INFORMASI UMUM ZIRKONIUM
Disusun oleh: Ir. Herry Poernomo, MT.
BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR DAN PROSES BAHAN Jl. Babarsari Kotak Pos 6101 Ykbb Yogyakarta 55281 Telp: 0274-488435, HP: 085879825841, 085879825841, E-mail:
[email protected] [email protected] Juli 2012
1
DAFTAR ISI
JUDUL
1
DAFTAR ISI
2
ABSTRAK
3
I.
PENDAHULUAN
II.
PRA-KAJIAN KELAYAKAN
12
1. Rantai Nilai
12
2. Ketersediaaan Ketersediaaan Bahan Baku
18
3. Aspek Pasar
33
4. Aspek Teknologi
53
5. Aspek Keselamatan
66
6. Aspek Kualitas Standar
83
PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN PASIR ZIRKON MENJADI PRODUK ZIRKONIUM
90
III.
8
KESIMPULAN
108
DAFTAR PUSTAKA
110
LAMPIRAN
109
1. Surat Edaran Direktorat Jenderal Bea Cukai-Kementerian Keuangan No. S-377/BC/2012 tanggal 4 Mei 2012 tentang Pelarangan Ekspor Bijih Raw Material atau Ore) Mineral ke Luar Negeri ( Raw
116
2. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor: 11 Tahun Tahun 2012
118
2
DAFTAR ISI
JUDUL
1
DAFTAR ISI
2
ABSTRAK
3
I.
PENDAHULUAN
II.
PRA-KAJIAN KELAYAKAN
12
1. Rantai Nilai
12
2. Ketersediaaan Ketersediaaan Bahan Baku
18
3. Aspek Pasar
33
4. Aspek Teknologi
53
5. Aspek Keselamatan
66
6. Aspek Kualitas Standar
83
PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN PASIR ZIRKON MENJADI PRODUK ZIRKONIUM
90
III.
8
KESIMPULAN
108
DAFTAR PUSTAKA
110
LAMPIRAN
109
1. Surat Edaran Direktorat Jenderal Bea Cukai-Kementerian Keuangan No. S-377/BC/2012 tanggal 4 Mei 2012 tentang Pelarangan Ekspor Bijih Raw Material atau Ore) Mineral ke Luar Negeri ( Raw
116
2. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor: 11 Tahun Tahun 2012
118
2
ABSTRAK
Telah disajikan ―informasi umum zirkonium‖ yang kemungkinan dapat digunakan sebagai data pendukung awal oleh pihak yang akan melakukan penelitian dan pengembangan pengembangan tentang zirkonium dan pihak yang akan melakukan pra-studi kelayakan kelayakan pendirian pabrik pengolahan konsentrat konsentrat zirkon menjadi beberapa produk zirkonium seperti zircon
opacifier (ZrSiO4), zirconium
oxychloride atau zirconil
chloride:
ZOC
(ZrOCl2.8H2O), zirconium sulphate: ZOS (Zr(SO4)2.4H2O), zirconium basic sulphate: ZBS (Zr 5O8(SO4)2.xH2O) atau (Zr 5O7(SO4)3.xH2O), zirconium basic carbonate: ZBC (ZrOCO3.xH2O), zirconium hydroxide: ZOH (Zr(OH)4.xH2O), zirconium oxide atau zirconia (ZrO2), zirconium metal (Zr). (Zr).
Informasi umum zirkonium ini berisi beberapa data umum yang mengkaji tentang rantai nilai, ketersediaan bahan baku, aspek pasar, aspek teknologi, aspek keselamatan, aspek kualitas standar. Hasil kajian pada rantai nilai menunjukkan bahwa produk zirkonium di dunia konsisten mengalami kenaikan penggunaan selama 20 tahun sejak 1990 dengan 6 kelompok besar pengguna yaitu industri keramik, refraktori, pengecoran logam, TV glass, zirconia & Zr chemicals Zr chemicals, dan lain-lain.
Peraturan Kepala BAPETEN No. 09 tahun 2009 tentang intervensi terhadap paparan radiasi yang berasal dari Technologically Enhanced Natural Occuring Radioactive Materials (TENORM ) menyebutkan bahwa jika jumlah TENORM > 2 ton dan aktivitas
radiasi anggota deret uranium dan deret thorium masing-masing ≤ 1Bq/g, maka penghasil TENORM harus harus dapat melaksanakan intervensi terhadap paparan radiasi yang berasal dari TENORM melalui tindakan tindakan remedial. remedial. Kemudian Peraturan Menteri ESDM No. 7 Tahun
2012 tanggal 6 Februari 2012 tentang peningkatan nilai tambah mineral melalui kegiatan pengolahan dan pemurnian mempersyaratkan mempersyaratkan batasan produk minimum untuk dijual ke luar negeri terhadap produk zirkonia (ZrO 2 + Hf) dengan dengan kadar kadar > 99%. Selanjutnya oleh Direktorat Jenderal Bea dan Cukai dalam surat nomor S-377/BC/2012 tertanggal 4 Mei 2012 telah melarang ekspor raw material mineral mineral ke luar negeri antara lain adalah bijih zirkon dan zirkonium silikat dari jenis yang dipakai sebagai opasitas ( opacifier ) sebagaimana sebagaimana disebutkan dalam lampiran lampiran II surat Dirjen Bea Cukai tersebut. tersebut. Peraturan Menteri ESDM No. 7 Tahun 2012 tanggal 6 Februari 2012 tersebut sudah direvisi dengan Peraturan Menteri ESDM No. 11 Tahun 2012 tanggal 16 Mei 2012 dengan menyisipkan 1 3
(satu) pasal yakni yakni pasal 21.A. diantara pasal 21 21 dan pasal pasal 22. Isi pasal 21.A. 21.A. adalah sebagai berikut: (1) Pemegang IUP Operasi Produksi dan IPR sebagaimana dimaksud dalam Pasal 21 dapat menjual bijih (raw material atau ore) mineral ke luar negeri apabila telah mendapatkan mendapatkan rekomendasi rekomendasi dari Menteri c.q. Direktur Jenderal. (2) Rekomendasi sebagaimana dimaksud pada ayat (1) diberikan setelah Pemegang IUP Operasi Produksi dan IPR memenuhi persyaratan antara lain: a. status IUP Operasi Produksi dan IPR Clear and Clean; b. melunasi kewajiban kewajiban pembayaran pembayaran keuangan keuangan kepada Negara; Negara; c. menyampaikan rencana kerja dan/ atau kerjasama dalam pengolahan dan/ atau pemurnian mineral mineral di dalam negeri; dan dan d. menandatangani pakta integritas. Keempat produk hukum tersebut dapat menjadi instrumen hukum yang efektif untuk mengurangi ekspor pasir zirkon, konsentrat zirkonium (zirkonium silikat) dan terikutnya bahan sumber ( 238U dan
232
Th) yang terkandung di dalamnya.
Dengan demikian
diharapkan bisa diusahakan peningkatan nilai tambah dari pengolahan konsentrat zirkonium menjadi beberapa produk zirkonium sehingga dapat menstimulasi berdirinya beberapa industri hilir berbasis zirkonium di dalam negeri. Jumlah deposit pasir zirkon yang terukur di sekitar daerah aliran sungai (DAS) Kalimantan Tengah pada tahun 2008 sekitar 6,556 juta ton dengan kandungan zircon opacifier (ZrSiO (ZrSiO4) sekitar 2,615 juta ton. Sisa sumber daya ZrSiO 4 terukur yang ada sekarang sekitar 2,468 juta ton cukup digunakan sebagai bahan baku pada rencana pendirian pabrik pengolahan konsentrat pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium selama lebih dari 30 tahun sebagaimana umur pabrik kimia pada umumnya. Hasil kajian terhadap aspek pasar menunjukkan bahwa Dubbo Zircon Project (DZP) di New South Wales – Australia Australia telah memprediksi konsumsi terhadap produk zirkonium di dunia sejak tahun 2012 s/d 2020 akan mengalami kenaikan yang cukup tajam dibandingkan dengan kapasitas produksi pabrik yang sekarang maupun kemungkinan pabrik baru yang akan berdiri. Dengan demikian prospek kehadiran pabrik pengolahan pengolahan pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium layak dapat didirikan di daerah Kalimantan. Harga produk zirkonium dari DZP DZP pada kuartal 4 tahun 2011 2011 sebagai berikut: konsentrat zirkon dengan kadar ZrO 2 65% sekitar $2,100 - $2,900 per ton, ZOC dengan kadar ZrO2 36% sekitar $2,850 - $3,100 per ton dan ZOC dengan kadar ZrO 2 100% sekitar 4
$7,920 - $8,610 per ton, ZBS dengan kadar ZrO 2 33% sekitar $4,180 per ton dan ZBS fused zirconia) dengan kadar dengan kadar ZrO 2 100% sekitar $12,580 per ton, zirconia ( fused
ZrO2 98,50% sekitar $5,500 - $7,000 per ton, chemical zirconia dengan kadar ZrO 2 98,50% sekitar $10,000 - $12,000 per ton, dan chemical zirconia dengan kadar ZrO 2 98,90% sekitar sekitar $12,500 - $14,000 $14,000 per ton. Kemudian beberapa beberapa produk zirkonium zirkonium yang dihasilkan oleh Noah Technologies Corporation di Texas USA dengan kualitas pure analysis ( PA PA) untuk keperluan riset dan produk zirkonium kualitas teknis untuk keperluan
industri yang disajikan pada Tabel 13 harganya jauh lebih tinggi dibandingkan dengan beberapa produk zirkonium yang dihasilkan oleh Dubbo Zircon Project (DZP) di New South Wales – Australia.
Standar harga produk zirkonium dari Noah Technologies
Corporation di Texas USA pada Tabel 13 tersebut dapat dijadikan sebagai data bantu
untuk analisis pasar dalam rangka membuat studi kelayakan pabrik pengolahan pasir zirkon di Indonesia. Hasil kajian terhadap aspek teknologi menunjukkan bahwa dengan melalui tahap proses pengendapan zirconium basic sulphate (ZBS) yang tidak larut dalam air dan 5 kali pencucian ZBS dengan air mampu menurunkan kandungan U dan Th dalam konsentrat pasir zirkon sekitar 440 – 1.290 ppm menjadi sekitar 0,463 – 3,103 ppm dalam produk zirkonium oksiklorid oksiklorid (ZOC). Nilai kadar U dan Th sekitar 0,463 – 3,103 ppm tersebut terletak jauh di bawah very low-grade (U + 0,4 Th) < 100 ppm menurut ketentuan Jepang tentang impor produk zirkonium, dan jauh di bawah persyaratan standar perdagangan internasional produk zirkonium untuk keperluan industri non nuklir dengan kadar (U + 0,4 Th) < 500 ppm. Kemudian dari aspek keselamatan menunjukkan bahwa proses pengolahan pasir zirkon menjadi ZOC murni dengan melalui proses pengendapan ZBS menimbulkan volume air limbah dalam jumlah banyak yang berasal dari proses pencucian ZBS dan pencucian Zr(OH) 4. Air limbah dengan dengan volume yang banyak banyak tersebut mengandung mengandung HCl, Fe+3, Ti+4, U+6 dan Th+4 yang berasal dari 5 kali proses pencucian ZBS dengan air dan mengandung NH 4OH dan SO4-2 yang berasal dari 5 kali pencucian endapan Zr(OH) 4 dengan air. Air limbah tersebut menurut Peraturan Peraturan Pemerintah No. 77 Tahun 2005 atau atau PP. No. 77/2008 termasuk limbah radioaktif pemancar alpha ( ) aktivitas rendah dengan tarif pengelolaan pengelolaan sebesar Rp. 81.000,81.000,- per liter. Jika pabrik pengolahan pengolahan konsentrat konsentrat pasir zirkon menjadi produk zirkonium akan mengirim air limbah yang ditimbulkan ke Pusat Teknologi Limbah Radioaktif (PTLR) – BATAN BATAN sesuai dengan tarif tersebut, maka pabrik 5
pengolahan pasir zirkon tersebut kemungkinan tidak akan memperoleh keuntungan. Hal ini karena harga beberapa produk zirkonium yang dihasilkan seperti tersebut di atas lebih rendah daripada tarif pengelolaan limbah radioaktif pemancar alpha ( ) aktivitas rendah tersebut. Dengan demikian pabrik pabrik pengolahan pengolahan pasir zirkon mutlak memerlukan unit pengolahan limbah radioaktif beserta fasilitas repositori limbah radioaktif terolah. Metode pengolahan air limbah yang yang mengandung TENORM ( (238U dan 232Th) dari pabrik zirkonium yang relatif mudah, mudah, murah, dan dapat dapat dilakukan oleh pabrik zirkonium zirkonium adalah dengan dengan menggunakan menggunakan proses evaporasi menggunakan energi panas matahari pada sistem evaporasi di kolam (evaporation pond ) sebagaimana yang telah dilakukan di DZP New South Wales - Australia, Arafura Rare Earth Australia, dan fasilitas tambang uranium di Wyoming USA. Jika sisa sumber sumber daya daya konsentrat konsentrat pasir zirkon (ZrSiO 4) terukur yang ada sekarang sekitar 2,468 juta ton t on mengandung TENORM ( (238U dan 232Th) sekitar > 500 ppm ( > 0,05% berat), maka terdapat deposit (U 3O8 dan ThO2) lebih dari dari 1.234 ton. Apabila diasumsikan diasumsikan umur peralatan pabrik pengolahan konsentrat pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium dapat mencapai 30 tahun dalam mengolah 10.000 ton konsentrat pasir zirkon/tahun yang mengandung TENORM , maka terdapat (U 3O8 dan ThO 2) lebih dari 5 ton/tahun sebagai sebagai bahan bahan sumber yang yang akan terbuang percuma percuma ke lingkungan. lingkungan. Karena jumlah bahan nuklir (uranium dan thorium) thorium) melebihi 2 (dua) ton sebagaimana tercantum tercantum di dalam Peraturan Kepala BAPETEN Nomor 09 tahun 2009 bab II pasal 7 ayat (1) a., maka pihak otoritas pabrik zirkonium wajib melakukan tindakan remedial terhadap TENORM yang ditimbulkan.
Dalam melakukan tindakan remedial terhadap TENORM , maka
dimungkinkan dapat dilakukan pengambilan U 3O8 dan ThO2 yang terkandung dalam limbah sebagai bahan baku bahan bakar reaktor nuklir. Selanjutnya dari aspek kualitas standar produk zirkonium menunjukkan bahwa persyaratan standar perdagangan perdagangan untuk beberapa produk zirkonium sebagai berikut: zircon (ZrO (ZrO2.SiO2) dengan kadar (% berat) (ZrO 2 + opacifier
HfO2) > 66%, SiO2 < 32%, Al 2O3 <
conil chloride 0,45%, Fe2O3 < 0,10%, TiO 2 < 0,15%, dan (U + Th) < 500 ppm; zir conil
(ZrOCl2.8H2O) dengan kadar (ZrO 2 + HfO2) > 35%, SiO2 < 0,01, Al 2O3 < 0,02%, Fe2O3 < 0,005%, TiO2 < 0,002%, CaO < 0,01%, Na 2O < 0,04%; zir coni Zr(OH)4 coni um hydroxi hydroxi de dengan kadar (ZrO 2 + HfO2) 45 – 55%, 55%, SO4 = 3 – 4%, 4%, Si = 300 ppm, Al < 25 ppm, Fe < 20 ppm, Ti < 50 ppm; zirconia (ZrO2) untuk komponen mesin jet dengan kadar (ZrO 2 + HfO2) ≥ 99,5%, HfO 2 < 100 ppm, SiO 2 < 0,2%, Al2O3 < 100 ppm, Fe 2O3 < 200 ppm, TiO 2 < 100 ppm, LOI < 0,5%; zirconia (ZrO (ZrO2) untuk reaktor nuklir dengan kadar ZrO2 = 99,5%, 6
HfO2 < 100 ppm, SiO 2 = 1000 ppm, Al 2O3 < 100 ppm, Fe 2O3 = 200 ppm, TiO 2 < 100 ppm, SO4 < 0,5%; zirkonium oksinitrat ZrO(NO3)2.2H2O dengan kemurnian 99,9% untuk reaktor nuklir dengan kadar HfO 2 < 100 ppm, SiO 2 < 100 ppm, Al 2O3 < 25 ppm, Fe 2O3 < 50 ppm, TiO2 < 25 ppm, Cl 2 < 100 ppm; zir coni um tetrachlor ide ZrCl4 dengan kemurnian (Zr + Hf)Cl4 = 99,95% untuk reaktor nuklir dengan kadar HfO 2 = 50 – 100 ppm, SiO2 = 25 – 100 ppm, Al 2O3 = 25 – 100 ppm, Fe 2O3 = 25 – 100 ppm, TiO 2 = 25 – 50 ppm, insoluble
< 0,1%; zir coniu m basic sul phate (ZBS) dengan kadar ZrO 2 = 35,0%, SO 4 = 18,5%, SiO2 < 0,05%, Al2O3 < 0,03 %, Fe 2O3 < 0,003%, TiO 2 < 0,04%, Na2O < 0,01%, Cl < 0,4%, bulk density = 55,0 lb/ft3, zir coniu m sponge untuk kelas industri: (ZrO2 + HfO2) minimum
95%, C = 500 ppm, O = 3000 ppm, N = 3000 ppm, Cl = 1500 ppm, Mg = 1000 ppm, Al = 500 ppm, Cr = 1000 ppm, Fe = 10.000 ppm, Nb = 500 ppm, Ni = 500 ppm, Si = 500 ppm, : (ZrO2 + HfO2) Sn = 500 ppm, Ti = 1000 ppm; zir coniu m sponge untuk kelas all oy r otate
= 99,2%, C = 300 ppm, O = 900 ppm, N = 80 ppm, Cl = 500 ppm, Mg = 600 ppm, Al = 500 ppm, B = 10 ppm, Bi = 50 ppm, Cd = 35 ppm, Cu = 100 ppm, Cr = 400 ppm, Fe = 2000 ppm, Hf = 10.000 ppm, H = 50 ppm, Mn = 100 ppm, Mo = 100 ppm, Na = 100 ppm, Nb = 500 ppm, Ni = 200 ppm, P = 100 ppm, Pb = 100 ppm, S = 20 ppm, Si = 150 ppm, Sn = 500 ppm, Ta = 200 ppm, Ti = 200 ppm, W = 500 ppm; zi r coniu m sponge untuk kelas reaktor ASTM B349: (ZrO2 + HfO2) = 99,5%, C = 250 ppm, O = 1400 ppm, N = 50 ppm,
Cl = 1300 ppm, Al = 75 ppm, B = 0,5 ppm, Cd = 0,5 ppm, Co = 20 ppm, Cu = 30 ppm, Cr = 200 ppm, Fe = 1500 ppm, Hf = 100 ppm, Mn = 50 ppm, Mo = 50 ppm, Ni = 70 ppm, Si = 120 ppm, Ti = 50 ppm, W = 50 ppm, U = 3 ppm; zi r coniu m sponge untuk kelas reaktor rotate : (ZrO2 +
HfO2) = 99,55%, C = 250 ppm, O = 800 ppm, N = 50 ppm, Cl = 400 ppm,
Al = 75 ppm, B = 0,5 ppm, Bi = 50 ppm, Cu = 30 ppm, Cr = 100 ppm, Fe = 600 ppm, Hf = 100 ppm, Mn = 50 ppm, Mo = 50 ppm, Na = 50 ppm, Nb = 100 ppm, Ni = 50 ppm, P = 50 ppm, Pb = 100 ppm, S = 20 ppm, Si = 100 ppm, Sn = 200 ppm, Ta = 200 ppm, Ti = 50 ppm, W = 40 ppm. Kata kunci: rantai nilai, bahan baku, pasar, teknologi, keselamatan, kualitas standar
7
I.
PENDAHULUAN
Azas dan tujuan dalam Pasal 2 Bab II Undang-undang No. 4 Tahun 2009 tentang Pertambangan Mineral dan Batubara (Minerba) dikelola dengan berasaskan
[1]
:
a. manfaat, keadilan, dan keseimbangan; b. keberpihakan kepada kepentingan bangsa; c. partisipatif, transparansi, dan akuntabilitas; d. berkelanjutan dan berwawasan lingkungan Tujuan pengelolaan mineral dan batubara dalam Pasal 3 UU minerba tersebut adalah
[1]
:
a. menjamin efektivitas pelaksanaan dan pengendalian kegiatan usaha pertambangan secara berdaya guna, berhasil guna, dan berdaya saing; b. menjamin manfaat pertambangan mineral dan batubara secara berkelanjutan dan berwawasan lingkungan hidup; c. menjamin tersedianya mineral dan batubara sebagai bahan baku dan/atau sebagai sumber energi untuk kebutuhan dalam negeri; d. mendukung dan menumbuhkembangkan kemampuan nasional agar lebih mampu bersaing di tingkat nasional, regional, dan internasional; e. meningkatkan pendapatan masyarakat lokal, daerah, dan negara, serta menciptakan lapangan kerja untuk sebesarbesar kesejahteraan rakyat; dan f. menjamin kepastian hukum dalam penyelenggaraan kegiatan usaha pertambangan mineral dan batubara. Tujuan pengelolaan minerba dalam Ayat d. dan e. pada Pasal 3 UU minerba tersebut telah diturunkan oleh Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (Permen ESDM) RI No. 07 Tahun 2012 tentang ―Peningkatan Nilai Tambah Mineral melalui Kegiatan Pengolahan dan Pemurnian Mineral‖. Khusus untuk komoditas zirkonium, maka
di dalam Lampiran II Permen ESDM tersebut telah membatasi produk minimum komoditas zirkonia (ZrO 2) yang dijual ke luar negeri yaitu (ZrO 2 + Hf) > 99% [2]. Berdasarkan Permen ESDM tersebut, maka Direktorat Jenderal Bea dan Cukai dalam surat No. S-377/BC/2012 tertanggal 4 Mei 2012 telah melarang ekspor raw material mineral ke luar negeri antara lain adalah bijih zirkon dan zirkonium silikat dari jenis yang dipakai sebagai opasitas ( opacifier ) sebagaimana disebutkan dalam lampiran II surat Dirjen Bea Cukai tersebut [3].
8
Sebagian besar pemegang Izin Usaha Penambangan (IUP) dan Kuasa Penambangan (KP) yang melakukan kegiatan eksplorasi, eksploitasi, dan produksi belum mempunyai unit pemurnian mineral menjadi produk setengah jadi sebagaimana yang diinginkan dari Permen ESDM No. 7 Tahun 2012 dan Surat Dirjen Bea Cukai No. S-377/BC/2012 tertanggal 4 Mei 2012. Diperlukan investasi yang sangat besar untuk mendirikan pabrik pemurnian mineral pada skala komersial. Dengan demikian beberapa pemegang IUP dan KP mineral tengah mengalami kesulitan untuk menyikapi dua produk hukum tersebut. Sehubungan dengan hal tersebut, maka telah diterbitkan Permen ESDM No. 11 Tahun 2012 tertanggal 16 Mei 2012 yang merevisi Permen ESDM No. 7 Tahun 2012 dengan menyisipkan 1 (satu) pasal yakni pasal 21.A. diantara pasal 21 dan pasal 22. Isi pasal 21.A. adalah sebagai berikut
[4]
:
(1) Pemegang IUP Operasi Produksi dan IPR sebagaimana dimaksud dalam Pasal 21 dapat menjual bijih (raw material atau ore) mineral ke luar negeri apabila telah mendapatkan rekomendasi dari Menteri c.q. Direktur Jenderal. (2) Rekomendasi sebagaimana dimaksud pada ayat (1) diberikan setelah Pemegang IUP Operasi Produksi dan IPR memenuhi persyaratan antara lain: a. status IUP Operasi Produksi dan IPR Clear and Clean; b. melunasi kewajiban pembayaran keuangan kepada Negara; c. menyampaikan rencana kerja dan/ atau kerjasama dalam pengolahan dan/ atau pemurnian mineral di dalam negeri; dan d. menandatangani pakta integritas. Zirkonium sebagian besar terdapat dalam mineral baddeleyit dan pasir zirkon, kemungkinan juga terdapat dalam tanah jarang ( rare earth), monazit, senotim, dan ilmenit dengan kadar yang tidak begitu besar. Beberapa mineral yang terdapat zirkonium tersebut umumnya mengandung naturally occuring radioactive materials ( NORM ) yaitu bahan radioaktif yang terkandung di dalam mineral alam. NORM tersebut antara lain seperti dan anak luruhnya,
232
Th dan anak luruhnya, serta
40
U
K. Radiasi zirkon mengandung
elemen-elemen radioktif dari seri uranium dan thorium seperti pada Gambar 1
9
238
[5]
.
