. Pada  kondisi  tersebut  diperoleh  kadar  Al 2 O 3 25,69% dengan recovery 97,35%.
Kata Kunci — red mud ; alumina; sintering; soda kapur.

## I. PENDAHULUAN
auksit merupakan bijih utama pembentuk aluminium dimana  komposisinya  berupa  senyawa  oksida  dari aluminium  yaitu  Al 2 O 3 dan  Al(OH) 3 .  Selain  aluminium, juga terdapat senyawa lain seperti Fe 2 O 3 , SiO 2 , dan TiO 2 . Di  Indonesia,  bauksit  banyak  terdapat  di  Pulau  Bintan dan Kalimantan Barat[2].
Bauksit  dapat  menghasilkan  alumina  melalui  berbagai macam proses. Proses pengolahan alumina yang terakhir ditemukan  dan  masih  digunakan  hingga  sekarang  yaitu Proses  Bayer.  Proses  Bayer  merupakan  suatu  proses pemurnian  bijih  bauksit  untuk  menghasilkan  aluminium dalam  bentuk  oksidanya  atau  yang  disebut  alumina. Tahap-tahap  pada  proses  Bayer  ini  meliputi  ekstraksi, presipitasi, dan kalsinasi [3].
Selain menghasilkan alumina, pada akhir proses Bayer juga  menghasilkan  residu  bauksit  atau  yang  dikenal dengan red mud . Red mud yang dihasilkan tersebut masih terkandung  aluminium  dalam  bentuk  Al 2 O 3 .Namun komponen  utama  dari red  mud adalah  Fe 2 O 3 dengan kisaran  kadarnya  sebesar  20-45%.Untuk  Al 2 O 3 10-22%, SiO 2 5-30%5,  TiO 2 4-20%,  CaO  0-14%  dan  Na 2 O  2- 8%.Oleh  karena  kandungan  besi  yang  banyak,  maka menyebabkan  warna  dari red  mud menjadi  merah. Red mud hasil  dari  pencucian  (tailing)  berupa  cairan  lumpur bercampur  dengan  pasir  yang  disebut  sebagai  limbah pencucian  bauksit,  kemudian  dialirkan  ke  kolam-kolam pengendapan  terlebih  dahulu  sebelum  dialirkan  ke  laut
atau  lingkungan  sekitar.  [7]  Rosenthal  et  al.  [6] menyatakan  bahwa red  mud mempunyai  efek  fisiologi terhadap  organisme  Laut  Utara  dimana  ikan  lebih  cepat terpengaruh  dibandingkan  dengan  alga.  Efek  tidak langsung dari red mud tersebut adalah potensi terjadinya akumulasi  logam-logam  tertentu  pada  ikan  yang meskipun  tidak  berpengaruh  terhadap  fisiologi  ikan, tetapi  dapat  membahayakan  manusia  apabila  ikan tersebut  dikonsumsi  (biomagnifikasi  melalui  rantai makanan).
Berbagai  macam  upaya  dalam  hal  pemanfaatan red mud agar  dapat  digunakan  kembali  ( re-used )  telah dilakukan  oleh  beberapa  negara  yang  memiliki  industri alumina,  seperti  di  Australia [4].  Di Australia  sekitar  30 juta ton red mud terakumulasi setiap tahunnya, sehingga berbagai  penelitian  dalam  pemanfaatan red  mud telah dilakukan dan terus berlangsung hingga saat ini. Muchtar Aziz  [2]  telah  melakukan  penelitian  untuk  memperoleh kembali alumina (Al 2 O 3 ) dari red mud Kalimantan Barat melalui proses sinteringsodalime. Dalam penelitian Aziz dikatakan bahwa sekitar 75-85% alumina dapat diperoleh kembali  dari red  mud melalui  proses  sinter  sodalime pada suhu 800°C dan pelarutan dengan sodium karbonat encer pada suhu kamar.
Sebelum  dilakukan  proses  sintering, red  mud di destruksi  terlebih  dahulu  untuk  mengetahui  kadar  awal dari aluminium. Amrin dan Dita [1] menyebutkan dalam penelitiannya  bahwa  aquaregia  dapat  melarutkan aluminium  dan  besi  dengan  baik  dibandingkan  dengan HCl  pekat  dan  HNO 3 pekat  pada  ukuran  partikel  yang sama.
Oleh karena itu dalam penelitian ini untuk menghitung kadar awal aluminium pada red mud dilakukan destruksi menggunakan  larutan  aquaregia.  Kemudian  untuk memperoleh  alumina  kembali,  digunakan  proses  sinter sodalime  dengan  kontrol  rasio  padatan  dan  waktu sintering.

