KTI Iqbal Evi UPT LUTPMB Lipi Liwa L
Karakteristik Fisik dan Kimia Lempung Lampung Barat
dalam Penggunaannya sebagai Bahan Baku Pembuatan Keramik
a
Prahara Iqbal , aEvi Dwi Yanti
a
UPT Loka Uji Teknik Penambangan dan Mitigasi Bencana, LIPI
Pekon Padang Dalom, Kecamatan Balik Bukit, Liwa, Lampung Barat
Tlp: 085369050356, Email: praharaiqbal@yahoo.com /
praharaiqbal123@gmail.com
ABSTRAK
Analisis sifat fisik dan keramik, analisis kimia lempung, dan analisis
komposisi mineral lempung berdasarkan investigasi difraksi sinar X (XRD) telah
dilakukan terhadap conto lempung daerah Lampung Barat dan sekitarnya. Sifatsifat fisik diketahui dengan melakukan pembakaran conto pada suhu 14000C,
analisis kimia lempung dilakukan untuk mengetahui unsur-unsur kimia apa saja
yang terkandung di dalam lempung, sedangkan untuk mengetahui komposisi
mineral lempung dilakukan analisis difraksi sinar X (XRD). Berdasarkan analisis
yang telah dilakukan, didapatkan bahwa lempung Lampung Barat memiliki
karakteristik pembentukan tanah agak kasar – tanah halus, berwarna coklat coklat kemerahan, kurang plastis - cukup plastis, memiliki susut kering 0,06 0,10; memiliki susut bakar 0,10 - 0,14; memiliki leburan kurang merata – cukup
merata, memiliki indeks keplastisan berkisar 10 sampai 20, jumlah kadar air
pembentukan 20 – 28 %, dengan komposisi mineral kuarsa, sepiolit, anortit, dan
kaolinit.
Kata kunci: Difraksi sinar X, Keramik, Lempung, Lampung Barat
ABSTRACT
Analysis of nature physical and ceramics, clay chemical analysis, and
minerals composition analysis have been done to Lampung Barat clay. Nature of
physical known by doing combustion at 1400 0C, Clay chemical analysis
conducted to know chemical elements which consist, while to know minerals
composition, X-ray diffraction analysis (XRD)
used.
Based
on the
analysis conducted, it was found that the characteristic of West Lampung clay is
forming of land is ground rather harsh - smooth land, chocolate - red chocolate,
less plasticity - enough plasticity, range of dry shrinkage between 0,06 - 0,10;
range of firing shrinkage between 0,10 - 0,14; range of molten between less
flatten - enough flatten, have index of plasticity between 10 until 20, amount of
water content 20 - 28 %, with minerals composition is quatrz,
sepiolit, anorthite, and kaolinite.
Keyword: X-ray diffraction, ceramics, clay, Lampung Barat
1
PENDAHULUAN
Lempung merupakan salah satu sumber daya alam di Kabupaten Lampung
Barat yang kedapatannya melimpah. Pemanfaatan lempung untuk bahan
bangunan di Kabupaten Lampung Barat sudah dilakukan sejak lama, yakni untuk
bahan pembuatan bata, bahan pembuatan genting, dan bahan keramik. Meski
demikian sampai sejauh ini belum diketahui karakteristik fisik dan kimianya serta
penggunaannya sebagai bahan baku pembuatan barang – barang lainnya.
Seperti diketahui, lempung mengandung senyawa alumino silikat hidrat
dengan ukuran butir kurang dari 2 mikron, yang menyebabkan lempung tidak
mempunyai butiran. Sehingga cocok untuk digunakan sebagai bahan pembuatan
barang-barang kedap air seperti keramik, batu bata, dan genting. Akan tetapi di
alam, mineral-mineral lempung tidak selalu dalam keadaan murni, sering
didampingi dengan zat pengotor, sehingga hal ini menjadi suatu kerugian untuk
pembuatan barang – barang tersebut.
Lempung mempunyai sifat keplastisan yang sangat penting dalam
pembuatan barang keramik. Keplastisan adalah suatu sifat bahan basah yang dapat
diberi bentuk tanpa mengalami retak-retak dan bentuk tersebut dapat
dipertahankan setelah tenaga pembentuk dilepaskan (Woral, 1968). Lempung
termasuk endapan sedimen yang dapat berupa residu yang terjadi karena proses
pelapukan mekanik dan kimia, ataupun endapan sedimen yang terjadi karena
peristiwa sedimentasi.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka diperlukan pengetahuan mengenai
karakteristik fisik dan kimia yang bertujuan memberikan dasar dan evaluasi
terhadap kemungkinan penggunaannya selain sebagai bahan baku pembuatan
keramik, batu bata, dan genting.
DAERAH PENELITIAN
Fisiografi Daerah Penelitian
Secara geografis wilayah penelitian berada pada koordinat 104023’45” –
104031’39,6” BT dan 04055’51,7” - 05002’11,3” LS, dengan ketinggian daerah
rata-rata 800 – 1.400 m di atas permukaan laut. Morfologi daerah penelitian
2
berupa perbukitan yang bergelombang, lembah – lembah dan sebagian pedataran.
Secara administratif, daerah penelitian termasuk ke dalam wilayah Kabupaten
Lampung Barat dan Kabupaten Lampung Utara. Daerah penelitian mengikuti jalur
perhubungan Lintas Barat Sumatera, Bukit Kemuning - Lampung Utara sampai
Liwa - Lampung Barat.
Gambar 1. Peta Lokasi Daerah Penelitian
Geologi Regional Daerah Penelitian
Batuan dan tanah di daerah Lampung Barat dan sekitarnya didominasi
oleh material vulkanik, baik berupa endapan hasil letusan gunungapi langsung
(yaitu: tuff, ignimbrit, lava, dan batuan lahar) atau yang sudah di sedimentasikan
kembali (bercampur dan atau berselingan dengan material lain).
