Mineral Monazite: Hubungan Timah, Silika, dan REE di Bangka

Asosiasi SnO₂, SiO₂, dan REE pada Mineral Monazite

Kepulauan Bangka-Belitung berada di sabuk timah Asia Tenggara dan menjadi salah satu penghasil timah terbesar di dunia [8,9]. Granit di wilayah ini mengandung mineral aksesori seperti apatit, zirkon, xenotim, alanit, dan mineral monazite [8,12]. Ketika granit lapuk dan terkikis, mineral yang tahan lapuk ikut terbawa dan mengendap sebagai endapan letakan bersama kasiterit [4,5,9]. Akibatnya, sisa penambangan timah (tailing) juga mengandung unsur tanah jarang (REE) [12].

Pada tahun 2013, survei di Bangka menemukan kandungan monazite hingga 90,6% pada tailing hasil pengolahan kasiterit [12]. Monazite tersebut berjenis Ce-monazite, dan mineral lain yang menyertainya adalah xenotim, zirkon, ilmenit, dan rutil [12]. Karena itu, memahami hubungan antara SnO₂, SiO₂, dan REE penting untuk eksplorasi dan pemisahan mineral.

Struktur dan Komposisi Mineral Monazite

Monazite adalah mineral fosfat yang mengandung REE, dengan rumus umum APO₄ (A adalah REE) dan struktur kristal monoklin [10]. Pada monazite-(Ce), unsur Ce paling banyak, disertai La, Nd, dan Th, sedangkan Si dapat menggantikan sebagian P [11]. Pada sampel Bangka, monazite membawa REE ringan (Ce, La, Nd), sedangkan xenotim membawa REE berat berbasis Y, dengan Dy dan Yb [8].

Komposisi monazite berubah melalui dua jenis penggantian unsur, sehingga kandungan Th dan Si bervariasi:

• Huttonit: Th⁴⁺ + Si⁴⁺ ↔ REE³⁺ + P⁵⁺. Perbandingan Th dan Si selalu 1:1, sehingga monazite dan huttonit (ThSiO₄) membentuk larutan padat sederhana [1].
• Cheralit/brabantit: Ca²⁺ + Th⁴⁺ ↔ 2 REE³⁺, yang umum pada granit peraluminus yang sangat terdiferensiasi [3].

Pada monazite dari tambang timah Bangka, kandungan ThO₂ mencapai 18%, sebagian besar berupa komponen huttonit, dan kandungan Y₂O₃ mencapai 3,5% [2]. Hal ini ditafsirkan sebagai tanda pembentukan pada suhu tinggi [2]. Kandungan Th membuat monazite bersifat radioaktif, sehingga menjadi kendala dalam pengolahannya [12].

Hubungan Kasiterit dan Mineral Monazite pada Endapan Letakan

Kasiterit dan monazite tidak terikat secara kimia di dalam kristal. Timah dibawa oleh kasiterit, REE oleh monazite dan xenotime, serta thorium yang secara khusus biasanya terkandung di dalam monazite [6]. Hubungan keduanya bersifat genetik dan terjadi saat pengendapan. Timah mengendap sebagai kasiterit dari cairan hidrotermal tahap akhir pada granit induk [9], sedangkan monazite, xenotim, dan zirkon sudah ada sebagai mineral aksesori di granit dan pegmatit pada sabuk timah yang sama [9]. Saat granit lapuk, semua mineral ini terkikis dan terkumpul menjadi endapan letakan pada masa Neogen–Kuarter [9].

Tabel berikut menunjukkan komposisi konsentrat letakan di satu lokasi studi di Bangka, berupa rata-rata kandungan mineral [6]:

Table 1 Komposisi Konsentrat Letakan di Titik Lokasi Bangka [6]

Hubungan ini tidak selalu sama di semua tempat. Pada tailing tambang timah Bom Futuro (Rondônia, Brasil), kasiterit sekitar 6% tetapi monazite hanya sekitar 0,1%, sehingga REE tidak terkonsentrasi [7]. Hal ini wajar karena keberadaan monazite bergantung pada jenis granit sumber dan sejarah erosinya, bukan hanya pada adanya kasiterit. Jadi, adanya timah adalah petunjuk, bukan jaminan, adanya REE.

Hubungan SiO₂ dengan Mineral Monazite

SiO₂ berhubungan dengan monazite dalam tiga cara.

