Jurnal Matematika, Sains, dan Pembelajarannya
Vol.10, No.2, Juli 2024, pp. 276~282
DOI:10.31605/saintifik.v10i2.505
ISSN 2622-8904 (online)

## Karakterisasi Pasir Besi dan Sifat Magnetik Pantai Romantis Kabupaten Serdang Bedagai
Umi Khairunnisa* 1 , Ridwan Yusuf Lubis, Ety Jumiati 3 1,2,3 Universitas Islam Negeri Sumatera Utara e-mail: Ikhairunnisa345@gmail.com

## Abstrak
Karakterisasi pasir besi dan sifat magnetik di Pantai Romantis merupakan bagian penting dari perlindungan lingkungan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui karakterisasi pasir besi dan Sifat Magnetik daerah Pantai Romantis Kabupaten Serdang Bedagai. Suhu yang diberikan pada treatment panas menggunakan oven  pada  suhu  500 o C  dan  600  selama  3  jam  dan treatment panas  matahari  yaitu  dijemur  di  bawah  sinar matahari selama 10 jam pada suhu cuaca sekitar 31 o C selama 2 hari. Menggunakan X-ray fluorescence (XRF), Scanning electron microscop y (SEM). Menggunakan Origin dan Digimizer untuk menganalisis data pada pasir besi.  Hasil  analisis  yang  didapat  bahwa  pasir  besi  didominasi  oleh  besi  oksida  (Fe 2 O 3 )  dengan persentase sekitar  75,18% menunjukkan  bahwa treatment oven pada suhu  yang lebih rendah memiliki kecenderungan untuk  meningkatkan  konsentrasi  Fe 2 O 3. Tingginya  kandungan  besi  menandakan  bahwa  pasir  besi  memiliki potensi ekstraksi besi yang sangat signifikan, menjadi sumber bahan baku penting dalam industri logam. Pada suhu 600°C komposisi mineral pasir besi relatif stabil, meskipun terjadi variasi kecil pada beberapa senyawa mineral akibat pemanasan.

## Kata Kunci—Pasir Besi, Treatment Panas, Magnetik

## 1. PENDHULUAN
Pasir  besi  merupakan  endapan  pasir  yang  mengandung  partikel  besi  yang  ditemukan  sekitar  pantai  yang terbentuk karena batuan asli mengandung mineral besi yang dihancurkan oleh cuaca dan adanya gelombang yang mengandung mineral besi berasal dari batuan asal. (Bates dan Jakson, 1980; Dunlop dan Ozdemir, 1997). Pasir besi mengandung partikel pasir yang mengandung mineral magnetik (Fe 3 O 4 ) atau hematit α-Fe 2 O 3 ) yang memiliki  sifat  magnet  yang  kuat  sehingga  pasir  besi  dapat  menarik  logam  yang  sensitif  terhadap  medan magnetik. Sifat magnetik pasir besi diberikan oleh partikel-partikel pasir yang mengandung mineral-mineral ini (Karbeka et al., 2020). Menurut Susilawati, et al (2018) terdapat kandungan persentase Fe sebesar 11,316% pada pasir besi di Pantai Gading Kota Mataram dengan kadar Fe 44,40% asir besi dari pesisir Pantai Lansiwo dan  menurut  Rettob  dan  Karbeka  (2019),  bahwa  penelitiannya  mendapatkan  senyawa  oksida  yang  lainnya seperti  magnesium  oksigen  (MgO),  silika  (S i O 2 ),  dan  alumina  oksida  (Al 2 O 3 ).  Pasir  besi,  memiliki  sifat magnetik sering dipakai dalam berbagai industri. Diantaranya yaitu industri besi-baja, di mana bahan baku yang  digunakan  untuk  pembuatan  baja  dan  besi.  Adapun  warna  dari  pasir  besi  yaitu  abu-abu  gelap  dan kehitaman (Fauji, 2018).