Gambar 1. Peluruhan radiaktif seri uranium dan thorium
Pasir zirkon yang dihasilkan oleh Iluka Resources mengandung TENORM dengan kadar keaktifan antara 0,6 sampai 1,2 Bq/g (thorium-232) dan 1,5 sampai 4,5 Bq/g (uranium-238). Anak-anak luruh produk biasanya terdapat dalam konsentrasi konsentrasi yang stabil [6]. Kandungan TENORM dalam pasir zirkon akan berbeda jika diambil dari daerah yang berlainan seperti ditunjukkan pada Tabel 1 Tabel 1. TENORM pada zirkon dari beberapa Negara
[7]
Anak-anak luruh produk biasanya terdapat dalam konsentrasi-konsentrasi yang stabil.
Bahaya radiasi utama terjadi karena terkena partikel-partikel alpha dengan
terhisapnya debu dalam pernafasan. Tindakan-tindakan pengontrolan debu yang memadai harus dilakukan untuk memastikan bahwa tingkat pemajanan ( exposure) terhadap debu produk dapat ditekan seminimal mungkin. Sebagai panduan, karyawan yang secara terus10
menerus pernafasannya terkena debu pada kadar di atas 1,5 mg/m 3 bisa mengalami pajanan di atas 1 mSv. Radiasi eksternal berasal dari radiasi sinar gamma. Pemajanan terusmenerus (2000 jam setiap tahun) dalam jarak 2 meter dari pasir zirkon bisa menghasilkan dosis di atas 1 mSv
[6]
.
Tujuan pengelolaan mineral dan batubara sebagaimana tercantum dalam Ayat b. Pasal 3 UU minerba tersebut adalah melindungi masyarakat dan lingkungan hidup di sekitar daerah pengelolaan mineral alam dari dampak negatif TENORM yang ditimbulkan. Zirkon baik sebagai pasir zirkon maupun produk zirkonium mengandung bahan radioaktif 238
U beserta anak luruhnya dan
232
Th beserta anak luruhnya yang termasuk bahan sumber.
Adanya keberadaan bahan sumber di dalam pasir zirkon maupun produk zirkonium, maka oleh Peraturan Kepala (Perka) BAPETEN No. 9 Tahun 2009 tentang Intervensi terhadap Paparan yang Berasal dari TENORM [8]. (1) Tingkat intervensi sebagaimana dimaksud di atas dapat dinyatakan dalam: a. jumlah atau kuantitas TENORM paling sedikit 2 (dua) ton ; dan b. tingkat kontaminasi sama dengan atau lebih kecil dari 1 Bq/cm 2 (satu becquerel persentimeter persegi) dan/atau konsentrasi aktivitas sebesar: 1.
1 Bq/gr (satu Becquerel pergram) untuk tiap radionuklida anggota deret uranium dan thorium; atau
2.
10 Bq/gr (sepuluh Becquerel pergram) untuk kalium.
(2) Radionuklida sebagaimana dimaksud pada ayat (1) huruf b angka 1 paling kurang meliputi: Pb-210, Ra-226, Ra-228, Th-228, Th-230, Th-234; dan/atau Po-210. Semangat yang ditunjukkan untuk tidak sekedar ―menjual tanah -air‖ dan euphoria
otonomi daerah mewarnai isi UU Minerba maupun Permen ESDM ini membuat para pemangku kepentingan harus mempersiapkan diri memasuki era baru industri ekstraktif metalurgi. Perjalanan sejarah penelitian dan industri ekstraktif metalurgi di Indonesia telah banyak mengalami peningkatan penguasaan dan adaptasi teknologi.
Kemampuan
merancang dan membangun berbagai tanur peleburan seperti untuk timah dan besi adalah diantara contoh hasil karya bangsa ini. Namun demikian, masih banyak potensi sumber daya mineral Indonesia yang jumlahnya cukup besar dan menyebar, masih belum mendapat peningkatan nilai-tambah ( added value), seperti cadangan bijih kadar rendah (low-grade/lateritic ores) dan mineral ikutan [9]. PT. Aneka Tambang (Antam) dan Pemda Kabupaten Landak dalam rangka realisasi kerjasama dengan Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) merencanakan 11
akan mendirikan pabrik zirkonia di Kawasan Industri Mandor, Kabupaten Landak, Provinsi Kalimantan Barat. Kerjasama tersebut antara lain PT. Antam sebagai penyedia modal dan pembangunan infrastruktur, Pemda Landak sebagai penyedia area lokasi pabrik dan pemegang otoritas deposit pasir zirkon, sedangkan PTAPB sebagai penyedia paket teknologi pengolahan pasir zirkon menjadi zircon opacifier, zirconium chemicals seperti zironium oxychloride ( ZOC ), zirconium sulphate ( ZOS ), zirconium basic sulphate ( ZBS ), zirconium basic carbonate ( ZBC ), dan zirconia (ZrO2).
Kawasan Industri Mandor
merupakan daerah bekas penambangan emas tanpa izin (PETI) dengan deposit pasir zirkon cukup banyak karena zirkon merupakan mineral ikutan dalam endapan alluvial emas. II. PRA-KAJIAN KELAYAKAN
Sebelum dilakukan pengolahan sumber daya alam pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium untuk keperluan berbagai industri hilir, maka perlu pra-kajian kelayakan terlebih dahulu yang meliputi: 1. Rantai nilai
3. Aspek pasar
5. Aspek keselamatan
2. Ketersediaan bahan baku
4. Aspek teknologi
6. Aspek kualitas standar
1. Rantai Nilai
Berbasis rantai nilai suatu hasil olahan maka industri tersebut dapat mencapai umur yang lebih tinggi sehingga keeknomiannya akan lebih baik, bahkan industri tersebut bersifat generic atau mempunyai pasar yang luas. Rantai nilai pengolahan pasir zirkon di Indonesia untuk keperluan industri hilir dapat diadopsi dari Gambar 2 sebagai berikut
12
[10]
.
Minin and Concentratin
Zirconium containing ores Zircon ZrSiO 4 (sedimentary rock) Baddeleylite ZrO2 (igneous rock) Vlasovit Na4Zr 2(Si8O2) Primary heavy Minerals Ilmenite Monazite Rutile Specific Act. (Bq/kg) U-238: 0,5 – 4 × 103 Ra-226: 1 × 103 Th-232: 0,4 –1 × 103
Intermediate Com ounds
Wet concentrator
Concentrate with 80-90% of heavy minerals
Dewatering and dry se aration
Tailing
Calcination Tension and magnetic separators
Final Products
Crushing Grinding Siz in
Zirconia and Zircon for: foundries refractories ceramics abrasive
Formation of oven: mixing with other components (Alumina, Sodium Carbonate) melting, cleaning, polishing
Spesific Act. (Bq/kg) U-238: 7 – 12 × 103 Th-232: 1 – 2 × 103 Formation of ZrOCl2
Purification of Chlorides
Reduction to metallic Zirconium
Chemical treatment to result in pure Zr-Oxylsulfate
Decomposition of Zr 5O8(SO4)2 to give high quality ZrO2
Zirconia ZrO 2 Basic forming metal for advanced refractors
Hafnia-free Zirconia powder
Melting of metallic sponge
Zircaloy for Nuclear Industry
Specific Act. (Bq/kg) U+Th: < 500
Formation of Zr-Carnonate Zr-Sulfater
Pyrochemicals for airbags and flash items Decomposition to ZrO2
Pigment industry Oxygen getters
Clinical and chemical equipment (Alkali/acid resistant
Milling of Waste and makes shift materials
Fusion Fused or stabilized ZrO2
Silica Fume Dust Activity slightly increased
Waste with increased activity 1 × 104 Bq/kg
Gambar 2. Rantai nilai pengolahan pasir zirkon
Rantai nilai secara umum yang rutin telah mengkonsumsi produk zirkonium untuk digunakan sebagai bahan baku dalam memproduksi bahan jadi ( end product ) di berbagai industri hilir di dunia saat ini ditunjukkan pada Gambar 3 [11].
13
Gambar 3. Rantai nilai yang rutin menggunakan produk zirkonium
Enam kelompok rantai nilai yang menggunakan produk zirkonium di dunia untuk berbagai industri sejak 1990 - 2010 setiap tahun cenderung mengalami kenaikan seperti ditunjukkan pada Gambar 4
[11]
.
14
Gambar 4. Konsumsi zirkon pada berbagai segmen pasar 1990-2010
Gambar 4 menunjukkan, bahwa lebih dari 50% penggunaan zirkon di dunia adalah pada bidang industri keramik. Pada industri keramik, bahan baku zirkon digunakan untuk membuat refractories, cutting tools, noozle, komponen otomotif, material glaze (glasir) yang berfungsi sebagai opacifier untuk produk glazing sanitary, tablewares, ceramic tiles. Rantai nilai lainnya dari bahan zirkonium yang digunakan oleh industri hilir dan dapat menaikkan nilai tambah ( added value) ditunjukkan pada Gambar 5
[12]
.
Gambar 5. Beberapa industri hilir yang menggunakan bahan zirkonium 15
Pada umumnya di dalam mineral pasir zirkon (ZrSiO 4) terkandung juga beberapa senyawa berharga lain seperti titanium dalam mineral rutile (TiO 2) dan ilmenite (FeTiO 2), logam tanah jarang (LTJ) seperti (Y, Dy, Tb, Gd, La, Ce, Nd, Pr, Sm), dan naturally occurring radioactive materials ( NORM ) seperti U3O8 dan ThO2.
Sebagai contoh
beberapa senyawa berharga tersebut yang terkandung di dalam pasir zirkon adalah pasir zirkon dari Tumbang Titi, Ketapang, Kalimantan Barat yang pernah diolah di PTAPBBATAN dengan kandungan Ti, LTJ, dan NORM seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2. Komposisi pasir zirkon dari Tumbang Titi Unsur Kimia (Oksida/Elemen) Oksida
Satuan
Jumlah
Elemen
Satuan
Jumlah
Sd
SiO2
%
30.03
Si
%
-
0.23
TiO2
% %
6.68
Ti
4.00
0.07
0.696 2.83 0.0442 0.135 0.487 0.479 0.048 0.516 0.146 0.0060 -
Al Fe Mn Ca Mg Na K P S Zn Pb Ni
% %
0.368 1.98 0.0342 0.097 0.294 0.0056 -
0.018 0.06 0.0017 0.0017 0.015 0.024 0.021 0.026 0.007 0.0021 -
53.89
Zr
39.89
0.18
1.10 0.0083 0.137
Hf Hg Cs Cr
0.044 0.0028 0.0047
0.354 0.0555 0.131
Y Nb Nd
0.279 0.0388 0.112
0.014 0.0026 0.006
-
Ta
-
-
0.257 0.114 0.0447
La Th U
0.219 0.100 0.0379
0.064 0.011 0.0031
0.0240 0.070
Am Mo
0.0218 0.0469
0.0045 0.0090
0.387
Ce
% % % % % % % % % % % % %
0.931 0.0078 0.0934
0.315
0.016
1.34
Sn
%
1.05
0.05
Al2O3 Fe2O3 MnO CaO MgO Na2O K 2O P2O5 S LOI ZnO PbO NiO ZrO2
HfO2 HgO Cs2O Cr 2O3 Y2O3 Nb2O5 Nd2O3
Ta2O5 La2O3 ThO2 U3O8
Am2O3 MoO3 CeO2
SnO2
% % % % % % % % % % % % %
% % % % % % % % % % % % % % %
16
% % % % % % % % % % % % %
%
Rantai nilai dari hasil pengolahan Nb dan LTJ yang digunakan oleh industri hilir ditunjukkan pada Gambar 6 dan 7
[12]
.
Gambar 6. Rantai nilai Nb dari hasil pengolahan pasir zirkon
17
Gambar 7. Rantai nilai LTJ dari hasil pengolahan pasir zirkon 2. Ketersediaan Bahan Baku
Keberadaan deposit zirkon di Indonesia yang berpotensi untuk dilakukan proses eksplorasi, eksploitasi, dan produksi terdapat di daerah kepulauan Riau, Bangka-Belitung, dan pulau Kalimantan seperti ditunjukkan pada Gambar 8
[13]
.
Gambar 8. Peta keberadaan zirkon di Indonesia 18
Keberadaan zirkon di Indonesia telah dikenal sejak lama di perairan Bangka – Belitung sebagai endapan alluvial bersama pasir timah dan mineral ikutan lainnya. Peta wilayah kuasa pertambangan timah (WKPT) di pesisir pantai dan daratan yang tengah dikerjakan dapat ditunjukkan pada Gambar 9.
Gambar 9. Wilayah kuasa pertambangan timah yang mengandung zirkon
Disamping itu, zirkon juga terdapat di sepanjang aliran sungai pedalaman Kalimantan mengikuti penyebaran endapan alluvial emas dan rawa rawa.
Endapan-
endapan placer yang mengandung zirkon di Pulau Kalimantan teridentifikasi dari hasil pendulangan aluvium untuk mendapatkan emas dan intan (Rodiana, 2007), yang hingga saat ini masih terbatas di daerah-daerah tertentu dalam wilayah Kalimantan Barat dan Kalimantan Tengah pada Gambar 10 sebagai berikut
19
[14]
:
Gambar 10.
Peta lokasi sejumlah wilayah kabupaten di Pulau Kalimantan, tempat teridentifikasinya endapan placer mengandung zirkon.
Kalimantan Barat Kabupaten K apuas H ul u
Zirkon berasosiasi dengan emas ditemukan dalam endapan placer dari jenis point bar yang teridentifikasi sebagai bagian dari aluvium purba, tersebar di wilayah-wilayah pertambangan rakyat di desa Nanga Sangan, Riam Mengelai dan Nanga Betung, Kecamatan Boyan Tanjung.
Aluvium purba dapat dikenali dengan mudah karena
membentuk bentang alam dataran aluvial, sementara ketebalan endapan point bar yang dapat teridentifikasi dari bukaan penambangan berkisar antara 6 hingga 10 meter seperti ditunjukkan pada Gambar 11
[14]
.
20
Gambar 11. Endapan point bar mengandung zirkon, emas, magnetit, dan ilmenit bagian
dari aluvium purba di wilayah penambangan emas rakyat Desa Nanga Sangan, Kecamatan Boyan Tanjung, Kabupaten Kapuas Hulu, Kalimantan Barat (Tim Konservasi Kapuas Hulu-PMG, 2006) Volume kandungan zirkon berdasarkan hasil analisis butir mineral dapat mencapai 10% dari volume total konsentrat hasil pendulangan (Tim Konservasi Kapuas Hulu-PMG, 2006), diduga merupakan hasil rombakan dari batuan sumber tonalit yang membentuk Tinggian Semitau. Kabupaten L andak
Di daerah lingkungan Demuan, Sei Ruang Baam dan Sei Pantek; Desa Tebedak, Kecamatan Ngabang, zirkon ditemukan di dalam aluvium yang diduga merupakan hasil rombakan batuan granitik dan tonalit berasal dari Blok Kalimantan Barat.
Zirkon
teridentifikasi berukuran butir sangat halus bersama mineral berat lain dengan volume kandungan berkisar 0,0001% hingga 0,14% di dalam endapan aluvial masa kini dan purba yang masing-masing mempunyai luas sebaran antara 165 hingga 360 ha, ketebalan ratarata antara 2,75 hingga 8,5 m. Kabupaten Sanggau
Placer mengandung zirkon di wilayah kabupaten ini terdapat di dua lokasi: Saeh
Miru, Bayan Beruang, Sei Tekam, Desa Malenggang, Kecamatan Sekayam dan daerah Empado, Maengkok Sei Menduk, Desa Sejotang, Kecamatan Tayan Hilir. Placer 21
merupakan bagian dari aluvium masa kini dan purba, hasil rombakan batuan granitik dan tonalit berasal dari Pegunungan Schwaner yang dibawa oleh aliran Sungai Kapuas dan Sungai Tayan. Luas sebaran mencapai lebih dari 300 ha, ketebalan rata-rata berkisar antara 3,25 hingga 4,5 m dan mengandung 0,0001 – 0,00015% zirkon, berasosiasi dengan emas yang hingga saat ini masih ditambang dengan cara pendulangan. Kabupaten M elawi
Zirkon di dalam placer berasosiasi dengan emas di daerah-daerah bekas penambangan emas aluvial, ditemukan di 12 lokasi yang tersebar di lima wilayah kecamatan: Nanga Pinoh, Nanga Ella Hilir, Menukung, Nanga Sayan, dan Nanga Sokan. Mineral terdiri atas butiran berukuran halus s/d sedang, warna bervariasi, bentuk butir menyudut tanggung dengan volume kandungan zirkon umumnya <7% dan dapat mencapai hingga 34,48% dari volume total konsentrat.
Sama halnya dengan yang terjadi di
Kabupaten Sanggau, bahwa zirkon dalam placer di wilayah ini diduga merupakan hasil rombakan batuan sumber granit dan tonalit berasal dari Pegunungan Schwaner. Kalimantan Tengah
Pasir zirkon di Kalimantan Tengah dijumpai di Kabupaten Sukamara, Kotawaringin Barat, Seruyan, Kotawaringin Timur, Katingan, Kota Palangka Raya, Gunung Mas, Kapuas dan Pulang Pisau. Kabupaten Katin gan
Endapan zirkon di daerah ini diduga bagian dari rombakan terutama batuan sumber granitik dan tonalit yang membentuk Pegunungan Schwaner, diendapkan di lingkungan sungai dan pantai; berasosiasi dengan pasir kuarsa dan mineral-mineral berat seperti hematit, rutil dan magnetit. Zirkon juga ditemukan di dalam batuan sedimen, berupa butiran berukuran halus yang membentuk lapisan tipis berwarna kehitaman. Kandungan zirkon dalam aluvium terdeteksi secara kimiawi berkisar 2,691 hingga 12 ppm dan pernah mencapai 11%. Kabupaten Ser uyan
Mineral zirkon di wilayah ini ditemukan dalam aluvium dan merupakan hasil rombakan dari batuan granitik berasal dari Pegunungan Schwaner, berukuran butir halus berasosiasi dengan kuarsa dan kasiterit.
Sebaran aluvium mengandung mineral ini
ditemukan di desa-desa Pematang Tambat, Sungai Bakau Pal 7 dan Sungai Pucuk, 22
Kecamatan Seruyan Hilir; desa Sembuluh I, Kecamatan Danau Sembuluh dan desa Asam Baru (Air Kuning), Kecamatan Hanau. Kabupaten Wari ngin T imur
Salah satu jenis zirkon di wilayah ini teridentifikasi mempunyai titik lebur sekitar o
2430 C dan dimanfaatkan untuk bahan refraktori tinggi, sementara zirkon lainnya digunakan untuk pelapis dan perhiasan. Sebaran zirkon ditemukan di wilayah Kecamatan Mentaya Hilir Selatan dan Kecamatan Mentaya Hulu, teridentifikasi berada di dalam aluvium hasil rombakan terutama batuan sumber granit yang berasal dari bagian tepi Pegunungan Schwaner. Kedua jenis endapan placer yang disebut terakhir ini diperkirakan dapat ditemukan di bagian-bagian garis pantai dan laut dalam wilayah Kalimantan Barat dan Kalimantan Tengah. Secara geologi endapan pasir zircon dijumpai di formasi dahor dan aluvium. Lokasilokasi yang biasanya mengandung endapan pasir zircon tinggi adalah yang berada di dasar atau kanan/kiri sungai atau anak-anak sungai berupa endapan channel atau teras sungai. Sebelum pasir zirkon laku dijual, beberapa perusahaan tambang yang melakukan ekplorasi emas aluvial melaporkan bahwa pada saat mereka melakukan pendulangan dalam rangka mencari emas diperoleh konsentrat mineral berat rata-rata 5,6 kg/m 3 yang komposisinya seperti pada Tabel 3
[14]
:
Tabel 3. Komposisi sumberdaya zirkon Kalimantan Tengah No.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Mineral
Zirkon (ZrSiO4) Ilmenite (FeTiO2) Leucoxene Magnetite Garnet Rutile (TiO2) Epidot Sphene Hornblende Spinel Maghemite Tourmaline Pyrite (FeS2) Kuarsa (SiO4)
DAS Katingan
59,5 % 1,0 % 32,5 % 4,7 % 0,9 % 0,7 %0,5 % 0,2 % _ 23
DAS Kahayan
17,1 % 55,5 % 12,1 %5,3 % 1,3 % 2,6 % 2,6 % 2,4 % 1,1 % -
DAS Sekonyer
75,5 % 6,6 % 2,6 % 6,5 % 8,8 %
Berdasarkan data tersebut serta data luasan wilayah eks pertambangan emas tanpa izin serta hasil-hasil perhitungan jumlah endapan pasir yang dilakukan oleh perusahaan yang melaksanakan kegiatan eksplorasi emas aluvial Tim Kalteng Mining mencoba menghitung sumberdaya pasir zirkon di Provinsi Kalimantan Tengah. yang hasilnya ditunjukkan pada Tabel 4
[14]
.
Tabel 4. Sumberdaya Hipotetik Zirkon Kalimantan Tengah No.
Lokasi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DAS S. Sekonyer DAS S. Seruyan DAS S. Mentaya DAS S. Katingan DAS S. Rungan DAS S. Kahayan DAS S. Muroi DAS S. Kapuas Lain-lain Total
Volume 3 Endapan (M )
88.500.000 11.820.000 102.140.000 235.400.000 21.900.000 553.251.000 22.560.000 35.800.000 103.292.000 1.174.663.000
Jumlah Konsentrat (ton)
513,300 68.556 592.412 1.318.240 122..640 3.098.206 126.336 200.480 516.460 6.556.630
Sumberdaya ZrSiO4 (ton)
384.975 44.561 385.068 777.762 74.810 526,695 63.168 100.240 258.230 2.615.509
Sumberdaya hipotetik ini adalah sumberdaya yang sifatnya minimal. Masih banyak wilayah-wilayah yang juga diketahui ada endapan zirkonnya tetapi masih belum masuk dalam perhitungan ini. Pulau Kalimantan merupakan salah satu wilayah deposit pasir zirkon yang cukup besar di Indonesia dengan cadangan pasir zirkon di provinsi Kalimantan Tengah sekitar 5.410.484.720 ton [15]. Produksi Konsentrat Pasir Zirkon Tahun 2008 – 2010
[16]
Pada tahun 2008 produksi konsentrat pasir zirkon di Kalimantan Tengah yang terbanyak dihasilkan dari Kabupaten Katingan, disusul oleh Kabupaten Kotawaringin Timur, Kotawaringin Barat, Seruyan, Kapuas, Gunung Mas dan Kota Palangka Raya. Produksi konsentrat pasir zircon tersebut mempunyai kecenderungan terus menurun. Penyebabnya diperkirakan adalah ada kebijakan pemerintah Provinsi yang tidak memberikan Izin Penambangan dan Pengolahan Bahan Galian (IP2BG) terhadap zirkon yang dihasilkan dari kawasan hutan yang belum dipinjam pakai. Produksi April - Juli 2010 nampak naik tetapi ini hanya karena adanya dispensasi pengangkutan terhadap barang-barang yang sudah terlanjur tergali.
