Mineral Lempung dalam Peningkatan Kekeruhan Air Tambang

Mineral Lempung dalam Peningkatan Kekeruhan Air Tambang


Oleh: Dr. M. Sonny Abfertiawan, S.T., M.T.  &  Theresa Tonanga, S.T. (GES Environmental Engineer)


Kekeruhan (turbidity) merupakan parameter yang digunakan untuk mengukur jumlah butir-butir zat atau partikel yang tercampur membentuk sistem koloid di dalam air. Kekeruhan pada umumnya disebabkan oleh tanah, lumpur, lempung, plankton, jasad renik, dan partikel-partikel halus dalam air. Menurut Agnas Setiawan (2006), kekeruhan dipengaruhi oleh 3 (tiga) aspek, yaitu aspek fisik, kimia, dan biologi. Aspek kimia yang turut mempengaruhi kekeruhan air meliputi tanah dan mineral. Nilai kekeruhan dalam air juga dipengaruhi oleh total padatan tersuspensi (TSS). Menurut Novie (2012), penyebab terjadinya TSS adalah lumpur, tanah liat, logam oksida, sulfida, ganggang, bakteri, jamur, dan partikel-partikel yang memiliki ukuran tidak lebih dari 2µm.

Pada industri pertambangan, selain air asam tambang (AAT), permasalahan yang kerap dihadapi ialah nilai kekeruhan yang tinggi. Nilai kekeruhan di area pertambangan khususnya batubara dipengaruhi oleh tanah dan kandungan mineral pada batuan penutup yang terangkut oleh aliran air permukaan. Hal ini terjadi ketika kegiatan penggalian batuan penutup (overburden) dilakukan sehingga mineral-mineral lempung tersingkap ke permukaan. Batuan penutup baik di area pit penambangan maupun disposal area akan kontak secara langsung dengan air ketika hujan dalam area tangkapan tertentu. Air hujan pada volume tertentu kontak dengan mineral-mineral yang terkandung didalam batuan penutup dan mengalir di permukaan (run-off) membawa material padatan maupun produk-produk oksidasi. Dalam konteks pengelolaan air tambang, maka air permukaan atau runoff tersebut, baik dari pit penambangan maupun disposal area, dialirkan menuju ke sistem pengolahan sebelum dialirkan ke badan air penerima sesuai dengan baku mutu lingkungan yang ditetapkan oleh pemerintah.

Karakter air tambang dapat diketahui dari karakteristik dan jenis mineral yang terkandung dalam batuan penutup. Mineral sulfida merupakan salah satu mineral yang sering dijumpai baik pada penambangan batubara maupun bijih. Mineral yang terkandung dalam batuan penutup ini dapat teroksidasi oleh kehadiran oksigen di udara dan terlindi oleh air membawa produk-produk oksidasi dengan pH yang rendah. Fenomena ini yang dikenal dengan air asam tambang (AAT). Selain itu, terdapat pula mineral lempung yang juga berpotensi memberikan dampak terhadap lingkungan khususnya air di area penambangan. Mineral lempung adalah mineral yang kaya alumina, silika, dan air, berukuran sangat kecil (kurang dari 2µ) dan berpotensi menimbulkan tingginya nilai TSS. Hal ini menyebabkan meningkatnya nilai kekeruhan air tersebut. Hasil analisis laboratorium menunjukkan bahwa konsentrasi kekeruhan akibat fenomena ini dapat mencapai 11.800 NTU dan TSS sebesar 12.600 mg/L. Sistem koloid yang terbentuk akibat keberadaan mineral lempung dapat ditemukan di beberapa area penambangan batubara di Kalimantan. Fenomena ini membutuhkan perhatian yang cukup serius karena sifat dan karakteristik sistem koloid yang sulit mengendap sehingga membutuhkan penanganan khusus agar dapat memenuhi baku mutu lingkungan sebelum dialirkan keluar dari area penambangan.

Untuk mengetahui mineral-mineral penyebab tingginya nilai kekeruhan, Ganeca Environmental Services melakukan studi sederhana melalui uji laboratorium terhadap beberapa sampel batuan yang diduga mengandung mineral penyebab kekeruhan tinggi di area penambangan di Kalimantan. Terdapat tujuh sampel batuan penutup yang diuji dengan menggunakan metode XRD (X-Ray Diffraction). Hasil pengujian, jenis mineral yang ada pada batuan penutup dengan urutan dari yang paling tinggi kandungannya sampai paling rendah meliputi mineral primer (mineral utama pembentuk batuan), mineral lempung, dan mineral sulfida. Gambar 1 menunjukkan hasil uji XRD salah satu sampel yang diuji.

