1

PENGOLAHAN KERAMIK

PERTEMUAN MINGGU KE 2Bahan baku keramik

2

BAHAN BAKU KERAMIK

Clay (ball clays) Kaolin (china clay) Bentonit Felspar Piropilit Silika

Secara umum bahan baku utama untuk pembuatan keramik berupa mineral. Oksida anorganik dan sebagian oksida logam

Diperlukan pengolahan awal pada setiap bahan baku diantaranya benefisiasi.

3

Keramik adalah berbagai produk industri kimia yang dihasilkan dari pengolahan tambang seperti clay, feldspar, pasir silika dan kaolin melalui tahapan pembakaran dengan suhu tinggi.

Industri keramik yaang terdiri dari ubin (tile), saniter, perangkat rumah tangga (tableware), genteng telah memberikan kontribusi signifikan dalam mendukung pembangunan nasional melalui penyediaan kebutuhan domestik, perolehan devisa dan penyerapan tenaga kerja.

4

KAPASITAS

Saat ini kapasitas industri keramik tile mencapai 327 juta m2, keramik saniter 4,6 juta pcs dan keramik tableware 268 juta pcs, sehingga untuk keramik telah menempatkan Indonesia sebagai produsen keramik terbesar dunia setelah China, Italy, Spanyol, Turki dan Brazil.

5

Adapun karakteristik industri keramik meliputi :

Padat energi Padat karya Penggunaan bahan baku tambang yang

tidak dapat diperbaharui.

6

KELOMPOK INDUSTRI KERAMIK

Kelompok industri huluMeliputi Industri bahan baku keramik seperti tanah liat, kaolin, feldspar, pasir kuarsa, zirkon Bahan Baku dan Sumber Deposit Bahan Baku Bahan baku dan penolong yang masih di impor sebagian besar dari China seperti feldspar, glazur / fritz, China Stone dan zat pewarna (pigmen).

Kelompok industri antaraMeliputi bahan baku body keramik, bahan pewarna, frits dan glasir

7

Kelompok industri hilirMeliputi industri barang jadi keramik seperti perlengkapan rumah tangga dari porselin, bahan bangunan dari porselin, alat laboratorium dan alat listrik/teknik dari porselin, barang untuk keperluanlaboratorium kimia dan kesehatan dari porselin serta barang-barang lainnya dari porselin.

8

SUMBER CADANGAN BAHAN BAKU

Jenis Bahan Lokasi Cadangan (Ton)

Feldspar Pangaribuan SumutLampungBanjarnegara JabarTulung Agung

400 ribu12,5 juta m3

642 ribu40 ribu

Clay LampungMonterado, Kalbar

10 juta 250 ribu

Kaolin BangkaBelitung

7 juta 6 juta

Toseki Pacitan, Jatim 5 Juta m3

9

PENGELOMPOKAN PRODUK KERAMIK

No Uraian

1 Keramik ubin / tile:Ubin lantai, ubin perapian, atau ubin dinding

2 Keramik Saniter:Bak Cuci, wastafel, bak mandi, kloset, tangki air, pembilasan dan perelngkapan saniter semacam itu dari keramik, porselein atau tanah lempung china.

3 Keramik table ware:Perangkat makan, perangkat dapur, dan perelngkapan rumah tangga lainnya.

10

Keramik termasuk dalam kategori thermoset yaitu suatu benda yang telah mengalami pemanasan dan pendinginan kembali tidak dapat berubah lagi kebentuk asalnya.

Berdasarkan fungsi dan strukturnya produk keramik dapat dikelompokkan menjadi 2 (dua) jenis yaitu keramik konvensional dan keramik maju.

11

KERAMIK KONVENSIONAL

Keramik konvensional menggunakan bahan – bahan alam fasa amorf (dengan atau tanpa diolah.

Keramik konvensional dapat dibagi dalam 2 (dua) golongan maing – masing :

• Industri keramik berat terdiri dari refraktori, mortar, abrasive dan industri semen

• Industri keramik halus yang terdiri dari industri gerabah/keramik hias, porselen lantai dan dinding (tile), saniter, tableware dan isolator listrik.

12

KERAMIK MAJU

Keramik maju dikenal juga advanced ceramics menggunakan bahan baku artifikal murni yang mempunyai fasa kristalin. Beberapa jenis industri keramik maju antara lain : • Zirkonia dan silikon, seperti untuk kebutuhan otomotif (blok mesin, gear, mata pisau dan gunting • Barium titanat untuk industri elektronika (kapasitor dan gunting) • Keramik nitrid oksida (zirkon nitride, magnesium nitride, cilikon karbida) digunakan untuk high technologi, cutting tools, komponen mesin, alat ekstraksi dan pengolahan logam • Fiber optic di industri telekomunikasi, penerangan, gedung pencakar langit dan tenaga surya

13

CLAY MINERALS

Kaolin Al2Si2O5(OH)4

Halloysite sebagai hidrat Al2Si2O5(OH)4.2H2O

Kaolinit merupakanpembentuk utama pada :

China clay, ball clay, dan fire clay.Struktur dasarnya ikatan atom Si – O dan

atom Al – O dinamakan gibsit atau lapisan oktahedral.

14

STRUKTUR SENYAWA KAOLIN

Al2Si2O5(OH)4

Lapisan komposit yang membentuk enam sisi, mempunyai muatan positif dan negatif yang harganya harus nol.Al23+ Si24+ O5

2- (OH)4-

6 + 8 - 10 - 4 = 0sebagai rumus dasar pada semua mineral kaolin.

