Genesa

Secara umum genesa bahan galian mencakup aspek-aspek keterdapatan, proses pembentukan, komposisi, model (bentuk, ukuran, dimensi), kedudukan, dan faktor-faktor pengendali pengendapan bahan galian (geologic controls).

Tujuan utama mempelajari genesa suatu endapan bahan galian adalah sebagai pegangan dalam menemukan dan mencari endapan-endapan baru, mengungkapkan sifat-sifat fisik dan kimia endapan bahan galian, membantu dalam penentuan (penyusunan) model eksplorasi yang akan diterapkan, serta membantu dalam penentuan metoda penambangan dan pengolahan bahan galian tersebut.

Uranium ditemukan pada tahun 1789 oleh Martin Klaproth, seorang ilmuwan Jerman. Nama Uranium diambil dari nama planet Uranus yang ditemukan 8 tahun sebelumnya.

Uranium terbentuk bersamaan dengan terjadinya bumi. Karena itu uranium dapat diketemukan di setiap batuan dan juga di air laut. Batuan yang mengandung uranium kadar tinggi disebut batuan uranium atau ”uranium ore” atau ”pitch-blende”

Saat ini dan di masa depan, uranium merupakan sumber energi penting mengingat kelimpahannya  yang cukup besar. Meskipun demikian uranium dikategorikan sebagai sumber energi tak-terbarukan atau ”non-renewable energy source”.

Cadangan uranium yang telah diketahui secara pasti saat ini dan dapat dipungut dengan biaya kurang dari 130 USD/kgU adalah 3,3 juta ton. Cadangan uranium teridentifikasi yang dapat dipungut dengan biaya kurang dari 130 USD/kgU adalah 5,5  juta ton.Adapun uranium yang terkandung dalam batuan phosphate diperkirakan 22 juta ton, dan di air laut adalah 4200 juta ton.

Peristiwa-peristiwa alam dan proses geologi telah membentuk uranium sebagai mineral. Karena mineral tersebut bersifat radioaktif dan untuk mendapatkannya harus melalui proses penggalian dalam tambang, maka uranium  seringkali dikenal juga sebagai bahan galian nuklir. Mineral uranium terdapat dalam kerak bumi pada hampir semua jenis batuan, terutama batuan asam seperti granit, dengan kadar 3-4 gram dalam satu ton batuan. Di alam dapat ditemukan lebih dari 100 jenis mineral uranium, antara lain yang terkenal adalah uraninite, pitchblende, coffinite, brannerite, carnatite dan tyuyamunite.

Kandungan uranium dalam mineral, besarnya cadangan dan sifat cadangan sangat menentukan nilai ekonomi mineral tersebut. Untuk selanjutnya perlu dibedakan antara mineral dan bijih. Mineral adalah senyawa alamiah dalam kerak bumi, sedang bijih merupakan mineral yang memberi nilai ekonomi apabila dieksploitasikan. Dahulu hanya bijih dengan kadar di atas 0,1 persen yang menarik perhatian. Namun karena permintaan uranium yang terus menunjukkan peningkatan dari waktu ke waktu, maka saat ini orang mengambil bijih dengan kadar uranium kurang lebih 0,03 persen.

Kadar uranium dalam batuan granit relatif paling tinggi bila dibandingkan dengan kadarnya di dalam batuan beku lainnya. Oleh sebab itu, batuan tersebut dapat dikatakan sebagai pembawa uranium. Batuan granit dengan volume 1 km3 dapat membentuk cebakan uranium sebanyak 2.500 ton. Pada umumnya uranium dalam batuan ini terdistribusi secara merata dan dapat

dijumpai dalam bentuk mineral uranit maupun oksida komplek euksinit betafit. Uranit merupakan bahan di mana komponen utamanya dengan prosentase lebih dari 80 % berupa uranium, sedang euksinit betafit merupakan bahan dengan kandungan uraniumnya cukup besar (lebih dari 20 %) tetapi uranium tersebut bukan merupakan komponen utamanya.

