Mineral logam tanah jarang adalah mineral alami yang mengandung unsur tanah jarang dalam kadar yang cukup tinggi untuk diperhitungkan. Unsur-unsur itu tidak pernah ditemukan sebagai logam murni di alam. Semuanya terikat di dalam mineral, dan biasanya beberapa unsur hadir bersama-sama.
Tiga istilah berikut sering tertukar. Unsur tanah jarang adalah 17 unsur yang dijelaskan di artikel mengenal logam tanah jarang. Mineral tanah jarang adalah senyawa alami yang membawa unsur itu. Bijih tanah jarang adalah batuan yang mengandung cukup banyak mineral tersebut sehingga layak ditambang.
Lebih dari 200 mineral diketahui mengandung unsur tanah jarang. Produksi komersial hanya berasal dari beberapa di antaranya.
Mineral Utama Sekilas
| Mineral | Jenis | Unsur yang dibawa | Tempat terbentuk |
|---|---|---|---|
| Bastnasit | Fluorokarbonat | Ringan (serium, lantanum, neodimium) | Karbonatit |
| Monasit | Fosfat | Ringan, disertai torium | Endapan plaser, karbonatit |
| Xenotim | Fosfat | Berat, kaya itrium | Endapan plaser, bersama timah dan pasir mineral berat |
| Lempung adsorpsi ion | Lempung dengan ion terserap, bukan mineral sejati | Berat dan menengah | Granit lapuk |
| Loparit | Oksida titanium-niobium | Ringan | Batuan beku alkali |
| Eudialit | Silikat zirkonium | Campuran, relatif kaya unsur berat | Batuan beku alkali |
| Apatit | Fosfat | Sedikit, sebagai produk samping | Batuan fosfat |
Perbedaan kelompok ringan dan berat dijelaskan di artikel logam tanah jarang ringan vs berat (LREE vs HREE).
Bastnasit
Bastnasit adalah mineral fluorokarbonat dan sumber logam tanah jarang ringan yang terpenting di dunia. Mineral murninya mengandung sekitar 70% oksida tanah jarang, terutama serium dan lantanum, dengan neodimium dan praseodimium dalam jumlah yang berarti.
Bastnasit terutama ditemukan di karbonatit, yaitu batuan beku tidak lazim yang sebagian besar tersusun dari mineral karbonat. Dua endapan bastnasit yang paling dikenal adalah Bayan Obo di Tiongkok, tempat bastnasit hadir bersama monasit, dan Mountain Pass di Amerika Serikat.
Kadar torium bastnasit sangat rendah, sehingga pengolahannya lebih sederhana daripada monasit.
Monasit
Monasit adalah fosfat tanah jarang. Mineral ini membawa unsur ringan dengan perbandingan yang mirip bastnasit, dengan neodimium yang sedikit lebih banyak, dan mineral murninya mengandung sekitar 55–65% oksida tanah jarang.
Kelemahannya adalah torium. Monasit umumnya mengandung beberapa persen torium dan sedikit uranium, sehingga bersifat radioaktif lemah, dan residu pengolahannya harus dikelola sebagai limbah radioaktif. Ini salah satu sebab monasit tersisih oleh bastnasit selama puluhan tahun.
Monasit berat dan tahan lapuk, sehingga terkumpul di pasir pantai dan sungai bersama ilmenit, rutil, dan zirkon. Endapan plaser seperti ini ditambang di India, Brasil, Australia, dan sebagian Asia Tenggara. Monasit juga hadir di endapan batuan keras seperti Mount Weld di Australia.
Xenotim
Xenotim adalah fosfat itrium dan salah satu dari sedikit mineral yang kaya logam tanah jarang berat, termasuk disprosium dan terbium. Jumlahnya di alam jauh lebih sedikit daripada bastnasit atau monasit.
Xenotim biasanya diperoleh sebagai produk samping dari endapan plaser, sering bersama monasit dan mineral timah kasiterit.
Mineral Logam Tanah Jarang di Indonesia
Di Indonesia, monasit dan xenotim terdapat sebagai mineral ikutan pada endapan timah plaser di Kepulauan Bangka Belitung. Saat bijih timah diolah, kedua mineral ini terkumpul di sisa pengolahan (tailing) bersama zirkon dan ilmenit. Karena itu tailing timah menjadi titik awal rencana pengembangan logam tanah jarang di dalam negeri.
Ada dua hal yang membuat sumber ini menarik sekaligus sulit:
- Mineralnya sudah terkumpul sebagai hasil samping penambangan timah, sehingga tidak perlu membuka tambang baru.
- Monasit membawa torium, sehingga pengolahannya menuntut pengelolaan bahan radioaktif.
Rencana dan tantangan industrinya dibahas di artikel hilirisasi logam tanah jarang di Indonesia.
Lempung Adsorpsi Ion
Lempung adsorpsi ion bukan mineral dalam arti sempit. Endapan ini terbentuk saat granit melapuk di iklim panas dan basah. Unsur tanah jarang yang terlepas dari batuan menempel di permukaan butir lempung sebagai ion yang terikat lemah.
Kadarnya sangat rendah, sering hanya sepersekian persen oksida tanah jarang. Endapan ini penting karena dua alasan:
- Kaya logam tanah jarang berat, yang hampir tidak ada di endapan batuan keras yang besar.