Pasir  besi  pada  dasarnya  bersifat  feromagnetik  (zat  magnet  dengan  gaya  magnet  yang  kuat),  dan mineral magnetik seperti magnetik (Fe 3 O 4 ) dan hematit (α-Fe 2 O 3 ) dan magnetit (γ- Fe 3 O 4 ) pada  pasir yang memiliki sifat magnet yang kuat. Karena kuatnya respon terhadap medan magnet luar, sifat kemagnetan pasir besi dikembangkan lebih lanjut dalam berbagai penelitian terutama pada penerapan adsorben magnet untuk memudahkan pemisahan adsorbat dan adsorben dalam proses adsorpsi (Karbeka , et al. 2020; Nuryono , et al, 2019).
Karakteristik dan sifat fisik pasir besi tentu sangat diperlukan untuk memaksimalkan pemanfaatannya. Potensi  pasir  besi  di  Pantai  Romantis  Kabupaten  Serdang  Bedagai  sangat  besar.  Oleh  karena  itu,  untuk memahami  potensinya  dalam  berbagai  hal,  seperti  sumber  daya  mineral  dan  aplikasi  industri,  diperlukan karakterisasi sifat magnetik pasir besi ( Suyanta et al., 2019).
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Pasir  besi  memiliki  komposisi  yang  terdiri  dari  fase  magnetik  (Fe 3 O 4 )  hematit  (α-Fe 2 O 3 )  dan maghemite  (γ-Fe 2 O 3 )  (Arsyad, et  al. 2018).  Kandungan  mineral  tersebut  memiliki  potensi  pengembangan sebagai  bahan  industri.  Yaitu industri berbasis  pada sifat  kemagnetan  yang  digunakan sebagai  bahan  dasar pembuatan magnet secara permanen (Yulianto, et al. 2010; Hayati, et al. 2016). Pasir besi dengan kandungan magnetit (Fe 3 O 4 ) yang tinggi memberikan sifat kemagnetan yang kuat, sedangkan pasir besi dengan kandungan mineral gangue yang tinggi seperti K, C, Na, Mg, Al, Si, Ca dan beberapa unsur lainnya memberikan pasir besi menurunkan sifat kemagnetan. Membersihkan pasir besi dengan larutan asam atau basa dapat mengurangi keberadaan non magnet (Rettob dan Karbeka, 2019; Simamora dan Krisna, 2013). Besar kecilnya ukuran pasir besi mempengaruhi kandungan mineral magnet dan juga daya tarik pasir besi terhadap medan magnet luar (Ansori, 2013). Meskipun kedua bahan tersebut memiliki komposisi yang sama, struktur kristal hematit dan magnetik berbeda. Sifat superparamagnetik pasir besi akan muncul ketika disintesis hingga ukuran nanometer. Sifat superparamagnetik tidak akan ada pada bahan ukuran besar, seperti bahan bulk. Bahan dengan magnetik isasi saturasi tinggi dan koersivitas sangat kecil menjadi superparamagnetik ketika medan magnet dari luar tidak mempengaruhinya (Austin, 1985).
Proses ekstraksi dan pengolahan pasir besi di wilayah Pantai Romantis Kabupaten Serdang Bedagai memiliki  potensi  masalah  yang  harus  segera  ditangani.  Salah  satu  dampak  pada  lingkungan  yang  dapat ditimbulkan oleh proses ekstraksi pasir besi adalah kemungkinan residu ekstraksi akan mengkontaminasi tanah dan air. Selain itu, aktivitas ini dapat mengganggu habitat biota laut dan terumbu karang yang rentan di pantai. Selain dampak lingkungan, penggunaan pasir besi yang tidak teratur dapat merugikan komunitas di sekitarnya yang bergantung pada sumber daya alam tersebut. Selain itu, penggunaan pasir besi yang tidak teratur dapat menyebabkan bahan baku industri menjadi longgar (Yulianto et al., 2010).
Peneliti  mengidentifikasi  adanya  jenis  mineral  magnetik  yang  terkandung  dalam  pasir  besi  dengan menggambarkan sifat magnetik di Pantai Romantis Serdang Bedagai. Selain itu, mereka memiliki kemampuan untuk mengukur sifat-sifat magnetik, seperti  suseptibilitas magnetik. Suseptibilitas magnetik suatu material adalah  ukuran sejauh  mana  ia  dapat  diinduksi  oleh medan  magnet eksternal.  Ini  menunjukkan  kemampuan material untuk menjadi magnetik atau merespon terhadap medan magnetik (Afza, 2011).