Uranium adalah suatu unsur kimia logam yang diklasifikasikan antara kelompok aktinida pada tabel periodik unsur. Unsur ini mungkin paling terkenal sebagai sumber bahan utama untuk senjata nuklir dan pembangkit listrik, tetapi juga memiliki berbagai macam kegunaan. Simpanan uranium telah ditemukan di beberapa daerah di dunia, dan unsur ini cukup melimpah di alam. Karena unsur ini beracun dan radioaktif dan karena telah ia berpotensi sangat berbahaya, akses ke pasokan uranium dunia dibatasi secara ketat.

Unsur kimianya

Uranium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang U dan nomor atom 92. Ia merupakan logam putih keperakan yang termasuk dalam deret aktinida tabel periodik. Uranium memiliki 92 proton dan 92 elektron, dan berelektron valensi 6. Inti uranium mengikat sebanyak 141 sampai dengan 146 neutron, sehingganya terdapat 6 isotop uranium. Isotop yang paling umum adalah uranium-238 (146 neutron) dan uranium-235 (143 neutron). Semua isotop uranium tidak stabil dan bersifat radioaktif lemah. Uranium memiliki bobot atom terberat kedua di antara semua unsur-unsur kimia yang dapat ditemukan secara alami.[3] Massa jenis uranium kira-kira 70% lebih besar daripada timbal, namun tidaklah sepadat emas ataupun tungsten. Uranium dapat ditemukan secara alami dalam konsentrasi rendah (beberapa bagian per juta (ppm) dalam tanah, bebatuan dan air.

Uranium yang dapat dijumpai secara alami adalah uranium-238 (99,2742%), uranium-235 (0,7204%), dan sekelumit uranium-234 (0,0054%). Uranium meluruh secara lambat dengan memancarkan partikel alfa. Umur paruh uranium-238 adalah sekitar 4,47 milyar tahun, sedangkan untuk uranium-235 adalah 704 juta tahun.[4] Oleh sebab itu, uranium dapat digunakan untuk penanggalan umur Bumi.

Uranium-235 merupakan satu-satunya isotop unsur kimia alami yang bersifat fisil (yakni dapat mempertahankan reaksi berantai pada fusi nuklir), sedangkan uranium-238 dapat dijadikan fisil menggunakan neutron cepat. Selain itu, uranium-238 juga dapat ditransmutasikan menjadi plutonium-239 yang bersifat fisil dalam reaktor nuklir. Isotop uranium lainnya yang juga bersifat fisil adalah uranium-233, yang dapat dihasilkan dari torium.

Ada tiga jenis isotop uranium alam yang diperoleh dari hasil penambangan, yaitu 235U dengan kadar 0,715 %, 238U dengan kadar 99,825 % dan 234U dengan kadar yang sangat kecil. Dari ketiga isotop uranium tersebut, hanya 235U yang dapat digunakan sebagai bahan bakar fisi.

Unsur kimia uranium

Keterdaapatan uranium di alam

Uranium tersebar dalam batuan dan bahkan dalam air laut. Akan tetapi, seperti logam pada umumnya, uranium jarang terkonsentrasi secara cukup untuk bernilai ekonomis.

Bijih uranium memang jarang dijumpai di dunia ini, namun begitu ada beberapa tempat yang memang kaya dengan bijih tersebut. Bijih ini merupakan bijih radioaktif, sehingga uranium sering dijumpai pada daerah yang gersang karena pepohonan tidak bisa hidup dengan baik di daerah yang kandungan uraniumnya tinggi. Di Indonesia mungkin ada beberapa tempat yang mengindikasikan adanya bahan raioaktif ini salah satunya tempat yang ada di Jawa Timur yang relatif gersang. Beberapa macam bijih uranium yang sering dijumpai:1. Coffinit : U(SiO4)(1-x)(OH)4x2. Gummit : UO3∙nH2O3. Bequerelit : 2UO3∙3H2O4. Uraninit : UO25. Pitchblende : U3O8

Selain beberapa macam bijih di atas, masih ada lagi bijih uranium dengan valensi 6+ yaitu: Carnotit, Schroecingenit, Zippeite, Uranopilit, Johannite. Bijih yang sering dijumpai adalah Uraninit (UO2) dan Pitchblende (U3O8) dengan kadar di alam sekitar 1%.

Deposit Uranium di Indonesia tentunya sangat menarik. Namun sebelum melihat depositnya kita lihat dulu bagaimana kisah deposit ini di saentero dunia.

