Study and characterization of Fe3O4 synthesized from natural iron sand in Sumatera Utara

Abstract

Abstrak. Pasir besi alam adalah satu dari sumberdaya alam di Indonesia, khususnya Sumatera Utara, yang pemanfaatannya belum dilakukan secara optimal. Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis kandungan dan ukuran butir Fe yang terdapat di Provinsi Sumatera Utara. Pembuatan sampel pasir besi alam ini menggunakan metode milling basah yang dikeringkan pada suhu 100oC hingga sampel menjadi serbuk. Selanjutnya, proses ekstrasi menggunakan magnet permanen dilakukan pada sampel pasir untuk memisahkan material magnetik dan non magnetik didalamnya. Sampel magnetik yang diperoleh kemudian diuji menggukan alat XRD, SEM-EDX dan VSM. Hasil XRD menunjukkan bahwa sampel pasir besi alam memiliki fasa tunggal yaitu fasa magnetite (Fe3O4), dan struktur kristal kubik spinel yang mana a = b = c = 8.513 Ǻ. Berdasarkan hasil SEM-EDX, terdapat kandungan unsur Fe dan O didalam pasir besi, yang berasal dari fase Magnetit (Fe3O4), maghemite (γ-Fe2O3) dan hematit (α-Fe2O3). Hasil VSM menunjukkan bahwa parameter sifat magnetik saturasi (Ms) sebesar 30.52 emu.g-1, magnetik remanansi (Mr) sebesar 21.66 emu.g-1 dan koersivitas sebesar 455.17 Oe. Hasil studi ini berpotensi dalam pengolahan material magnetik lainnya sehingga dapat ditindaklanjuti dalam pembuatan material berikutnya dalam aplikasi bidang tertentu. Abstract. Natural iron sand includes one of the natural resources in Indonesia, especially in Sumatera Utara which has not been used optimally. The study was done to investigate the content and grain size of Fe found in Sumatera Utara. The manufacture of this natural iron sand sample uses the wet milling method which is dried at 100oC until the sample becomes powder. Next, the extraction process using permanent magnet was performed on the sand sample to separate its magnetic and non-magnetic materials. The iron sand was tested via XRD, SEM-EDX and VSM. The XRD results reveal that the natural iron sand sample has a single phase of magnetite (Fe3O4) phase, and a spinel cubic crystal structure with a = b = c = 8.513 Ǻ. SEM-EDX results show that the iron sand sample consists of Fe and O components, which come from Magnetite (Fe3O4), Maghemite (γ-Fe2O3) and hematite (α-Fe2O3) phases. The VSM results show that the saturation type (Ms) parameter is 30.52 emu.g-1, remanence type (Mr) is 21.66 emu.g-1 and coercivity is 455.17 Oe. The study’s results are potential in other making magnetic materials, so that they can be followed up in the manufacture of subsequent materials in certain applications, respectively.

Keywords

• natural iron sand
• magnetic properties
• magnetite