Karakteristik pasir besi bervariasi berdasarkan sumbernya. Mineral magnetik biasanya terdapat dalam pasir besi Namun, secara umum, pasir besi mengandung mineral magnetik (Fe 3 O 4 ), hematit (Fe 2 O 3 ), ilmenit (FeTiO 4 ), goethite (FeOOH), dan anatase (TiO 2 ). Komposisi mineral ini memberikan pasir besi dan sifat-sifat magnetik yang khas, terutama karena keberadaan magnetik (Bilalodin et al., 2013).
Dari permasalahan diatas bahwa penelitian ini bertujuan untuk menentukan sifat pasir besi di wilayah Pantai  Romantis  Kabupaten  Serdang  Bedagai.  Dan  untuk  mengetahui  pengaruh treatment panas  terhadap jumlah hematit pada pasir besi di daerah Pantai Romantis.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode ini menggunakan metode eksperimen yang dilakukan dengan pengujian secara langsung di Laboratorium.

## 2.1 Pengambilan Sampel
Yang  pertama  dilakukan  adalah  membuat  studi  literatur  untuk  mengidentifikasi  masalah  dan menyiapkan referensi-referensi terkait penelitian. Kemudian melakukan observasi awal untuk mengecek lokasi penelitian dan alat-alat uji yang digunakan dalam penelitian. Setelah itu, langkah berikutnya adalah membuat peta titik koordinat lokasi penelitian di mana sampel pasir besi akan diambil. Proses ini akan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ArcGis . Selanjutnya, untuk melakukan pengambilan pasir dengan lokasi yang telah  ditentukan  yaitu  Pantai  Romantis  Kabupaten  Serdang  Bedagai  dengan  menggunakan  alat  yang  telah disiapkan.  Kemudian  dilakukan  ekstraksi  atau  pemisahan  antara  pasir  dengan  pasir  besi  sebanyak  tiga  kali dengan  menggunakan  magnet  permanen  untuk  mendapatkan  pasir  besi  yang  lebih  murni.  Langkah  yang terakhir, masukkan ke dalam wadah berupa plastik putih berukuran (16x25) cm 2 .

## 2.2 Preparasi Sampel
Langkah  pertama  yang  dilakukan  yaitu  cuci  pasir  besi  dengan  menggunakan  aquades.  Setelah  itu dilakukan  proses treatment panas  yaitu  menggunakan  oven  dan  panas  matahari  terhadap  masing-masing sampel  pasir  besi.  Proses treatment Matahari  dilakukan  pada  sampel  pasir  besi  yang  berasal  dari  Pantai Romantis dengan menggunakan oven listrik pada suhu 500 o C dan 600 o C selama 3 jam. Dan Proses treatment
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
panas matahari dilakukan pada sampel pasir besi yang berasal dari Pantai Romantis dengan dijemur di bawah sinar matahari selama 10 jam pada suhu cuaca sekitar 31 o C selama 2 hari. Selanjutnya masing-masing sampel pasir besi dilakukan proses penghalusan dengan milling dengan alat Ball Mill dan diayak dengan ayakan 100 mesh.  Kemudian  masing-masing  sampel  pasir  besi  dimasukkan  ke  dalam  plastik  sampel  untuk  dilakukan karakterisasi. Sampel pasir besi yang telah disiapkan akan dianalisis menggunakan alat karakterisasi seperti SEM dan XRF.