Dari kompilasi Burrows (2010), U yg terkandung dalam sedimentary phosporite (disebut sbg tipe Phosphorite) menyumbaJJng jumlah sumberdaya global (tingkat dunia) terbanyak (6,5 juta ton U). Tetapi kadar U pada tipe deposit ini relative rendah yakni 50 – 500ppm. Seluruh tipe deposit ini dideliniasi dari cekungan tua (Phanerozoic) di USA, Maroko dan Yordania, walau sampai saat ini belum ada yg berproduksi.

Penyumbang terbesar kedua dari cadangan global adalah dari type deposit “black shale” yakni 4,4 juta ton dengan kadar rendah 50 – 400ppm (seperti halnya type phosphorite, belum ada produksi tercatat dari type deposit ini). Lagi-lagi deposit ini berasal dari cekungan sedimen tua berumur Cambrian (spt Alum Shale-Ranstad di Swedia).

Terbesar ketiga adalah “Sandstone hosted” yakni sebesar 1,5 juta ton U. Menariknya, type deposit ini punya kisaran umur panjang dari Phanerozic sampai Tertiary. Kadar rata-rata adalah 50 – 500ppm, dan sampai 2007 sudah diproduksi sekitar 10,000 ton U yg merupakan 30% produksi dunia (yakni dari Kazakhstan, Australia, Gabon, Nigeria dan Argentina). Uranium pada deposit ini diendapkan sbg uranitite atau coffinite, diendapkan dari air formasi (basinal brines) yang berinteraksi dengan reductant spt carbonaceous material, hydrocarbon dan mineral sulfida. Deposit ini umum terendapkan dalam bentuk :

1. Ttabular sejajar dengan lapisan batupasir,2. Roll-front deposit membentuk tubuh deposit melengkung, atau 3. Deposit pengisian sepanjang patahan/ struktur.

Beberapa deposit baru tipe ini diketemukan di Kazakhstan pada sedimen (batupasir) Paleocene-Eocene (spt Inkai, Moinkum dll) yang berdampingan dengan cekungan minyak . Mungkinkah type spt ini ada di Indonesia?

Deposit dengan kadar relative tinggi adalah “unconformity related”, kadar rata-rata 1.0 – 25% U. Tipe ini menyumbang sekitar 650,000 ton global resources. Beberapa penemuan baru di Kanada (Athabasca basin) dan Australia (Ranger basin) berasal dari type ini. Sekitar 20% produksi U dunia berasal dari tipe ini. Type ini diendapkan pada basin tua (basal zone) yang menumpang diatas basement (biasanya metamorphic) dengan kandungan U.

Type deposit lain yang berhubungan dengan magmatisme (intrusive/ plutonic related) adalah:

a. IOCG (Iron Oxide Copper Gold) – global resource sebesar 900,000 ton, dengan contoh Olympic Dam (Australia)

b. Intrusive – pegmatite hosted – global resource sekitar 290,000 ton, contoh di Greenland, South Africa, dan penemuan baru di Rossing (Namibia).

c. Volcanic – caldera associated – 210,000 ton, spt di Dornot (Mongolia), Xiangshan (China), McDermit (USA)

Untuk tipe IOCG, kemungkinan keterdapatannya di Indonesia kecil, karena sejauh ini IOCG terjadi di lingkungan magmatisme alkaline tua (Proterozoic) – walaupun di diskusi MGEI, bbrp kawan membantahnya bahwa IOCG bisa saja terjadi di lingkungan magmatisme muda spt yg terjadi di Andes. Beberapa model keterdapatan U diilustrasikan pada diagram di bawah ini.

 Diagram menunjukkan model deposit U (Burrows, 2010)

Dan tentusaja dalam lingkungan vulkanik active seperti yang terbanyak di Indonesia juga memiliki kemungkinan terdapatnya jebakan Uranium ini.

 Model deposit U di lingkungan kaldera

Indonesia sebagai negara yang memiliki kondisi tektonik yang sangat kompleks tentusaja akan memiliki potensi terdapatnya uranium ini. Dan BATAN sebagai satu-satunya otoritas pengelola mineral radioaktif telah mengeluarkan peta sumberdaya spt yg ada di bawah ini.