Pada bulan September dispensasi
pengangkutan dan penjualan untuk zirkon yang telah tergali dicabut oleh Gubernur 24
karena berdasarkan hasil pengecekan lapangan terhadap laporan data zirkon yang tergali ternyata tidak benar. Untuk memenuhi dispensasi yang diberikan oleh Gubernur para pengusaha ternyata menambang kembali sehingga pada bulan September 2010 dispensasi dicabut. Produksi pasir zirkon yang legal diperkirakan akan mulai kembali setelah draft revisi Rencana Tata Ruang dan Rencana Wilayah Penambangan (RTRWP) Kalimantan Tengah disetujui oleh Pemerintah Pusat. Diperkirakan tingkat produksi zirkon untuk tahun 2011 tidak sebanyak tahun 2008 karena kawasan APL di draft Revisi RTRWP yang disetujui Menteri Kehutanan lebih sedikit dibanding dengan RTRWP Provinsi Kalimantan Tengah Tahun 2003. Pada tahun 2010 walaupun catatan resmi di dinas teknis tekait produksi zirkon sangat kecil bahkan pada tahun 2011 tidak ada catatan produksi sama sekali, tetapi data ekspor zirkon dari Kalimantan Tengah tetap masih ada.
Gambar 12. Produksi konsentrat zirkon bulanan berdasarkan kabupaten penghasil
25
[16]
Gambar 13. Produksi konsentrat zirkon bulanan Kalimantan Tengah
Gambar 14. Produksi zirkon tahunan Kalimantan Tengah
[16]
[16]
Perusahaan yang telah mempunyai Kuasa Penambangan (KP) dan Izin Usaha Penambangan (IUP) di Provinsi Kalimantan Tengah sampai dengan Maret 2012 sebanyak 121 buah dengan kegiatan eksplorasi, eksploitasi, dan produksi seperti ditunjukkan pada Tabel 5 [16].
26
Tabel 5. Perusahaan tambang zirkon di Kalimantan Tengah
No.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Nama Perusahaan
PT. TOYA MAS SEJAHTERA PT. INTI SINERGY INTERNATIONAL PT. BORNEO ALAM MAKMUR PT. PUTRA SANDINDO RAYA KOPERASI TUNAS BARU CV. CITRA INDAH MATAHARI CV. KOBAR PRIMA ZIRCON CV. TINGANG KUAI ABADI CV. KAHAYAN PERMAI CV. MEKAR BERSAMA PT. INDAH MULIA KERENG PANGI KOPERASI MANGGATANG PARAWEI KOPERASI AURAT PT. KECE PRATAMA SUKSES PT. WAJOK INTILESTARI MINERAL PT. KATINGAN JAYA PT. ANUGRAH BORNEO LESTARI CV. ELIAN INDOKALTENG CV. SENTRA MULIA MOTOR
Luas Bentuk Wilayah Izin (Ha)
Kegiatan
Penerbit Izin (Pusat/Prov/Kab/Kota)
42.45
KP
Eksploitasi
Katingan
203
KP
Eksploitasi
Katingan
8200
KP
Eksplorasi
Katingan
5500
KP
Eksplorasi
G.Mas, P.Raya
100
IUP
Produksi
Kotawaringin Barat
4001
IUP
Produksi
Kota Palangkaraya
737
KP
Eksplorasi
Kotawaringin Barat
3085
IUP
Produksi
Kota Palangkaraya
738.8
IUP
Produksi
Kota Palangkaraya
100
KP
Eksploitasi
Kotawaringin Timur
47.1
IUP
Produksi
Katingan
250
KP
Eksploitasi
Katingan
260
Kp
Eksploitasi
Katingan
250
IUP
Produksi
Katingan
10000
KP
Eksploitasi
Katingan
500
KP
Eksploitasi
Katingan
1000
KP
Eksploitasi
Katingan
2500
IUP
Eksplorasi
Kapuas
2961
KP
Eksplorasi
Kapuas
27
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
34
35 36 37
CV. IRVAN PRIMA PRATAMA PT. SEMANGAT BANGUN WIJAYA PT. ASIA SAHABAT INDONESIA PT. SUMBER SARANA KENCANA PT. GRAHA EQUITY INVSMENT CV. INVESTASI MANDIRI PT. TITI TAMBANG TANGGUH PT. MANTANGAI HARAKAT JAYA PT. DAYA GUMILANG LESTARI PT. SLICONIA SURYA MAKMUR PT. BORNEO MITRA MINING PT. BUMI SELARIS PT. SINAR KUSUMA KALIMANTAN PT. WAHANA SUMBER MAKMUR PT. INTERNASIOANL SAND INDONESIA PT. PASIR ANTERO KASONGAN PT. OLYMPIA ANUGRAH ABADI PT. SALUNDIK SAWANG
150
IUP
Produksi
Kotawaringin Barat
1000
KP
Eksplorasi
Kotawaringin Timur
5000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
2500
IUP
Eksplorasi
Kapuas
5000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
2032
IUP
Produksi
Gunung Mas
1000
KP
Eksplorasi
Kapuas
10000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
150
KP
Eksploitasi
Kotawaringin Barat
739.55
KP
Eksplorasi
Kotawaringin Timur
1000
KP
Eksplorasi
Kotawaringin Timur
10000
IUP
Eksplorasi
Gunung Mas
10000
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
10004
IUP
Eksplorasi
Gunung Mas
1991
KP
Eksplorasi
Katingan
19200
KP
Penyelidikan
Katingan
61.75
KP
Eksplorasi
Katingan
100
KP
Eksploitasi
Katingan
28
38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
CV. MEKAR BERSAMA PT. AL AMIN BERSAMA PT. BORNEO LINTAS SERAWAK PT. ENNOIDA JAYA CV. LISBETH PT. KARYA DENAI AMBOKO PT. UNI GERBANG INTERZONA PT. BUMI MAS SEJAHTERA PT. SUMBER KENCANA BUMI KAYA PT. KALIMANTAN MINING JAYA CV. GITA KARUNIA CV. KATINGAN MULIA PRATAMA PT. LUBUK KATINGAN PERDANA CV. SURYA KEMILAU PERKASA PT. ZIRCON INDONESIA PT. MEGA TISMA PERKASA PT. UNIVERSAL SATINDO NUSANTARA CV. TAKINDO ARTHA PRATAMA PT. MURUI JAYA PERDANA PT. PUJON SUMBER ARTHA
50
KP
Eksploitasi
Katingan
173.9
KP
Eksploitasi
Katingan
165.1
KP
Eksploitasi
Katingan
3500 2002
IUP IUP
Produksi Produksi
Kota Palangkaraya Kota Palangkaraya
3011
IUP
Produksi
Kota Palangkaraya
3093
KP
Eksplorasi
Barito Utara
2529
IUP
Eksplorasi
Gunung Mas
4000
IUP
Produksi
Kapuas
4400
IUP
Eksplorasi
Kapuas
10220
IUP
Eksplorasi
Gunung Mas
70
KP
Eksploitasi
Katingan
23
KP
Eksploitasi
Katingan
197
IUP
Produksi
Kotawaringin Barat
800
IUP
Produksi
Seruyan
978.2
KP
Eksploitasi
Katingan
3000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
5000
IUP
Produksi
Kapuas
1136
IUP
Produksi
Kapuas
10000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
29
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78
PT. DAYAK MEMBANGUN PRATAMA PT. ILLUMINE ZIRKON INDONESIA PT. MAHKOTA GELAM MULIA PT. PRIMA ENERGI NUSANTARA PT. SARI BUMI KATINGAN PT. CAKRA EKACEMERLANG PT. CAKRAWALA KUMALA JAYA PT. KATUNJUNG ADI PERDANA TIMBER PT. EXIMART INDONESIA SEJAHTERA PT. AGUNG BOGOR PERKASA PT. INTI BUMI KATINGAN PT. KATINGAN INMAS SARANA PT. KATINGAN DHARMA UTAMA CV. ANDA CV. MULTIKO PT. DANAU PERMATA MINING PT. RAHAYU SEJAHTERA PT. BUMI INDAH KAYA ABADI PT. BUMI KENCANA SENTOSA PT. GUNUNG MAS MEKAR PERSADA CV. SUMBER
1350
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
7104
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
5000
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
10000
KP
Eksplorasi
Kotim dan Seruyan
250
KP
Eksploitasi
Katingan
3410
IUP
Eksplorasi
Kapuas
3000
IUP
Produksi
Kapuas
5000
IUP
Produksi
Kapuas
4500
IUP
Produksi
Kapuas
912.6
KP
Eksplorasi
Barito Utara
100
KP
Eksploitasi
Katingan
200
KP
Eksploitasi
Katingan
197.6 80 100
KP KP KP
Eksploitasi Eksploitasi Eksplorasi
Katingan Katingan Katingan
2500
IUP
Eksplorasi
Seruyan
2500
IUP
Eksplorasi
Gunung Mas
3000
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
3500
IUP
Produksi
Kapuas
10000 10000
KP IUP
Eksplorasi Eksplorasi
Kapuas Kapuas
30
79 80 81 82 83 84 85 86 87
88 89 90 91 92 93 94 95 96
MINERAL UTAMA PT. 3R MAJU KOPERASI SAHAY MAKMUR PT. GAYACITRA MULIA PRATAMA PT. KATINGAN SUBUR SEJAHTERA PT. KATINGAN KURNIA SELARAS PT. KATINGAN PRIMA SENTOSA PT. SAHEROI MINERAL PERKASA PT. GAWI TARUNG BASEWUT PT. TISMA GLOBAL NUSANTARA PT. SUMBER KATINGAN MINERAL MAKMUR PT. KASONGAN MINING MINERAL PT. BRAMANTIO PUTERA PRATAMA PT. BUMI KENCANA SENTOSA PT. CODRA KURNIA AGRIBINDO CV. TUNAS ARTHA PRATAMA PT. TUNAS ARTHA PERKASA PT. FIBER KAKEN INDONESIA PT. GRAHA
5000
KP
Eksplorasi
Kapuas
25
KP
Eksploitasi
Pulang Pisau
500
KP
Eksploitasi
Katingan
2597
KP
Eksplorasi
Katingan
7145
KP
Eksplorasi
Katingan
188
KP
Eksploitasi
Katingan
2430
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
853.2
KP
Eksplorasi
Katingan
1500
IUP
Eksplorasi
Katingan
926.5
KP
Eksploitasi
Katingan
587.9
KP
Eksplorasi
Katingan
1655
KP
Eksplorasi
Katingan
1500
KP
Eksplorasi
Pulang Pisau
882
IUP
Produksi
Kotawaringin Timur
100
IUP
Produksi
Katingan
2120.6
IUP
Produksi
Gunung Mas
2271 194.7
KP IUP
Eksplorasi Produksi
Gunung Mas Katingan
31
97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117
JANGKARAN MINERAL CV. BERKAT RUNGAN SEJAHTERA PT. COALINDO LESTARI PRATAMA PT. SAMUDERA KENCANA BERLIAN PT. TAKARAS INTILESTARI CV. KATINGAN SEJAHTERA PT. KARBALA BUANA JAYA PT. AIR KUNING ZIRCON CV. WARINGIN JAYA RAYA PT. PUTRA SANDINDO RAYA PT. ZIRKONIA CV. HARAPAN MANDIRI CV. USAHA MAJU PT. JAWA INDAH INDO UTAMA PT. TATANAN INDAH FAJAR CEMERLANG PT. MANDOR UTAMA MINERAL PT. PRIMA UTAMA MINERAL PT. REZEKI SUKSES PT. TALENTA PUJON LESTARI PT. MANEN BUMI ALGHA CV. TRIJAYA BERSAMA PT. MARUCHI
1054
KP
Eksplorasi
Gunung Mas
5000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
1700
IUP
Eksplorasi
Kapuas
1257
IUP
Produksi
50
KP
Eksploitasi
Katingan
782
IUP
Produksi
Katingan
400
IUP
Eksplorasi
Seruyan
250
IUP
Produksi
Seruyan
1407 870
IUP IUP
Produksi Produksi
Kotawaringin Barat Kotawaringin Barat
150
IUP
Produksi
Kotawaringin Barat
20
IUP
Produksi
Kotawaringin Barat
150
IUP
Produksi
Kotawaringin Barat
1107
IUP
Eksplorasi
Kotawaringin Barat
2562
IUP
Eksplorasi
Kotawaringin Barat
1265
IUP
Eksplorasi
Kotawaringin Barat
2000
IUP
Eksplorasi
Kapuas
5714
IUP
Eksplorasi
Kapuas
7012
IUP
Eksplorasi
Kota Palangkaraya
2130 7559
IUP IUP
Eksplorasi Eksplorasi
Kota Palangkaraya Kota Palangkaraya
32
Kota Palangkaraya
118 119 120 121
PT. ARACHI PT. SAROHA MITRA PERKASA PT. PUTRI PANDANSARI PT. SWADAYA PERKASA UTAMA
2103
IUP
Eksplorasi
Kota Palangkaraya
2072
IUP
Eksplorasi
Kota Palangkaraya
2792
IUP
Eksplorasi
Kota Palangkaraya
2059
IUP
Eksplorasi
Kota Palangkaraya
Sumber: Distamben Provinsi Kalteng, update: Maret 2012
Sampai dengan saat ini di Indonesia belum terdapat pemegang IUP atau KP zirkon yang mengolah konsentrat zirkon menjadi produk zirkon setengah jadi seperti, ZOC, ZOS, ZBS, ZBC, ZOH, dan zirkonia. Dengan diberlakukan Peraturan Menteri ESDM No. 7 Tahun 2012 tanggal 6 Februari 2012 dan larangan ekspor bijih zirkon dan konsentrat zirkon oleh Direktorat Jenderal Bea dan Cukai dalam surat nomor S-377/BC/2012 tertanggal 4 Mei 2012, maka otomatis seluruh pemegang IUP dan KP zirkon akan kesulitan untuk dapat mengikuti peraturan tersebut. Untuk itu diperlukan suatu upaya kolaborasi yang cepat dan tepat dengan melibatkan para pengusaha penambangan, lembaga litbang, dan otoritas finansial untuk dapat segera merealisasikan tahapan pendirian pabrik pengolahan konsentrat zirkon menjadi beberapa produk zirkonium setengah jadi di dalam negeri. Tahap awal yang dapat dilakukan oleh pemegang IUP dan KP zirkon adalah kerjasama dengan lembaga litbang atau perguruan tinggi untuk membuat rencana kerja dalam pengolahan dan/ atau pemurnian mineral pasir zirkon di dalam negeri sebagaimana yang dipersyaratkan oleh Permen ESDM No. 11/2012 Pasal 21 A ayat (2) butir c. 3. Aspek Pasar 3.1. Aplikasi Zirkon
Pengguna akhir zirkon yang terbesar adalah sebagai opacifier dalam pembuatan produk berbasis keramik seperti ubin, peralatan sanitasi dan peralatan makan. Salah satu sektor yang berkembang pesat dalam penggunaan zirkon adalah produksi zirkonia, kimia zirkonium dan logam berbasis zirkonium. Beberapa senyawa tersebut mempunyai sifat yang berbeda sehingga cocok untuk aplikasi industri dan kimia yang beragam. Pasar utama pengguna akhir lainnya untuk zirkon lainnya adalah refraktori, pengecoran, dan kaca cathode ray tube (CRT) atau tabung kaca televisi
33
[17]
.
Keramik
Aplikasi zirkon pada keramik termasuk pembuatan ubin lantai dan dinding, peralatan sanitasi dan peralatan peralatan makan. Aplikasi zirkon dalam dalam industri keramik digunakan digunakan sebagai sebagai opacifier dalam dalam glasir dan frit fr it buram (sejenis gelas keramik ditambahkan pada glasir untuk
ketahanan air, air, abrasi dan kimia), dan sebagai pemutih di ubin ubin porselen. Glasir biasanya berbasis silika gelas sebagai pelapis yang menutupi bodi keramik supaya tahan abrasi, tahan air dan tahan bahan kimia.
Zirkon opacifier ditambahkan pada glasir untuk
menutupi warna dasar tubuh tanah tanah liat keramik. Zirkon merupakan opacifier efektif karena mempunyai indeks bias bias tinggi. tinggi.
Kristal zirkon yang digiling halus halus dapat dapat
menyebarkan semua panjang gelombang cahaya tampak sehingga hasil pembuatan keramik tampak putih. Suatu opacifier efektif efektif memiliki indeks bias yang sangat berbeda dari media dimana ia dilapiskan. dilapiskan. Perbedaan indeks bias bias partikel zirkon (1,96) dan dan bahan kaca (~ 1,5) dalam refleksi dan refraksi refraksi cahaya pada hasil hasil glasir. Zirkon memiliki manfaat tambahan karena kekerasannya yang tinggi (7,5 dalam skala Mohs) sehingga tahan terhadap goresan goresan dan kerusakan kerusakan mekanis. mekanis. Zirkon yang paling paling banyak digunakan dalam dalam keramik dikonsumsi oleh produsen ubin dalam bentuk konsentrat pasir zirkon yang digiling halus dalam ukuran sekitar 1,5 mikron. mi kron. Persentase pemakaian zircon opacifier pada pada tahun 2010 sebanyak 770.000 ton yang digunakan untuk ubin ( tile) sekitar 85 % dan 15% digunakan untuk perangkat sanitasi, meja, dan lainnya [17]. Pengecoran Pengecoran logam
Zirkon dapat digunakan digunakan sebagai bahan bahan untuk pengecoran logam. Hal ini dikarenakan karakteristiknya antara lain: konduktivitas termal rendah, titik lebur tinggi, merupakan unsur kimia yang stabil, tidak mudah cair pada leburan metal maupun logam campuran, membentuk permukaan halus pada lapisan metal maupun logam campuran
[17]
.
Konsumsi pasir zircon dalam industri pengecoran logam pada tahun 2010 sekitar casti ng , 29% untuk investment 140.000 ton dengan distribusi pemakaian 67% untuk sand casting casting , dan 4% untuk cosworth casting [17]. Refraktori atau penahan panas
Zirkon digunakan sebagai material penahan panas karena karakteristiknya yang memiliki titik lebur tinggi 2250 oC, kestabilan kimia, dan kekuatan mekanik (dalam skala Mohs kira-kira 7,5).
Campuran zirkon dan alumina zirconia silica (AZS) memiliki 34
resistan terhadap leburan gelas, sehingga banyak digunakan sebagai material refraktori pada industri gelas gelas [18]. Konsumsi konsentrat pasir zirkon dalam industri refraktori pada tahun 2010 sekitar 200.000 ton dengan distribusi pemakaian 55% untuk alumina-zirkonia-silika (AZS) yang jumlahnya 80% untuk refraktori industri gelas, 25% untuk refraktori lain (gelas, baja, industri semen), dan 10% untuk produk refraktori zirkon tertutama penggunaan akhir industri baja [17]. Abrasif
Abrasif merupakan merupakan salah salah satu bentuk bentuk aplikasi zirkonia paling banyak. Zirkonia dicampur dengan dengan aluminium membentuk abrasif alumina zirkonia. Kandungan zirkonia sekitar 25-40% [18]. Produk zirkonium yang umumnya digunakan sebagai abrasif adalah aluminazirkonia.
Abrasif jenis jenis ini ada ada dua kelompok, tergantung tergantung prosentase zirkonia yang yang
digunakan, yaitu : • AZ-abrasif (25% zirkonia), terutama digunakan dalam hubungannya dengan pengerjaan
bahan-bahan bahan-bahan yang berasal dari dari logam, seperti seperti steel billet , automotif, dan lain-lain. • NZ-abrasif (40% zirkonia), di pasaran NZ-abrasif ada dua jenis, yaitu E347 ( bonded abrasive) dan E349 ( coated abrasive). Terutama digunakan sebagai mata ( bit ) pada
mesin pemotong untuk batu hias (marmer dan granit) dan sebagai bola penggerus grinding wheel ). ( grinding ). • Sebagai abrasif, pasir zirkon dapat juga digunakan secara langsung, yaitu sebagai sandblast menggantikan menggantikan fungsi pasir kuarsa. Sensor oksigen
Salah satu contoh penggunaan sensor oksigen adalah sebagai sensor gas pembuangan yang biasanya terdiri dari tabung zirkonia dan poros yang berupa elektroda platinum pada permukaan dalam dan luarnya. Alat ini bekerja untuk mengatur aliran campuran gas bahan bakar yang masuk masuk ke dalam mesin dengan proses siklus tertutup yang yang dikontrol oleh zirkonia sebagai sensor elektrokimia
[18]
.
Zirkonia Fused
Zirkonia fused merupakan produk zirkonium dengan kualitas kimia yang lebih rendah daripada yang yang dihasilkan oleh metode metode pengolahan kimia. Zirkonia fused digunakan digunakan dalam volume yang lebih tinggi atau segmen nilai pasar yang lebih rendah dari refraktori, 35
abrasif dan pigmen pigmen keramik. Untuk memproduksi memproduksi zirkonia kimia dilakukan dilakukan dengan biaya biaya proses yang relatif r elatif tinggi, karena itu digunakan dalam nilai yang lebih tinggi atau volume pemakaian yang lebih rendah, seperti katalis yang digunakan dalam sistem pembuangan pembuangan otomotif untuk mengontrol emisi gas buang, papan sirkuit elektronik, dan perangkat penginderaan piezoelektrik. Pada keramik maju, maju, zirkonia kimia yang yang dihasilkan digunakan digunakan secara eksklusif pada produksi alat pemotong dengan tepi yang tajam, bagian pompa dengan intensitas intensitas pemakaian pemakaian yang tinggi. Penggunaan Penggunaan zirkonia kimia yang dihasilkan meningkat dalam industri telekomunikasi untuk ferrules untuk kabel serat optik. Keuntungannya adalah bahwa dengan serbuk zirkonia yang halus menghasilkan permukaan halus yang penting untuk mencapai kinerja konektivitas yang tinggi, dengan koefisien ekspansi termal zirkonia menutupi serat optik. optik. kualitas elastisitas dan ketahanan fisik
Zirkonia juga mempunyai mempunyai
[17]
.
ZOC untuk Kimia Zirkonium
Zirkonium oksiklorida (ZOC) dapat diproses lebih lanjut untuk membentuk beberapa bahan kimia zirkonium, khususnya untuk produksi zirkonia dan logam zirkonium. Cina mendominasi produksi produksi global ZOC dengan sekitar sekitar 95 persen kapasitas produksi produksi global. Di Cina, pasar pasar terbesar ZOC domestik digunakan dalam pigmen pigmen keramik. keramik. Bahan kimia kimia zirkonium digunakan dalam berbagai aplikasi penggunaan manufaktur dan akhir, yang meliputi pelapis kertas, pengering, antiperspirant , percetakan tinta, cat dan katalis [17]. Senyawa zirkon BZC, ZBS, ZOC, BZC-NH 4 digunakan sebagai pelarut alkid sebagai pengering cat cat [18]. Zirkonia digunakan dalam sistem pembuangan gas sebagai katalis konversi, yaitu mengkonversi gas beracun menjadi gas-gas yang ramah lingkungan
[18]
.