15

Mineral PyrophyliteAl2Si4O10(OH)2

Jika mengandung magnesia atau lapisan brucite, Mg(OH)2 bila memadat dengan lapisan silika senyawanya menjadi Mg3Si4O10(OH)2 senyawa ini dinamakan talk.Dapat pula bersenyawa dengan ion-ion Mg2+, Fe2+, Fe3+, Li+

Misalnya setiap ion dalam segi enam oleh Mg:(Al1,67Mg0,33)Si4O10(OH)2

16

Dalam senyawa monmorilonit biasanya mengandung unsur Na, sehingga rumus senyawanya menjadi:

Na+0,33[Al1,67

3+Mg2+0,33] Si44+ O10

2-(OH)2-

0,33 + 5,0 + 0,67 + 16 - 20 - 2 = 0

17

SIFAT FISIK MINERAL CLAY

Terdiri dari nakrit, dickit, dan kaolinit ukurannya sangat kecil bentuknya plat kristal heksagonal. Diameternya berukuran antara 0,1 µ - 2µ, ukuran terbesar dapat mencapai 20 µ.

Karena ukuran kecil ini menjadikan kaolin cukup keras dan tidak mudah pecah secara mekanik.

Ukuran harus dibedakan : diameter, grain, dan mesh.

18

Monmorilonit: tipis, kristal datar, bentuknya sulit dilihat walau dengan mikroskop elektron.Diameternya antara 0,01 – 2,0 µKarena inilah partikel clay memberikan sifat plastis.Illit, partikelnya sangat halus dengan ukuran 0,05 µ, sifat palstis, dan kerefraktoriannya rendah.

19

Mineral kaolin (nakrit, dickit dan kaolinit) bila dipanaskan atau dibakar:- kehilangan air dan mineral hidrat, pada suhu 450oCAl2Si2O5(OH)4

450 C Al2Si2O7 + 2H2O

Kaolinit Meta kaolinJika pemanasan berlanjut misalnya sampai

dengan 1000oC akan memberikan perubahan yang kompleks.

20

Pada suhu 1000oC menghasilkan senyawa mullit dan bebas silika.

3Al2Si2O7 1000oC Al6Si2O13 + 4SiO2

Meta kaolin Mullit silika

21

BALL CLAYS

Adalah endapan sedimen yang menumpuk pada jaman Eocene dan Oligocene. Dinamakan ball clays karena pada proses penambangan membentuk blok atau bola-bola.

Clay dapat juga berfungsi sebagai flokulan, deflokulan, penjerap.

22

KAOLIN

Dikenal pula sebagai China clay, bahan baku yang mendominasi atau persentase paling besar. Kaolin terdiri dari mineral utama:- kaolinit, halloysite, anauxite dan dickite- mineral aksesoris: muscovite, ilmenite, limonite, dll

Rumus kimia kaolin :Al2O32SiO22H2O, dengan

Al2O3 = 39,8%; SiO2= 46,3%; H2O= 13,9%

23

UKURAN PARTIKEL KAOLIN

Umumnya berukuran 0,02µ, dan paling besar 0,3µ

Plastisitas, kurang plastis dibandingkan dengan ball clay.

Penukar kation, kapasitasnya antara 2 – 10 mek/100g , kation yang dapat tertukar H+, Ca2+, Mg2+ , Na+, dan K+.

24

DISTRIBUSI UKURAN PARTIKEL

Ukuran PartikelJenis Clay < 1µ < 2µ >10µPorcelain clay 61 73 5Bone china clay 36 47 13Sanitary clay 20 31 23Earthenware clay 30 43 24

25

DEFLOKULASI

Kapasitas penukar kation yang rendah terhadap Ca2+, secara umum kemampuan deflokulasi lebih rendah dari pada ball clay dan lebih mudah untuk terjadi over deflokulasi.

Sodium silikat (deflokulator); polyphosphate lebih efektif. Tetapi deflokulasinya tidak permanen.

26

SIFAT LAINNYA

Sedikit air cukup untuk memberikan china clay workable dibandingkan dengan ball clay.

Pada saat dikeringkan pada suhu 110oC lebih rendah dari ball clay (60 – 390 lb/in2 pada 0% moisture), karena kaolin kadar bahan organik lebih rendah dari ball clay.

Warna bakar, lebih putih karena kadar pengotor rendah terutama kadar besi oksida.

Susut bakar, antara 10 – 13 % secara linier pada suhu 1280oC.

27

CONTOH PENGOLAHAN MASSA PLASTIS BODI PORSELEN

Komposisi bahan mentah: Kaolin = 40 – 50 % Feldspar = 25 – 30 % Pasir kuarsa = 20 – 25 % Ball clay = 5 – 10 %

28

Penimbangan bahan baku Pencampuran bahan Penghalusan bahan

29

.

.

Bahan Baku

Kaolin, Feldspar,Pasir kuarsa Dan Ball clay

Crushing

Penimbangan

Penggilingan Ball mill

Penyaringan getar Dan Magnet

Filter Press

Extruder - pompa vakum

- kekerasan - Kadar air

Pengeringan

Pembentukkan

30

Penimbangan bahan baku- harus tepat- kadar air harus diperiksa- diukur menurut satuan berat

31

Penyampuran bahan baku- perhatikan kadar air bahan baku- disesuaikan dengan komposisi yang

ditetapkan- penambahan air disesuaikan dengan kadar

air dalam bahan baku.

32

Penghalusan massa plastis- menggunakan ball mill- sesuaikan kadar air bahan baku dengan

penambahan air - Pemeraman (direndam dalam bak/drum sambil diamati)

33

TUGAS 1

Roller crusher Ball mill Ferro filter Filter press Extruder Speed blandger Vacuum agitator

Gambar tujuan Prosedur

penggunaan