 Fig. 5. Radioactive Mineral Resources Map (BATAN, 2010 – dari LT IAGI-MGEI, 2010)

Beberapa Negara yang memilki uranium

Australia memiliki cadangan uranium sekitar 732.000 ton yang dapat ditambang dengan beaya 80 USD/kgU (jauh dibawah harga pasar), Kanada memiliki 345.000 ton uranium. Cadangan uranium Australia dalam kategori ini adalah sekitar 27% cadangan dunia, sedangkan Kanada sekitar 13%. Walaupun kalah dalam jumlah cadangan, faktor politis membuat Kanada lebih unggul dari Australia sebagai penyuplai utama uranium di pasar dunia.

Pada tahun 2005 Australia mengekspor lebih dari 12.000 ton U3O8bernilai hampir 600 juta dollar Australia. Produksi aktual adalah sekitar 23% dari total dunia. Kanada menghasilkan hampir 14.000 ton U3O8pada tahun 2005, sekitar sepertiga dari total dunia dan sebagian besar diekspor.

Selain Australia dan Kanada, negara lain yang memiliki cadangan uranium signifikan adalah : Kazakhstan (16%), AS, Afrika Selatan, Namibia, Brasil, Nigeria dan Rusia. Beberapa negara lain memiliki sedikit cadangan yang dapat ditambang jika diperlukan.

Total produksi uranium dari penambangan pada tahun 2009 adalah 50.572 tonU, yang-mana 36% diproduksi dengan metode ISL. Kazakhstan merupakan negara pemroduksi terbesar, yaitu 13.820 tonU atau 27%  dari total produksi dunia dari penambangan, diikuti Kanada 20% dan Australia 16%.

Perkiraan produksi pada tahun 2010 adalah 55.000 tonU. Hal ini dikarenakan adanya peningkatan tajam aktivitas penambangan di Kazahkstan dan Namibia.

Uranium dijual hanya kepada negara-negara penandatangan NPT dan mengizinkan inspeksi internasional untuk memverifikasi penggunaannya hanya untuk tujuan damai. Konsumen untuk uranium Australia juga harus memiliki perjanjian safeguard bilateral dengan Australia. Kanada juga memiliki peraturan ini.

Jakarta – TAMBANG. Kazakstan saat ini menempati posisi teratas tiga negara produsen uranium terbesar di dunia. Volume produksi bahan baku nuklir negara pecahan Uni Sovyet itu mencapai 28% suplai dunia. Disusul oleh Kanada sebesar 20% di posisi kedua, dan Australia di posisi ketiga dengan tingkat produksi 16%.

Meski demikian, deposit uranium terbesar masih dipegang oleh Australia,” ungkap Direktur Pusat Pengembangan Geologi Nuklir (PPGN) Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN), Johan Baratha Hutabarat.

Menurutnya, uranium sudah dimanfaatkan sebagai bahan bakar PLTN oleh banyak negara maju. Diantaranya Amerika Serikat (AS), Perancis, Jerman, Belgia, Jepang, China, bahkan sudah merambah ke Timur Tengah.

Sebagai sumber energi, uranium tergolong murah dan ramah lingkungan, ujarnya. Mereka yang tidak memiliki cadangan uranium sendiri, mengimpor dari negara-negara produsen. Selama ini negara yang cukup banyak mengimpor uranium adalah Belgia, Jerman, dan AS.

Untuk AS, sebenarnya memiliki sumber daya uranium sendiri, diantaranya di Texas yang cebakan uraniumnya cukup besar. Tapi negara adi kuasa ini lebih memilih impor, dan menjadikan sumber dayanya cadangan jangka panjang. Mungkin nanti setelah semua cadangan uranium di negara lain habis, baru AS menambang uraniumnya.

China juga dalam waktu dekat akan menjadi importir uranium yang besar. Negeri Panda itu belum lama ini sudah membangun enam PLTN, namun tidak memiliki deposit uranium.

Demikian pula dengan Uni Emirat Arab yang lima bulan lalu baru meneken kontrak dengan Korea, untuk pembangunan beberapa PLTN. Arab Saudi pun sudah menyatakan minatnya untuk membangun PLTN.