Konsumsi zirkon dalam zirkonia fused dan kimia zirkonium pada tahun 2010 mencapai 250.000 ton. ton. Distribusi pemakaian pemakaian zirkon dalam zirkonia zirkonia fused : 31% untuk zirkonia dan refraktori pada industri baja, 25% untuk pigmen keramik, 7% untuk abrasif, dan 1% untuk untuk elektronik. Sedangkan Sedangkan disktribusi pemakaian pemakaian zirkon dalam kimia: 42% 42% untuk gemstones dan keramik teknis, 21% untuk logam nuklir, 13% untuk pelapis TiO 2, 9% untuk kosmetik, 9% untuk pelapis kertas, 4% untuk pengering cat, 2% lainnya
[17]
.
Logam Zirkonium
Salah satu aplikasi utama untuk logam zirkonium sebagai bahan struktural dalam industri pengolahan pengolahan kimia. Logam zirkonium menunjukkan menunjukkan ketahanan ketahanan yang yang sangat baik 36
terhadap korosi dalam kebanyakan asam organik dan anorganik, larutan garam, alkali kuat dan beberapa garam cair. Dalam industri kimia logam zirkonium digunakan pada penukar panas, reboiler, evaporator, tangki, bejana reaktor, pompa, katup dan pemipaan. Penggunaan utama lainnya dari logam zirkonium adalah untuk bahan struktural yang digunakan dalam inti reaktor nuklir. Logam zirkonium digunakan untuk menyimpan pelet bahan bakar uranium (bundel bahan bakar) karena penampang penyerapan neutron termal yang rendah, yang mengacu pada kemampuan bahan untuk menyerap neutron termal. Semakin rendah penyerapan neutron termal, semakin besar efisiensi reaktor nuklir. Dalam hal ini, logam zirkonium adalah bahan yang sangat baik
[17]
.
CRT Kaca
Sinar katoda tabung atau cathode ray tube (CRT) menghasilkan sinar-x yang harus dilemahkan untuk mengurangi risiko efek kesehatan radiasi eksternal, terutama kanker. Zirkon di kaca CRT bertindak efektif menyerap sinar-x dan memiliki manfaat tambahan untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan kaca. Sementara penggunaan zirkon dalam aplikasi akhir-akhir ini mengalami penurunan karena penggantian kaca CRT pada televisi dan monitor komputer dengan monitor LCD dan plasma, zirkon digunakan dalam layar plasma untuk memungkinkan pembuatan lembaran kaca dengan tampilan yang lebih tipis dan dimensi yang lebih besar
[17]
.
Penggunaan Zircon Untuk Reaktor Nuklir
[19]
Sifat-sifat Nuklir dari Zirconium
Sifat nuklir yang paling berharga dari Zr adalah tampang lintang serapan neutronnya sehingga digunakan dalam reaktor termal. Penggunaan Zr dalam reaktor nuklir menuntut tingkat kemurnian yang tinggi terutama dari unsur-unsur yang mempunyai tampang lintang serapan neutron yang besar. Untuk itu dibutuhkan pengendalian kualitas yang ekstra hatihati di semua tahapan produksi dan fabrikasinya.
Selain itu, Zr memperlihatkan
radioaktivitas yang relatif rendah setelah diiradiasi di reaktor. Zirkonium mumi mempunyai nomor atom 40, berat atom dalam skala kimia adalah 91,22 dan mempunyai lima isotop yaitu 90, 91, 92, 94 dan 96. Zr mempunyai tampang lintang serapan untuk neutron dengan kecepatan standar (2200 m/detik) sebesar 0,18 ± 0,02 bam dan tampang lintang hamburannya adalah 8 ± 1 bam. Ketidakpastian sebesar 0,02 mencerminkan terbatasnya jumlah data dan kesulitan dalam memproduksi isotopisotop mumi dalam jumlah yang memadai untuk pengukuran yang akurat. Tampang 37
lintang serapan ini sangat rendah bila dibandingkan dengan logam-logam transisi lain seperti besi, nikel dan tembaga dengan tampang lintang berturut-turut sebesar 2,43 bam, 4,5 bam dan 3,52 bam. Tetapi harga ini tidak berbeda jauh untuk logam yang telah terlebih dahulu digunakan dalam reaktor nuklir seperti aluminium dan magnesium dengan tampang lintang masing-masing sebesar 0,215 dan 0,059 bam. Sifat-sifat Lain dari Zirconium
Sifat lain dari Zr adalah berkenaan dengan keberadaannya di alam. Semua bijih Zr mengandung Hafnium sekitar 1-3%. Secara kimiawi, Zr dan Hf mempunyai sifat yang sangat mirip sehingga tidak dapat dipisahkan dengan proses reduksi yang umum, tetapi secara nuklir sifat keduanya sangat jauh berbeda. Hafnium mempunyai tampang lintang serapan neutron yang sangat tinggi yaitu 115 bam dan keberadaannya tidak diinginkan dalam produksi Zr mumi. Dalam produksi Zr dengan kualitas rata-rata, kandungan Hf dapat meningkatkan tampang lintang serapan neutron Zr sampai sekitar 1 bam. Untuk produksi Zr skala reaktor, diperlukan tahapan pemisahan Hf sehingga kandungannya dapat ditekan serendah mungkin sampai sekitar 0,01% (100 ppm). Angka tersebut memberikan kontribusi yang sangat kecil dalam tampang lintang serapan tambahan.
Selain Hf,
impuritis lain dengan sifat nuklir yang hampir sarna dengan Hf seperti Boron dan Kadmium yang terkandung dalam Zr harus dijaga dalam jumlah yang sangat kecil. Demikian pula untuk unsur-unsur lain dengan tampang lintang lebih kecil dari 5 bam, toleransi yang diberikan untuk kandungan pengotor tersebut adalah 0,1%. Sifat-sifat Non Nuklir yang Diinginkan dari Zirkonium
Sifat non nuklir dari Zr yang sangat berkontribusi terhadap Zr sebagai bahan berharga dalam reaktor nuklir adalah sifat tahan korosi yang sangat baik dan sifat mekanik yang memadai. Sejak awal pengembangannya sebagai bahan struktur dalam Submarine Thermal Reactor (STR) yang membutuhkan sifat tahan korosi yang lebih besar, Zr telah
mengungguli Al yang telah lebih dulu digunakan. Sifat tahan korosi Zr ini dapat melayani kondisi yang mungkin terjadi dalam pengoperasian reaktor dalam kisaran yang lebar. Peningkatan sifat tahan korosi dalam reaktor nuklir suhu tinggi berpendingin air akan meningkatkan laju perpindahan panas dan efisiensi produksi tenaga. Selain itu, sifat mekanik yang umum yang dibutuhkan pada bahan struktur di reaktor seperti mampu fabrikasi yang baik, kekuatan dan keuletan pada suhu operasi yang 38
memadai dan ketahanan yang tinggi terhadap distorsi termal juga dimiliki oleh Zr. Untuk sifat mekanik yang dipengaruhi oleh panas seperti thermal stress yang dialami bahan dalam reaktor dapat dihitung dengan pendekatan teori elastisitas berupa perbandingan modulus E σ /k. Koefisien ekspansi ( σ ) dan modulus elastisitas (E) dari Zr yang rendah mampu mengimbangi konduktivitas panasnya (k) yang relatif rendah sehingga E σ /k untuk Zr lebih baik dari baja. Untuk persyaratan dalam industri, walaupun dapat dipenuhi oleh logam Zr mumi tapi riset metalurgis terus mengembangkan Zr agar memberikan kinerja yang lebih baik seperti kekuatan fatik dan kekuatan mulur melalui pemaduan dengan unsur tertentu dan perlakuan panas. Estimasi produksi konsentrat pasir zirkon di dunia yang dihasilkan oleh beberapa negara pada tahun 2006 s/d 2010 dalam metrik ton ditunjukkan pada Tabel 6
[20]
.
Tabel 6. Estimasi produksi konsentrat pasir zirkon di dunia (metrik ton) Negara
Australia South Africa China Indonesia India Ukraine Mozambique Vietnam Brazil Rusia Malaysia United States Total
2006
2007
2008
2009
2010
492,000 435,000 135,000 65,000 28,000 27,000 -26,100 25,120 7,500 1,690 W
601,000 405,000 140,000 111,000 29,000 37,000 26,347 22,000 26,739 7,136 7,393 W
550,000 405,000 140,000 65,000 30,000 36,000 32,985 22,000 17,682 7,000 948 W
476,000 390,000 130,000 63,000 37,000 31,000 19,101 7,000 18,134 5,000 1,145 W
518,000 400,000 140,000 50,000 38,000 30,000 37,100 7,000 18,150 6,000 1,300 W
1,240,000
1,410,000
1,310,000
1,180,000
1,250,000
Indonesia berkontribusi nomor 4 pada pasar konsentrat zirkon ke China pada tahun 2007 seperti ditunjukkan pada Tabel 7
[21]
.
39
Tabel 7. Kontribusi beberapa negara terhadap pasar konsentrat zirkon ke China Negara
Kapasitas (ton)
Persen
Australia
460.000
35,38%
Afrika Utara
430.000
33,08%
USA
180.000
13,85%
Indonesia
100.000
7,69%
China
20.000
1,54%
Negara-negara lain
110.000
8,46%
Ekskalasi konsumsi dan produksi zirkonium di dunia pada tahun 1990 sampai dengan 2020 ditunjukkan pada Gambar 15
[12]
.
Gambar 15. Konsumsi dan produksi zirkonium 1990 - 2020
Gambar 15 menunjukkan bahwa sejak tahun 1990 sampai dengan tahun 2006 konsumsi zirkonium dunia semakin meningkat, dan menurun sampai dengan tahun 2009. Kemudian dari tahun 2010 sampai dengan tahun 2020 diprediksi meningkat cukup tajam. Mulai tahun 2012 sampai dengan tahun 2020 kemungkinan akan ada proyek baru sehingga produksi zirkonium yang ada sekarang akan turun sampai dengan tahun 2020. Karena konsumsi produk zirkonium diprediksi mulai tahun 2012 sampai dengan tahun 2020 cukup tajam, maka terjadi kekurangan persediaan produk zirkonium setengah jadi. Kekurangan persedian produk zirkonium setengah jadi ini membuka peluang bisnis untuk mendirikan 40
pabrik pengolahan pasir zirkon menjadi produk zirkonium setengah jadi atau biasa disebut zirconium chemicals seperti zironium oxychloride ( ZOC ), zirconium sulphate ( ZOS ), zirconium basic sulphate ( ZBS ), zirconium basic carbonate ( ZBC ), dan zirconia (ZrO2) di
Indonesia. Kapasitas produk zirkonium seperti zircon opacifier , ZOC , ZOS , ZBS , ZBC , ZrO2, dan lain-lain dengan berbagai kegunaan di dunia ditunjukkan pada Tabel 8
[22]
.
Tabel 8. Kapasitas produksi dan kegunaan produk zirkonium di dunia
41
Tabel 8 menunjukkan bahwa kapasitas produksi terbesar produk zirkonium di dunia saat ini adalah konsentrat pasir zirkon (ZrSiO 4) untuk opacifier keramik dengan kapasitas produksi 1,1 juta ton, kemudian disusul dengan zirconium oxychloride ( ZOC ) dengan kapasitas produksi 0,08 juta ton, zirconium oxide (ZrO2) dengan kapasitas produksi 0,045 juta ton, zirconium basic sulphate ( ZBS ) dengan kapasitas produksi 0,025 juta ton, zirconium basic carbonate ( ZBC ) dengan kapasitas produksi 0,025 juta ton.
Kapasitas produksi produk zirkonium silikat yang didominasi untuk opacifier atau glasir pada peningkatan kualitas lantai keramik, keramik sanitair , keramik perkakas rumah tangga pada Tabel 8 adalah sesuai dengan dominasi konsumsi produk zirkonium untuk keramik sampai dengan tahun 2015 seperti ditunjukkan pada Gambar 16
[23]
.
Gambar 16. Konsumsi zirkon untuk penggunaan akhir antara 1990 and 2015
Produk zirkonium terutama zircon opacifier sebagai glaze dan bahan penambah kualitas produk keramik mempunyai prospek pangsa pasar di dalam negeri untuk industri keramik yang didukung dengan data bahwa Indonesia pada tahun 2007 merupakan produsen keramik nomor 5 di dunia. Untuk lima tahun ke depan diharapkan Indonesia dapat meningkatkan pasarnya di dalam dan luar negeri sebesar 50 - 80%. Hal ini sangat dimungkinkan karena Indonesia kaya akan bahan baku keramik. Menurut road map industri keramik 2007 dan 2015 yang dilansir oleh Kadin (2010) memperlihatkan bahwa volume dan nilai jual produk keramik untuk konsumsi domestik dan ekspor keramik ditunjukkan pada Tabel 9
[24]
.
42
Tabel 9. Road map industri keramik 2007 dan 2015
Hingga Maret 2010, ekspor produk keramik yang mengalami peningkatan cukup signifikan adalah ceramic wares for laboratory, chemical or aother than technical uses (HS 690919) sebesar sebesar 78,7% dibandingkan nilai ekspornya ekspornya pada tahun 2009. 2009. Disamping itu ceramic tableware and kitchen ware juga mengalami pertumbuhan yang cukup signifikan
sebesar 82,8% 82,8% dibandingkan ekspornya ekspornya tahun 2009. 2009. Kedua jenis keramik keramik ini mempunyai daya saing yang relatif baik di pasar global sehingga Indonesia mampu meningkatkan pangsa pasarnya pasarnya di dunia. Jumlah industri keramik di Indonesia Indonesia pada tahun 2008 2008 sebanyak sebanyak 9 perusahaan perusahaan dan menyerap tenaga kerja kerja sebanyak sebanyak 154.491 154.491 orang.
Sentra produksi produksi
keramik di Indonesia terdapat di daerah Jakarta, Banten (Serang dan Tangerang), Jawa Bara (Bekasi, Bogor, Majalengka, Cirebon, Banjar dan Indramayu), Jawa Tengah (Semarang), Jawa Timur (Gresik, Sidoarjo, Surabaya, Tulung Agung, dan Malang), Belitung serta Kalimantan Kalimantan Barat. Produk keramik keramik dari beberapa beberapa sentra keramik keramik tersebut sebagian diekspor dengan nilai ekspor seperti ditunjukkan pada Tabel 10
43
[25]
.
Tabel 10. Ekspor produk produk keramik, 2005 - 2009 2009
Negara tujuan ekspor keramik Indonesia tahun 2009 adalah Amerika Serikat dengan pangsa mencapai 18,8% (US$ 50,3 juta) diikuti Korea Selatan 8,0% atau US$ 21,3 juta. Jepang pangsanya mencapai 8,0% atau US$ 19,5 juta, dan Malaysia sebesar 5,5% dengan nilai US$ 18,4 juta. Berdasarkan Berdasarkan pada jumlah negara pengimpor pengimpor produk keramik dari Indonesia meningkat dari 158 negara menjadi 166 negara, dengan demikian diversifikasi pasar produk keramik sudah menunjukkan menunjukkan ke arah arah pasar yang yang semakin baik. baik. Pesaing utama Indonesia untuk ekspor produk keramik seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 13 berikut adalah China dengan nilai ekspor pada tahun 2009 mencapai US$ 8 milyar, setara 30 kali lebih tinggi dari nilai ekspor keramik Indonesia pada periode yang sama. Pertumbuhan ekpor ekpor keramik dari China juga menunjukkan menunjukkan pertumbuhan yang sangat fantastik yaitu sebesar 18% per tahun selain China, 3 negara besar pesaing utama Indonesia dalam ekspor produk keramik adalah Itali, Jerman dan Spanyol dengan pertumbuhan ekspor ekspor masing-masing masing-masing sebesar 5%, 12% 12% dan 8% per per tahun
44
[24]
.
Gambar 17. Pesaing Indonesia Indonesia untuk produk keramik keramik di pasar dunia dunia
Berdasarkan data deposit bahan baku lempung/tanah liat, kaolin, feldspar, fritz, pasir silika di berbagai wilayah Indonesia, maka Kementerian Perindustrian telah menetapkan lokasi pengembangan pengembangan industri keramik seperti ditunjukkan ditu njukkan pada Gambar 18
[25]
.
Gambar 18. Lokasi pengembangan pengembangan industri industri keramik
Mulai dari eksploitasi bahan baku, proses produksi, pemasaran produk keramik 45
diperlukan kerangka keterkaitan pengembangan industri keramik seperti Gambar 19
Gambar 19. Kerangka keterkaitan pengembangan industri keramik
[25]
.
[25]
Dimulai dari penyediaan energi (gas), bahan baku, kemampuan teknologi proses, standarisasi produk, pengembangan pasar, dan peningkatan kompetensi SDM untuk pengembangan industri keramik perlu peran pemangku kepentingan seperti Tabel 11
46
[25]
.
Tabel 11. Peran pemangku kepentingan dalam pengembangan industri keramik
1.2. Harga Produk Zirkonium
Untuk menentukan analisis ekonomi pada studi kelayakan pabrik pengolahan konsentrat pasir zirkon menjadi menjadi zircon opacifier , zirconium chemicals seperti zironium oxychloride ( ZOC ), zirconium sulphate ( ZOS ), zirconium basic sulphate ( ZBS ), zirconium basic carbonate ( ZBC ), zirconia (ZrO2) diperlukan data harga produk
zirkonium. Harga zircon opacifier pada kuartal I tahun 2012 sekitar USD 2600/ton. Permintaan pasir zirkon premium dari Australia mengalami perlambatan sehingga konsumen mencari sumber-sumber alternatif, termasuk Afrika Barat dan Indonesia. Harga untuk pasir zirkon dari negara-negara tersebut saat ini sekitar USD 2600/ton dibandingkan dengan harga pasir zirkon Australia sebesar USD 2800-2900/ton FOB di pelabuhan China seperti ditunjukkan pada Gambar 20 [26]:
47
Gambar 20. Perkembangan harga pasir zirkon di pelabuhan China
[10]
Prediksi harga produk zirkonium di luar negeri dapat didekati dengan harga produk zirkonium derajat industri yang dihasilkan oleh Dubbo Zirconia Project (DZP) di New South Wales Australia pada kuartal 2 tahun 2010, kuartal 2, 3, 4 tahun 2011 seperti ditunjukkan pada Tabel 12
[12, 27]
.
Tabel 12. Harga produk zirkonium derajat industri
Harga beberapa produk zirkonium kualitas pure analysis ( PA) untuk keperluan penelitian dan kualitas teknis untuk keperluan industri produksi Noah Technologies Corporation Texas ditunjukkan pada Tabel 13 sebagai berikut
48
[28]
:
Tabel 13. Harga produk zirkonium dari Noah Technologies Corporation Harga produk Zr dengan kualitas Pur e An alysis Teknis Kemasan Harga, US$ Kemasan Harga, US$
No.
Produk Zr
1
Zirkonil klorid (ZOC), 51.2% solution, dengan kemurnian 99,9% ZrOCl2.8H2O Zirkonium oksiklorid oktahidrat ukuran – 4 mesh dengan kemurnian 99,9% ZrOCl2.8H2O
50 g 250 g 1 kg
25.00 69.80 199.40
-
-
250 g
42.00
50 kg
60.76
1 kg
124.00
250 kg
53.50
5 kg
434.00
1000 kg
49.20
Zirkonium silikat dengan kemurnian 99% ZrSiO 4
1 kg
106.00
250 kg
33.30/kg
5 kg
339.80
1000 kg
30.60/kg
25 kg
1,189.30
5000 kg
28.20/kg
Zirkonium sulfat serbuk kristalin dengan kemurnian 99,5% Zr(SO4)2.4H2O
250 g
19.00
50 kg
29.02/kg
1 kg
59.30
250 kg
25.54/kg
5 kg
207.30
1000 kg
23.50/kg
Zirkonium basic karbonat cake dengan kemurnian 99,5% Zr 2CO3(OH2)O2.xH2O
1 kg
66.53
250 kg
22.82/kg
5 kg
232.80
1000 kg
20.09/kg
25 kg
815.00
5000 kg
17.68/kg
1 kg
41.46
250 kg
12.20/kg
5 kg
124.40
1000 kg
10.74/kg
25 kg
435.71
2500 kg
9.88/kg
Zirkonium hidroksida serbuk 50 mesh dengan kemurnian 99% Zr(OH)4.xH2O dan kandungan Zr 32% Zirkonium metal granular sponge ukuran 1 – 12 mm dengan kemurnian 99,8%
250 g
22.40
50 kg
31.76/kg
1 kg
60.50
250 kg
27.95/kg
5 kg
226.90
1000 kg
25.72/kg
50 g
30.00
-
-
250 g
83.10
1 kg
246.10
Zirkonium metal serbuk ukuran 325 mesh dengan kemurnian 99,7%
50 g
140.00
10 kg
882.65/kg
250 g
420.10
50 kg
788.10/kg
1 kg
1,260.00
200 kg
729.64/kg
2
3
4
5
6
7
8
9
Zirkonium basic sulfat cake dengan kemurnian 99,5% ZrO(OH)0.8(SO4)0.6.xH2O
49
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Zirkonium metal serbuk ukuran 50 mesh dengan kemurnian 99,8% Zirkonia serbuk ukuran – 100 + 325 mesh dengan kemurnian 99% ZrO 2 Zirkonia serbuk ukuran 325 mesh dengan kemurnian 99% ZrO 2 dan kadar Hf < 2 % Zirkonia serbuk ukuran 325 mesh + 10 mikron dengan kemurnian 99% ZrO2 dan kadar Hf < 2 % Zirkonia ukuran 0,8-2,4 mm pieces dengan kemurnian 99,5% ZrO 2 dan kadar Hf < 2 % Zirkonia tablet dengan kemurnian 99,5% ZrO 2
Zirkonia ukuran 325 mesh, rata-rata < 10 micron dengan kemurnian 99,9% ZrO 2 dan kadar Hf < 100 ppm Zirkonia ukuran < 3 micron dengan kemurnian 99,95% ZrO 2 dan kadar Hf < 3 % Zirkonia ukuran 120 mesh dengan kemurnian 99,995% ZrO2 dan kadar Hf < 3 % Zirkonia ukuran 325 mesh dengan kemurnian 99,995% ZrO2 dan kadar Hf < 100 ppm
50 g
74.00
5 kg
458.40/kg
250 g
256.60
25 kg
413.30/kg
1 kg
770.00
100 kg
379.60/kg
100 g
20.20
25 kg
62.50//kg
500 g
64.40
100 kg
53.80/kg
2,5 kg
208.40
500 kg
40.10/kg
1 kg
47.30
250 kg
17.25//kg
5 kg
176.10
1000 kg
15.88/kg
25 kg
616.35
5000 kg
14.60/kg
100 g
20.20
25 kg
62.50//kg
500 g
64.40
100 kg
55.20/kg
2,5 kg
208.40
500 kg
51.10/kg
50 g
39.10
10 kg
327.39//kg
250 g
134.00
50 kg
288.10/kg
1 kg
467.70
250 kg
253.50/kg
50 g
60.40
5 kg
419.86//kg
250 g
235.40
25 kg
369.48/kg
1 kg
599.80
100 kg
339.92/kg
500 g
103.00
-
-
2,5 kg
308.20
10 kg
924.60
250 g
136.60
-
-
1 kg
408.80
5 kg
1,305.60
25 g
118.00
-
-
100 g
355.20
500 kg
1,420.70
5 kg
44.40
1 kg
3,235.00/kg
25 kg
185.60
5 kg
2,976.00/kg
100 kg
614.00
50
20
21
22
23
24
25
26
Zirkonia ukuran 325 mesh dengan kemurnian 99,5% ZrO2 dan Hf < 2% yang distabilkan dengan 10-15% Y2O3 Zirkonia ukuran 325 mesh, rata-rata < 5 micron dengan kemurnian 99,0% ZrO 2 dan Hf < 2% yang distabilkan dengan 3% MgO Zirkonia ukuran 100+325 mesh dengan kemurnian 99,0% ZrO 2 dan Hf < 2% yang distabilkan dengan 3% MgO Zirkonia ukuran 325 mesh, rata-rata < 5 micron dengan kemurnian 99,0% ZrO 2 dan Hf < 2% yang distabilkan dengan 5% CaO Zirkonia ukuran 325 mesh, semua partikel < 3 micron dengan kemurnian 99, 95% ZrO 2 dan Hf < 3% yang distabilkan dengan 5,3% Y2O3 Zirkonia ukuran 325 mesh dengan kemurnian 99,0% ZrO2 dan Hf < 2% yang distabilkan dengan 8% MgO Zirkonia ukuran 150+325 mesh dengan kemurnian 99,0% ZrO 2 dan Hf < 2% yang distabilkan dengan 8% Y2O3
1 kg
210.90
-
-
5 kg
738.50
25 kg
2,583.52
250 g
46.20
50 kg
80.70/kg
1 kg
132.00
250 kg
64.50/kg
5 kg
474.80
1000 kg
52.20/kg
100 g
40.40
25 kg
125.00/kg
500 g
128.80
100 kg
107.60/kg
2,5 kg
416.80
500 kg
80.20/kg
250 g
54.00
50 kg
81.42/kg
1 kg
166.10
250 kg
72.70/kg
5 kg
581.50
1000 kg
66.88/kg
250 g
124.00
50 kg
242.30/kg
1 kg
392.00
250 kg
199.66/kg
5 kg
1,588.00
1000 kg
174.16/kg
250 g
44.20
50 kg
58.78/kg
1 kg
131.00
250 kg
51.72/kg
5 kg
419.80
1000 kg
47.58/kg
200 g
105.20
50 kg
199.10/kg
1 kg
394.40
250 kg
177.40/kg
5 kg
1,300.60
1000 kg
156.20/kg
Beberapa senyawa berharga logam tanah jarang (LTJ) yang terkandung di dalam pasir zirkon lokal sebagai contoh dari Tumbang Titi di Ketapang Kalimantan Barat seperti ditunjukkan pada Tabel 2 jika dapat diproses menjadi produk samping, maka akan 51
memberikan nilai tambah yang cukup signifikan.