1. Matriks dan logam dasar. Kuarsa adalah mineral terbanyak pada konsentrat letakan (sekitar 52–53%, lihat pada table 1) [6]. Pada tailing kaya kuarsa di tambang timah Bangka, monazite, xenotim, zirkon, torit, dan uraninit ditemukan di dalam kuarsa atau di batas butirnya, dengan ukuran sekitar 5–50 µm dan masih relatif segar [2]. Di batuan sumbernya, urat kuarsa pada granitic saprolite Bangka juga membawa timah dan REE [9], dan urat hidrotermal berisi kuarsa, kasiterit, xenotim, serta monazite [12].
2. Silikon di dalam struktur monazite. Si dapat menggantikan P, dan penggantian Th serta Si masing-masing bisa mencapai sekitar 25% [11]. Inilah SiO₂ yang benar-benar ada di dalam monazite, dan berkaitan erat dengan kandungan ThO₂ serta sifat radioaktifnya.
3. Mineral Ikutan. Zirkon (ZrSiO₄) dan torit ((Th,U)SiO₄) ditemukan bersama monazite di tailing Bangka [2]. Namun, zirkon dan ilmenit pada sampel Bangka-Belitung tidak mengandung REE, sehingga keduanya dianggap mineral bernilai ekonomi lain, bukan sumber REE [8].

Perbedaan pentingnya: kuarsa pada poin 1 adalah pengotor fisik yang dapat dipisahkan, sedangkan silikon pada poin 2 adalah bagian dari kisi kristal yang tidak dapat dilepas secara mekanis.

Kesimpulan

Hubungan SnO₂, SiO₂, dan REE pada monazite terdiri atas tiga jenis yang berbeda. Pertama, SnO₂ berhubungan dengan monazite secara genetik, yaitu berasal dari granit yang sama dan mengendap bersama, tanpa penggantian unsur di dalam kristal. Kedua, SiO₂ hadir sebagai kuarsa yang dapat dipisahkan secara fisik, dan sebagai Si⁴⁺ yang menggantikan P⁵⁺ di dalam kisi monazite (huttonit) sehingga tidak dapat dipisahkan secara mekanis. Ketiga, REE terkonsentrasi di monazite (REE ringan) dan xenotim (REE berat), bukan di kasiterit, zirkon, atau ilmenit.

Untuk eksplorasi dan pengolahan, kandungan timah dapat menjadi petunjuk adanya monazite pada granitic alluvial deposits. Namun, kadar REE tetap harus dipastikan dengan analisis mineralogi, dan kandungan Th perlu diperhitungkan sejak awal.

Daftar Pustaka

[1] Della Ventura, G., Mottana, A., Parodi, G.C., dkk. (1996). Monazite-huttonite solid-solutions from the Vico Volcanic Complex, Latium, Italy. Mineralogical Magazine, 60.

[2] Deon, F., Appelt, O., Wilke, F., dkk. Rare Earth Elements (REEs) in mine waste: a way to solve the rising worldwide REEs demand? (abstrak).

[3] Förster, H.-J. (1998). The chemical composition of REE-Y-Th-U-rich accessory minerals in peraluminous granites: the monazite-(Ce)-brabantite solid solution series. American Mineralogist, 83.

[4] Electron microprobe monazite ages from a tin placer deposit on Bangka Island, Indonesia (2021). GFZ Potsdam.

[5] Radioactive mineral distribution on tin placer deposits of Southeast Asia tin belt granite in Bangka Island. Eksplorium, BATAN.

[6] Studi endapan timah letakan residual dan koluvial, Bangka. Repositori UGM.

[7] SEM-based mineralogical characterization of artisanal tin tailings from Rondônia, Brazil.

[8] Syafrizal, dkk. Characterization of rare earth elements in cassiterite-associated minerals in Bangka-Belitung Islands, Indonesia. Indonesian Journal on Geoscience.

[9] The correlation between REEs and tin in granite, quartz vein, and weathered granite samples in South Bangka. Geological Society of Malaysia.

[10] Transition from monazite-(Ce) to xenotime-(Y) (radiation damage, Rietveld refinements). Minerals, 11 (2021).

[11] USGS Open-File Report 91-580: monazite family minerals and REE distribution.

[12] Zglinicki, K., Szamałek, K., Konopka, G. (2020). Monazite-bearing post processing wastes and their potential economic significance.