Sistem penambangan

1. Tambang terbuka (open pit)Dalam penambangan terbuka, membebani dihilangkan dengan pengeboran dan

peledakan untuk mengekspos tubuh bijih, yang kemudian ditambang oleh peledakan dan penggalian menggunakan loader dan dump truck. Pekerja menghabiskan banyak waktu di kabin tertutup sehingga membatasi paparan radiasi. Air banyak digunakan untuk menekan kadar debu di udara.

2. Underground miningJika uranium yang terlalu jauh di bawah permukaan untuk penambangan terbuka,

tambang bawah tanah dapat digunakan dengan terowongan dan lubang digali untuk mengakses dan menghapus bijih uranium. Ada kurang limbah bahan dihapus dari tambang bawah tanah dari tambang terbuka, namun jenis pertambangan menghadapkan pekerja bawah tanah ke tingkat tertinggi gas radon.

Pertambangan uranium bawah tanah pada prinsipnya tidak berbeda dengan pertambangan batu keras lainnya dan bijih lainnya sering ditambang di asosiasi (misalnya, tembaga, emas, perak). Setelah tubuh bijih telah diidentifikasi poros tenggelam di sekitar pembuluh darah bijih, dan crosscuts didorong horizontal untuk pembuluh darah di berbagai tingkatan, biasanya setiap

100 sampai 150 meter. Terowongan sama, yang dikenal sebagai drift, didorong sepanjang urat bijih dari potong tersebut. Untuk mengekstrak bijih, langkah berikutnya adalah untuk mengarahkan terowongan, dikenal sebagai menimbulkan ketika ke atas driven dan winzes ketika didorong ke bawah melalui deposit dari tingkat ke tingkat. Kenaikan gaji selanjutnya digunakan untuk mengembangkan lombong dimana bijih ditambang dari pembuluh darah.

Para lombong, yang merupakan lokakarya tambang, adalah penggalian dari mana bijih diekstrak. Dua metode penambangan lombong yang umum digunakan. Dalam "cut and fill" metode atau dicabutnya terbuka, ruang yang tersisa penghapusan berikut bijih setelah peledakan diisi dengan batuan sisa dan semen. Dalam metode "penyusutan", hanya bijih rusak cukup dihapus melalui peluncuran bawah ini untuk memungkinkan penambang bekerja dari bagian atas tumpukan untuk mengebor dan ledakan lapisan berikutnya untuk dipatahkan, akhirnya meninggalkan lubang besar. Metode lain, yang dikenal sebagai ruang dan pilar, digunakan untuk lebih tipis, datar tubuh bijih. Dalam metode ini tubuh bijih yang pertama dibagi menjadi blok oleh berpotongan drive, menghapus bijih sementara melakukan hal itu, dan kemudian secara sistematis menghapus blok, meninggalkan bijih cukup untuk mendukung atap.

Kegunaan / pemanfaatan

Ada beberap kegunaan atau pemanfaatan uranium sebagai : Bahan bakar nuklir,

Bahan bakar nuklir adalah semua jenis material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi nuklir, demikian bila dianalogikan dengan bahan bakar kimia yang dibakar untuk menghasilkan energi. Hingga saat ini, bahan bakar nuklir yang umum dipakai adalah unsur berat fissil yang dapat menghasilkan reaksi nuklir berantai di dalam reaktor nuklir; Bahan bakar nuklir dapat juga berarti material atau objek fisik (sebagai contoh bundel bahan bakar yang terdiri dari batang bahan bakar yang disusun oleh material bahan bakar, bisa juga dicampur dengan material struktural, material moderator atau material pemantul (reflector) neturon. Bahan bakar nuklir fissil yang seirng digunakan adalah 235U dan 239Pu, dan kegiatan yang berkaitan dengan penambangan, pemurnian, penggunaan dan pembuangan dari material-material ini termasuk dalam siklus bahan bakar nuklir. Siklus bahan bakar nuklir penting adanya karena terkait dengan PLTN dan senjata nuklir.

Tidak semua bahan bakar nuklir digunakan dalam reaksi fissi berantai. Sebagai contoh, 238Pu dan beberapa unsur ringan lainnya digunakan untuk menghasilkan sejumlah daya nuklir melalui proses peluruhan radioaktif dalam generator radiothermal, dan baterai atom. Isotop ringan seperti 3H (tritium) digunakan sebagai bahan bakar fussi nuklir. Bila melihat pada energi ikat pada isotop tertentu, terdapat sejumlah energi yang bisa diperoleh dengan memfungsikan unsur-unsur dengan nomor atom lebih kecil dari besi, dan memfisikan unsur-unsur dengan nomor atom yang lebih besar dari besi.

