GRAFIT DAN INTAN (Graphite and Diamond) Part 1

Asal Mula Pembentukan

Grafit dan intan adalah dua mineral yang paling menarik. Bagaimana tidak, secara kimiawi mereka sama, tetapi secara fisik mereka beda bagai bumi dan langit (keduanya dibentuk di bumi, bukan dari langit, kecuali hujan intan yang mengguyur planet saturnus dan jupiter). Grafit dan intan sama-sama tersusun dari atom karbon C. Yang membuat mereka begitu berbeda secara fisik adalah struktur kristalnya. Inilah yang disebut dengan polimorf atau alotrop. Jadi sekarang jelas bahwa grafit dan intan merupakan suatu alotop karbon (Alotrop karbon yang lain adalah Lonsdaleite, C₆₀ atau Buckminsterfullerene atau buckyball, C₅₄₀, C₇₀, Amorphous carbon, dan single walled carbon nanotube atau buckytube).

Bagaimana asal mula pembentukan grafit dan intan? 

Mari kita simak menurut beberapa sumber yang telah saya dapatkan…

Graphite and diamond

Grafit

Grafit berasal dari pelapukan sisa-sisa kehidupan, prosesnya disebut dengan metamorfogenik. Pada gambar, kita lihat bahwa tumbuhan yang mati akan menjadi endapan yang disebut gambut (peat). Seiring lamanya waktu, kedalaman lapisan bumi, serta peningkatan tekanan dan suhu, maka gambut tadi akan bertransformasi menjadi batuan sedimen organik, yaitu lignite (batu bara coklat/brown coal). Dari lignite berubah menjadi coal (batu bara hitam/black coal). Coal tersusun menjadi beberapa bentuk mineral, dari lapisan atas ke bawah, yaitu sub-bituminous, bituminous, dan anthracite.

Proses metamorfogenik batuan sedimen organik coal menjadi graphite

Di kedalaman 7-8 km dari permukaan bumi (kerak bumi), suhu mencapai 200⁰C-500⁰C dan tekanan sekitar 0,4-0,5 GPa (3947.69-4934.61 atm) merubah coal anthracite menjadi grafit. 

Sumber lain mengatakan bahwa grafit dapat berasal dari intan. Intan yang tidak segera dikeluarkan dari magma, akan terus panas dan bertransformasi menjadi grafit (prosesnya disebut kontak magmatik). Sumber yang lain juga bilang bahwa selain berasal dari batuan sedimen, grafit dapat berasal dari batuan beku dan metamorf. Menurut Kuzvart (1984) grafit terjadi melalui proses magnetik awal, kontak magmatik, hidrotermal, metamorfogenik, dan residual.

Wah... ternyata ada banyak asal dan proses terbentuknya grafit.

Menambang grafit umumnya dengan dua cara, yaitu open pit mining dan underground mining. Open pit mining dilakukan jika deposit grafit berada dekat permukaan bumi, yaitu dengan cara mengebor atau meledakan (pake dinamit) tanah dan batu yang menutup deposit grafit. Deposit grafit kemudian diambil dan discreening menggunakan tangan (tenaga manusia). Cara lain, yaitu dengan menggilas deposit grafit sampai hancur lalu diapungkan. Grafit yang terapung kemudian diambil.

Penambangan grafit dengan open pit mining

Underground mining dilakukan jika deposit grafit berada jauh di dalam tanah. Untuk mengambilnya yaitu dengan cara mengebor atau menggali tanahnya sampai dalam, vertikal maupun horizontal membentuk terowongan. Diperlukan peralatan berat untuk memasukkan dan mengeluarkan manusia beserta grafit yang ditemukan di dalam terowongan.

Penambangan grafit dengan underground mining

Ada tiga jenis grafit (flake <terjadi karena terisolasi, bentuknya pipih terdapat di dalam batuan metamorf sebagai deposit, 5-40% C setelah floating dan beneficiation menjadi 80-98% C>, amorphous <terbentuk dari proses metamorfogenik batubara, 25-85% C>, dan grafit  lump atau vein <terbentuk dari proses hidrotermal berasal dari deposit minyak mentah pada celah retakan yang panjang, 90-99% C>) berdasarkan asal dan prosesnya yang bermacam-macam itu, sehingga keberadaannya pun berbeda-beda. Grafit  flake dan amorphous ditambang secara open pit, sedangkan grafit lump yang diyakini ditambang secara underground.