## II. URAIAN PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  antara  lain : red  mud yang  berasal  dari  kepulauan  Riau,  HCl  37%, HNO 3 65%,  CaO,  Na 2 CO 3 ,  NaOH,  aquaDM.Alat  yang digunakan  pada  penelitian  ini  antara  lain  :  furnace, magnetic stirrer, pH meter, serta beberapa alat instrumen sepertiInductively  Coupled  Plasma  Optical  Emission Spectrometry  (ICP-OES  prodigy  Leeman  Laboratories), X-Ray  Diffraction  (XRD)  X’pert  Pro  PANalytical,  X- Ray Fluoroscence (XRF) PANalytical.
B
Ektraksi red mud menggunakan Na 2 CO 3 dan CaO
Red  mud  dicampur  dengan  Na 2 CO 3 dan  CaO  dengan variasi  rasio  berturut-turut  1,5:2,5:1,25  ;  1,5:5,0:2,5  ; 1,5:7,5:3,75. Sintering dilakukan pada suhu 800̊C dengan variasi waktu ½ jam, 1 jam, 2 jam, dan 3 jam.
Hasil  sinter  selanjutnya  diekstraksi  menggunakan larutan Na 2 CO 3 0,1 M. Ekstraksi dilakukan selama ½ jam dan  diaduk  menggunakan  magnetic  stirrer.  Residu disaring menggunakan  kertas  saring  dan filtrat dipresipitasi.Filtrat  yang  dihasilkan  dari  ekstraksi mengandung natrium aluminat (NaAlO 2 ).
Kontrol  pH  dilakukan  pada  proses  presipitasi  dengan rentang  pH  6,5-7.  Dalam  pengontrolan  pH  ditambahkan HCl apabila larutan terlalu basa dan ditambahkan NaOH apabila  larutan  terlalu  asam.  Endapan  putih  yang diperoleh  kemudian  dikarakterisasi  menggunakan  ICP dan XRD.

## III. HASIL DAN DISKUSI
Analisis awal pada sampel red mud (residu bauksit)
Sampel yang digunakan pada penelitian ini adalah red mud yang berasal dari daerah Riau.Sampel red mud yang telah  dikeringkan  diuji  menggunakan  XRF  (X-ray Fluorosence). XRF akan mengidentifikasi unsur apa saja yang terkandung dalam red mud beserta kadarnya. Tabel 1 menunjukkan prosentase konsentrasi unsur-unsur yang terdapat dalam sampel.
T ABEL 1. H ASIL ANALISIS MENGGUNAKAN XRF Al (%) Si (%) P (%) K (%) 24 ± 0.02 20.3 ± 0.2 0.35 ± 0.007 0.65 ± 0.009 Ca (%) Cu (%) Zn (%) Ga (%) 0.32 ± 0.009 0.12 ± 0.005 0.05 ± 0.002 0.101 ± 0.003 Ti (%) V (%) Fe (%) Eu (%) 2.72 ± 0.002 0.06 ± 0.005 50.39 ± 0.196 0.33 ± 0.01 Eu (%) Yb (%) Re (%) Ca (%) 0.33 ± 0.01 0.07 ± 0.03 0.2 ± 0.04 0.32 ± 0.009
Karakterisasi  yang  kedua  menggunakan  XRD  (X-ray Diffraction).  XRD  mengidentifikasi  struktur  kristal  dari material  dengan  memanfaatkan  radiasi  gelombang elektromagnetik  sinar  X.  Hasil  dari  karakterisasi  XRD pada  sampel red  mud kering  dapat  dilihat  pada  Gambar 1.
Gambar 1 menunjukkan bahwa dalam sampel red mud terkandung kaolinite (Al 2 Si 2 O 3 (OH) 4 ), hematite (Fe 2 O 3 ), gibbsite (Al(OH) 3 ), dan kuarsa (SiO 2 ). Selain
karakterisasi  XRD  dan  XRF,  sampel red  mud dianalisis menggunakan  ICP-OES.Destruksi  dilakukan  untuk melarutkan logam-logam yang terkandung dalam sampel sehingga  dapat  dianalisis  menggunakan  ICP.  Hasil analisa  ICP  untuk  sampel red  mud ditunjukkan  pada Tabel 2
T ABEL 2. H ASIL ANALISIS MENGGUNAKAN ICP Sampel Jenis Uji Konsentrasi (ppm) Al (%) Al 2 O 3 (%) Red mud Al 8,66 8,66 32,7
Tabel  2  menunjukkan  bahwa  pada  sampel red  mud terdapat kandungan aluminium sebesar 8,66 ppm dengan kadar Al 8,66% dan Al 2 O 3 32,7%.