Gambar 1.  Grafik Kandungan Mineral Sampel ke-7

Jenis mineral lempung yang teridentifikasi merupakan lempung silikat, meliputi Vermiculite, Illite, Kaolinite, dan Nacrite. Mineral lempung ditemukan disetiap sampel yang diuji, sedangkan mineral sulfida hanya dijumpai  pada sampel ke-1.

Vermiculite merupakan mineral lempung yang bersifat hampir sama dengan montmorilonite. Montmorilonite adalah jenis lempung silikat yang terbentuk oleh kristalisasi dari larutan yang mengandung silika dan magnesium tinggi. Pada pengujian ini, Vermiculite ditemukan pada sampel ke 1 sebesar 0,83% dan sampel ke-3 sebesar 0,54%. Mineral ini memiliki sifat mengembang tetapi tidak lebih besar dari montmorilonit. Vermiculite tidak terbentuk melalui kristalisasi dari larutan tetapi terbentuk melalui alterasi atau pergantian ion secara selektif di dalam struktur tanpa merusak struktur.

Gambar 2. Vermiculite

Sumber: http://www.minersoc.org

Ilite ditemukan pada sampel ke-3 sebesar 1,4%. Illit adalah ubahan dari hasil pelapukan muscovite dan kadang-kadang biotit.  Ilite memiliki sifat tidak mengembang oleh gerakan air di antara lembaran-lembarannya. Pada tanah yang dipengaruhi oleh curah hujan tinggi, mineral ilite cenderung berubah menjadi montmorilonit, sedangkan dibawah pengaruh iklim sedang atau bersuhu tinggi, struktur illite dapat berubah menjadi struktur kaolinit.

Gambar 3. Illite

Sumber: http://blogs.egu.eu/

Nacrite ditemukan paling tinggi kandungannya diantara mineral lempung yang lain, yaitu 25% pada sampel ke-6 dan 43% pada sampel ke-7. Nacrite merupakan kelompok mineral Kaolinite. Kaolinite merupakan mineral lempung dengan kandungan besi yang rendah. Kaolinite ditemukan pada sampel ke-4 sebesar 3,1% dan sampel ke-5 sebesar 3,1%. Proses pembentukan kaolinite terjadi melalui proses pelapukan dan proses hidrotermal aterasi pada mineral feldspartik. Mineral feldspar sendiri tersebar merata pada setiap sampel yang diuji. Mineral kaolinit bersifat stabil, air tidak dapat masuk diantara lempengannya untuk menghasilkan pengembangan atau penyusutan pada sel satuannya. Ukuran partikel berkisar antara 0,2 sampai 2 µm

Gambar 4. Nacrite

Sumber: http://www.minersoc.org/

Gambar 5. Kaolinite

Sumber: http://www.minersoc.org

Mineral-mineral lempung diatas memiliki ukuran partikel yang sangat kecil, sehingga sangat berpotensi menimbulkan kekeruhan (turbidity) pada air buangan tambang. Sifat koloid yang terbentuk dalam fenomena tersebut berpotensi menyebabkan sulitnya partikel mengendap secara natural dalam kolam pengendapan sehingga diperlukan upaya-upaya khusus lainnya untuk mengolah air dengan karakteristik tersebut. Salah satu tambang batubara di Kalimantan Timur menerapkan sistem pengolahan dengan menambahkan koagulan dan flokulan untuk menyatukan partikel (chemical floc) sehingga dapat mengendap secara gravitasi. Namun, tentu penggunaan bahan kimia untuk mengolah air tambang menjadi tantangan tersendiri. Hal ini dikarenakan volume air tambang yang relatif sangat besar karena luas daerah tangkapan air hujan pada area penambangan yang cukup luas sehingga menyebabkan penggunaan bahan kimia menjadi besar dan berdampak secara langsung terhadap biaya pengolahan.

Upaya pencegahan merupakan cara terbaik yang dapat meminimalkan volume air yang harus diolah. Pada prinsipnya, metode pencegahan mineral pembentuk kekeruhan tinggi dan air asam tambang sama yakni dengan melakukan enkapsulasi batuan-batuan yang memiliki mineral yang dapat menimbulkan dampak terhadap kualitas air tambang. Metode enkapasulasi harus direncanakan mengikuti dengan rencana penambangan sehingga tidak mengganggu operasional produksi penambangan. Perlu dilakukannya studi komprehensif sehingga dapat diketahui metode terbaik yang dapat diterapkan baik pencegahan maupun pengolahan air tambang.

Referensi:

Related Posts

10 Comments

Write a comment