Berdasarkan Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung (T.C. Amin, dkk.
1993) dan Lembar Baturaja (S. Gafoer, dkk. 1993) Formasi batuan di daerah
Lampung Barat dan sekitarnya secara sederhana dapat dikelompokkan menjadi
empat macam, yaitu (berdasarkan urutan dari tua ke muda):
1. Formasi batuan volkanik, sedimen klastik, dan sedimen volkanik
berumur tersier yang umumnya sudah terkonsolidasi baik.
3
2. Formasi batuan berumur Kuarter Tua yang terdiri dari lava andesit,
breksi lahar, tuff dengan sisipan lempung yang mengandung arang,
satuan ini sudah terkonsolidasi baik.
3. Formasi batuan berumur Kuarter Muda yang terdiri dari endapan dan
jatuhan volkanik yang belum terkonsolidasi baik, terutama tersusun
oleh tuff riolitan (tuff pasiran) dan breksi batuapung.
4. Endapan aluvium sungai, rawa, dan pantai berumur holosen, terdiri dari
boulder – boulder, gravel, pasir, lempung, dan lumpur yang umumnya
belum terkonsolidasi.
Lapisan tanah di daerah Lampung Barat dan sekitarnya banyak ditemukan
di sebelah utara, timur, dan barat kota Liwa, Lampung Barat. Tanah ini adalah
tanah residu yang merupakan hasil pelapukan material vulkanik dengan plastisitas
dan kompresibilitas yang cukup tinggi (Herryal, 1994).
METODE PENELITIAN
Bahan penelitian yang digunakan adalah conto lempung dari lokasi bahan
baku industri kecil yang sedang berproduksi. Contoh diambil dari 3 daerah, yakni
di Pekon Bakhu - Kabupaten Lampung Utara, Pekon Dwikora dan Pekon Batu
Kebayan - Kabupaten Lampung Barat. Adapun peralatan yang digunakan dalam
kegiatan penelitian ini adalah saringan ASTM, timbangan analitik, alat Atterberg,
oven pengering, cetakan benda coba berbentuk balok 5 x 2 x 1cm dan tungku gas.
Langkah-langkah yang dilakukan meliputi :
1. Pengambilan Conto Lempung di lapangan
Pengambilan dilakukan pada wilayah penelitian untuk mendapatkan bahan
lempung yang akan diberlakukan analisis kimia dan sifat-sifat fisik
keramik setelah proses pembakaran (dengan oven 14000C).
2. Pemeriksaan Laboratorium
a. Analisis Sifat fisik dan Keramik
Sifat-sifat fisik dan keramik dapat diketahui antara lain dengan
melakukan pembakaran conto pada suhu 14000C, maka akan diperoleh
4
tingkat peleburan, warna bakar, hasil uji keplastisan dan hasil uji kuat
lentur kering.
b. Analisis Kimia Lempung
Tujuan analisis ini adalah untuk mengetahui komposisi kimia
(persentase kandungan oksida) dalam conto lempung. Dari hasil analisis
kimia ini dapat diperoleh perhitungan persen molekul senyawa-senyawa
penyusun mineral lempung.
c. Analisis Komposisi Mineral berdasarkan Difraksi Sinar X (XRD).
Melalui analisis ini, maka akan diketahui komposisi mineral lempung
yang dominan.
3. Evaluasi penggunaan lempung dengan membuat keramik tertentu sesuai
uji yang diberlakukan pada conto lempung. Dalam hal ini keramik dibuat
dengan proses sinter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
• Geologi Lempung Lampung Barat
Berdasarkan Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung (T.C. Amin, dkk.
1993) dan Lembar Baturaja (S. Gafoer, dkk. 1993), Formasi batuan yang
menyusun daerah penelitian adalah Formasi batuan berumur Kuarter Muda (Qhv)
dan Endapan aluvium (Qa). Formasi batuan berumur Kuarter Muda (Qhv) terdiri
dari endapan dan jatuhan volkanik yang belum terkonsolidasi baik, yaitu breksi
gunungapi, lava, dan tuff bersusunan andesit – basal berumur kuarter, sedangkan
aluvium terdiri dari boulder – boulder, gravel, pasir, lempung, dan lumpur yang
umumnya belum terkonsolidasi.
5
Gambar 2. Peta Geologi dan Lokasi Pengambilan Sampel Daerah Penelitian,
Skala 1:100.000
(Modifikasi Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung –
T.C. Amin, dkk. 1993 dan Lembar Baturaja - S. Gafoer, dkk. 1993)
Berdasarkan kenampakan megaskopis, lempung berwarna merah - merah
kecokelatan, ukuran butir lempung lanauan – lempung pasiran, dan bersifat
plastis. Lempung ini merupakan tanah residu. Tanah residu adalah tanah yang
dihasilkan dari pelapukan batuan induk. Tanah ini tidak mengalami perpindahan
dari tempat di mana proses pelapukan batuan induk berlangsung.