## 2.3 Karakterisasi Sampel Pasir Besi
Siapkan  sampel  berdasarkan  masing-masing  sampel,  kemudian  lakukan  pengujian  menggunakan XRF.    Hasil  dari  XRF  nantinya  berupa  spektrum  hubungan  energi  eksitasi  dan  intensitas  sinar-X.  Energi eksitasi  menunjukan  unsur  penyusun  sampel  dan intensitas  menunjukan  nilai  kualitas  dari  unsur  pasir  besi tersebut. Semakin tinggi intensitasnya maka semakin tinggi pula persentase unsur dalam sampel pasir besi. Karakterisasi selanjutnya menggunakan metode SEM dimana hasil dari SEM berupa bentuk permukaan pada pasir besi Pantai Romantis.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Karakterisasi X-ray fluorescence (XRF) Pasir Besi
Hasil uji X-ray Fluorescence (XRF) dapat dilihat pada Tabel 1, pada sampel A yang menunjukkan hasil  penelitian  uji  XRF  terdapat  komposisi  oksida  yang  bisa  diidentifikasi  Aluminium  oksida  (Al 2 O 3 ) menyumbang  sebanyak  2,04%,  diikuti  oleh  silikon  dioksida  (SiO 2 )  dengan  konsentrasi  5,84%.  Fosfor pentoksida (P 2 O 5 ) sebesar 2,28%. Titanium dioksida (TiO 2 ) komponen dengan konsentrasi tertinggi sebesar 10,40%, dan Komponen besi oksida (Fe 2 O 3 ) konsentrasi yang sangat tinggi, yaitu sebesar 75,18%. Sedangkan untuk hasil penelitian pada sampel B, terdapat Aluminium oksida (Al 2 O 3 ) sekitar 3,62% dari  komposisi  keseluruhannya,  sedangkan  pada  silikon  dioksida  (SiO 2 )  mempunyai  nilai  9,72%.  Fosfor pentoksida (P 2 O 5 ) dengan persentase 1,79% yang  menunjukkan persentase yang rendah. Titanium dioksida (TiO 2 ) mendapatkan nilai persentase sebesar 10,71% dari kandungan keseluruhannya, sedangkan komponen paling unggul dalam pasir besi ini adalah besi oksida (Fe 2 O 3 ) yang mendapat persentase yang tinggi sebesar 70,17%. Persentase penting  ini  memperlihatkan  bahwa  besi  oksida  merupakan  komponen  utama  dalam campuran ini. Selain itu, kandungan tinggi besi oksida dapat membuat pasir besi menjadi sumber potensial untuk ekstraksi besi, yang penting pada produksi logam dan industri yang lain.
Tabel 1 . Analisis Senyawa Mineral Pasir Besi Sampel Senyawa Al 2 O 3 (%) SiO 2 (%) P 2 O 5 (%) TiO 2 (%) Fe 2 O 3 (%) A 2,04 5,84 2,28 10,40 75,18 B 3,62 9,72 1,79 10,71 70,17
Sedangkan  untuk  hasil  uji  yang  dilakukan,  maka  dihasilkan  grafik  hasil  XRF  yang  dapat dilihat pada Gambar 1.
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
(a)
(b)
Gambar 1. Grafik XRF Pasir Besi (a) 500 o C dan (b) 60 o C
Pada Gambar 1 menujukkan hasil grafik XRF yang dimana terdapat puncak yang bermuatan senyawa mineral  pasir  besi  dan  non  pasir  besi.  Adapun  senyawa  mineral  yang  terdapat  pada  setiap  sampel  adalah Aluminium oksida (Al 2 O 3) , Silikon dioksida (SiO 2 ), Pentoksida fosfor (P 2 O 5 ), Kalsium oksida (CaO), Titanium dioksida (TiO 2 ) dan Pasir Besi (Fe 2 O 3 ) sebagai 5 senyawa dengan konsentrasi terbanyak.