Beberapa produk LTJ dari hasil
pengolahan pasir zirkon di Dubbo Zirconia Project ( DZP ) Ausralia mempunyai harga yang lebih tinggi dibandingkan dengan produk zirkonium. Produk LTJ yang dihasilkan oleh DZP diekspor ke China dengan harga seperti ditunjukkan pada Tabel 14
[12, 27]
.
Tabel 14. Harga beberapa produk LTJ di DZP yang diekspor ke China
Biaya proses pemurnian pasir zirkon menjadi produk zirkonium semakin meningkat dengan bertambahnya kadar ZrO 2 dalam setiap produk zirkonium. Dengan demikian kenaikan harga produk zirkonium berbasis ZrO 2 bergantung pada tingkat kemurnian kandungan ZrO 2 di dalamnya seperti ditunjukkan pada Gambar 21
[29]
.
Gambar 21. Pengaruh kemurnian terhadap harga produk zirkonium 52
Dubbo Zirconia Project (DZP) di New Sauth Wales Australia mengolah pasir zirkon menjadi beberapa produk setengah jadi yang digunakan untuk beberapa industri hilir seperti ditunjukkan pada Gambar 22
[29]
.
Gambar 22. Pemakaian produk zirkonium untuk industri hilir
Gambar 22 menunjukkan bahwa untuk membuat produk-produk berbasis zirkonia seperti produk abrasives (amplas dan gerinda) dipersyaratkan tingkat kemurnian zirkonia (ZrO2) rendah dan untuk produk elektronik dipersyaratkan tingkat kemurnian zirkonia (ZrO2) paling tinggi. 4. Aspek Teknologi
Beberapa metode pengolahan pasir zirkon (ZrSiO 4) menjadi beberapa produk zirkonium untuk berbagai pemakaian di industri hilir ditunjukkan pada Gambar 20 dalam bentuk diagram alir proses sebagai berikut
[30]
:
53
Gambar 23. Diagram alir tahap pengolahan pasir zirkon untuk berbagai produk industri 4.1. Disosiasi dengan Panas
[18]
Metode 1
Reaksi plasma ini berlangsung dalam tungku atau reaktor listrik maju. Pasir zirkon dipanaskan dengan karbon hingga 2000 oC dan terdisosiasi menjadi zirkon dan silika pada suhu 1750 oC. Silika berubah menjadi monoksida yang volatil pada suhu di atas 2400 oC, kemudian teroksidasi kembali di luar reaktor menjadi silika.
54
ZrSiO4 o
1.750 C
ZrO2 + SiO2 dissociated zircon Method 1 o
uenchin
2.400 C SiO ↑ + O2 → SiO3
ZrO2
ZrO2 + SiO2 zirconia in silica beads Method 2
Method 3
NaOH Na2SiO2 a
H SO
+ ZrO2.xH2O s
Zr SO4
2
a
+ SiO2 s Filtrasion Crystallisation 900 oC
Filtrasion Dry 900 oC ZrO
ZrO
Gambar 24. Diagram alir dekomposisi panas zirkon
[18]
Metode 2
Disosiasi zirkon dapat diredam untuk memproduksi campuran kristal zirkon dalam butiran silika amorf. Kristal yang terbentuk berdiam eter sangat kecil yaitu sekitar 0,1μm. Kumpulan kristal yang digumpalkan biasanya berukuran 2-20 μm tergantung bagaimana penggabungan atau penggumpalan yang dilakukan. Silika amorf dapat dipisahkan dengan larutan NaOH panas untuk menghasilkan larutan natrium silikat dan zirkonium oksida sisa. Metode 3
Proses pelindian menggunakan asam sulfat dilakukan terhadap zirkonia untuk menghasilkan zirkonium sulfat atau AZST dan gel silika. Pemanasan zirkon antara 2100 o
C – 2300 oC dapat menyebabkan variasi pada gumpalan kristal yang terdiri dari silika cair
dan zirkon padat. Zirkonia diproduksi hingga membentuk kumpulan atau gumpalan kristal dangan ukuran 0,01 -0,1 μm yang mana dapat bereaksi cepat saat pelindian menggunakan larutan asam sulfat. Temperatur dan konsentraasi keasaman telah ditentukan sehingga ekstraksi zirkonia dari disosiasi zirkon dapat terjadi. Setelah 3-4 jam, partikel zirkonia berukuran 75 μm (didapat dari penggilingan) dibutuhkan untuk mendapatkan hasil ekstraksi 90% zirkonia. 55
Ekstraksi hanya
menghasilkan 64% zirkonia dalam waktu yang sama jika ukuran partikel tidak sesuai dengan yang telah di tentukan, karena itu ukuran partikel adalah ≤ 75 μm untuk mendapat
hasil yang baik. Pemisahan produk dengan filtrasi diikuti dengan produksi kristal AZST baik itu melalui evaporasi maupun penggaraman. 4.2. Klorinasi
Zirkon yang sudah digiling dibentuk pelet dalam tungku arang untuk mendapatkan campuran tertentu. Hasil campuran kemudian diklorinasi secara langsung menggunakan gas klorin dalam tungku pada suhu 800 oC – 1200 oC, untuk memproduksi zirkonium dan silicon tetraklorit. Reaksi yang terjadi pada proses klorinasi adalah reaksi endotermis, sehingga energi tambahan disuplai dengan memanaskan bagian dalam dinding grafit pada reaktor klorinasi. Zirkonium tetraklorit terdistilasi dan disimpan dalam kondenser pada suhu 150 oC – 180 oC atau 200 oC, sedangkan silikon tetraklorit disimpan pada suhu -10 oC atau -20 oC pada kondenser sekunder. Metode 1
Zirkonium tetraklorit dapat dengan mudah dikalsinasi menjadi zirkonia dan silikon tetraklorit menjadi silika. Metode 2
Zirkonium tetraklorit dapat dihidrolisis membentuk zirkonium oksiklorit. Pendinginan larutan jenuh dari suhu 65 oC – 20 oC dapat menyebabkan terjadinya kristalisasi pada zirkonium oksiklorit. Tahap ini dilakukan untuk memisahkan kotorankotoran seperti titanium, aluminium, besi, dan silikon klorit. Kristalnya kemudian dapat dikeringkan pada suhu 85 oC dan dikalsinasi menjadi zirkonia.
56
Metode 3
Penambahan larutan ammonia pada larutan zirkonium oksiklorit akan menghasilkan endapan zirkonium hidroksida (ZrO 2.nH2O).
Selanjutnya, endapan
ZrO2.nH2O dikalsinasi untuk mendapatkan serbuk-serbuk zirkonia. ZrSiO4 + C + 4Cl2 800 - 1.750 oC or 1100 oC Fluidised bed or Shaft furnace ZrCl4 + SiCl4 + 4CO Distillation and Condensation 150 - 180 oC or 200 oC ZrCl4 (contains impurities: Al, Ti, Fe, and SiCl 4 Method 1 o
Hydrolysis
900 C Method 3
ZrO2
ZrOCl2.8H2O
NaOH solution Presipitation ZrO2.nH2O Dry at 85 oC Calcine ZrO2
Method 2
Crystallisation (saturated ZrOCl2.8H2O solution) 65 – 20 oC ZrOCl2.8H2O Filtrasion Dry at 85 oC Calcine ZrO2
Gambar 25. Diagram alir proses klorinasi
[18]
4.3. Pengapuran
Pengapuran terhadap zirkon dapat menghasilkan zirkonil silikat, kalsium zirkonat, kalsium silikat, bahkan campuran zirkonia dan kalsium atau magnesium silikat. Parameter termodinamik (dalam tekanan atmosfer) yang berpengaruh antara lain adalah temperatur, dan perbandingan mol antara zirkon dengan kapur.
57
Metode 1 dan Metode 2
Kalsium dan silika dapat dihilangkan atau dibuang dari hasil pengapuran dengan proses pelindian menggunakan asam klorida (HCl), kemudian sisa zirkon dicuci dan dikeringkan. Metode 3
Produk pengapuran dipisahkan menjadi serbuk kalsium silikat yang sangat halus dan kristal kasar kalsium zirkonat. Kristal kalsium zirkonat yang berukuran besar (30 -50 μm) dipanaskan pada suhu 1700
o
C – 2000 oC supaya mudah dipisahkan. Kalsium
zirkonat merupakan larutan asam dan mudah dikonversi menjadi garam zirkon seperti AZST atau senyawa oksida lain. Method 1
CaO + ZrSiO4
Method 3
2CaO + ZrSiO4
5CaCO3 + 2ZrSiO4
o
o
o
1600 C
1100 C
CaZrSiO3
ZrO2 + CaSiO4
HCl (leaching) Filtration ZrO2.xH2O
1400 C
2CaZrO 3 + (CaO)3(SiO)2 + CO2
HCl (leaching) Filtration
Mechanical Separation
ZrO2.xH2O
Wash and Dry ZrO2
Method 2
CaZrO3
Wash and Dry ZrO2
H2SO4 Zr(SO4)2.4H2O Calcine ZrO2
Gambar 26. Diagram alir proses pengapuran
[18]
4.4. Peleburan dengan Fluorosilikat
Zirkon dapat dileburkan dengan kalium heksafluorosilikat pada suhu sekitar 700 oC untuk memproduksi kalium heksafluorozirkonat. Reaksi fusi ini dapat dilakukan dalam tungku putar pada suhu antara 650 oC – 750 oC. Hasil fusi digiling dan dicuci dalam larutan asam klorida (HCl) 1% pada suhu 85 oC selama 2 jam. 58
Larutan jenuh yang masih panas kemudian disaring untuk menghilangkan silika taklarut, selanjutnya dibiarkan sampai dingin sehingga kalium heksafluorozirkonat mengkristal. Zirkonium hidroksida diendapkan dengan ammonium hidroksida dari 1% larutan kalium heksafluorozirkonat. Zirkonium hidroksida ini kemudian disaring, dicuci, dan dikalsinasi membentuk zirkonia. ZrSiO4 + K 2SiF6 o
700 C
K 2ZrF6 + 2SiO2 Mill, Dissolution in 1% HCl ( 2 hours) Filter K 2ZrF6 (aq) Crystallisation K 2ZrF6 (s) H2O dissolution 3% K 2ZrF (aq) + 4NH4(OH) Wash, filter ZrO2.nH2O Dry and Calcine ZrO2 Gambar 27. Diagram alir proses peleburan dengan fluorosilikat
[18]
4.5. Pengkarbidan
Zirkon diubah menjadi karbida dalam tungku elektrik terbuka pada suhu sekitar 2500 o
C. Campuran zirkon dan arang dimasukkan dalam tungku secara kontinu. Karbon yang
digunakan sedikit untuk menguapkan silikon monoksida.
59
ZrSiO4 + 3C 2500 oC Zr (C,N,O) + SiO↑ + 3CO Block Crushing, d 50 75 mm Separation of unreated ingot ZrO2 with 5% silica
Method 1
HCl ZrOCl2.8H2O Method 3
Method 2
Crystallisation NH3 solution (saturated ZrOCl2.8H2O solution) Precipittion 65 – 20 oC ZrO2.nH2O ZrOCl2.8H2O Filtration Filtrasion Dry o 85 C Dry at o Calcine 900 C Calcine 900 oC ZrO2 ZrO2 Gambar 28. Diagram alir proses pengkarbidan
[18]
4.6. Peleburan dengan Kaustik
Proses ini melibatkan dekomposisi zirkon dengan cara melebur zirkon dengan natrium hidroksida atau natrium karbonat yang tentunya menggunakan perbandingan mol yang berbeda pula untuk mendapatkan hasil yang diinginkan. 4.6.1. Peleburan dengan Kaustik Sub-Stoikiometris
Sodium zirkonat terlarut yang dihaasilkan dari reaksi pasir zirkon dengan sodium karbonat pada perbandingan mole rendah. Reaksi ini biasanya terjadi pada suhu sekitar 1000 oC sebagai berikut: ZrSiO4 + Na2CO3 Na2ZrSiO5 + CO2 ↑ Metode 1
Hasil peleburan biasanya sodiumzirconylosilicate (Na 2ZrSiO5) digiling dan ditambah asam pekat seperti HCl menghasilkan garam zirkonium dan gel silika.
Garam zirkonium
kemudian dipisahkan dari silika. Zirkonil klorida kemudian dikristalisasi dari larutan jenuh atau diendapkan dengan amonia.
60
Metode 2
Hasil leburan yang digiling dapat dilindi dengan air, dan Na 2ZrSiO5 didijesti dengan HCl panas. Endapan silika dapat disaring secara sederhana dan zirkonil klorida (ZOC) diolah dengan asam sulfat menjadi zirconium basic sulphate (ZBS). ZBS secara sederhana dapat dikalsinasi langsung menjadi zirkonia. ZBS dapat dikonversi menjadi zirkonium hidroksida dengan amonia dan dikalsinasi menjadi zirkonia. ZrSiO4 + Na2CO3 o
1000 C
Na2ZrSiO5 + CO2 ↑ Mill
Method 1
Method 2
Water leach
Acid dissolution Filtration
Na2ZrSiO5 + 4HCl
ZrOCl2.8H2O
Hot acid digestion
Crystallisation Dry and Calcine
ZrOCl2.8H2O + SiO2 ↓ + NaCl Filtration
ZrO2
ZrOCl2.8H2O + NaCl Crystallisation Filtration ZrOCl2.8H2O H2SO4 stoichiometric Zr 5O7(SO4)3.nH2O
Hydrolisis/NH4OH ZrO2.nH2O
Calcine ZrO2
Calcine ZrO2 Gambar 29. Proses pembuatan zirkonia dari peleburan pasir zirkon dengan Na 2CO3
61
[18]
4.6.2. Peleburan dengan Soda Kaustik Berlebihan
Pasir zirkon dilebur dengan soda kaustik dengan perbandingan 1 mole pasir zirkon dengan 4 mole soda kaustik pada suhu sekitar 650 oC menghasilkan natrium zirkonat dan natrium silikat. Reaksi ini juga dapat terjadi dengan natrium karbonat pada suhu di atas 1000 oC. ZrSiO4 + 4NaOH NaZrO3 + NaSiO3 + 2H2O ↑ Hasil leburan digiling dan dilarutkan dengan air, maka natrium silikat larut dalam air. Natrium zirkonat dihidolisis dengan air menjadi natrium hidoksida terlarut dan zirkonia hidrous tak larut. Fase larutan dipisahkan dari padatan dengan filtrasi. Metode 1
Zirkonia hidrous dikeringkan secara sederhana menjadi zirkonia. Metode 2
Cara lain dengan menggunakan asam klorida, dimana zirkonia hidrous diolah dengan asam klorida menghasilkan zirkonium oksiklorid, ZrOCl 2-8H2O. Pemisahan hasil yang tidak larut dan pengendapan zirkonium hidroksida dengan pengeringan dan kalsinasi menghasilkan zirkonia. Metode 3
Satu metode yang mudah untuk menghasilkan zirkonia dengan kemurnian tinggi untuk peleburan alkali adalah salah satu yang menggunakan asam klorida dan asam sulfat. Dalam metode ini zirkonia hidrous mula-mula didijesti dengan asam klorida membentuk zirkonil klorida dan beberpa senyawa radioaktif klorida terlarut. AZST dikristalisasi dengan penambahan asam sulfat. Endapan AZST kemudian dicuci untuk menghilangkan klorida terlarut dan senyawa radioaktif klorida. AZST selanjutnya dikalsinasi untuk menghasilkan zirkonia.
62
ZrSiO4 + 4NaOH o
650 C
NaZrO3 + Na2SiO3 + 2H2O ↑ Mill, water dissolution, Filtration NaZrO3 Hydrolisis ZrO2.nH2O + NaOH (aq) Filtration ZrO2.nH2O Method 1
Dry, Calcine ZrO2
Method 2
Method 3
HCl Filtration
HCl ZrOCl2.8H2O
ZrOCl2.8H2O Crystallisation Dry Calcine ZrO2
H2SO4 Crystallisation Zr(SO4)2.4H2O Dry, Calcine ZrO2
Gambar 30. Proses pembuatan zirkonia dari peleburan pasir zirkon dengan NaOH
[18]
o
4.6.3. Peleburan dengan Soda Kaustik Sedikit Berlebihan dan Suhu 700 C
Percobaan pengolahan pasir zirkon di Vietnam yang dilakukan oleh Tuyen dkk. (2007) telah berhasil meminimasi kandungan
TENORM dengan melalui tahap
pengendapan zirconium basic sulphate (ZBS). Untuk mengolah pasir zirkon menjadi zirkonia yang terpisah dari beberapa pengotor seperti Si, U, Th, Ti, Fe, dll. dilakukan dengan melalui beberapa tahapan proses yaitu proses peleburan, pelindihan dengan air, pelindihan dengan HCl, pengendapan dengan asam sulfat, konversi ke ZrO(OH) 2, pelarutan, kristalisasi dan kalsinasi. Natrium zirkonat (Na 2ZrO3) yang terbentuk pada proses peleburan pasir zirkon diambil dengan cara melarutkan pengotor-pengotor seperti sisa NaOH, Na 2SiO3, NaAlO2 dengan air. Kemudian ZrOCl2 atau ZOC yang terjadi dari 63
proses pelindihan natrium zirkonat dengan HCl diendapkan dengan H 2SO4 pekat menjadi Zr 5O8(SO4)2.15H2O yang biasa disebut zirkonium berbasis sulfat (ZBS) stabil yang tidak dapat larut dalam air. Pada proses pencucian ZBS dengan air, maka pengotor-pengotor seperti Fe+3, Th+4, U+6, dan Ti+4 akan larut dalam air menjadi air limbah seperti ditunjukkan pada Gambar 31
[31]
.
Gambar 31. Diagram alir pemurnian ZOC melalui ZBS
64
Pasir zirkon yang digunakan untuk diolah menjadi ZOC tersebut di atas berasal dari beberapa lokasi penambangan di Vietnam seperti Hue, Ha Tinh, Binh Thuan, Ti West US, dan Iluka China dengan komposisi kimia seperti ditunjukkan Tabel 15
[31]
.
Tabel 15. Komposisi pasir zirkon Vietnam
Pasir zirkon (ZrSiO4) dari
Komposisi kimia, % TiO2
Fe2O3
Hue
0,28
0,081
Ha Tinh
Cr
TENORM , ppm
SiO2
ZrO2
Al2O3
U
Th
0,002 33,34
63,1
0,52
659
631
0,12
0,071 0,0016 34,21
62,6
0,55
700
280
Binh Thuan
0,56
0,118 0,0018 34,32
61,9
0,59
640
390
Ti West US
0,15
0,14
0,0014 34,23
62,1
0,48
250
190
Iluka China
0,21
0,14
0,0013 34,31
61,5
0,53
270
180
Pengolahan beberapa pasir zirkon dengan komposisi kimia dan TENORM pada Tabel 12 dengan melalui tahap pengendapan ZBS seperti pada Gambar 29 menghasilkan ZOC dengan tingkat kemurnian seperti ditunjukkan pada Tabel 16
[31]
.
Tabel 16. Tingkat kemurnian ZOC terolah melalui tahap pengendapan ZBS
ZOC terolah dari ZrSiO4
Komposisi kimia, ppm
TENORM , ppm
Zr(Hf)O2 (%)
Fe2O3
Na2O
SiO2
Hue
≥ 32,7
≤ 10
≤ 10
35,78
51
≤ 36
≤ 0,133 2,97
Ha Tinh
≥ 26,0
≤ 10
≤ 10
0,15
≤5
≤ 36
≤ 0,133 0,84
Binh Thuan
≥ 29,5
≤ 10
≤ 10
2,85
68
≤ 36
≤ 0,133 0,72
Ti West US
≥ 28,0
≤ 10
≤ 10
2,33
6
≤ 36
≤ 0,133 0,35
Iluka China
≥ 28,0
≤ 10
≤ 10
2,18
≤5
≤ 36
≤ 0,133 0,33
TiO2 Al2O3
U
Th
Tabel 15 menunjukkan bahwa proses pengolahan pasir zirkon menjadi ZOC dengan melalui pengendapan ZBS telah menghasilkan produk ZOC dengan kemurnian tinggi. Melalui tahap proses pengendapan ZBS dan 5 kali pencucian ZBS dengan air memberikan hasil yang sangat signifikan terhadap penurunan kadar pengotor-pengotor Fe 2O3, SiO2, TiO2, Al2O3, U, Th dalam pasir zirkon. Komparasi komposisi ZOC rerata hasil pengolahan pasir zirkon yang berasal 4 tempat di Vietnam dan 1 tempat di China dengan standar dagang ( standard grade) ZOC ditunjukkan pada Tabel 17.