Tanah residu di daerah penelitian dapat dibagi berdasarkan warnanya,
yaitu tanah residu berwarna cokelat (TR Cokelat) dan tanah residu berwarna
merah (TR Merah) (Herryal, 1994). Secara stratigrafi, TR Cokelat terletak diatas
TR Merah dengan ketebalan 0.5 – 2 m. Secara keteknikan, kedua tanah residu ini
memiliki sifat keteknikan sebagai berikut:
6
Tabel 1. Karakteristik Keteknikan Lapisan Tanah Residu Lampung Barat
No
Jenis Tanah
1
2
TR Cokelat
TR Merah
% Finest
30
40
Sifat Keteknikan
Batas Cair (%)
Batas Plastis (%)
52,98
55.65
70
51.57
Sumber: Herryal, 1994
• Karakteristik Lempung dibakar pada Suhu 14000C
Tabel 2. Sifat-sifat Bahan Asli di Bakar pada Suhu 14000C
Kode
Conto
Pembentukan
1
I
tanah halus
2
II
tanah halus
3
III
tanah agak halus
4
IV
tanah halus
5
V
tanah agak kasar
No
Plastisitas
cukup
plastis
kurang
plastis
cukup
plastis
cukup
plastis
kurang
plastis
Susut Susut
Kering Bakar
0,10
0,14
0,08
0,10
0,10
0,14
0,06
0,10
0,06
0,10
Homogenitas
Warna
Leburan Warna
cukup
merata
kurang
merata
cukup
merata
kurang
merata
cukup
merata
cukup
merata
cukup
merata
coklat
kemerahan
coklat bintik
emas (pirit)
merata
coklat keabuan
cukup
merata
cukup
merata
coklat
kemerahan
coklat abu-abu
kemerahan
Tabel 3. Daftar Indeks Keplastisan Atterberg
Indeks Keplastisan Atterberg
> 30
20 - 30
10-20
< 10
Jumlah Air Pembentukkan
Sifat
(%)
> 28
Sangat plastis
20 - 28
Plastis
< 20
Kurang Plastis
Tidak Plastis
Berdasarkan analisis sifat fisik dan keramik yang telah dilakukan,
didapatkan bahwa lempung Lampung Barat memiliki karakteristik pembentukan
tanah agak kasar – tanah halus, berwarna coklat - coklat kemerahan, kurang
plastis - cukup plastis, memiliki susut kering 0,06 - 0,10; memiliki susut bakar
0,10 - 0,14; dan memiliki leburan kurang merata – cukup merata.
Lempung Lampung Barat memiliki indeks keplastisan berkisar 10 sampai
20, dengan jumlah kadar air pembentukan 20 – 28 %. Jika dibandingkan dengan
7
Indeks Keplastisan Atterberg, maka lempung Lampung Barat bersifat kurang
plastis – cukup plastis.
• Mineral-Mineral yang Terkandung
Tabel 4. Hasil Analisis Kimia Conto Kering (105 0C) Dalam % Berat
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
TiO2
MgO
K 2O
Na2O
HP
1
Kode
Conto
I
50.55
32.61
2.45
0.77
0.19
0.15
0.53
1.05
11.70
2
II
40.01
40.22
2.50
0.89
0.38
0.20
0.42
0.28
15.10
3
III
52.57
30.59
2.43
0.75
1.02
0.34
0.39
1.09
10.82
4
IV
45.03
35.20
1.67
1.03
0.27
0.87
1.46
1.97
12.50
5
V
43.87
28.39
4.53
2.50
5.15
1.36
2.27
3.30
8.63
No
Berdasarkan analisis kimia lempung, kandungan mineral yang mendominasi
adalah silika (SiO2) berkisar 40 – 50 % dan alumina (Al203) berkisar 28 – 40 %.
Sedangkan mineral – mineral lain hadir dalam jumlah yang tidak terlalu besar,
yaitu: Fe203 (1 – 4 %), CaO (0 – 2,5 %), TiO2 (0 – 5 %), MgO (0 – 1 %), K2O (0 –
1,5 %), dan Na2O (0 – 3 %).
Kandungan mineral yang terkandung dalam lempung memiliki peranan
yang penting dan berbeda dalam pembuatan badan keramik. Silika (SiO2)
berfungsi sebagai pembentuk kerangka badan keramik setelah dibakar, kandungan
alumina (Al203) menunjukkan bahwa lempung cukup plastis, hal ini didukung
oleh uji indeks keplastisan. TiO2 berfungsi memberikan warna pada badan
keramik. Kandungan oksida besi (Fe203) berpengaruh terhadap kekuatan dan
tingkat kehalusan permukaan keramik setelah pembakaran. Kandungan CaO dan
MgO berfungsi sebagai mineral yang akan memberikan hasil bakaran keramik
tidak mudah retak atau pecah (Agustinus, 2004). Sedangkan senyawa-senyawa
alkali oksida lain yang dapat dihasilkan dari mineral felspar, mika, atau mineral
lainnya berfungsi sebagai fluks, yaitu senyawa yang dapat menurunkan titik lebur
dalam proses pembakaran keramik (Worral, 1968).
8
10 cm
10 cm
5 cm
10 cm
Gambar 3. Conto lempung yang telah dibuat menjadi Keramik
• Analisis Difraksi Sinar X (XRD)
Puncak yang muncul dalam suatu difraktogram dapat dijadikan acuan untuk
analisis kualitatif yang bersifat kuantitatif, bersifat kualitatif karena puncak yang
terbentuk dari hasil perekaman terhadap sudut
, khas/spesifik untuk mineral
tertentu dan bersifat kuantitatif karena memiliki ukuran volume yaitu intensitas
yang menunjukkan kuantitas terbentuknya mineral tertentu dalam suatu sampel
(Rifki, 2007).
Berdasarkan hasil analisis difraksi sinar X, diketahui bahwa komposisi
mineral lempung adalah Kuarsa, Sepiolit, Anortit, dan Kaolinit (gambar 3 dan 4).
Kaolinit hadir dominan diantara mineral – mineral lainnya, ditandai dengan peak
pada grafik XRD. Kehadiran kuarsa dan kaolinit pada lempung akan
menguntungkan dalam proses pembuatan keramik.
9
Kaolin atau “Kaolinite” termasuk jenis mineral clay dengan formula
Al2O3.2SiO2.2H2O. Nama kaolin berasal dari bahasa Cina “Kau-Ling” yaitu
suatu daerah di Cina yang banyak mengandung mineral ini. Kaolin mengandung
SiO2 sekitar 50 %. Kaolin banyak dipakai sebagai bahan pembuatan beberapa
produk dalam berbagai industri, baik bahan baku utama maupun sebagai sebagai
bahan campuran. Kaolin biasanya dipakai pada Industri kertas, Industri karet,
Industri keramik, Industri cat, dan Industri plastik. Kaitannya dengan pembuatan
keramik, maka Kaolinit dan Kuarsa berfungsi sebagai bahan pengisi/rangka untuk
memberikan kekakuan.