- Mudah diolah. Unsurnya bisa dilepas dengan larutan garam, tanpa peremukan, penggerusan, atau pemecahan pada suhu tinggi, dan kadar toriumnya sangat rendah.
Tiongkok bagian selatan dan Myanmar memasok sebagian besar logam tanah jarang berat dunia dari lempung jenis ini. Cara pelindiannya telah menimbulkan kerusakan tanah dan air yang berat, seperti dibahas di artikel dampak lingkungan dan limbah penambangan logam tanah jarang.
Mineral Lain
- Loparit adalah oksida titanium-niobium yang ditambang di Semenanjung Kola, Rusia, untuk logam tanah jarang ringan, niobium, dan tantalum.
- Eudialit adalah silikat zirkonium yang rumit, ditemukan di batuan alkali di Greenland, Kanada, dan Rusia. Porsi unsur beratnya menarik, tetapi pengolahannya sulit.
- Apatit dari industri pupuk fosfat mengandung sedikit unsur tanah jarang yang bisa diambil sebagai produk samping.
- Alanit, fergusonit, euksenit, dan gadolinit dikenal baik oleh ahli mineral, tetapi jarang bernilai ekonomi. Gadolinit penting dalam sejarah karena beberapa unsur tanah jarang pertama kali ditemukan di dalamnya.
Jenis Endapan Logam Tanah Jarang
| Jenis endapan | Cara terbentuk | Mineral khas | Contoh |
|---|---|---|---|
| Karbonatit | Magma kaya karbonat | Bastnasit, monasit | Bayan Obo, Mountain Pass, Mount Weld |
| Batuan beku alkali | Magma kaya natrium dan kalium | Loparit, eudialit | Lovozero, endapan di Greenland |
| Plaser | Mineral berat terkumpul oleh air | Monasit, xenotim | Pasir pantai India, Brasil, Australia; timah Bangka Belitung |
| Lempung adsorpsi ion | Pelapukan dalam pada granit | Ion tanah jarang terserap | Tiongkok selatan, Myanmar |
| Produk samping | Diambil saat menambang komoditas lain | Apatit, tailing timah | Tambang fosfat dan timah |
Negara mana yang menguasai endapan ini dibahas di artikel cadangan dan produksi logam tanah jarang dunia.
Dari Mineral Menjadi Logam
Jenis mineral menentukan jalur pengolahannya.
- Penambangan dan konsentrasi. Bijih batuan keras diremuk dan digerus, lalu mineral tanah jarangnya dipisahkan dengan flotasi, gravitasi, atau pemisah magnetik. Pasir plaser tidak perlu diremuk.
- Pemecahan (cracking). Konsentrat direaksikan dengan asam atau basa kuat pada suhu tinggi untuk menguraikan mineralnya. Lempung tidak memerlukan langkah ini.
- Pelindian dan pemurnian. Unsur tanah jarang dilarutkan, lalu torium, uranium, dan pengotor lain dibuang.
- Pemisahan. Tiap unsur dipisahkan satu dari yang lain, sebagian besar dengan ekstraksi pelarut.
Langkah 2 dan 3 dijelaskan di artikel proses ekstraksi dan pemurnian logam tanah jarang, dan langkah 4 di artikel teknologi pemisahan elemen tanah jarang.
Mengapa Jenis Mineral Penting
- Menentukan unsur yang dihasilkan tambang. Tambang bastnasit menghasilkan terutama serium dan lantanum, yang melimpah dan murah. Unsur magnet yang bernilai tinggi hanya porsi kecil.
- Menentukan masalah limbahnya. Monasit membawa torium. Lempung membawa bahan kimia pelindian.
- Menentukan biaya. Mineral yang belum punya jalur pengolahan mapan, seperti eudialit, bisa tidak tergarap selama puluhan tahun walaupun kadarnya baik.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah mineral logam tanah jarang benar-benar jarang? Unsurnya tidak terlalu langka di kerak bumi. Yang jarang adalah menemukannya terkumpul dalam mineral dan endapan yang bisa ditambang dan diolah secara ekonomis.
Mineral apa sumber utama logam tanah jarang? Bastnasit untuk unsur ringan, dan lempung adsorpsi ion untuk unsur berat.
Apakah monasit berbahaya? Monasit bersifat radioaktif lemah karena mengandung torium. Yang menjadi perhatian utama adalah penanganan dan pembuangan residu pengolahannya, bukan pasirnya sendiri.
Di mana mineral logam tanah jarang ditemukan di Indonesia? Yang paling dikenal adalah monasit dan xenotim sebagai mineral ikutan timah di Bangka Belitung.
Kesimpulan
Hanya sedikit mineral logam tanah jarang yang penting secara komersial: bastnasit dan monasit untuk unsur ringan, xenotim dan lempung adsorpsi ion untuk unsur berat. Mineral di suatu endapan menentukan unsur yang dihasilkan, cara pengolahan, dan limbah yang ditinggalkan. Bagi Indonesia, ini berarti peluangnya bertumpu pada monasit dan xenotim dari tailing timah, berikut tantangan toriumnya.
