ISOLASI SILIKON (Si) DARI FLY ASH BATUBARA DENGAN METODE METALOTERMIS MENGGUNAKAN REDUKTOR ALUMINIUM

Abstract

Silikon (Si) merupakan salah satu unsur kimia yang memiliki banyak manfaat bagi kehidupan, salah satunya digunakan pada perangkat keras komputer dan industri mikroelektrokimia. Silikon tidak ditemukan bebas di alam, tetapi muncul sebagian besar sebagai oksida atau silika (SiO2). Silikon bisa diisolasi dari limbah fly ash (abu terbang) yang merupakan sisa pembakaran batubara, dimana silika (SiO2) yang terkandung dalam fly ash yaitu 30,25-36,83%. Proses isolasi diawali dengan ekstraksi silika menggunakan NaOH dan HCl. Silikon diisolasi dengan metode metalotermis, yaitu silika dicampur dengan reduktor logam aluminium dan dipanaskan dalam furnace pada suhu dan waktu tertentu. Tujuan penelitian ini yaitu (1) menentukan kondisi optimum isolasi silikon yang berupa suhu pemanasan; (2) menentukan kadar silikon yang dihasilkan menggunakan metode ini; (3) membandingkan kemurnian silikon hasil isolasi dari fly ash dan silika murni. Penentuan kondisi optimum yang berupa suhu reaksi metalotermis dilakukan terlebih dahulu, dimana silika p.a dan logam aluminium direkasikan di dalam furnace selama 3 jam pada variasi suhu 650, 750 dan 850 oC. Produk samping metalotermis yang berupa alumina dipisahkan dengan cara pengasaman, kemudian silikon hasil metalotermis dianalisis dengan FTIR, AAS dan massa jenisnya. Sampel fly ash (abu terbang) batubara dari PLTU Paiton-Probolinggo dipreparasi terlebih dahulu dengan air panas dan dilakukan proses leaching menggunakan asam kuat. Tahap selanjutnya, dilakukan ekstraksi silika dari fly ash menggunakan NaOH dan HCl. Silika yang diperoleh diidentifikasi kemurniannya dengan metode gravimetri. Silikon diisolasi dari silika hasil ekstraksi dengan metode metalotermis menggunakan reduktor aluminium di dalam furnace selama 3 jam pada suhu optimum yang diperoleh di tahap pertama. Pemisahan alumina dan analisis silikon hasil metalotermis dilakukan seperti pada tahap sebelumnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa silikon hasil metalotermis 650, 750 dan 850 oC masing-masing berwarna abu-abu mengkilap, abu-abu dengan sedikit kilauan, dan abu-abu hitam. Analisis FTIR menunjukkan adanya spektrum yang menunjukkan vibrasi O-Si-O dan vibrasi Si–O–Si pada silikon hasil metalotermis 650 dan 750 oC, sedangkan silikon hasil metalotermis pada suhu 850 oC sudah tidak terdapat spektrum tersebut. Hasil tersebut menunjukkan bahwa pada 850 oC atom O pada silika telah tereduksi sempurna, sehingga dapat ditentukan bahwa suhu optimum reaksi metalotermis yaitu 850 oC. Kadar silikon hasil metalotermis 850 oC yaitu 20,7162% dan massa jenisnya 2,064 g/cm3 (pada suhu kamar). Silika yang berhasil diekstraksi dari fly ash yaitu sekitar 39,078- 47,58%,berwujud serbuk berwarna putih. Kadar silika berdasarkan analisis gravimetric sebesar 29,057%. Silikon hasil metalotermis dari silika fly ash berwarna abu-abu hitam, dimana warnanya mirip dengan silikon hasil metalotermis silika p.a pada 850 oC. Analisis FTIR menunjukkan bahwa atom oksigen telah tereduksi sempurna. Kadar silikon hasil metalotermis yaitu 19,5056% dan massa jenisnya 1,927 g/cm3 (pada suhu kamar). Kadar dan massa jenis silikon hasil metalotermis tersebut lebih kecil dibandingkan silikon hasil metalotermis dari silika p.a pada 850 oC. Hal ini disebabkan karena kadar silika hasil ekstraksi yang lebih rendah dan masih terdapat pengotor pada silikon hasil metalotermis.