Gambar 4. Peak Data hasil Difraksi Sinar X
Gambar 5. Search Result Komposisi Mineral Lempung
10
• Alternatif Pemanfaatan Lempung Berdasarkan Diagram Avgustinik
Mengacu pada komposisi kimia lempung (Tabel 4), dengan menghitung
nisbah antara persentase berat senyawa terhadap berat molekul dapat diketahui
nilai absis dan ordinat dalam diagram Avgustinik. Nisbah persen berat molekul
Al2O3/SiO2 sebagai ordinat dan jumlah berat molekul R2O + RO + Fe2O3 sebagai
absis, hasil perhitungan terlihat pada Tabel 6. Berdasarkan nilai absis dan ordinat
conto lempung selanjutnya dilakukan plotting pada diagram Avgustinik,
tampilannya dapat dilihat pada Gambar 6.
Tabel 5. Hasil Perhitungan Persen Molekul Conto Lempung
Senyawa
Kimia
SiO2
Berat
Molekul
60
I
0.843
Al2O3
102
0.320
0.394
0.300
0.345
0.278
Fe2O3
160
0.015
0.016
0.015
0.010
0.028
CaO
40
0.019
0.022
0.019
0.026
0.063
TiO2
80
0.002
0.005
0.013
0.003
0.064
MgO
56
0.003
0.004
0.006
0.016
0.024
K 2O
94
0.006
0.004
0.004
0.016
0.024
Na2O
62
0.017
0.005
0.018
0.032
0.053
% Molekul dalam Conto
II
III
IV
V
0.667 0.876 0.751 0.731
Tabel 6. Besaran Ordinat (y) dan Absis (x) Conto Lempung
Ordinat (y)
Absis (x)
Al2O3 /
SiO2
R2O + RO +
Fe2O3
I
0.379
0.06
II
0.591
0.05
III
0.342
0.062
Kode
Conto
IV
0.46
0.099
V
0.381
0.192
Hasil ploting pada diagram Avgustinik memperlihatkan bahwa saran
penggunaan lempung untuk conto I dan III berada pada kurva 2, yaitu selain dapat
digunakan untuk bahan pembuatan batu bata atau genteng, keduanya dapat juga
11
dipakai sebagai bahan pembuatan ubin lantai, gerabah halus padat dan barang
tahan asam. Sementara sampel lempung IV berada pada kurva 1, yaitu dapat
dipergunakan untuk pembuatan bahan tahan api, sedangkan untuk conto II dan V
berada di luar kurva, sehingga tidak disarankan untuk digunakan.
Gambar 6. Pemetaan Hasil Penelitian ke Dalam Diagram Avgustinik
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis fisik, kimia, dan analisis difraksi sinar X didukung
oleh data karakteristik keteknikan lapisan tanah residu, maka lempung Lampung
Barat selain digunakan untuk bahan pembuatan bata dan genteng, dapat juga
dipakai sebagai bahan pembuatan ubin lantai, gerabah halus padat dan bahan
tahan asam, serta untuk pembuatan bahan tahan api.
12
DAFTAR PUSTAKA
Agustinus, Eko Tri Sumardi., Sudaryanto, Kamtono. 2004. Pengembangan
Industri Genteng Tradisional di Kebumen: Prospek dan Kendala. Riset –
Geologi dan Pertambangan, Jilid 14, No.2.
A. Gany, M. Ulum, dkk. 1993. Penelitian Bahan Mentah Keramik di Padang
Ratu, Propinsi Lampung. Puslit GeoTeknologi LIPI. Bandung
Amin, T.C., dkk. 1993. Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung. Pusat
Penelitian dan Pengembangan Geologi. Bandung
Anwar, Herryal. Z., dkk. 1994. Karakteristik Enjinering lapisan Tufa Pasiran dan
Tanah Residu didaerah Liwa dan Sekitarmya. Proceedings Ekspose Ilmiah
Puslitbang Geoteknologi – LIPI, Vol I
Gafoer, S., dkk. 1993. Peta Geologi Lembar Baturaja. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Geologi. Bandung
Natawidjaja, H, Danny., Kesumadharma, Saiman., Delinom, M, Robert., P, Dedi.,
Mahdi, Cecep. 1993. Studi Geologi Teknik, Gerakan Tanah, dan Gempa
Bumi Daerah Liwa, Kabupaten Lampung Barat. Laporan Penelitian. Puslit
Geoteknologi. LIPI
Nuryanto. 1999. Training on Ceramic Raw Materials and Their Preparation
Process for Pottery Production; Bahan Mentah Non Plastis, Bandung. Balai
Besar Keramik
Nuryanto. 2006. Pengetahuan Bahan Keramik. Bandung. Balai Besar Keramik
Pranggono MS, Ir. Purnomo. 1992. Pengetahuan Umum Keramik. Diklat
Peningkatan Kemampuan Aparat Kanwil/Kandep Perindustrian di Bidang
teknologi Industri Keramik. Balai Besar Keramik Bandung, Bandung
Septawendar, Rifki., Nuryanto, Suhanda., Wahyudi, Kristanto. 2007. Sifat Fisik
Lempung Tanjung Morawa Dalam Transformasi Fasa Mineral Berdasarkan
Investigasi Difraksi Sinar X. Riset Geologi dan Pertambangan: 11 – 19
Tezukaa, Nobuo, Lowa, I.M., Davies, I.J., Priorc, M., Studerc, A. 2006. In Situ
Neutron Diffraction Investigation on The Phase Transformation Sequence
of Kaolinite and Hallosyte to Mullite. Physica B
Worral, W.E. 1968. Clays, Their Nature Origin and General Properties. London,
Mclaren & Sons
13
dalam Penggunaannya sebagai Bahan Baku Pembuatan Keramik
a
Prahara Iqbal , aEvi Dwi Yanti
a
UPT Loka Uji Teknik Penambangan dan Mitigasi Bencana, LIPI
Pekon Padang Dalom, Kecamatan Balik Bukit, Liwa, Lampung Barat
Tlp: 085369050356, Email: praharaiqbal@yahoo.com /
praharaiqbal123@gmail.com
ABSTRAK
Analisis sifat fisik dan keramik, analisis kimia lempung, dan analisis
komposisi mineral lempung berdasarkan investigasi difraksi sinar X (XRD) telah
dilakukan terhadap conto lempung daerah Lampung Barat dan sekitarnya. Sifatsifat fisik diketahui dengan melakukan pembakaran conto pada suhu 14000C,
analisis kimia lempung dilakukan untuk mengetahui unsur-unsur kimia apa saja
yang terkandung di dalam lempung, sedangkan untuk mengetahui komposisi
mineral lempung dilakukan analisis difraksi sinar X (XRD). Berdasarkan analisis
yang telah dilakukan, didapatkan bahwa lempung Lampung Barat memiliki
karakteristik pembentukan tanah agak kasar – tanah halus, berwarna coklat coklat kemerahan, kurang plastis - cukup plastis, memiliki susut kering 0,06 0,10; memiliki susut bakar 0,10 - 0,14; memiliki leburan kurang merata – cukup
merata, memiliki indeks keplastisan berkisar 10 sampai 20, jumlah kadar air
pembentukan 20 – 28 %, dengan komposisi mineral kuarsa, sepiolit, anortit, dan
kaolinit.