Ada banyak cara membuat grafit sintetis. Grafit sintetis pertama kali dibuat oleh Edward Goodrich Acheson pada 1890-an, dengan cara memanaskan campuran tanah liat (aluminium silicate) dengan karbon menghasilkan kristal biru silicon carbide (SiC) atau disebut carborundum. Kemudian Acheson mencoba lagi dengan memanaskan silicon carbide. Silicon yang menguap pada suhu 4150⁰C, meninggalkan hanya karbon grafit. Penemuan grafit sintetis oleh Acheson dipatenkan untuk diperbanyak pada skala industri menjadi produk komersial sebagai pelumas kering. Grafit juga bisa dibuat dari batu bara (coal) pada skala laboratorium membutuhkan kondisi suhu dan tekanan yang tinggi. Contohnya anthracite membutuhkan suhu 900⁰C dan tekanan 1 GPa (9869.23 atm) atau 3000⁰C pada ruang hampa untuk mengalami proses grafitisasi.

Intan

Grafit dapat berubah jadi intan. Di bawah permukaan bumi, kedalaman 100-200 km (mantel bumi), pada batuan cair (magma) yang bersuhu 900 - 1300⁰C dan bertekanan 45-60 kilobar (44411.5 - 59215.4 atm) adalah kondisi yang tepat untuk mengubah grafit (atau mineral karbon murni yang lain) menjadi intan.

Pembentukan intan (sumber: American Museum of Natural Hystory, Aushton Mining Canada)

Erupsi magma yang sangat kuat membawa batuan vulkanik (kimberlite atau lamporite) yang mengandung intan ke permukaan bumi dengan kecepatan erupsi 10-30 km/jam (Eggler,1989) dan akan semakin cepat jika telah mendekati permukaan. Jalannya erupsi magma membentuk pipa vulkanik. Pipa vulkanik inilah yang merupakan lokasi sumber intan pertama. Bebatuan yang mengandung intan pada sedimen di atas pipa vulkanik dapat mengalami proses geologi lanjutan berupa pengangkutan oleh air atau glacier, sehingga terbawa jauh dari tempat asalnya dan kemudian terendapkan di dasar sungai (deposit aluvial). Bebatuan terkikis, tetapi intan tidak, maka intan ditemukan di dasar sungai atau tepiannya dalam bentuk kerikil kecil atau bahkan bongkahan. 

Proses naiknya intan ke permukaan bumi melalui pipa vulkanik dapat dilihat pada video di bawah ini.

Pipa vulkanik yang mengandung intan disebut pipa kimberley dan bebatuannya disebut kimberlite, dinamakan demikian sesuai dengan tempat mereka pertama kali ditemukan, yaitu  di Kimberley, Afrika Selatan. Pipa vulkanik di Australia ditemukan jenis batuan yang lain disebut lamporite (jenis mineralnya beda dengan kimberlite).

Penambangan intan dilakukan dengan cara digali, baik secara manual maupun dengan mekanisasi. Sekarang kebanyakan para penambang intan sudah menggunakan mekanisasi, yaitu dengan mesin penyedot untuk menyedot tanah yang sudah digali, seningga meninggalkan lubang yang besar dan dalam.

Penambangan intan

Kini intan sintetis dapat diproduksi dengan metode antara lain HPHT (High Pressure High Temperature) dan CVD (Chemical Vapor Deposition). 

Pembuatan intan dengan metode HPHT dilakukan pertama kali oleh oleh James B. Hannay pada 1879 dan Ferdinand F. H. Moissan pada 1893. Metode mereka memanaskan grafit dan besi dalam wadah peleburan dengan suhu di atas 3500⁰C pada tungku pembakaran. Hannay memanaskannya dengan api, sedangkan Moissan dengan pancaran listrik. Besi yang meleleh didinginkan secara cepat oleh air. Reaksi pendinginan ini menghasilkan tekanan yang tinggi, menciptakan suatu kondisi yang dibutuhkan oleh grafit untuk berubah menjadi intan. Sekarang metode HPTP menggunakan peralatan yang lebih canggih dengan biaya reproduksi yang lebih murah, cukup dengan tekanan 5 GPa atau 49346.16 atm dan temperatur 1500⁰C.

Pada tahun 1950-an, penelitian dilakukan di Uni Soviet dan USA membuat intan sintesis menggunakan metode CVD, yaitu dengan pirolisis gas hidrokarbon pada suhu dan tekanan relatif rendah (800⁰C dan 27 kPa atau 0.266 atm). Metode CVD memberikan keunggulan yang lebih, daripada HPHT, tetapi saat ini masih populer dilakukan untuk skala laboratorium saja.

Sumber:

http://nature.berkeley.edu/classes/eps2/wisc/Lect6.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Graphite

http://en.wikipedia.org/wiki/Diamond

http://en.wikipedia.org/wiki/Synthetic_diamond
http://www.ehow.com/how-does_4964380_how-mineral-graphite-formed.html

http://www.ehow.com/info_10041885_graphite-extracted.html

Kolloquium Elektromagnetische Tiefenforschung, Burg Ludwigstein, 1.10.-5.10.2001, Hrsg.: A. Hördt und J. B. Stoll

Unknown

2 Comments

asal mula grafit dan intan, grafit, intan, sumber grafit dan intan

Thursday, July 17, 2014

Share

Like

G+

Tweet

Tweet

Related Posts