65
Tabel 17. Komparasi komposisi ZOC rerata Vietnam dengan standar dagang ZOC
ZOC Standard Grade [32] % ZrO2 + HfO2
ZOC High Purity Grade [32]
ppm
35,5
% ZrO2 + HfO2
36,0
ZOC Vietnam [31]
ppm Zr(Hf)O2
≥ 28,84%
SiO2
0,005 50
SiO 2
0,003
30
SiO 2
8,66 ppm
Fe2O3
0,002 20
Fe2O3
0,0005
5
Fe2O3
≤ 10 ppm
Na2O
0,003 30
Na2O
0,0005
5
Na 2O
≤ 10 ppm
TiO2
0,002 20
TiO2
0,0005
5
TiO2
27 ppm
5. Aspek Keselamatan
Proses pengolahan batuan mineral yang mengandung Zr, Nd, dan rare earth element ( REE ) menjadi beberapa produk zirkonium seperti (ZBS, ZOH, ZBC, dan ZrO 2), konsentrat Nd, konsentrat light REE ( LREE ) dan high RE E ( HREE ) yang dilakukan oleh Dubbo Zircon Project (DZP) di New South Wales menimbulkan limbah cair yang ditampung di residue storage seperti ditunjukkan pada Gambar 32
[33]
.
Gambar 32. Diagram alir proses pengolahan pasir zirkon menjadi produk zirkonium
66
Kemudian demonstrasi pilot plant pemisahan mineral alam yang mengandung Zr, Nd, dan REE yang dilakukan oleh DZP di New South Wales – Australia pada 2008, selain menimbulkan limbah cair yang mengandung uranium dan thorium yang ditampung di residue storage facility ( RSF ), juga menghasilkan limbah padat yang ditampung dalam RSF yang terpisah dari limbah cair seperti ditunjukkan pada Gambar 33
[27]
.
Gambar 33. Diagram alir proses pengolahan bahan tambang Zr, Nb, RE
Fasilitas pengelolaan air limbah yang mengandung TENORM (238U dan
232
Th) yang
ditimbulkan oleh pabrik pengolahan pasir zirkon menjadi produk zirkonium harus diadakan dalam rangka mencegah dan meminimalisasi dampak negatif selama dan pasca pabrik zirkon beroperasi. Contoh pengelolaan limbah adalah seperti penyimpanan limbah atau residue storage facility ( RSF ) yang telah dipersiapkan oleh DZP di New South Wales, Australia. RSF tersebut memerlukan area yang lebih luas dibandingkan dengan area pabrik pemisahan mineral alam yang mengandung Zr, Nd, dan REE seperti ditunjukkan pada Gambar 34 [34].
67
Gambar 34. Infrastruktur pabrik pemisahan Zr, Nd, dan REE yang dipersiapkan oleh DZP
Beberapa tempat atau stasiun pemantauan lingkungan di sekitar area pengolahan pasir zirkon menjadi produk zirkonium mutlak diperlukan untuk melindungi lingkungan di sekitar lokasi pabrik dari dampak negatif yang ditimbulkan.
Sebagai contoh adalah
pemantauan lingkungan secara rutin yang dilakukan di sekitar Dubbo Zirconia Project di New South Wales – Australia meliputi: pemantauan udara, air, cuaca, flora, fauna, transport air permukaan dan air dalam, dampak sosial, dan radioaktivitas alam seperti ditunjukkan pada Gambar 35
[35]
.
68
Gambar 35. Stasiun pemantauan lingkungan di DZP
Kandungan TENORM yang terdapat dalam pasir zirkon lebih tinggi dibandingkan dengan batuan fosfat, aluminium, dan tembaga seperti ditunjukkan pada Tabel 18
69
[10]
.
Tabel 18. Aktivitas spesifik TENORM dalam bahan baku & produk olahan mineral alam
70
Bahan sumber yang berupa uranium dan thorium yang dihasilkan dari setiap penambangan pasir zirkon merupakan obyek pengawasan nasional oleh BAPETEN dan internasional oleh IAEA.
Pengawasan tersebut dalam rangka memenuhi perjanjian
safeguards yang diatur dengan UU No. 8 tahun 1978 tentang ―Traktat Pembatasan Senjata Nuklir‖ dan secara khusus diatur dalam Peraturan Kepala BAPETEN No. 09 tahun 200 9
tentang Intervensi terhadap Paparan yang Berasal dari Technologically Enhanced Naturally Occuring Radioactive Material (TENORM ).
(1) Tingkat Intervensi sebagaimana dimaksud di atas dapat dinyatakan dalam: a. jumlah atau kuantitas TENORM paling sedikit 2 (dua) ton; dan b. tingkat kontaminasi sama dengan atau lebih kecil dari 1 Bq/cm 2 (satu becquerel persentimeter persegi) dan/atau konsentrasi aktivitas sebesar: 3.
1 Bq/gr (satu Becquerel pergram) untuk tiap radionuklida anggota deret uranium dan thorium; atau
4.
10 Bq/gr (sepuluh Becquerel pergram) untuk kalium.
(2) Radionuklida sebagaimana dimaksud pada ayat (1) huruf b angka 1 paling kurang meliputi: a. Pb-210; b. Ra-226; c. Ra-228; d. Th-228; e. Th-230; f. Th-234; dan/atau g. Po-210. Dalam peraturan tersebut telah ditetapkan bahwa Pengusaha Instalasi Nuklir dan Pengusaha Instalasi Non Nuklir, dalam hal ini termasuk Pengusaha Bidang Pertambangan Pasir Zirkon, maka dipakai ketentuan sebagai berikut
[8]
:
1. Jumlah, komposisi kimia, penggunaan bahan sumber untuk kegiatan nuklir atau non nuklir, untuk setiap lokasi dengan jumlah bahan nuklir melebihi 2 (dua) ton uranium dan thorium. 2. Jumlah, komposisi kimia dan negara tujuan untuk setiap ekspor bahan sumber khususnya untuk maksud penggunaan non nuklir dalam jumlah melebihi:
71
a. 10 (sepuluh) ton uranium atau dalam hal ekspor uranium secara berturut-turut ke negara yang sama, masing-masing kurang dari 10 (sepuluh) ton, tetapi melebihi jumlah seluruhnya 10 (sepuluh) ton untuk setahun; b. 20 (dua puluh) ton thorium atau dalam hal ekspor thorium secara berturut-turut ke negara yang sama, masing-masing kurang dari 20 (dua puluh) ton thorium, tetapi melebihi jumlah seluruhnya 20 (dua puluh) ton untuk setahun. Selain itu dalam Undang-undang No. 4 tahun 2009 tentang Pertambangan Mineral dan Batubara, pada pasal 50 disebutkan bahwa WUP mineral radioaktif ditetapkan oleh Pemerintah dan pengusahaannya dilaksanakan sesuai dengan ketentuan peraturan perundang-undangan. Dari Undang-undang ini dapat diambil pemahaman bahwa tambang mineral yang mengandung zat radioaktif, wewenang pengawasannya ditentukan oleh peraturan perundang-undangan bidang ketenaganukliran, termasuk Undang-undang No. 10 tahun 1997 dan peraturan pelaksanaannya. Sesuai Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir Nomor 9 Tahun 2009 Tentang Intervensi Terhadap Paparan yang Berasal dari Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material Pasal 7 ayat 1 dan 2 bahwa
[5]
:
1. Tingkat kontaminasi sama dengan atau lebih kecil dari 1 Bq/cm 2 (satu Becquerel per sentimeter persegi) dan/atau konsentrasi aktivitas sebesar: a. 1 Bq/g (satu Becquerel per gram) untuk tiap radionuklida anggota deret uranium dan thorium; atau b. 10 Bq/g (sepuluh Becquerel per gram) untuk kalium. Peraturan kadar cleareance level yang di terapkan IAEA lebih ketat dibanding dengan kadar yang diterapkan oleh BAPETEN sesuai Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir Nomor 9 Tahun 2009 Tentang Intervensi Terhadap Paparan yang Berasal dari TENORM dalam Pasal 7 ayat 1 dan 2, komparasi cleareance level bisa dilihat secara lebih jelas pada Tabel 19.
72
Tabel 19. Komparasi cleareance level dari berbagai regulator , (Bq/kg) Cl ear ance Level
Regulator U
IAEA-Tecdoc 855 (1996) [36]
Ra
Th
K
300
300
300
-
300 -
300 10.000
300 1.000
-
RP 122 (2000)
1.000
10
10
1.000
RP 89 (1998) [39]
1.000 1.000 1.000
1.000 100 1.000
1.000 100 -
1.000 1.000 10.000
NEA/RWM/RF(2004)6
[37]
IAEA-Tecdoc 1000 (1998)
RP 113 (2000) [40] BAPETEN
[8]
[38]
Dari beberapa pertimbangan di atas, maka dapat diambil suatu kesimpulan bahwa kegiatan pertambangan mineral yang mengandung bahan sumber merupakan objek pengawasan dari BAPETEN dan IAEA. Perhitungan cadangan bahan sumber Kalimantan Tengah dilakukan dengan menggunakan data hasil analisis terhadap pasir zirkon (produk perusahaan siap ekspor) di Kabupaten Katingan dari 2 perusahaan berikut ini (nama perusahaan disamarkan)
[41]
:
1. PT. A 2. PT. B Dari hasil analisis yang dilakukan di Australia oleh salah satu perusahaan pengolahan zirkon Katingan yaitu PT. A terhadap konsentrat zirkon siap ekspor diperoleh hasil sebagaimana terlihat pada Tabel 14. Hasil analisis tersebut dikomparasi dengan pasir zirkon dari Tumbangtiti yang dianalisis di Lab. Pusat Survei Geologi Bandung dan telah digunakan PTAPB-BATAN Yogyakarta untuk penelitian, serta pasir zirkon yang diambil oleh PT. Antam di daerah Landak dan dianalisis di Lab. Pusat Survei Geologi Bandung untuk metalurgical test di PTAPB seperti ditunjukkan pada Tabel 20 berikut ini.
73
Tabel 20. Kadar U dan Th dalam konsentrat pasir zirkon dari berbagai lokasi di
Kalimantan Konsentrat Pasir Zirkon
SiO2 %
Al2O3 Fe2O3 ZrO2+HfO2 TiO2 P2O5 % % % % %
CaO %
U3O8 ThO2 ppm ppm
CeO2 %
PL0050
33,2
0,33
0,02
65,90
0,10 0,094
0,05
261
140
0,01
PL0051
33,3
0,34
0,03
65,90
0,13 0,096
0,05
268
143
0,01
PL0052
33,2
0,34
0,02
66,00
0,13 0,095
0,05
267
132
0,01
PL0053
33,5
0,35
0,02
65,80
0,10 0,093
0,04
257
128
0,01
PL0054
33,4
0,30
0,02
65,80
0,08 0,092
0,05
275
142
0,01
PL0055
33,5
0,32
0,02
65,70
0,09 0,093
0,05
277
146
0,01
Tumbangtiti B 30,03
0,69
2,83
54,99
6,68 0,516
0,13
1140
447
0,387
50,91 0,573
1,77
40,42
4,62 0,104 0,038
322
600
-
Katingan A [41]
Landak C
A: Conto pasir zirkon dari PT. A yang dianalisis di Australia B: Conto pasir zirkon dari PTAPB yang dianalisis dengan metoda XRF di Lab. Pusat Survei Geologi Bandung pada 4-12-2009 C: Conto pasir zirkon dari PT. Antam dari Landak yang dianalisis dengan metoda XRF di Lab. Pusat Survei Geologi Bandung pada 12-12-2011 Dari hasil analisis tersebut dapat diperoleh hasil bahwa konsentrat pasir zirkon Katingan yang diekspor oleh PT. A memiliki kadar zirkon (ZrO 2) sekitar 65%. Dari hasil analisis ini dapat dilihat bahwa konsentrat pasir zirkon yang diekspor memiliki kandungan bahan sumber (U dan Th) yang bervariasi antara 385 ppm sampai 423 ppm Apabila kita menganggap bahwa kadar rata-rata bahan sumber adalah sebesar 406 ppm, maka PT. A ini telah mengekspor bahan sumber sebanyak 2.078,314 kg atau > 2 ton. Menurut klasifikasi eksportir uranium (dunia), nilai kadar 406 terletak jauh diatas very low-grade ore (100 ppm) misal Namibia.
Sebagai perbandingan, jumlah produksi/ekspor seluruh propinsi Kalimantan Tengah pada tahun 2008 dan 2009, dengan asumsi kadar bahan sumber 406 ppm sebagai berikut. Tabel 21. Prakiraan ekspor bahan sumber propinsi Kalimantan Tengah
Tahun
ton
kg
406 ppm (U + Th) kg
2008
79.848
79.848.000
32.418,288
2009
52.828
52.828.000
21.448,168
Jumlah
132.676
132.676.000
53.866,456
74
Dengan asumsi yang didasarkan pada kandungan bahan sumber dalam konsentrat pasir zirkon Katingan yang diekspor oleh PT. A yaitu 406 ppm, maka diperoleh hasil bahwa selama ekspor kosentrat pasir zirkon dari tahun 2008 dan 2009 asal provinsi Kalimantan Tengah, telah terbawa atau diekspor juga bahan sumber sebanyak 53 ton. Kadar U+Th dalam konsentrat pasir zirkon terbesar diperoleh dari PT. B yaitu sebesar 855.25 ppm, sehingga perkiraan Ekspor Bahan Sumber Provinsi Kalimantan Tengah yang terbawa/hilang dalam ekspor selama 2 tahun dari Provinsi Kalimantan Tengah diperkirakan sebesar 113,47 ton seperti terlihat pada Tabel 22. Tabel 22. Prakiraan ekspor bahan sumber provinsi Kalteng dihitung berdasarkan kadar
U+Th sebesar 855.25 ppm (PT. B) Tahun
Jumlah Ekspor (ton)
Bahan Sumber (U + Th) (ton)
2008
79.848
66,29
2009
52.828
45,18
Jumlah
132.676
113,47
Jika didasarkan data bahan sumber yang ikut terekspor dalam konsentrat pasir zir kon oleh PT. B, maka di sekitar DAS Kalteng seperti ditunjukkan pada Tabel 2 diperkirakan mengandung sisa deposit bahan sumber (U dan Th) sekitar 2.110,76 ton seperti ditunjukkan pada Gambar 36
[41]
.
Gambar 36. Perkiraan nilai cadangan bahan sumber DAS Kalteng berdasarkan hasil
analisis pasir zirkon siap ekspor (PT. B) dengan konsentrasi 855.25 ppm.
75
Dari ilustrasi di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa cadangan pasir zirkon dan bahan sumber ternyata sangat melimpah. Jika konsentrat pasir zirkon dari daerah Katingan Kalimantan Tengah dengan kadar (ZrO 2 + Hf) sekitar 65% tersebut dapat diolah menjadi produk zirconium chemicals seperti zirconium oxychloride ( ZOC ), zirconium sulphate ( ZOS ), zirconium basic sulphate ( ZBS ), zirconium basic carbonate ( ZBC ), dan zirconia (ZrO2 + Hf) dengan kadar > 99% sebagaimana yang dipersyaratkan dalam Peraturan Kementerian ESDM No. 7 Tahun 2012, maka ekspor pasir zirkon ke luar negeri seperti yang telah terjadi selama ini dapat dikurangi cukup signifikan. Jika hal tersebut dapat direalisasikan, maka tidak saja bahan sumber (uranium dan thorium) yang terkandung di dalam mineral zirkon dapat dicegah ikut terekspor ke luar negeri, tetapi akan memberikan nilai tambah (added value) bagi masyarakat lokal, daerah dan negara sebagaimana diamanatkan di dalam Ayat e pada Pasal 3 Undang-undang No. 4 Tahun 2009. Perlu juga diketahui bahwa, asumsi yang digunakan dalam analisis di atas adalah dengan menggunakan sumberdaya hipotetik.
Sumber daya hipotetik ini adalah
sumberdaya dengan asumsi minimal karena masih banyak wilayah yang telah diketahui terdapat endapan zirkon, tetapi masih belum masuk dalam perhitungan ini. 5.1. Pengelolaan Limbah Radioaktif
Air limbah dari proses pencucian ZBS yang mengandung
238
U dan
232
Th dapat
diklasifikasi sebagai limbah radioaktif pemancar alpha ( ) aktivitas rendah. Menurut Peraturan Pemerintah No. 77 Tahun 2005 atau PP. No. 77/2008, maka tarif pengelolaan limbah radioaktif pemancar alpha ( ) aktivitas rendah adalah Rp. 81.000,- per liter seperti ditunjukkan pada Tabel 23
[42]
.
76
Tabel 23. Jenis dan tarif atas jenis PNBP pengelolaan limbah radioaktif
Berdasarkan hal tersebut, maka perlu dipilih teknologi reduksi volume air limbah yang mengandung Th dan U dari proses pencucian ZBS. Pilihan teknologi reduksi volume air limbah yang mengandung Th dan U akan menjadi data masukan pada rancang bangun unit reduksi volume air limbah yang mengandung Th dan U dari proses pencucian ZBS. Air limbah dari pabrik zirkonia mengandung U dan Th merupakan bahan sumber yang dapat diolah menjadi bahan bakar reaktor nuklir, maka menjadi target pengawasan dari BAPETEN dan IAEA. Air limbah yang mengandung U dan Th tersebut menurut Peraturan Pemerintah No. 77 Tahun 2005 atau PP. No. 77/2008 termasuk limbah aktivitas rendah pemancar dengan tarif pengelolaan sebesar Rp. 81.000/liter. Dengan demikian akan sangat mahal dan bahkan secara ekonomi tidak layak lagi jika pabrik zirkonium mengirim air limbah yang mengandung U dan Th ke PTLR-BATAN sesuai dengan tarif 77
tersebut. Satu-satunya cara untuk mengatasi hal tersebut adalah otoritas pabrik zirkonium harus mengadakan unit pengolahan air limbah tersendiri beserta fasilitas pembuangan akhir limbah terolah seperti yang telah dilakukan oleh Dubbo Zirconia Project di New South Wales Australia seperti ditunjukkan pada Gambar 29 dan 30 di atas. Proses pengolahan pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium dengan kemurnian tertentu yang sesuai dengan kebutuhan berbagai industri membutuhkan asam dan air dalam jumlah yang cukup banyak untuk melarutkan pengotor-pengotor seperti Si +6, Fe+3, Th+4, U+6, Ti+4, kation alkali dan alkali tanah dari batuan zirkon.
Jika proses
pemurnian Zr 5O8(SO4)2.xH2O dan Zr(OH) 4 dilakukan dengan 5 kali pencucian menggunakan air seperti ditunjukkan pada Gambar 26 di atas. Dengan demikian akan ditimbulkan air limbah dengan volume yang besar dengan kandungan pengotor-pengotor seperti Si+6, Fe+3, Th+4, U+6, Ti+4, kation alkali dan alkali tanah. Pengolahan air limbah yang mengandung TENORM (Th+4 dan U+6) dengan volume yang banyak tersebut jika dipekatkan dengan menggunakan evaporator, maka energi pembangkit uap air ( steam) yang diperlukan oleh evaporator akan besar. Energi yang besar memerlukan biaya investasi dan operasional pembangkit energi yang besar pula, sehingga akan mengurangi keuntungan pabrik zirkon.
Dengan demikian diperlukan
teknologi reduksi volume air limbah yang lebih sederhana dan murah. Teknologi reduksi volume air limbah yang mudah dan murah serta telah dilakukan oleh beberapa pabrik pengolahan bahan tambang menjadi produk setengah jadi antara lain dengan menggunakan teknologi kolam evaporasi ( evaporation pond ) seperti yang dilakukan oleh pabrik pengolahan logam tanah jarang pada Gambar 38
78
[43]
.
Gambar 38. Kolam evaporasi di komplek Arafura Rare Earth
Teknologi kolam evaporasi ( evaporation pond ) di tambang uranium di Wyoming menggunakan pelapis tidak tembus air di dasar kolam untuk mencegah kontaminasi air limbah di tanah seperti ditunjukkan pada Gambar 39
[44]
.
Gambar 39. Kolam evaporasi in situ leach ( ISL) 79
5.2. Analisis Resiko dan Keselamatan Kerja
Setiap tahapan proses mulai dari proses peleburan pasir zirkon sampai dengan proses kalsinasi zirkonium hidroksida menjadi ZrO 2 akan terjadi distribusi TENORM (238U, 232
Th, dan 40K) dari sistem tersebut. Dengan demikian diperlukan sistem proteksi radiasi
TENORM sebagai bagian dari keselamatan kerja terhadap pekerja radiasi. Nilai batas dosis
(NBD) berdasarkan ICRP ( International Commission on Radiological Protection ) No. 60 tahun 1990 untuk pekerja radiasi adalah 20 mSv/tahun dan untuk masyarakat 1 mSv/tahun. Proteksi radiasi adalah upaya perlindungan yang dilakukan untuk meminimalisasi kemungkinan dampak negatif dari radiasi pengion. Dampak negatif dari radiasi pengion dapat dibedakan menjadi dua, yaitu efek stokastik dan efek deterministik. Efek stokastik adalah efek yang kemungkinan terjadinya merupakan fungsi waktu dari dosis radiasi yang diterima oleh seseorang.
Efek deterministik adalah efek yang tingkat keparahannya
tergantung padan dosis radiasi yang diterima sehingga memerlukan nilai ambang batas. Tujuan proteksi radiasi adalah untuk mencegah efek deterministik dan membatasi peluang terjadinya efek stokastik, serta meyakinkan bahwa kegiatan yang menggunakan zat radioaktif atau sumber radiasi (radiasi pengion) dapat dibenarkan atau diperbolehkan. Pengaruh Zirkon Pada Kesehatan
[7]
Akut
Menelan pasir zirkon dalam jumlah besar mungkin akan menyebabkan terganggunya saluran pencernaan karena kasar bentuknya. Serbuk dan debu pasir zirkon bisa membuat mata agak sakit karena bentuknya yang kasar. Debu produk ini termasuk golongan merepotkan, tetapi kalau tertarik nafas dalam jumlah besar bisa menyebabkan iritasi. Gejala-gejala yang timbul termasuk batuk-batuk dan bersin-bersin. Kronis
Silika kristalin diketahui sebagai penyebab fibrosis paru-paru (silikosis). Produk ini juga diketahui merupakan penyebab kanker (IARC). Pasir zirkon mengandung sejumlah kecil kwarsa bebas (sampai 0.5%) karenanya usahakan jangan sampai masuk ke pernafasan. Radiasi zirkon mengandung elemen-elemen radioktif dari serie uranium dan thorium. Pasir zirkon yang dihasilkan oleh Iluka Resources mengandung sedikit pengotoran ini, dengan kadar keaktifan antara 0,6 sampai 1,2 Bq/gr (thorium-232) dan 1,5 sampai 4,.5
80
Bq/g (uranium-238).