Mixed oxide, atau Bahan bakar MOX, adalah campuran dari plutonium dan uranium alam atau uranium depleted yang bersifat serupa (meskipun tidak persis sama) dengan uranium dengan pengkayaan yang digunakan dalam sebagian besar reaktor nuklir. Bahan bakar MOX adalah bahan bakar alternatif dari bahan bakar uranium dengan pengkayaan rendah yang digunakan dalam reaktor air ringan (light water reactor) yang mendominasi jenis PLTN.

Senjata nuklir adalah senjata yang mendapat tenaga dari reaksi nuklir dan mempunyai daya pemusnah yang dahsyat - sebuah bom nuklir mampu memusnahkan sebuah kota. Senjata nuklir telah digunakan hanya dua kali dalam pertempuran - semasa Perang Dunia II oleh Amerika Serikat terhadap kota-kota Jepang, Hiroshima dan Nagasaki.Pada masa itu daya ledak bom nuklir yg dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki sebesar 20 kilo(ribuan) ton TNT. Sedangkan bom nuklir sekarang ini berdaya ledak lebih dari 70 mega(jutaan) ton TNT

Negara pemilik senjata nuklir yang dikonfirmasi adalah Amerika Serikat, Rusia, Britania Raya (Inggris), Perancis, Republik Rakyat Cina, India, Korea Utara dan Pakistan. Selain itu, negara Israel dipercayai mempunyai senjata nuklir, walaupun tidak diuji dan Israel enggan mengkonfirmasi apakah memiliki senjata nuklir ataupun tidak. Lihat daftar negara dengan senjata nuklir lebih lanjut.

Gambar : Bom atom

Pengolahan

• Pengolahan Uranium

Kadar uranium dalam bijih umumnya sangat rendah, yaitu berkisar antara 0,1 – 0,3 % atau 1-3 kg uranium tiap ton bijih. Untuk mempermudah dan menekan biaya transportasi, maka uranium dalam bijih ini perlu diolah terlebih dahulu. Tujuan utama dari pengolahan adalah untuk pemekatan dengan cara mengurangi sebanyak mungkin bahan lain yang ada dalam bijih sehingga dapat menyederhanakan proses transportasi ke tempat pemrosesan berikutnya. Pengolahan bijih uranium dapat dilakukan dengan cara penggerusan, pelindihan maupun ekstraksi kimia dan pengendapan. Hasil akhir dari proses pengolahan uranium ini adalah diperolehnya endapan kering berwarna kuning yang disebut pekatan (konsentrat) yang  berkadar uranium sekitar 70 %. Karena berwarna kuning maka endapan ini disebut juga yellowcake. Dari 1000 ton bijih rata-rata dapat dihasilkan 1,5 ton yellowcake.

• Pemurnian Uranium

Proses pemurnian bertujuan untuk merubah yellowcake menjadi bahan dengan tingkat kemurnian yang tinggi sehingga berderajad nuklir dan bebas dari unsur-unsur pengotor lainnya. Senyawa kimia bahan bakar berderajad nuklir yang dihasilkan dapat berbeda bergantung proses pemurnian yang digunakan. Dari proses pemurnian akan diperoleh produk akhir berupa UO2,

U3O8 atau U-logam yang siap untuk proses selanjutnya. Ketiga macam produk akhir proses pemurnian itu disesuaikan dengan kebutuhan calon pemakai bahan bakar nuklir.

Pemasaran

Pemasaran uranium biasanya dalam bentuk yang sudah diekstraksi dan dimurnikan hingga kadar 70%, biasa disebut ”yellow cake” U3O8. Harganya pun cukup fluktuatif, mencapai Rp 80.000 per kilogram untuk tahun ini.

Sedangkan tahun lalu harga yellow cake bisa menyentuh Rp 100.000,- per kilogram,” kata Johan Baratha kepada Majalah TAMBANG di Jakarta, awal Oktober 2010.