3.2 Hasil Karakterisasi SEM Pasir Besi
3.2.1 Hasil Karakterisasi SEM Pasir Besi Pada Sampel A (500 o C)
Gambar  2  menunjukkan  hasil  penelitian  yang  didapat  dari  pengamatan  SEM,  terlihat  jelas  bahwa morfologi  pasir  besi  mempunyai  bentuk  yang  berukuran  cukup  besar.  Namun,  tampak  bahwa  sebagian material-material  yang  berukuran  relatif  kecil  menempel  pada  permukaan  material  yang  besar.  Beberapa batuan memiliki bentuk kristal kubik dan trigonal, seperti yang ditunjukkan pada gambar hasil SEM. Ini sesuai dengan  informasi  dari  data  sistem  kristal  yang  dianalisis  menggunakan  perangkat  lunak  Digimizer.  Data tersebut menunjukkan bahwa sampel pasir besi mengandung mineral batuan seperti oksida besi (Fe 2 O 3 ), fosfor pentoksida (P 2 O 5 ), kalsium oksida (CaO), titanium dioksida (TiO 2 ), dan silikon dioksida (SiO 2 ). Pasir Besi memiliki  rentang  ukuran  partikel  terkecil  149,22  m  dan  terbesar  150,20  m,  dengan  rata-rata  149,220  m, menurut analisis ukuran partikel yang dilakukan menggunakan Software Digimizer .
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Gambar 2. Hasil SEM Sampel (a) 500 o C

## 3.2.2 Hasil SEM Sampel (B) 600 o C
Pada Gambar 3 menunjukkan morfologi sampel T70 dari MnFe 2 O 4 dengan perbesaran 20 kali, yang menunjukkan bahwa morfologi MnFe 2 O 4 berbentuk bulat serta mengalami aglomerasi. Dengan menggunakan Digimizer , terdapat beberapa ukuran partikel diantaranya yaitu 23,32 nm, 24,93 nm, 26,45 nm, dan 30,54 nm. Sehingga  sampel  pasir  besi  tersebut  terdapat  kandungan  mineral  batuan  seperti Aluminium  Oxide (Al 2 O 3 ), Silicon Dioxide (SiO 2 ), Phosphorus Pentoxide (P2O 5 ), Titanium Dioxide (TiO 2 ) dan Besi Oksida (Fe 2 O 3 ). Pasir Menurut analisis menggunakan Digimizer bahwa besi memiliki ukuran paling besar yaitu 49,74 m, mendapat rata-rata 74,.61 dan ukuran partikel yang paling kecil yaitu 49,74 m.
Gambar 3. Hasil SEM Sampel (b) 600 o C

## 4. KESIMPULAN
Adapun  kesimpulan  dari  hasil  penelitian  yaitu: Pada  proses  karakteristik pasir  besi  didapat  hasil penelitian menggunakan proses SEM pada Sampel (a) 500 o C dan untuk hasil menggunakan SEM pada sampel (b) 600 o C memiliki komposisi yang relatif yang mirip dengan komponen utama, seperti Al 2 O 3 , SiO 2 , P 2 O 5 , TiO 2 , dan Fe 2 O 3 . Pada Fe 2 O 3 (besi oksida) merupakan komponen dominan dalam semua sampel, menunjukkan bahwa  pasir  besi  memiliki  kandungan  besi  yang  tinggi.  Pada  TiO 2 (titanium  dioksida)  dalam  jumlah  yang signifikan  di  semua  sampel,  memberikan  wawasan  tentang  potensi  penggunaan  pasir  besi  untuk  sumber titanium. Dan hasil dari pengaruh treatment oven pada pasir besi tampak pada variasi konsentrasi Fe 2 O 3 . Dari hasil, terlihat bahwa suhu terendah pada treatment oven, semakin tinggi pula konsentrasi Fe 2 O 3 . Treatment oven pada sampel (a) suhu 500 o C, memiliki konsentrasi Fe 2 O 3 tertinggi (75,18%), diikuti oleh sampel (c) suhu
Kristal
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
700 o C (70,68%). Sedangkan t reatment panas matahari memiliki konsentrasi Fe 2 O 3 tinggi (73,88%). Hasil ini menunjukkan  bahwa treatment oven  pada  suhu  yang  lebih  rendah  memiliki  kecenderungan  untuk meningkatkan  konsentrasi  Fe 2 O 3. Dalam  perbandingan treatment oven  dapat  disimpulkan  bahwa treatment oven lebih efektif dalam meningkatkan konsentrasi Fe 2 O 3 . Hal ini terlihat dari konsentrasi Fe 2 O 3 yang lebih tinggi pada hasil sampel (a) 500 o C dibandingkan dengan hasil pada sampel (b) 600 o C.