Pengaruh  rasio  padatan  Na2CO3  dan  CaO terhadap prosentase ekstraksi aluminium
Sampel red  mud yang  telah  dipreparasi  selanjutnya disintering  menggunakan  Na 2 CO 3 dan  CaO. Red  mud dicampur dengan Na 2 CO 3 dan CaO pada rasio tertentu.
T ABEL 3. K OMPOSISI SAMPEL PADA VARIASI RASIO PADATAN
Sampel Redmud (gram) Na 2 CO 3 (gram) CaO (gram) A 1,5 2,5 1,25 B 1,5 5 2,5 C 1,5 7,5 3,75 Proses sintering dilanjut dengan ekstraksi menggunakan  larutan  Na 2 CO 3 .  Filtrat  hasil  pelarutan sinter  mengandung  aluminium  dikarenakan  sodium aluminat  yang  terlarut  dalam  Na 2 CO 3 .  Filtrat  hasil ekstraksi  berwana  bening  kekuningan  dimana  filtrat tersebut mengandung natrium aluminat (NaAlO 2 ).Presipitasi  dilakukan  dengan  penambahan larutan HCl pada filtrat. Pengendapan Al(OH) 3 dilakukan pada  pH  optimumnya  yaitu  pada  rentang  pH  6,5-7. Ketika  ditambahkan  dengan  HCl  maka  akan  terbentuk Al(OH) 3 dan  garam  NaCl.  Berikut  adalah  reaksi  yang terjadi
NaAlO 2 (aq) + HCl (aq) → Al(OH) 3 (s) + NaCl (aq) (1)
Gambar 2. Massa endapan pada masing-masing sampel dengan ekstraksi berulang
Gambar  2  menunjukkan  bahwa  seiring  dengan pengulangan  ektraksi,  maka  massa  endapan  yang diperoleh  semakin  menurun.  Pada  sampel  A  cukup dengan  satu kali  ekstraksi  maka  semua  sodium  aluminat bereaksi. Dapat dikatakan bahwa hanya dengan ekstraksi satu  kalidapatmelarutkan  hampir  semua  aluminium. Dengan  kata  lainekstraksi  dapat  dilakukan  sekali  tanpa harus dilakukan pengulangan.
Gambar 3. Konsentrasi total Al pada endapan
Gambar 4. Konsentrasi total Si pada endapan
Gambar 5. Prosentase total Al dan Si pada endapan
Berdasarkan data-data tersebut maka dapat disimpulkan  bahwa  rasio  padatan  yang  paling  baik digunakan  dalam    pemisahan  aluminium  yaitu  rasio padatan dalam sampel A dengan komposisi 1,5R:2,5N:1,25C.  Pada  sampel  A  (Gambar  5)  diperoleh endapan  dengan  kadar  aluminium  sebesar  4,48%  dan kadar  silika  yang  paling  rendah  sebesar  1,2%  serta recovery Al yang diperoleh sebesar 69,5%.

## Pengaruh  waktu  sintering  terhadap  prosentase ekstraksi alumina
Pada  penelitian  ini  digunakan  variasi  waktu  sintering yaitu  ½  jam,  1  jam,  2  jam,  dan  3  jam.  Suhu  optimum dalam proses sintering yaitu pada suhu 800°C [2].
Massa  endapan  yang  diperoleh  meningkat  seiring dengan  bertambahnya  waktu  sintering.Sedangkan  pada Tabel  5  menunjukkan  prosentase  aluminium  cenderung menurun seiring dengan meningkatnya waktu sintering.
T ABEL 4. M ASSA ENDAPAN YANG DIPEROLEH PADA VARIASI WAKTU
SINTERING Waktu (jam) Massa endapan yang diperoleh (g) 0,5 0,654 1 0,6195 2 0,8634 3 0,971
T ABEL 5 . K ONSENTRASI A L PADA ENDAPAN PADA VARIASI WAKTU SINTERING Waktu (jam) Konsentrasi (ppm) 0,5 5,38 1 8,43 2 8,44 3 7,48
Gambar 6. Prosentase Al dan Si pada endapan
Hasil  ekstraksi  menunjukkan  bahwa  prosentase  Al yang  optimum  diperoleh  pada  waktu  sintering  selama  1 jam yaitu sebesar 6,8 % dengan prosentase Al 2 O 3 sebesar 25,69%. Recovery Al diperoleh sebesar 97,35%.