Kata kunci: Difraksi sinar X, Keramik, Lempung, Lampung Barat
ABSTRACT
Analysis of nature physical and ceramics, clay chemical analysis, and
minerals composition analysis have been done to Lampung Barat clay. Nature of
physical known by doing combustion at 1400 0C, Clay chemical analysis
conducted to know chemical elements which consist, while to know minerals
composition, X-ray diffraction analysis (XRD)
used.
Based
on the
analysis conducted, it was found that the characteristic of West Lampung clay is
forming of land is ground rather harsh - smooth land, chocolate - red chocolate,
less plasticity - enough plasticity, range of dry shrinkage between 0,06 - 0,10;
range of firing shrinkage between 0,10 - 0,14; range of molten between less
flatten - enough flatten, have index of plasticity between 10 until 20, amount of
water content 20 - 28 %, with minerals composition is quatrz,
sepiolit, anorthite, and kaolinite.
Keyword: X-ray diffraction, ceramics, clay, Lampung Barat
1
PENDAHULUAN
Lempung merupakan salah satu sumber daya alam di Kabupaten Lampung
Barat yang kedapatannya melimpah. Pemanfaatan lempung untuk bahan
bangunan di Kabupaten Lampung Barat sudah dilakukan sejak lama, yakni untuk
bahan pembuatan bata, bahan pembuatan genting, dan bahan keramik. Meski
demikian sampai sejauh ini belum diketahui karakteristik fisik dan kimianya serta
penggunaannya sebagai bahan baku pembuatan barang – barang lainnya.
Seperti diketahui, lempung mengandung senyawa alumino silikat hidrat
dengan ukuran butir kurang dari 2 mikron, yang menyebabkan lempung tidak
mempunyai butiran. Sehingga cocok untuk digunakan sebagai bahan pembuatan
barang-barang kedap air seperti keramik, batu bata, dan genting. Akan tetapi di
alam, mineral-mineral lempung tidak selalu dalam keadaan murni, sering
didampingi dengan zat pengotor, sehingga hal ini menjadi suatu kerugian untuk
pembuatan barang – barang tersebut.
Lempung mempunyai sifat keplastisan yang sangat penting dalam
pembuatan barang keramik. Keplastisan adalah suatu sifat bahan basah yang dapat
diberi bentuk tanpa mengalami retak-retak dan bentuk tersebut dapat
dipertahankan setelah tenaga pembentuk dilepaskan (Woral, 1968). Lempung
termasuk endapan sedimen yang dapat berupa residu yang terjadi karena proses
pelapukan mekanik dan kimia, ataupun endapan sedimen yang terjadi karena
peristiwa sedimentasi.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka diperlukan pengetahuan mengenai
karakteristik fisik dan kimia yang bertujuan memberikan dasar dan evaluasi
terhadap kemungkinan penggunaannya selain sebagai bahan baku pembuatan
keramik, batu bata, dan genting.
DAERAH PENELITIAN
Fisiografi Daerah Penelitian
Secara geografis wilayah penelitian berada pada koordinat 104023’45” –
104031’39,6” BT dan 04055’51,7” - 05002’11,3” LS, dengan ketinggian daerah
rata-rata 800 – 1.400 m di atas permukaan laut. Morfologi daerah penelitian
2
berupa perbukitan yang bergelombang, lembah – lembah dan sebagian pedataran.
Secara administratif, daerah penelitian termasuk ke dalam wilayah Kabupaten
Lampung Barat dan Kabupaten Lampung Utara. Daerah penelitian mengikuti jalur
perhubungan Lintas Barat Sumatera, Bukit Kemuning - Lampung Utara sampai
Liwa - Lampung Barat.
Gambar 1. Peta Lokasi Daerah Penelitian
Geologi Regional Daerah Penelitian
Batuan dan tanah di daerah Lampung Barat dan sekitarnya didominasi
oleh material vulkanik, baik berupa endapan hasil letusan gunungapi langsung
(yaitu: tuff, ignimbrit, lava, dan batuan lahar) atau yang sudah di sedimentasikan
kembali (bercampur dan atau berselingan dengan material lain).
Berdasarkan Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung (T.C. Amin, dkk.