Anak-anak luruh produk biasanya terdapat dalam konsentrasi
konsentrasi yang stabil. Bahaya radiasi utama terjadi karena terkena partikel partikel alpha dengan terhisapnya debu dalam pernafasan. Tindakan-tindakan pengontrolan debu yang memadai harus dilakukan untuk memastikan bahwa tingkat pajanan ( exposure) terhadap debu produk dapat ditekan seminimal mungkin. Sebagai panduan, karyawan yang secara terusmenerus pernafasannya terkena debu pada kadar di atas 1,5 mg/m 3 bisa mengalami pajanan di atas 1 mSv. Radiasi eksternal berasal dari radiasi sinar gamma. Pajanan terus-menerus (2000 jam setiap tahun) dalam jarak 2 meter dari pasir zirkon bisa menghasilkan dosis di atas 1 mSv. Pertolongan Pertama pada Kecelakaan (PPK) Tertelan
PPK kemungkinan tidak diperlukan, kalau perlu cuci mulut dengan air, jangan sampai ditelan airnya. Kalau ada rasa sakit periksakan ke dokter. Mata
Buka pelupuk mata dan cuci mata dengan air bersih. Lakukan ini selama 15 menit atau sampai semua pasir keluar. Periksakan ke dokter kalau rasa sakit terus dirasakan. Kulit
Lepas pakaian dengan hati-hati supaya debu tidak berterbangan. Cuci bagian yang terkena zirkon. Kalau sering terkena membuat kulit merah dan gatal, periksakan ke dokter. Cuci bersih pakaian sebelum dipakai lagi. Terhirup
Pergi dari tempat yang berdebu. Bersihkan hidung dengan menghembuskan nafas keluar supaya debu keluar dari saluran nafas. Kalau timbul masalah, periksakan ke dokter. Tindakan Menangani Tumpah Bahan
Pakailah perlengkapan keselamatan yang biasa dipakai. Hindari menimbulkan debu. Vacuum atau sedot dengan mesin kalau mungkin, kalau tidak sapu dan daur ulang. Kalau yang tertumpah tidak bisa dipergunakan lagi, siramlah, kumpulkan dan kembalikan kepada supplier untuk diproses ulang. Kalau yang tertumpah akan dibuang, lakukan sesuai dengan peraturan yang berlaku.
81
Penanganan dan Penyimpanan Penanganan
Hindari menghirup debu.
Prosedur pengendalian debu harus dilakukan dalam
menangani bahan dalam jumlah besar. Cuci tangan dengan sempurna. Dalam menangani tepung yang bisa terhirup nafas pakailah kaos tangan dan cuci tangan sebelum makan, minum atau merokok untuk membatasi kemungkina bahan terhirup atau termakan. Penyimpanan
Tempat penyimpanan bahan ini harus ada ventilasi yang cukup dan sewaktu menanganinya harus diusahakan agar tidak terjadi banyak debu. Pengendalian / Perlindungan Diri
Standar pajanan TWA Debu — 10 mg/m3 (bahan yang bisa terhirup, debu yang mengganggu). Pajanan pada radiasi dalam pekerjaan harus ditekan sampai skala terendah mungkin, (prinsip ALARA), tetapi harus tidak melebihi 100 mSv selama waktu lima tahun terus-menerus menurut (ICRP). Rekomendasi dari Komisi Internasional Perlindungan dari Radiasi, ICRP Publication 60, Annuals of the ICRP Vol.21, No. 1 – 3 1991 Kontr ol Tekni s
Ketentuan ventilasi tergantung dari metode penanganan bahan dan jumlahnya, tetapi harus memadai sehingga banyaknya debu masih di bawah batas-batas yang ditentukan. Penyebab berterbangannya debu seperti conveyor dan hopper harus dilengkapi dengan sistim penyedot debu. Perli ndungan Di ri
Kacamata keselamatan dengan pelindung samping atau goggles. Kalau ada bahaya menghirup debu pakailah setidaknya masker P1 (satu kali pakai atau yang memakai cartridge) Cara Pembuangannya
Limbah padat dari pabrik zirkon mengandung bahan sumber (U dan Th), maka syarat pembuangan limbah padat harus dilakukan sesuai dengan batasan bahan-bahan radioaktif alamiah ( NORM ) atau yang mengandung bahan-bahan radioaktif alamiah yang sudah diproses (TENORM ) sesuai peraturan BAPETEN. Informasi Mengenai Pengangkutannya
Di berbagai negara pengangkutan materi ini mungkin dikenakan peraturan khusus, meskipun bahan ini tidak dianggap sebagai angkutan berbahaya: tidak dimasukkan dalam 82
daftar bahan radioaktif menurut paragraf 107 dari peraturan-peraturan IAEA TS-R-1. Dalam pengangkutannya bahan ini harus ditutup untuk mencegah tersebarnya debu. 6. Aspek Kualitas Standar
Aspek kualitas standar produk industri sangat penting untuk diperhatikan dalam rangka memenuhi spesifikasi yang dipersyaratkan oleh industri hilir untuk menghasilkan produk akhir yang berkualitas sesuai dengan jenis penggunaan, persyaratan standar, aman digunakan dan ramah bagi lingkungan hidup. Zircon opacifier yang diproduksi oleh beberapa produsen zirkon di luar negeri
mengandung bahan sumber thorium dan uranium seperti ditunjukkan pada Tabel 23
[11]
.
Tabel 23 Kandungan TENORM dalam zircon opacifier dari beberapa produsen zirkon
Tambang
Produk zirkonium
Fe2O3 (%)
TiO2 (%)
Al2O3 (%)
U+Th (ppm)
Grande Cote
Premium Grade
0,05
0,03
0,15
244
Intermediate Grade
0,10
0,05
0,22
393
Standard Grade
0,10
0,10
0,33
382
Iluka, Eneabba
Premium Grade
0,07
0,13
0,35
440
Richards Bay
Prime Grade
0,08
0,12
0,14
450
Intermediate Grade
0,12
0,25
0,25
450
Namakwa
Premium Grade
0,05
0,11
0,24
410
Tiwest
Premium Grade
0,06
0,13
<0,5
n.a.
Dupont
Premium Grade
0,03
0,13
0,3
350
Standard Grade
0,04
0,25
1,3
350
Zircon T
0,2
1,2
1,0
n.a.
Premium Grade
0,06
0,11
0,2
440
Largest Producers
Other Producers
CRL
Kandungan pengotor dan TENORM (U + Th) di dalam produk zircon opacifier yang dipersyaratkan dalam standar perdagangan ditunjukkan pada Tabel 24
83
[45]
.
Tabel 24. Standar perdagangan zircon opacifier
No.
Komposisi
Kadar, % berat
1
ZrO2 + HfO2
min. 66
2
SiO2
max. 32,80
3
Al2O3
max. 0,45
4
Fe2O3
max. 0,10
5
TiO2
max. 0,15
6
U + Th (ppm)
max. 500
TENORM dan beberapa pengotor yang terkandung di dalam produk premium grade zircon opacifier Afrika Selatan ditunjukkan pada Tabel 25
[46]
.
Tabel 25. Hasil analisis produk premium grade zircon opacifier 5 m Afrika Selatan
No.
Komposisi
Kadar, % berat
1
ZrO2 + HfO2
66,2
2
SiO2
32,6
3
Al2O3
1,20
4
Fe2O3
0,05
5
TiO2
0,11
6
Cr 2O3
<0,01
7
MgO
0,01
8
CaO
<0,05
9
P2O5
0,11
10
U + Th (mg/kg)
<500
Perusahaan Allegheny Technologies Incorporated ( ATI ) sudah berpengalaman mengolah pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium sesuai standar perdagangan internasional seperti ditunjukkan pada beberapa Tabel di bawah.
84
Tabel 26. Standar kualitas ZrOCl2.8H2O (ZOC) produk ATI
No.
Komposisi
Kadar, % berat
1
ZrO2 + HfO2
min. 35
2
SiO2
maks. 0,01
3
Al2O3
maks. 0,02
4
Fe2O3
maks. 0,005
5
TiO2
maks. 0,002
6
CaO
maks. 0,01
7
Na2O
maks. 0,04
Tabel 27. Standar kualitas kristal Zr(OH)4 produk ATI
No.
Komposisi
Kadar
1
ZrO2 + HfO2
45 – 55%
2
SO4
3 – 4%
3
Si
300 ppm
4
Al
< 25 ppm
5
Fe
< 20 ppm
6
Ti
< 50 ppm
[47]
[48]
Tabel 28. Standar kualitas ZrO2 produk ATI untuk komponen mesin jet
85
[49]
Tabel 29. Standar kualitas ZrO 2 kemurnian 99,5% produk ATI untuk reaktor nuklir
[50]
Disamping persyaratan batas minimum zirkonia dengan kadar ZrO 2 99,5% dan batas minimum beberapa pengotor seperti Hf, Al, Ca, Fe, Si, LOI, Ti, SO 4 pada Tabel 25 dan 26 juga diperlukan persyaratan sifat fisik zirkonia seperti pada Tabel 30
[17]
.
Tabel 30. Sifat-sifat fisik zirkonia
Tabel 31. Standar kualitas zirkonium oksinitrat ZrO(NO 3)2.2H2O dengan kemurnian 99,9% produk ATI untuk reaktor nuklir [51]
86
Tabel 32. Standar kualitas zirkonium tetraklorida ZrCl 4 dengan kemurnian (Zr+Hf)Cl4 99,95% produk ATI untuk reaktor nuklir [52]
Tabel 33. Standar kualitas zirconium sponge produk ATI
87
[53]
Tabel 34. Standar kualitas Zr 5O7(SO4)3.xH2O (ZBS) produk West Point
No.
Komposisi
Kadar, % berat
1
ZrO2
35,0
2
SO4
18,5
3
Si
< 0,05
4
Al
< 0,03
5
Fe
< 0,003
6
Ti
< 0,04
7
Na
< 0,01
8
Cl
< 0,4
9
Bulk density (lb/ft )
3
55,0
Tabel 35. Standar kualitas beberapa produk kimia zirkonium
88
[55]
[54]
Tabel 36. Standar kualitas beberapa produk zirkonium oksida monoklinik
Tabel 37. Standar kualitas beberapa produk zirkonium oksida campuran
89
[56]
[57]
III. PERKEMBANGAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN PASIR ZIRKON
Saat ini plasma torch ternyata telah menjadi pilihan teknologi pembangkit panas tinggi yang lebih efektif dan efisien dibandingkan dengan teknologi dapur ( furnace) yang menggunakan bahan bakar fosil, pijaran kawat nikelin, microwave maupun radio frekuensi. Panas tinggi yang dibangkitkan dari sistem plasma torch sudah banyak digunakan oleh beberapa industri logam di luar negeri untuk peleburan bijih logam menjadi metal ingot dan metal alloy. Pada industri pengolahan pasir zirkon menjadi zirkon ingot, maka teknologi plasma torch dan DC arc plasma dapat digunakan pada awal proses yaitu disosiasi pasir zirkon
(ZrSiO4) menjadi ZrO2 dan SiO2 seperti yang dilakukan di laboratorium kimia mineral divisi CSIRO Melbourne pada tahun 1983 dengan skema reaktor plasma seperti ditunjukkan pada Gambar 40 dan saat komisioning reaktor plasma seperti ditunjukkan pada Gambar 41 [58].
Gambar 40. Reaktor plasma untuk disosiasi pasir zirkon menjadi ZrO 2 dan SiO 2 90
Gambar 41.
Reaktor plasma saat komisioning di laboratorium kimia mineral divisi CSIRO Melbourne
Penggunaan teknologi plasma torch untuk disosiasi zirkon (ZrO 2) dari pengotor SiO2 dalam umpan konsentrat pasir zirkon (ZrSiO 4) dengan kadar ZrO 2 sekitar 66% berat telah berhasil dilakukan oleh South African Nuclear Energy Corporation ( Necsa) seperti ditunjukkan pada Gambar 42 dan 43
[59]
.
91
Gambar 42. Skema pabrik plasma dissociated zircon ( PDZ ) di Nesca
Teknologi arc plasma torch untuk proses pengolahan zirkon adalah umpan Zr(Hf)SiO4 dilewatkan nyala plasma pada daerah suhu tinggi, maka akan terdisosiasi menjadi zirkonia Zr(Hf)O 2 monoklinik dan SiO2 seperti pada Gambar 40 dan 41 serta seperti reaktor PDZ pada Gambar 42 dan 43
[59]
.
92
Gambar 43. Reaktor PDZ di Nesca
[15]
Dilakukan pendinginan cepat ( quenching ) untuk mencegah re-asosiasi Zr(Hf)O 2 dan SiO2 serta zirkonia monoklinik yang terikut dalam silica amorf yang terbentuk. Proses seperti ini adalah termasuk proses kering pada pengolahan pasir zirkon menjadi zirkonia. Pada suhu di atas 1.700 oC zirkon mengalami perubahan fasa seperti ditunjukkan pada Gambar 44 [59].
93
Gambar 44. Diagram fasa pasir zirkon (ZrSiO 4)
Kondisi operasi dan proses pada disosiasi Zr(Hf)SiO 4 menjadi Zr(Hf)O2 dan SiO2 dengan DC plasma torch tersebut ditunjukkan pada Tabel 38
[59]
.
Tabel 38. Parameter operasi DC plasma torches pada pilot plant PDZ
Konsentrat pasir zirkon sebagai umpan yang dimasukkan ke dalam reaktor PDZ berasal dari Afrika Selatan dan Australia dengan komposisi kimia seperti ditunjukkan pada Tabel 39 [59].
94
Tabel 39. Komposisi kimia konsentrat pasir Zr sebagai umpan
Kinerja reaktor PDZ untuk proses disosiasi Zr(Hf)SiO 4 menjadi Zr(Hf)O2 dan SiO2 ditunjukkan oleh pengaruh kecepatan alir umpan ZrSiO 4 terhadap konversi disosiasi pada Gambar 45 [59].
Gambar 45. Pengaruh kecepatan umpan ZrSiO 4 terhadap konversi disosiasi
Gambar 45 menunjukkan bahwa pada kecepatan rerata 120 kg/jam umpan konsentrat pasir zirkon Zr(Hf)SiO 4 dengan kadar Zr(Hf)O 2 sekitar 66%, maka satu unit reaktor PDZ mampu mendisosiasi menjadi Zr(Hf)O 2 dan SiO2 dengan % konversi disosiasi sekitar 90% seperti ditunjukkan pada Tabel 40
[59]
.
95
Tabel 40. Pengaruh ukuran partikel dan asal Zr(Hf)SiO 4 terhadap % disosiasi
Ada beberapa metode yang tersedia untuk pembuatan logam zirkonium, proses Kroll adalah yang paling banyak digunakan secara komersial. Zirkon umumnya digunakan sebagai prekursor untuk pembuatan zirkonium tetraklorida (ZrCl 4) sebagai bahan baku untuk proses Kroll. Zirkonium silikat (ZrSiO4) diklorinasi untuk menghasilkan zirkonium tetraklorida (ZrCl4), silikon tetraklorida (SiCl 4), dan karbon monoksida (CO) sesuai dengan persamaan (1) [60]: ZrSiO4 + 4C + 4Cl2 → ZrCl4 + SiCl4 + 4CO
(1)
ZrCl4 yang relatif murni dipisahkan dari SiCl 4 selama proses karboklorinasi, namun masih mengandung hafnium (Hf). Salah satu dari beberapa metode untuk pemisahan Hf, adalah Zr 4 dihidrolisis dari ZrCl 4, kemudian diikuti dengan ekstraksi cair-cair sebagai oksiklorida (ZrOCl2), dilanjutkan dengan pengendapan sebagai Zr(OH) 4 dan dekomposisi termal ZrO2. ZrO2 ini sekali lagi dikarboklorinasi dan ZrCl 4 yang dihasilkan digunakan sebagai bahan baku dalam proses Kroll. Dalam hal ini proses reduksi ZrCl 4 dengan logam magnesium dilakukan dalam reaktor batch pada suhu sekitar 850 ° C. Logam zirkonium dan magnesium klorida akan terbentuk pada reaksi eksotermik dengan persamaan: ZrCl4 + 2Mg → Zr + 2MgCl2
[2]
Magnesium klorida dan kelebihan setiap magnesium yang digunakan dalam reaksi dihapus dari campuran dengan reaksi distilasi vakum pada suhu tinggi. Zirkonium sponge piroforik yang diperoleh dihancurkan, disortir, dan dimurnikan dengan peleburan kembali pada busur vakum untuk menghasilkan logam sebagai ingot.
Logam juga dapat
dimurnikan dengan proses Van Arkel-De Boer, di mana ia dibiarkan bereaksi dengan 96
halogen (misalnya yodium) dan logam uap halida kemudian terurai pada pemanasan 1400 ° C oleh pijaran kawat Tungsten untuk menghasilkan apa yang disebut kristal bar seperti pada persamaan [3] dan [4]: Zr + 2I2 → ZrI4
[3]
ZrI4 → Zr + 2I2
[4]
Makalah ini menjelaskan proses sinambung dimana ZrCl 4 direduksi dengan magnesium dalam reaktor plasma untuk menghasilkan bubuk halus yang terpisah dari logam zirkonium. Peralatan dan deskripsi proses Peralatan
Sistem plasma yang digunakan untuk pekerjaan ini dengan skema yang disajikan pada Gambar 46 [60].
Gambar 46. Skema diagram pilot plant pembuatan zirkon ingot dengan plasma
Sebuah arus listrik searah 30 kW menyediakan listrik ke water-cooled nontransferred arc plasma torch. Plasma dimulai dengan gas argon dan kemudian dialirkan
gas nitrogen berlebihan. Kemurnian kedua gas argon dan nitrogen > 99,99%. Reaktor
97
terdiri dari zona reaksi suhu tinggi dan zona pemisahan yang dilengkapi dengan filter keramik (Gambar 47) ]60].
Gambar 47. Skema diagram reaktor plasma
Zona reaksi memiliki panjang 300 mm diameter dalam 40 mm. Bagian kedua dari reaktor adalah water-cooled . Gas dan partikel melewati filter keramik kemudian melewati siku water-cooled ke tabung dan shell penukar panas, di mana mereka akhirnya didinginkan mendekati suhu kamar. Partikel-partikel gas dikeluarkan melalui siklon dan bag filter . Gas yang keluar dijerap dengan larutan KOH 20% sebelum dibebaskan ke
atmosfer. Deskripsi proses
[60]
Campuran ZrCl 4 anhidrat dan dua kali kelebihan stoikiometri bubuk Mg terikut oleh aliran nitrogen kering dengan mekanisme pengumpanan dan penyuntikan ke dalam ekor api plasma. Baik ZrCl4 dan Mg diuapkan dengan plasma, yang menyediakan energi aktivasi eksotermik dengan reaksi reduksi (ΔH = -854 kJ.kg-1 pada suhu 1.673 K (dihitung oleh software Terra ™). Sifat fisik dan termal dari reaktan dan produk disajikan pada Tabel 41.
98
Tabel 41. Sifat fisik dan termal reaktan dan produk
ZrCl4
Zr
Mg
MgCl2
MP (oC)
331*
1852
648,8
714
BP (oC)
437**
4377
1107
1412
154,5
363,4
460
Hmelt (kJ/kg) Hsubl (kJ/kg)
450
-
-
-
Hvap (kJ/kg)
-
-
5353
1780
*Sublimasi ** Boiling Point (BP) pada triple point (25 atm.) Fase perubahan entalpi diperoleh dari perhitungan dengan software Terra TM. Data lainnya dari CRC. Suhu dalam reaktor zona pemisahan yang diukur dengan termokopel tipe R sekitar 1.400 ° C. Pada suhu tersebut Zr berupa padatan, MgCl 2 mendekati titik didihnya, dan keduanya baik Mg dan ZrCl 4 berada dalam fase uap. Di bawah kondisi ini diharapkan hanya mendapatkan Zr dan beberapa MgCl 2 pada filter. Selanjutnya, campuran Zr, MgCl 2, Mg, dan ZrCl 4 itu diambil kembali dari filter keramik dan dari watercooled di dinding reaktor. Setelah selesai bekerja, sistem didinginkan pada suhu kamar (sekitar 10 menit) dan deposit dikumpulkan dan disimpan di bawah kondisi atmosfir nitrogen kering. Kondisi pengolahan
Laju alir air pendingin dan perbedaan suhu diukur dengan instrumen yang dikalibrasi. Tekanan yang dilaporkan di sini adalah alat pengukur tekanan (kPa (g). Neraca energi dan kondisi pengolahan diringkas dalam Tabel 42.
99
Tabel 42. Ringkasan kondisi operasi
Nilai entalpi untuk plasma dan aliran gas dalam reaktor dihitung dari kandungan energi dan massa laju aliran. Suhu rata-rata terkait, viskositas, dan data densitas yang diperoleh dari pekerjaan standar oleh Boulos, Fauchais dan Pfender. Nilai Reynolds number (NRE) gas yang rata-rata dalam zona reaksi baik dalam rezim aliran laminar. Prosedur percobaan
ZrCl4 anhidrat dengan kemurnian> 99,5%, Hf <50 mg.kg -1) disediakan oleh SigmaAldrich. Serbuk Serbuk logam Mg (> 99%) dipasok oleh Riedel-de-Haën. Karena ZrCl 4 sangat higroskopis, maka disimpan di bawah nitrogen kering. Dalam karya ini dua kali 100
kelebihan stoikiometri Mg digunakan untuk memastikan bahwa reduktor yang ada memadai untuk melepaskan dari pencampuran selengkap mungkin dalam zona reaksi. Stoikiometri dan waktu tinggal tidak dioptimalkan. Setelah memulai plasma reaktor diizinkan untuk pemanasan selama 20 menit dengan kekuatan penuh. Pengumpan, mengandung sampel pra-campuran anhidrat (59.47 g) dari ZrCl4 dan Mg, diskors dari load cell sehingga laju umpan bisa direkam. Sistem pengumpan dimulai setelah pemanasan reaktor, reagen entrained dalam nitrogen kering dan disuntikkan ke dalam api ekor plasma. Sebanyak 51,6 g reagen campuran dikonsumsi pada kecepatan 0,086 gs -1 selama proses berlangsung 11,5 menit. Sebanyak 40,0 g produk mentah (77,5% dari umpan) dapat diperoleh kembali dari filter keramik dan dinding reaktor. Produk kotor 30 g dimurnikan dengan pencucian dengan asam nitrat 65% pada suhu kamar dan bubuk residu dicuci dengan air demineral selama 10 menit. Padatan yang tersisa dicuci dengan etanol, ditempatkan di dessicator di bawah atmosfer nitrogen, dan dikeringkan selama 24 jam pada 95 ° C. Residu kering memiliki massa 7,87 g. Hasil analisis XRF menunjukkan bahwa sampel mengandung Zr > 98%. Hasil
Sebuah foto dari produk mentah ditunjukkan pada Gambar 48.
Gambar 48. Hasil crude plasma
Produk dianalisis dengan scanning elektron micropulse menggunakan energidispersif spektrometri (SEM-EPS), difraksi sinar-X (XRD), dan X-ray fluorescence (XRF), dan teknik pembakaran.
101
Analisis kimia dari logam Zr dilakukan dengan XRF sementara teknik pembakaran standar digunakan untuk menentukan oksigen (O) dan (N) nitrogen. Hasilnya disajikan dalam Tabel 43. Tabel 43. Analis kimia serbuk logam Zr setelah dicuci
Kehadiran O di sampel dapat dikaitkan dengan lapisan oksida yang terbentuk pada logam selama proses pencucian dan / atau paparan udara. Itu mungkin untuk memurnikan produk ini menurut dikenal metode seperti vakum-busur mencair. Hafnium ada terdeteksi, karena 'bebas hafnium' ZrCl 4 digunakan sebagai umpan bahan. Gambar 49 menunjukkan hasil SEM bubuk Zr pada perbesaran sekitar 1.500.
Gambar 49. SEM serbuk logam Zr yang dihasilkan 102
Analisis SEM-EDS dari sampel mentah (Gambar 49) menunjukkan bahwa sampel mengandung sejumlah besar Mg dan Cl seperti yang diharapkan, yang dapat dikaitkan dengan reaksi lengkap.