Prosentase  aluminium  meningkat  pada  waktu  1  jam kemudian menurun hingga waktu 3 jam. Lamanya waktu sintering  berpengaruh  terhadap  pembentukan  natrium aluminat (NaAlO 2 ).

## Analisis akhir pada endapan menggunakan XRD
Endapan  yang  diperoleh  kemudian  dipanaskan  pada suhu  800°C  selama  1  jam,  selanjutnya  dikarakterisasi menggunakan  XRD.  Hasil  dari  karakterisasi  XRD  pada endapan dapat dilihat pada Gambar 7 .
Gambar 7. Difraktogram XRD pada endapan
Berdasarkan  Gambar  7  menunjukkan  bahwa  pada endapan  mengandung  aluminium  dan  silika.Adanya aluminium dan silika dapat dibuktikan dengan munculnya  senyawa mullite pada  puncak-puncak tertentu.Mullite  merupakan  senyawa  gabungan  dari  dua macam  oksida  yaitu  Al 2 O 3 dan  SiO 2 dengan  formula 3Al 2 O 3 .2SiO 2 (Montanaro,  1997).Meskipun  endapan yang  diperoleh  pada  penelitian  ini  merupakan  gabungan dari Al 2 O 3 dan SiO 2 , namun kadar Al 2 O 3 lebih besar dari
SiO 2 . Mullite memiliki  komposisi  sekitar  60%  hingga 63% Al 2 O 3 dan sekitar 37% hingga 40% SiO 2 [5].

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh bahwa kadar Al 2 O 3 pada rasio padatan red mud :Na 2 CO 3 :CaO  yaitu  1,5:2,5:1,25  sebesar  16,94%. Semakin banyak Na 2 CO 3 dan CaO yang digunakan maka semakin  banyak  silika  yang  terlarut  dalam  larutan Na 2 CO 3 .  Kadar  Al 2 O 3 juga  dipengaruhi  oleh  waktu sintering.  Kadar    Al 2 O 3 tertinggi  diperoleh  pada  waktu sintering selama 1 jam dengan rasio red mud :Na 2 CO 3 :CaO  yaitu  1,5:2,5:1,25  sebesar  25,69% dengan recovery 97,35%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  terima  kasih  kepada  Suprapto, M.Si, Ph.D, selaku dosen pembimbing, Dr.rer.nat. Fredy Kurniawan, M.Si selaku Kepala Laboratorium Instrumen dan  Sains  Analitik,  Abdulloh  Fuad,  M.Si  selaku  Kepala Laboratorium Sentral Mineral dan Material Maju FMIPA Universitas  Negeri  Malang  atas  bantuan  karakterisasi XRD,  pihak  Laboratorium  Energi  yang  terlibat  atas bantuan  analisa  ICP-OES,  semua  pihak  yang  telah membantu dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Amrin  dan  Ardilla,  D.  2013.  Analisis  Besi  (Fe)  dan  Aluminium (Al)  Dalam  Tanah  Lempung  Secara  Spektrofotometri  Serapan Atom.Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung.
[2] Aziz,  M.  2010.  Ekstraksi  Alumina  Dari  Residu  Bauksit  Untuk Bahan  Baku  Zeolit  Sintetis  Dengan  Produk  Samping  Konsentrat Besi.Jurnal Zeolit Indonesia Vol 9 No. 2.
[3] Handoko,  T.,  Muljana  H.  2009.  Pengaruh  Laju  Alir  Gas Karbondioksida  dan  Lama  Pembakaran  dalam  Pemurnian Alumina  dari Spent  Catalyst .  Parahyangan:  Universitas  Katolik Parahyangan.
[4] Jahanshahi, S. 2005. Towards Zero Wastes ,
Sharif.Jahanshahi@csiro.au,  CSIRO  Mineral.  Diakses  pada tanggal 15 April 2016.
[5] [5]  Montanaro.  1997.  Sintering  of  Industrial  Mullite.  Journal  of Europian Ceramic Society. Nr 17, p. 1715-1723.
[6] [6] Rosenthal H., Dethlefsen V., Tiews K. 1973. Chem Abstract. 73:118-21.
[7] Zulfikar,  A.  2014.  Analisis  Kandungan  Logam  Pada  Limbah Tailing  (Red  Mud)  Tambang  Bauksit.  Riau:  Fakultas  Ilmu Kelautan  dan  Perikanan,  Universitas  Maritim  Raja  Ali  Haji, Tanjungpinang