## DAFTAR PUSTAKA
Afza, E. (2011). Pembuatan Magnet Permanen Ba-Hexa Ferrite (BaO.6Fe2O3) dengan Metode Koopresipitasi dan Karakterisasinya, Skripsi, FMIPA, USU, Medan.
Ansori, C. (2013). Mengoptimal Perolehan Mineral Magnetik pada Proses Separasi Magnetik Pasir Besi Pantai Selatan Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah. Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara, 9(3), 145-156.
Arsyad,  M.,  Tiwow,  V.A.,  and  Ramp,  M.J.  (2018).  Analysis  of  magnetic  minerals  of  iron  sand  deposit  in Sampulungan Beach, Takalar Regency, South Sulawesi using the x-ray diffraction method, IOP Conf. Series: Journal of Physiscs: Confference Series. doi:10.1088/1742-6596/1120/1/012060.
Austin, GT. (1985). “Shreve’s Chemical Process Industries.” Fifth Edition. New York: McGraw - Hill Book Co.
Bates,  R.L.  and  Jackson,  J.A.  (1980).  “Glossary  of Geology.”  2 nd Edition,  American  Geological  Institude,
Virginia
Bilalodin. (2012). Pembuatan dan Penentuan Celah Pita Optik Film Tipis TiO2. Purwokerto. Jurnal Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng & DIY:86- 89.
Dunlop, D., O. Ozdemir. (1997). “Rock Magnetic”. Cambridge University Press, Cambridge.
Hayati, R., Budiman, A., dan Puryanti, D. (2016). Karakterisisasi Suseptibilitas Magnet Barium Ferit yang
Disintesis dari Pasir Besi dan Barium Karbonat Menggunakan Metode Metalurgi Serbuk. Jurnal Fisika Unand, 5(2), 87-192.
Karbeka, M. Nuryono., dan Suyanta. (2020) b . Coating Of Mecapto Modified Silica on Iron Sand Magnetic Material  for  Au  (III)  Adsorption  in  Aqueous  Solution,  IOP  ConfSeries:  Materials  Sciences  an Engineering: Confference Series, doi:10.1088/1757-899X/823/12031.
Karbeka,  M.  Nuryono.,  dan  Suyanta.  (2020) a .  Syhtesis  of  Silica  Coated  on  Iron  Sand  Magnetic  Material Modified with 2-Mercaptobenzimidazole through Sol-ge, Mor. J. Chem. 8(S1), (00-052).
Rettob, A.L., dan Karbeka, M. (2019). Pengaruh Konsentrasi Larutan HF Pada Proses Preparasi terhadap Kadar Unsur Bahan Magnetik Pasir Besi. Wali Songo Journal of Chemistry. 2(1), 6-9.
Simamora., P., dan Krisna. (2015). Sintesis dan Karakterisasi Sifat Magnetik Nanokomposit Fe 3 O 4 -
Montmorilonit Berdasarkan Variasi Suhu. Prosiding Seminar Nasional Fisika NSF, Jakarta 15 Oktober 2015, e-ISSN 2476-9398, pp. 75-80.
https://jurnal.unsulbar.ac.id/index.php/saintifik
Susilawati., Doyan, A., Taufik, M., Wahyudi., Gunawan, E.R., Kosim., dan Fitrhriyani. (2018). ‘Identifikasi Kandungan Fe Pada Pasir Besi Alam Di Kota Mataram.” Jurnal Pendidikan Fisika dan Teknologi, 4(1), 105-110
Widianto E, Kardiman dan Fauji N. (2018). “Karakterisasi Magnetik dan Pasir Besi Alam Pantai Samudera Baru dan Pemanfaatannya sebagai Filler pada Sistem Penyaring Elektromagnetik”. Jurnal Riset Sains dan Teknologi. Vol.2 (1) 15-20.
Yulianto, A., d an Aji, M.P. (2010). Fabrikasi Mn-Ferit Dari Bahan Alam Pasir Besi Serta Aplikasinya untuk Core Induktor. Prosiding Pertemuan Ilmiah XXIV HFI Jateng dan DIY Semarang 10 April 2010, ISSN 0853-0823, pp.128-133.