Apa Itu Mineral Magnetite (Fe3O4) dan Metode Sintesisnya

Apa Itu Mineral Magnetite (Fe3O4) dan Cara Sintesisnya

Apa Itu Mineral Magnetit (Magnetite) Fe3O4?

Pada dasarnya, endapan pasir besi mengandung mineral-mineral yang bersifat magnetik seperti mineral magnetit (Fe3O4), hematit (α-Fe2O3), dan maghemit (γ-Fe2O3) (Yulianto dkk, 2002). Kandungan mineral-mineral yang dimiliki pasir besi tersebut sangat berpotensi sebagai bahan baku industri. Mineral magnetit dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan tinta serbuk (toner) pada printer laser dan mesin photo-copy (Irvan dan Bijaksana, 2006), bahan dasar pembuatan besi baja (Muta’min dkk, 1995 dalam Yulianto dkk, 2003), untuk aplikasi feroelektrik (Widanarto dkk, 2013), dan sebagai magnetit katalis pada material penyimpanan hidrogen berbasis magnesium (Huang dkk, 2006). Sementara untuk mineral maghemit dimanfaatkan sebagai pembuatan pita kaset. Dari ketiga mineral tersebut, juga dapat digunakan sebagai bahan pewarna dan campuran (filler) untuk cat serta bahan dasar industri pembuatan magnet permanen (Bijaksana, 2002).

Mineral magnetit (Fe3O4), merupakan salah satu bahan ferrimagnetik berstruktur kubik invers-spinel (Cullity, 2008). Dari beberapa studi yang telah dilakukan menunjukkan bahwa kandungan mineral magnetik yang dominan dalam pasir besi adalah mineral magnetit (Fe3O4) (Yulianto dkk, 2002). Mineral magnetit (Fe3O4) adalah mineral biji besi umum yang berasal dari metasedimentari dan magmatik. Magnetit merupakan salah satu bahan ferrimagnetitk yang berstruktur kubik invers-spinel. Sebagian magnetit diubah pada permukaan hematit atau kenomagnetite (Clout and Manuel, 2015).
Gambar 1. Struktur spinel mineral Fe3O4 (Wei Wu dkk, 2015)
Saat ini berbagai metode telah dilakukan dalam mensintesis mineral Fe3O4 dari pasir besi guna mengetahui informasi mendalam, potensi dan pengaplikasiannya di bidang industri. Beberapa peneliti sebelumnya telah melakukan berbagai identifikasi dan karakterisasi mendalam guna mengetahui informasi terkait mineral magnetit dengan menggunakan metode yang berbeda-beda seperti mechanical milling (Zulkarnain dkk, 2014), hidrolisis oksidatif (Suyanta, 2009), co-presipitasi (Darminto dkk, 2012, dan Fahlepy dkk, 2018). Penggunaan metode co-presipitasi saat ini menjadi perhatian yang paling luas karena prosesnya sederhana, mudah dan murah.

Metode Sintesis Mineral Fe3O4

Metode sintesis mineral Fe3O4 yang dituliskan pada artikel ini murni dari hasil eksperimen yang dilakukan oleh Muhammad Rizal Fahlepy, seorang peneliti muda asal Majene, Sulawesi Barat. Hasil risetnya pun kini telah dipublikasikan pada salah satu jurnal internasional bereputasi tinggi dan terindeks SCOPUS, untuk lebih jelas mengenai papernya silahkan kunjungi link disini. Berikut akan diuraikan metode sintesis yang dilakukan dalam mensintesis mineral Fe3O4

Ekstraksi Pasir Besi

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir besi Desa Bontokanang Kabupaten Takalar yang diambil dibeberapa titik secara random. Pada tahap awal, pasir besi diseparasi secara manual (magnetic separation) yaitu dengan  menggunakan magnet batang neodymium untuk memisahkan pengotor dengan pasir besi. Setelah diseparasi secara random, dilakukan pengujian XRD dan SEM-EDS untuk melihat struktur kristal, fase-fase senyawa dan komposisi senyawa pada pasir besi tersebut.

Sintesis Mineral Magnetit

Hasil separasi yang telah dilakukan selanjutnya ditimbang sebanyak 25 gram untuk selanjutnya dilarutkan ke dalam HCL, reaksinya :
Fe2O3 + 6HCL    ---->  2FeCl3 + 3H2O
Dengan perbandingan 25 gram pasir besi dan 150 mililiter HCL 30% sambil diaduk dan dipanaskan pada temperatur 100 derajat Celcius dengan menggunakan magnetic stirrer dengan kecepatan 350 rpm dalam waktu 3 jam.

Selanjutnya dilakukan prepikasi dengan meneteskan amonium hidroxide (NH4OH) 25%  dilarutkan sampai pH 6 dan terbentuk endapan reaksinya :

2FeCl3 + 3H2O + 6NH4OH  ---->  2FeOOH + 6NH4Cl + 5H2O

Endapan selanjutnya di cuci dengan aquades dan dikeringkan dalam oven memmert dengan temperatur 100 derajat Celcius selama 19 jam, reaksinya :

2Fe(OH)3 + 6NH4OH + 3H2O  ---->  2FeOOH + 6NH4Cl + 5H2O

Selanjutnya dilakukan kalsinasi pada temperatur 400 derajat Celcius di dalam Furnace Naborterm selama 2 jam untuk masing-masing sampel. Tujuan pengkalsinasian ini yaitu untuk membentuk fase kristal dari Mineral Fe3O4.

Demikianlah artikel tentang Apa itu Mineral Magnetite (Fe3O4) dan Metode Sintesisnya, semoga bermanfaat bagi pembacanya terkhusus pada kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu Fisika Material atau yang sejenisnya.


Daftar Pustaka

B.D. Cullity, C.D Graham, Introduction to Magnetic Materials (2nd Edition, Wiley and Sons. Inc, 2008)

Bijaksana, S., (2002), Analisa Mineral Magnetik dalam Masalah Lingkungan,  Jurnal Geofisika, Bandung.

Clout, J.M.F., and J.R. Manuel. Mineralogical, Chemical, and Physical Characteristics of Iron Ore. In Iron Ore, 45-84. Elsevier,2015.

MR. Fahlepy, VA Tiwow, Subaer. 2018. Characterization of magnetite (Fe3O4) minerals from natural iron sand of Bonto Kanang Village Takalar for ink powder (toner) application. Journal of Physics: Conference Series, Volume 997

Yulianto,  A., Bijaksana, S., Loeksmanto, W., Kurnia, D., 2003, Produksi  Hematite  (α-Fe2O3) Dari Pasir Besi : Pemanfaatan Potensi Alam Sebagai Bahan  Industri Berbasis Sifat Kemagnetan, Indonesian Journal of Material Science, Vol. 5.

Yulianto, A, Bijaksana, S., Loeksmato, W., 2002, Karakteristik Magnetik  dari Pasir Besi Cilacap, Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia vol A5 no 0527.