1993) dan Lembar Baturaja (S. Gafoer, dkk. 1993) Formasi batuan di daerah
Lampung Barat dan sekitarnya secara sederhana dapat dikelompokkan menjadi
empat macam, yaitu (berdasarkan urutan dari tua ke muda):
1. Formasi batuan volkanik, sedimen klastik, dan sedimen volkanik
berumur tersier yang umumnya sudah terkonsolidasi baik.
3
2. Formasi batuan berumur Kuarter Tua yang terdiri dari lava andesit,
breksi lahar, tuff dengan sisipan lempung yang mengandung arang,
satuan ini sudah terkonsolidasi baik.
3. Formasi batuan berumur Kuarter Muda yang terdiri dari endapan dan
jatuhan volkanik yang belum terkonsolidasi baik, terutama tersusun
oleh tuff riolitan (tuff pasiran) dan breksi batuapung.
4. Endapan aluvium sungai, rawa, dan pantai berumur holosen, terdiri dari
boulder – boulder, gravel, pasir, lempung, dan lumpur yang umumnya
belum terkonsolidasi.
Lapisan tanah di daerah Lampung Barat dan sekitarnya banyak ditemukan
di sebelah utara, timur, dan barat kota Liwa, Lampung Barat. Tanah ini adalah
tanah residu yang merupakan hasil pelapukan material vulkanik dengan plastisitas
dan kompresibilitas yang cukup tinggi (Herryal, 1994).
METODE PENELITIAN
Bahan penelitian yang digunakan adalah conto lempung dari lokasi bahan
baku industri kecil yang sedang berproduksi. Contoh diambil dari 3 daerah, yakni
di Pekon Bakhu - Kabupaten Lampung Utara, Pekon Dwikora dan Pekon Batu
Kebayan - Kabupaten Lampung Barat. Adapun peralatan yang digunakan dalam
kegiatan penelitian ini adalah saringan ASTM, timbangan analitik, alat Atterberg,
oven pengering, cetakan benda coba berbentuk balok 5 x 2 x 1cm dan tungku gas.
Langkah-langkah yang dilakukan meliputi :
1. Pengambilan Conto Lempung di lapangan
Pengambilan dilakukan pada wilayah penelitian untuk mendapatkan bahan
lempung yang akan diberlakukan analisis kimia dan sifat-sifat fisik
keramik setelah proses pembakaran (dengan oven 14000C).
2. Pemeriksaan Laboratorium
a. Analisis Sifat fisik dan Keramik
Sifat-sifat fisik dan keramik dapat diketahui antara lain dengan
melakukan pembakaran conto pada suhu 14000C, maka akan diperoleh
4
tingkat peleburan, warna bakar, hasil uji keplastisan dan hasil uji kuat
lentur kering.
b. Analisis Kimia Lempung
Tujuan analisis ini adalah untuk mengetahui komposisi kimia
(persentase kandungan oksida) dalam conto lempung. Dari hasil analisis
kimia ini dapat diperoleh perhitungan persen molekul senyawa-senyawa
penyusun mineral lempung.
c. Analisis Komposisi Mineral berdasarkan Difraksi Sinar X (XRD).
Melalui analisis ini, maka akan diketahui komposisi mineral lempung
yang dominan.
3. Evaluasi penggunaan lempung dengan membuat keramik tertentu sesuai
uji yang diberlakukan pada conto lempung. Dalam hal ini keramik dibuat
dengan proses sinter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
• Geologi Lempung Lampung Barat
Berdasarkan Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung (T.C. Amin, dkk.
1993) dan Lembar Baturaja (S. Gafoer, dkk. 1993), Formasi batuan yang
menyusun daerah penelitian adalah Formasi batuan berumur Kuarter Muda (Qhv)
dan Endapan aluvium (Qa). Formasi batuan berumur Kuarter Muda (Qhv) terdiri
dari endapan dan jatuhan volkanik yang belum terkonsolidasi baik, yaitu breksi
gunungapi, lava, dan tuff bersusunan andesit – basal berumur kuarter, sedangkan
aluvium terdiri dari boulder – boulder, gravel, pasir, lempung, dan lumpur yang
umumnya belum terkonsolidasi.
5
Gambar 2. Peta Geologi dan Lokasi Pengambilan Sampel Daerah Penelitian,
Skala 1:100.000
(Modifikasi Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung –
T.C. Amin, dkk. 1993 dan Lembar Baturaja - S. Gafoer, dkk. 1993)
Berdasarkan kenampakan megaskopis, lempung berwarna merah - merah
kecokelatan, ukuran butir lempung lanauan – lempung pasiran, dan bersifat
plastis. Lempung ini merupakan tanah residu. Tanah residu adalah tanah yang
dihasilkan dari pelapukan batuan induk. Tanah ini tidak mengalami perpindahan
dari tempat di mana proses pelapukan batuan induk berlangsung.