Gambar 50. Spektrum EDS produk crude plasma
Gambar 51. Spektrum EDS logam Zr komersial (Sigma-Aldrich) 103
Analisis SEM-EDS dari sampel tercuci (Gambar 49) menunjukkan hanya Zr dan jejak oksigen, mengkonfirmasikan efektivitas prosedur pencucian. Hal ini sesuai dengan spektrum EDS yang diperoleh dari sampel komersial dari logam Zr dan yang diperoleh dari Sigma-Aldrich (Gambar 51).
Gambar 52. Spektrum EDS produk yang dilindi
Gambar 53. Spektrum XRD serbuk logam Zr setelah dicuci
Spektrum XRD produk tercuci (Gambar 53) sesuai dengan spektrum Zr-logam tahun 2007.
104
Pembahasan
Neraca massa untuk proses disajikan pada Tabel 41. Hasil produk (Persamaan [5]) tergantung pada efisiensi konversi, konsentrasi reaktan dalam fasa gas, waktu yang tersedia untuk pertumbuhan partikel, efisiensi filter, deposisi ke permukaan dingin, kemungkinan pengendapan dalam matriks filter keramik, dan ukuran nano partikulat yang melewati filter. Efisiensi konversi proses reduksi dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti loading partikel, dinamika aliran, keseragaman pencampuran dan pemanasan, kemungkinan zona stagnasi, dan waktu tinggal dalam zona reaksi. Perhitungan entalpi gas rata-rata di zona reaksi berhubungan dengan suhu 2.400 oK untuk nitrogen yang diperoleh dari referensi tabel standar. Menurut stoikiometri ideal (Persamaan [2]) campuran produk harus berisi logam Zr dan MgCl2 meskipun dalam prakteknya adanya kelebihan Mg dan beberapa yang tidak bereaksi dengan ZrCl 4 bisa diharapkan karena efisiensi konversi. Pengambilan kembali keseluruhan ( yield ) logam Zr dihitung sebagai berikut: M M MM ZrCl c 4 Zr Yield (%) 100 M MM M Zr ZrCl 4 s
(5)
yang mana M Zr adalah massa Zr yang diambil kembali setelah pencucian, M ZrCl4 adalah massa ZrCl4 diumpankan ke proses, MM Zr dan MMZrCl4 masing-masing adalah massa molekul Zr dan ZrCl 4, Ms adalah massa sampel yang mengalami pencucian, dan Mc adalah massa produk mentah yang diambil kembali dari reaktor. Efisiensi konversi, η, dihitung menurut Persamaan [6], didapat menjadi 0,95. M M f MM ZrCl 4 Zr M M MM Zr Zr s
(6)
yang mana M f menunjukkan total massa material yang diumpankan ke reaktor dan simbolsimbol lainnya memiliki arti yang sama seperti sebelumnya.
105
Tabel 44. Neraca massa
Penguapan zat padat dalam api ekor plasma akan tergantung pada ukuran partikel dan tingkat perpindahan panas dan massa, dan diharapkan menjadi langkah menentukan kecepatan-keseluruhan. Kecepatan transfer panas dan massa untuk reagen akan diatur oleh bilangan partikel Reynolds. Menurut Boulos, Pfender dan Fauchais, bilangan angka Reynolds di bawah kondisi plasma normal <100 dan pada nilai-nilai meningkat secara linear dengan diameter partikel untuk partikel bola. Karena kompleksitas yang terkait dengan pemodelan sistem tersebut, dan khususnya, seperti dalam kasus ini, untuk non partikel bola, tidak ada upaya untuk dilakukan prakiraan waktu tinggal partikel di zona reaksi. Waktu tinggal gas yang terhitung adalah 29 detik. Karena untuk mengkaitkan efek rata-rata waktu tinggal partikel diperkirakan akan lebih lama dari ini. Bourdin, Fauchais dan Boulos telah menghitung bahwa itu dengan mengambil partikel alumina 100 -3
-2
o
m antara 10 dan 10 detik untuk mencapai titik leleh (2.326 K) dalam plasma 6.000 K
nitrogen.
Partikel logam, secara substansial konduktivitas termalnya lebih tinggi,
mengambil ke urutan waktu besarnya kurang mencair, sehingga dapat diharapkan bahwa cukup waktu yang tersedia untuk partikel Mg mencair, dan dengan inferensi, untuk partikel ZrCl4 menyublim. Namun Mg cair mungkin tidak menguap sepenuhnya dalam waktu yang tersedia dan kemungkinan bahwa reaksi telah dapat dilakukan sampai selesai pada permukaan filter. Hal ini juga menjelaskan bahwa keduanya baik produk dan reaktan dalam produk mentah yang direkoveri dari filter Technical Note
106
Di Indonesia belum terdapat pabrik yang mengolah pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium seperti zirconium oxychloride atau zirconil chloride: ZOC (ZrOCl2.8H2O), zirconium sulphate: ZOS (Zr(SO4)2.4H2O), zirconium basic sulphate: ZBS (Zr 5O8(SO4)2.xH2O) atau (Zr 5O7(SO4)3.xH2O), zirconium basic carbonate: ZBC (ZrOCO3.xH2O), zirconium hydroxide: ZOH (Zr(OH)4.xH2O), zirconium oxide atau zirconia (ZrO2), zirconium metal (Zr).
PTAPB-BATAN Yogyakarta mempunyai fasilitas pengolahan zirkonium silikat (ZrSiO4) menjadi beberapa produk zirkonium seperti ZOC, ZOH, dan zirkonia pada skala pilot plant secara batch seperti ditunjukkan pada Gambar 54.
Gambar 54. Unit konversi ZrSiO4 menjadi ZOC, ZOH, dan ZrO 2 di PTAPB
Unit kalsinator skala laboratorium pada Gambar 47 beroperasi pada suhu 1000 oC untuk mengkonversi ZOH menjadi zirkonia dengan kapasitas produksi 0,2 kg ZrO 2/jam. Sedangkan unit pelindian HCl untuk membuat ZOC dan unit pengendapan ZOH untuk membuat Zr(OH)4 secara batch pada unit pemurnian zirkonium di PTAPB-BATAN telah 107
dimodifikasi menjadi proses secara sinambung pada tahun 2010 seperti ditunjukkan pada Gambar 55.
Gambar 55. Unit proses pembuatan ZOC dan ZOH di PTAPB-BATAN KESIMPULAN
Dari uraian informasi umum dapat disimpulkan bahwa kajian terhadap rantai nilai menunjukkan bahwa 6 kelompok besar pengguna produk zirkonium yaitu industri keramik, refraktori, foundry, TV glass, zirconia & Zr chemicals, dan sundry menunjukkan trend kenaikan konsumsi selama 20 tahun sejak tahun 1990 sampai dengan 2020. Deposit pasir zirkon yang terukur di sekitar daerah aliran sungai (DAS) Kalimantan Tengah pada tahun 2008 sekitar 2.615.000 ton. Sisa deposit pasir zirkon terukur yang ada tersebut cukup digunakan untuk memasok bahan baku 10.000 ton pasir zirkon/tahun pada rencana pendirian pabrik pengolahan pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium selama lebih dari 30 tahun atau sesuai dengan umur pabrik kimia pada umumnya di Kawasan Industri Kalimantan Barat. Hasil kajian terhadap aspek pasar menunjukkan bahwa Dubbo Zircon Project (DZP) di New South Wales – Australia telah memprediksi bahwa tahun 2012 s/d 2020 konsumsi terhadap produk zirkonium di dunia akan mengalami kenaikan yang cukup tajam 108
dibandingkan dengan kapasitas produksi pabrik yang sekarang maupun kemungkinan pabrik baru yang akan berdiri. Dengan demikian prospek kehadiran pabrik pengolahan pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium layak dapat didirikan di daerah Kalimantan. Hasil kajian terhadap aspek teknologi menunjukkan bahwa dengan melalui tahap proses pengendapan zircon basic sulphate (ZBS) dan 5 kali pencucian ZBS dengan air mampu menurunkan kandungan U dan Th dalam pasir zirkon dari sekitar 440 – 1.290 ppm menjadi sekitar 0,463 – 3,103 ppm dalam produk zirkonium oksiklorid (ZOC). Menurut klasifikasi importir produk zirkonium di Jepang, nilai kadar U dan Th sekitar 0,463 – 3,103 ppm tersebut terletak jauh di bawah very low-grade yang dipersyaratkan oleh importir Jepang yaitu (U + 0,4 Th) < 100 ppm maupun jauh di bawah persyaratan standar perdagangan internasional produk zirkonium dengan kadar (U + 0,4 Th) < 500 ppm. Jika diasumsikan umur peralatan pabrik pengolahan pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium dapat mencapai 30 tahun dalam mengolah 10.000 ton konsentrat pasir zirkon/tahun dengan kandungan TENORM (238U dan 232Th) sekitar 500 ppm (0,05% berat), maka akan dihasilkan (U 3O8 dan ThO 2) sebanyak 5 ton/tahun sebagai bahan sumber. Karena jumlah bahan sumber melebihi 2 (dua) ton (uranium dan thorium) sebagaimana tercantum di dalam Peraturan Kepala BAPETEN Nomor 09 tahun 2009 bab II pasal 7 ayat (1) a., maka pihak otoritas pabrik zirkonium wajib melakukan tindakan remedial terhadap TENORM yang ditimbulkan.
Dengan demikian pabrik pengolahan pasir zirkon harus memerlukan unit pengolahan limbah radioaktif beserta fasilitas repositori limbah radioaktif terolah. Metode pengolahan air limbah dengan volume banyak yang mengandung TENORM (U dan Th) dari pabrik zirkon yang relatif mudah, murah, dan dapat dilakukan oleh pabrik pengolahan pasir zirkon adalah secara proses evaporasi dengan panas matahari pada sistem evaporasi di kolam (evaporation pond ). Dengan adanya larangan mineral zirkonium dalam bentuk bijih (pasir zirkon) dan zirkonium silikat ( zircon opacifier ) oleh Direktorat Jenderal Bea dan Cukai-Kementerian Keuangan, maka sejak tanggal 6 Mei 2012 kepada pemegang izin usaha pertambangan (IUP) operasi produksi dan izin pertambangan rakyat (IPR) dilarang menjual pasir zirkon dan ZrSiO4 ( zircon opacifier ) ke luar negeri. Adanya larangan ekspor pasir zirkon dan konsentrat zirkon ke luar negeri, maka dapat mendorong para pemegang IUP dan IPR pasir zirkon untuk berupaya mengolah pasir 109
zirkon menjadi zircon opacifier tidak untuk dijual ke luar negeri tetapi untuk konsumen di dalam negeri sebagai substitusi impor zircon opacifier yang selama ini industri keramik di dalam negeri mengimpor zircon opacifier . Agar para pemegang IUP dan IPR pasir zirkon mendapatkan nilai tambah dari kegiatan eksplorasi dan eksploitasi pasir zirkon, maka mereka dituntut untuk dapat mengolah pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium setengah jadi seperti ZOC, ZOS, ZBS, ZOH, ZBC, dan zirkonia yang termasuk tidak dilarang oleh Dirjen Bea Cukai untuk di ekspor ke luar negeri. Jika para pemegang IUP dan IPR akan mengolah pasir zirkon menjadi beberapa produk zirkonium seperti ZOC, ZBS, ZOH, dan zirkonia, maka diperlukan studi kelayakan berbasis metallurgical test . Fasilitas unit pengembangan proses pengolahan zirkonium silikat menjadi beberapa produk zirkonium seperti yang ada di PTAPB-BATAN dapat digunakan untuk metallurgical test oleh pemegang IUP dan IPR yang akan mengolah pasir zirkon berdasarkan kontrak kerja atau nota kesepahaman bersama dengan PTAPB. DAFTAR PUSTAKA
1. ANONIM, Undang-Undang RI Nomor 4 Tahun 2009 tentang Pertambangan Mineral dan Batubara. 2. ANONIM, Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 7 Tahun 2012 tentang Peningkatan Nilai Tambah Mineral Melalui Kegiatan Pengolahan dan Pemurnian. 3. ANONIM, Pelarangan Ekspor Bijih ( Raw Material atau Ore ) Mineral ke Luar Negeri, Direktorat Jenderal Bea Cukai-Kementerian Keuangan, 2012. 4. ANONIM, Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 11 Tahun 2012, Perubahan Atas Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomor 7 Tahun 2012 tentang Peningkatan Nilai Tambah Mineral Melalui Kegiatan Pengolahan dan Pemurnian. 5. RASITO, ZULFAKHRI, RINI H. OETAMI, CAYADI, ARIFIN, Z., SOFYAN, S., Konsentrasi Uranium, Thorium dan Kalium dalam Produk Pasir yang Dipasarkan di Bandung, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Fungsional Pengembangan Teknologi Nuklir III, Jakarta, 16 Desember 2008.
110
6. ILUKA, Material Safety Data Sheet Zircon Sand Product, Desember 2008, http://www.iluka.com/uploads/documents/Datasheets/Iluka%20Zircon%20MSDS%20 December%2008%20Aust.pdf . 7. FATHIVAND, A.A., AMIDI, J., HAFEZI, S., Natural Radioactivity Concentration in Raw Materials Used for Manufacturing Refractory Products, Iran. J. Radiat. Res., 2007; 4 (4): 201-204
8. BAPETEN, Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir Nomor 9 Tahun 2009 Tentang Intervensi Terhadap Paparan yang Berasal dari TENORM . 9. SOEPRIYANTO, S., Zirconia Untuk Keramik Maju: Produk Peningkatan Nilai Tambah Mineral Ikutan , Pidato Ilmiah Guru Besar Institut Teknologi Bandung, http://mgb.itb.ac.id/index.php?option=com_content&task=view&id=62&Itemid=47.. 10. HOFMANN, J., LEICHT, R., WINGENDER, H.J., WÖRNER, J., Natural Radionuclide Concentrations in Materials Processed in the Chemical Industry and the Related Radiological Impact, Nuclear Science and the Environment, European Commission, Report EUR 19264, 2000, p. 20, 36, http://ec.europa.eu/energy/nuclear/ studies/doc/other/eur19264.pdf . 11. MDL SENEGAL SARL, Grande Cote Zircon Project, Zircon Marketing, 2007, http://www.mineraldeposits.com.au/user/files/Investor%20Centre/Brochures/GCZP%2 0Marketing%20Brochure.pdf . 12. RICHARDS, A., Alkane Resources Set for Significant Rerating, Petra Capital Pty Ltd., 2012,
[email protected] . 13. ANONIM, Potensi Sumberdaya Zirkon Kalimantan Tengah, http://kaltengmining.com/ Potensi%20Zirkon%20%20Kalimantan%20Tengah.htm. 14. HERMAN, D.Z.,
Kemungkinan Sebaran Zirkon pada Endapan
Placer
di Pulau
Kalimantan, Jurnal Geologi Indonesia, Vol. 2 No. 2 Juni 2007: 87-96. 15. SUDARTO, KALLISTA, D., HERMAWAN, D., 2008, Kajian Teknis Aspek Pengawasan Bahan Nuklir dalam Pasir Zirkon, Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008 Universitas Lampung, 17-18 November 2008. 16. http://kaltengmining.com/Produksi%20Zircon.htm 111
17. ILUKA, Mineral Sand Products: Atributes and Aplications, October 2011, www.iluka.com/.../mineral-sands.../mineral-sa... 18. KWELA, Z.N., Alkali-Fusion Processes for the Recovery of Zirconia and Zirconium Chemical from Zircon Sand, Zirconia Extraction Processes, Chapter 5, University of Pretoria, 2006. 19. SUSANTO, B.G., Perekayasaan Pabrik Zirkon Oksida (ZrO2) dari Tailing Bijih Timah Bangka Belitung Kapasitas 7500 ton/tahun, Laporan Kemajuan Program Insentif, Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN, 2010. 20. GAMBOGI, J., Zirconium and Hafnium, 2010 Minerals Yearbook U.S. Department of The Interior, U.S. Geological Survey, November 2011. 21. Asia Metal, Ltd. 22. SKIDMORE, C., Zirconium and Hafnium, MinChem Ltd United Kingdom, www.mmta.co.uk/.../Zirconium%20Hafnium.... 23. Mineral Sands Industry Overview, http://www.iluka.com/docs/mineral-sands-briefing papers/iluka-pro-rata-entitlement-offer---appendix---mineral-sands-industryoverview.pdf . 24. KADIN, Kebutuhan Teknologi dan Potensi Kerjasama Riset dengan Industri, www.ristek.go.id/file/upload/Pengumuman/2010/.../KADIN.pdf . 25. Departemen Perindustrian, Peta Panduan (Road Map) Pengembangan Klaster Industri Prioritas Basis Industri Manufaktur 2010 – 2014, (2009). 26. http://www.abscomaterials.com/pages/11046/zirconium-industry-update-2012 27. CHALMERS, D.I., A Strategic and Alternate Source of Zirconium, Rare Earth and Nobium Products, REE World‘s Technology Metals Summit 2012, February 1 -2, 2012,
Toronto Canada, Alkane Resources Ltd, Dubbo Zirconia Project NSW Australia, http://www.alkane.com.au/presentations/pdf/20120201.pdf . 28. High Purity Chemicals for Research and Production, Noah Technologies Corporation, 1 Noah Park San Antonio, Texas 78249-3419 USA, Email:
[email protected] , http://www.noahtech.com/frameset.asp?id=catalog_search.
112
29. CHALMERS, D.I., An Advanced Development and Strategic Supply for the Zirconium, Niobium and Rare Earths Industries, BBY Limited Rare Earth Conference Sydney 12 April 2011, Alkane Resources Ltd, Dubbo Zirconia Project NSW Australia. 30. IAEA, Radiation Protection and NORM Residue Management in the Zircon and Zirconia Industries, Safety Reports Series No. 51, Vienna, 2007. 31. TUYEN, N.V., QUANG, V.T., HUONG, T.G., and ANH, V.H., Preparation of High Quality Ziconium Oxychloride from Zircon of Vietnam, The Annual Report for 2007, VAEC, VAEC-AR 07 – 3, pp. 286 – 291. 32. www.hicharms.com 33. Alkane Resources Ltd, Rare Earth and Yttrium Products Produces from the Dubbo Demonstration Pilot Plant, 2009, http://www.infomine.com/index/pr/Pa824904.PDF. 34. CHALMERS, D.I., An Alternate Source of Zirconium, Rare Earth, and Niobium Products, 11 November 2011, www.asx.com.au/asxpdf/.../pdf/422g6mhljmy... 35. CHALMERS, D.I., An Example of the Process Required to Take a Next Generation Polymetallic Rare Metal and Rare Earth Deposit into Production, Rare Earths and Strategic Metals 2011, 21-22 June 2011, Sydney, Alkane Resources Ltd, Dubbo Zirconia
Project
NSW
Australia,
http://www.alkane.com.au/presentations/
pdf/20110621.pdf . 36. IAEA, Clearance Levels for Radionuclides in Solid Materials, Application of Exemption Principles, IAEA-Tecdoc-855, IAEA-Vienna, ISSN-1011-4289, (1996), p.11. 37. NEA, Removal from Regulatory Control of Materials and Sites in Decommissioning and Site Remediation Situation in Spain, In : Removal of Regulatory Controls for Materials and Sites, Nuclear Energy Agency (NEA), Radioactive Waste Management Committee, NEA/RWM/RF(2004)6, p.31, http://www.nea.fr/html/rwm/docs/2004/ rwm-rf2004-6.pdf . 38. IAEA, Clearance of Materials Resulting from the Use of Radionuclides in Medicine, Industry and Research, IAEA-Tecdoc-1000, IAEA-Vienna, ISSN-1011-4289, (1998), p.21.
113
39. European Commission, Recommended Radiological Protection Criteria for the Recycling of Metals from the Dismantling of Nuclear Installations, Radiation Protection No. 89, Luxembourg, ISBN 92-828-3284-8, (1998). 40. European Commission, Recommended Radiological Protection Criteria for the Clearance of Buildings and Building Rubble from the Dismantling of Nuclear Installations, Radiation Protection No. 113, Luxembourg, ISBN 92-828-9172-0, (2000). 41. HERMAWAN, D., DEWANTO, P., dan SUDARTO, Kajian Bahan Sumber (U dan Th) pada Eksplorasi, Penambangan, Pemrosesan Pasir Zirkon di Kalteng, Prosiding Seminar Keselamatan Nuklir 2011, BAPETEN, Jakarta, hal. 292 – 302. 42. WISNUBROTO, D.S., Pengembangan Pembiayaan Pengelolaan Limbah Radioaktif Non PLTN, Jurnal Teknologi Pengelolaan Limbah, Vol. 12, No. 1, Juni 2009, Pusat Teknologi Limbah Radioaktif. 43. Arafura Resources Ltd., Nolans Project ‐ On Track be to Part of the New Rare Earths Supply
Era,
2011,
http://www.ausimm.com.au/content/docs/branch/
darwin_2011_05_presentation.pdf . 44. USEPA, Technical Report on Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Materials from Uranium Mining Volume 1: Mining and Reclamation Background,
EPA
402-R-08-005,
2008,
http://www.epa.gov/radiation/
docs/tenorm/402-r-08-005-voli/402-r-08-005-v1.pdf . 45. MURTY, V.G.K., UPADHYAY, R., ASOKAN, S., Recovery of Zircon from Sattankulam Deposit in India, Problem and Prospects, The 6th International Heavy Minerals Conference ‗Back to Basic‘ The Southern African Institute of Mining and
Metallurgy, 2007, pp. 69,71. 46. SNYDERS, J.H. POTGIETER, NEL, J.T., The upgrading of an inferior grade zircon to superior opacifier for sanitary ware and glazes, The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy Vol. 105 Non Refered Paper, August 2005, pp. 459 – 463.
47. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-oxychloride.aspx. 48. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-hydroxide-crystal-grade.aspx. 114
49. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-oxide-jet-milled.aspx. 50. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-oxide-reactor-grade.aspx. 51. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-oxynitrate-reactor-grade.aspx. 52. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-tetrachloride-srg.aspx. 53. http://www.atimetals.com/products/Pages/zirconium-sponge.aspx. 54. www.southernionics.com/.../Zirconium_Basic... 55. www.amr-ltd.com/pdfs/Zirc_Chemicals.pdf . 56. Monoclinic Zirconium Oxides, www.amr-ltd.com/pdfs/Monoclinic_Zirc_Oxi... 57. Mixed Zirconium Oxides, www.amr-ltd.com/pdfs/Mixed_Zirc_Oxides.pdf 58. Zirconia
Powders
Process,
http://www.csiropedia.csiro.au/display/CSIROpedia/
Zirconia+powders+process
59. HAVENGA, J.L., NEL, J.T., The Manufacture of Plasma Dissociated Zircon (PDZ) via a Nontransferred Arc Process Utilizing Three 150 kW DC Plasma Torches, The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, Volume 7A, July
2012.. 60. Nel, J.T., Havenga, J.L., Makhofane, M.M., and Jansen, A.A., The Plasma-Assisted Manufacture of Zirconium Metal Powder from Zirconium Tetrachloride, The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy VOLUME 112 JANUARY
2012
115
LAMPIRAN
1. Surat Edaran Direktorat Jenderal Bea Cukai-Kementerian Keuangan No. S377/BC/2012 tanggal 4 Mei 2012 tentang Pelarangan Ekspor Bijih ( Raw Material atau Ore) Mineral ke Luar Negeri
116
117
2. Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia Nomor: 11 Tahun 2012
118
119