Tanah residu di daerah penelitian dapat dibagi berdasarkan warnanya,
yaitu tanah residu berwarna cokelat (TR Cokelat) dan tanah residu berwarna
merah (TR Merah) (Herryal, 1994). Secara stratigrafi, TR Cokelat terletak diatas
TR Merah dengan ketebalan 0.5 – 2 m. Secara keteknikan, kedua tanah residu ini
memiliki sifat keteknikan sebagai berikut:
6
Tabel 1. Karakteristik Keteknikan Lapisan Tanah Residu Lampung Barat
No
Jenis Tanah
1
2
TR Cokelat
TR Merah
% Finest
30
40
Sifat Keteknikan
Batas Cair (%)
Batas Plastis (%)
52,98
55.65
70
51.57
Sumber: Herryal, 1994
• Karakteristik Lempung dibakar pada Suhu 14000C
Tabel 2. Sifat-sifat Bahan Asli di Bakar pada Suhu 14000C
Kode
Conto
Pembentukan
1
I
tanah halus
2
II
tanah halus
3
III
tanah agak halus
4
IV
tanah halus
5
V
tanah agak kasar
No
Plastisitas
cukup
plastis
kurang
plastis
cukup
plastis
cukup
plastis
kurang
plastis
Susut Susut
Kering Bakar
0,10
0,14
0,08
0,10
0,10
0,14
0,06
0,10
0,06
0,10
Homogenitas
Warna
Leburan Warna
cukup
merata
kurang
merata
cukup
merata
kurang
merata
cukup
merata
cukup
merata
cukup
merata
coklat
kemerahan
coklat bintik
emas (pirit)
merata
coklat keabuan
cukup
merata
cukup
merata
coklat
kemerahan
coklat abu-abu
kemerahan
Tabel 3. Daftar Indeks Keplastisan Atterberg
Indeks Keplastisan Atterberg
> 30
20 - 30
10-20
< 10
Jumlah Air Pembentukkan
Sifat
(%)
> 28
Sangat plastis
20 - 28
Plastis
< 20
Kurang Plastis
Tidak Plastis
Berdasarkan analisis sifat fisik dan keramik yang telah dilakukan,
didapatkan bahwa lempung Lampung Barat memiliki karakteristik pembentukan
tanah agak kasar – tanah halus, berwarna coklat - coklat kemerahan, kurang
plastis - cukup plastis, memiliki susut kering 0,06 - 0,10; memiliki susut bakar
0,10 - 0,14; dan memiliki leburan kurang merata – cukup merata.
Lempung Lampung Barat memiliki indeks keplastisan berkisar 10 sampai
20, dengan jumlah kadar air pembentukan 20 – 28 %. Jika dibandingkan dengan
7
Indeks Keplastisan Atterberg, maka lempung Lampung Barat bersifat kurang
plastis – cukup plastis.
• Mineral-Mineral yang Terkandung
Tabel 4. Hasil Analisis Kimia Conto Kering (105 0C) Dalam % Berat
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
TiO2
MgO
K 2O
Na2O
HP
1
Kode
Conto
I
50.55
32.61
2.45
0.77
0.19
0.15
0.53
1.05
11.70
2
II
40.01
40.22
2.50
0.89
0.38
0.20
0.42
0.28
15.10
3
III
52.57
30.59
2.43
0.75
1.02
0.34
0.39
1.09
10.82
4
IV
45.03
35.20
1.67
1.03
0.27
0.87
1.46
1.97
12.50
5
V
43.87
28.39
4.53
2.50
5.15
1.36
2.27
3.30
8.63
No
Berdasarkan analisis kimia lempung, kandungan mineral yang mendominasi
adalah silika (SiO2) berkisar 40 – 50 % dan alumina (Al203) berkisar 28 – 40 %.
Sedangkan mineral – mineral lain hadir dalam jumlah yang tidak terlalu besar,
yaitu: Fe203 (1 – 4 %), CaO (0 – 2,5 %), TiO2 (0 – 5 %), MgO (0 – 1 %), K2O (0 –
1,5 %), dan Na2O (0 – 3 %).
Kandungan mineral yang terkandung dalam lempung memiliki peranan
yang penting dan berbeda dalam pembuatan badan keramik. Silika (SiO2)
berfungsi sebagai pembentuk kerangka badan keramik setelah dibakar, kandungan
alumina (Al203) menunjukkan bahwa lempung cukup plastis, hal ini didukung
oleh uji indeks keplastisan. TiO2 berfungsi memberikan warna pada badan
keramik. Kandungan oksida besi (Fe203) berpengaruh terhadap kekuatan dan
tingkat kehalusan permukaan keramik setelah pembakaran. Kandungan CaO dan
MgO berfungsi sebagai mineral yang akan memberikan hasil bakaran keramik
tidak mudah retak atau pecah (Agustinus, 2004). Sedangkan senyawa-senyawa
alkali oksida lain yang dapat dihasilkan dari mineral felspar, mika, atau mineral
lainnya berfungsi sebagai fluks, yaitu senyawa yang dapat menurunkan titik lebur
dalam proses pembakaran keramik (Worral, 1968).
8
10 cm
10 cm
5 cm
10 cm
Gambar 3. Conto lempung yang telah dibuat menjadi Keramik
• Analisis Difraksi Sinar X (XRD)
Puncak yang muncul dalam suatu difraktogram dapat dijadikan acuan untuk
analisis kualitatif yang bersifat kuantitatif, bersifat kualitatif karena puncak yang
terbentuk dari hasil perekaman terhadap sudut
, khas/spesifik untuk mineral
tertentu dan bersifat kuantitatif karena memiliki ukuran volume yaitu intensitas
yang menunjukkan kuantitas terbentuknya mineral tertentu dalam suatu sampel
(Rifki, 2007).
Berdasarkan hasil analisis difraksi sinar X, diketahui bahwa komposisi
mineral lempung adalah Kuarsa, Sepiolit, Anortit, dan Kaolinit (gambar 3 dan 4).
Kaolinit hadir dominan diantara mineral – mineral lainnya, ditandai dengan peak
pada grafik XRD. Kehadiran kuarsa dan kaolinit pada lempung akan
menguntungkan dalam proses pembuatan keramik.
9
Kaolin atau “Kaolinite” termasuk jenis mineral clay dengan formula
Al2O3.2SiO2.2H2O. Nama kaolin berasal dari bahasa Cina “Kau-Ling” yaitu
suatu daerah di Cina yang banyak mengandung mineral ini. Kaolin mengandung
SiO2 sekitar 50 %. Kaolin banyak dipakai sebagai bahan pembuatan beberapa
produk dalam berbagai industri, baik bahan baku utama maupun sebagai sebagai
bahan campuran. Kaolin biasanya dipakai pada Industri kertas, Industri karet,
Industri keramik, Industri cat, dan Industri plastik. Kaitannya dengan pembuatan
keramik, maka Kaolinit dan Kuarsa berfungsi sebagai bahan pengisi/rangka untuk
memberikan kekakuan.
Gambar 4. Peak Data hasil Difraksi Sinar X
Gambar 5. Search Result Komposisi Mineral Lempung
10
• Alternatif Pemanfaatan Lempung Berdasarkan Diagram Avgustinik
Mengacu pada komposisi kimia lempung (Tabel 4), dengan menghitung
nisbah antara persentase berat senyawa terhadap berat molekul dapat diketahui
nilai absis dan ordinat dalam diagram Avgustinik. Nisbah persen berat molekul
Al2O3/SiO2 sebagai ordinat dan jumlah berat molekul R2O + RO + Fe2O3 sebagai
absis, hasil perhitungan terlihat pada Tabel 6. Berdasarkan nilai absis dan ordinat
conto lempung selanjutnya dilakukan plotting pada diagram Avgustinik,
tampilannya dapat dilihat pada Gambar 6.
Tabel 5. Hasil Perhitungan Persen Molekul Conto Lempung
Senyawa
Kimia
SiO2
Berat
Molekul
60
I
0.843
Al2O3
102
0.320
0.394
0.300
0.345
0.278
Fe2O3
160
0.015
0.016
0.015
0.010
0.028
CaO
40
0.019
0.022
0.019
0.026
0.063
TiO2
80
0.002
0.005
0.013
0.003
0.064
MgO
56
0.003
0.004
0.006
0.016
0.024
K 2O
94
0.006
0.004
0.004
0.016
0.024
Na2O
62
0.017
0.005
0.018
0.032
0.053
% Molekul dalam Conto
II
III
IV
V
0.667 0.876 0.751 0.731
Tabel 6. Besaran Ordinat (y) dan Absis (x) Conto Lempung
Ordinat (y)
Absis (x)
Al2O3 /
SiO2
R2O + RO +
Fe2O3
I
0.379
0.06
II
0.591
0.05
III
0.342
0.062
Kode
Conto
IV
0.46
0.099
V
0.381
0.192
Hasil ploting pada diagram Avgustinik memperlihatkan bahwa saran
penggunaan lempung untuk conto I dan III berada pada kurva 2, yaitu selain dapat
digunakan untuk bahan pembuatan batu bata atau genteng, keduanya dapat juga
11
dipakai sebagai bahan pembuatan ubin lantai, gerabah halus padat dan barang
tahan asam. Sementara sampel lempung IV berada pada kurva 1, yaitu dapat
dipergunakan untuk pembuatan bahan tahan api, sedangkan untuk conto II dan V
berada di luar kurva, sehingga tidak disarankan untuk digunakan.
Gambar 6. Pemetaan Hasil Penelitian ke Dalam Diagram Avgustinik
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis fisik, kimia, dan analisis difraksi sinar X didukung
oleh data karakteristik keteknikan lapisan tanah residu, maka lempung Lampung
Barat selain digunakan untuk bahan pembuatan bata dan genteng, dapat juga
dipakai sebagai bahan pembuatan ubin lantai, gerabah halus padat dan bahan
tahan asam, serta untuk pembuatan bahan tahan api.
12
DAFTAR PUSTAKA
Agustinus, Eko Tri Sumardi., Sudaryanto, Kamtono. 2004. Pengembangan
Industri Genteng Tradisional di Kebumen: Prospek dan Kendala. Riset –
Geologi dan Pertambangan, Jilid 14, No.2.
A. Gany, M. Ulum, dkk. 1993. Penelitian Bahan Mentah Keramik di Padang
Ratu, Propinsi Lampung. Puslit GeoTeknologi LIPI. Bandung
Amin, T.C., dkk. 1993. Peta Geologi Regional Lembar Kotaagung. Pusat
Penelitian dan Pengembangan Geologi. Bandung
Anwar, Herryal. Z., dkk. 1994. Karakteristik Enjinering lapisan Tufa Pasiran dan
Tanah Residu didaerah Liwa dan Sekitarmya. Proceedings Ekspose Ilmiah
Puslitbang Geoteknologi – LIPI, Vol I
Gafoer, S., dkk. 1993. Peta Geologi Lembar Baturaja. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Geologi. Bandung
Natawidjaja, H, Danny., Kesumadharma, Saiman., Delinom, M, Robert., P, Dedi.,
Mahdi, Cecep. 1993. Studi Geologi Teknik, Gerakan Tanah, dan Gempa
Bumi Daerah Liwa, Kabupaten Lampung Barat. Laporan Penelitian. Puslit
Geoteknologi. LIPI
Nuryanto. 1999. Training on Ceramic Raw Materials and Their Preparation
Process for Pottery Production; Bahan Mentah Non Plastis, Bandung. Balai
Besar Keramik
Nuryanto. 2006. Pengetahuan Bahan Keramik. Bandung. Balai Besar Keramik
Pranggono MS, Ir. Purnomo. 1992. Pengetahuan Umum Keramik. Diklat
Peningkatan Kemampuan Aparat Kanwil/Kandep Perindustrian di Bidang
teknologi Industri Keramik. Balai Besar Keramik Bandung, Bandung
Septawendar, Rifki., Nuryanto, Suhanda., Wahyudi, Kristanto. 2007. Sifat Fisik
Lempung Tanjung Morawa Dalam Transformasi Fasa Mineral Berdasarkan
Investigasi Difraksi Sinar X. Riset Geologi dan Pertambangan: 11 – 19
Tezukaa, Nobuo, Lowa, I.M., Davies, I.J., Priorc, M., Studerc, A. 2006. In Situ
Neutron Diffraction Investigation on The Phase Transformation Sequence
of Kaolinite and Hallosyte to Mullite. Physica B
Worral, W.E. 1968. Clays, Their Nature Origin and General Properties. London,
Mclaren & Sons
13