Aluminium

Aluminium diambil dari bahasa Latin: alumen, alum. Orang-orang Yunani dan Romawi kuno menggunakan alum sebagai cairan penutup pori-pori dan bahan penajam proses pewarnaan. C.M. Hall seorang berkebangsaan Amerika dan Paul Heroult berkebangsaan Prancis, pada tahun 1886 mengolah Aluminium dari Alumina dengan cara elektrolisa dari garam yangterfusi. Selain itu Karl Josep Bayer seorang ahli kimia berkebangsaan Jerman mengembangkan proses yang dikenal dengan nama proses Bayer untuk mendapat Aluminium murni. Penggunaan Aluminium ini menduduki urutan kedua setelah besi dan baja dan tertinggi pada logam bukan besi untuk kehidupan industri.

Pengolahan Aluminium.

Aluminium adalah elemen di bumi yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga. Tapi ada yang tau ngga asal mula aluminium dari mana???

Yah, aluminium diperoleh dari biji aluminium yang sering dikatakan sebagai Bauksit atau yang didalam bahasa Inggrisnya disebut bauxite. Kabarnya bauksit ditemukan pada tahun 1821 oleh geolog bernama Pierre Berthier pemberian nama sama dengan nama desa Les Baux di selatan Perancis.

Bauksit atau dengan kata lain bijih Aluminium adalah bahan dasar untuk membuat logam yang dinamakan Aluminium, logam yang biasanya digunakan untuk membuat berbagai barang seperti panci, kuali/wajan, kaleng minuman bahkan alat-alat kendaraan bermotor sampai pada bahan pembuat pesawat terbang karena aluminium adalah logam yang logam tergolong logam ringan.

Bauksit yang diambil dari alam tidak serta merta dapat dijadikan peralatan masak ibu-ibu rumah tangga, tetapi diolah terlebih dahulu. Aluminium dibuat menurut proses Hall-heroult yang ditemukan oleh Charles M. Hall di Amerika Serikat dan Paul Heroult tahun 1886. Pengolahan aluminium dan bauksit meliputi tahap Pemurnian bauksit untuk memperoleh alumina murni dan Peleburan/reduksi alumina dengan elektrolisi proses pengolahan aluminium harus melewati beberapa proses antara lain. untuk lebih jelas lihat juga Proses Bayer dan Proses Hall-Heroult.

1. Proses Bayer merupakan proses pemurnian bijih bauksit untuk memperoleh aluminium oksida (alumina)

2. Proses Hall-Heroult merupakan proses peleburan aluminium oksida untuk menghasilkan aluminium murni.

Proses Bayer terdiri dari 3 tahap yaitu ekstraksi, presipitasi, dan kalsinasi.

1. Tahap ekstraksi

Tahap ekstraksi atau tahap digestion merupakan tahap pertama dalam proses Bayer. Bauksit dan natrium hidroksida diumpankan secara terpisah ke dalam autoclaves, tubular reactor, dan steel vessel. Kondisi operasi tahap ini adalah pada temperatur 140 oC dan tekanan 34 atm. Alumina hidrat yang terdapat di dalam bauksit larut di dalam natrium hidroksida dan menghasilkan natrium aluminat (NaAlO2).

Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah :

Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2 H2O

AlO(OH) + NaOH → NaAlO2 + H2O

Aluminium hidroksida larut di dalam natrium hidroksida, sedangkan zat – zat lain seperti silika dan semua oksida logam lainnya tidak larut di dalam natrium hidroksida. Larutan natrium aluminat dan natrium hidroksida disebut dengan green liquor, sedangkan zat – zat yang tidak larut di dalam natrium hidroksida seperti silika, oksida besi, titanium oksida (TiO2), kaolin (H4Al2Si2O9), dan oksida logam lain membentuk red mud. Natrium aluminat yang terbentuk didinginkan hingga 50 – 85 oC dalam flash tank.

Ada dua macam reaksi lainnya yang terjadi pada proses ekstraksi yaitu :

A. Desilication

Desilication merupakan reaksi antara silika yang terdapat di dalam bauksit, seperti kaolin, dengan natrium hidroksida membentuk natrium silikat terlarut. Pada temperatur digestion, natrium silikat membentuk natrium aluminium silikat yang tidak larut.

Reaksi yang terjadi adalah :

5 Al2Si2O5(OH)4 + 2 Al(OH)3 + 12 NaOH → 2 Na6Al6Si5O17(OH)10 + 10 H2O

Desilication dipengaruhi oleh temperatur tinggi dan waktu tinggal unutk mendapatkan produk yang murni.

B. Causticization of liquor

Causticization of liquor merupakan reaksi antara kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dengan natrium karbonat untuk meregenerasi natrium hidroksida dan presipitasi kalsium karbonat. Reaksi ini merupakan reaksi yang penting dalam proses Bayer. Reaksi yang terjadi adalah :

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2 NaOH

Natrium karbonat dihasilkan pada proses Bayer karena degradasi zat – zat organik oleh natrium hidroksida dan karena absorpsi CO2 selama larutan terkena udara luar.

2. Tahap pemisahan

Tahap kedua dari proses Bayer adalah tahap pemisahan natrium aluminat dengan red mud. Larutan natrium aluminat difiltrasi untuk memisahkan red mud. Red mud ditambahkan flokulan untuk meningkatkan settling rate, kemudian dipindahkan dengan menggunakan thickener yang berdiameter besar. Partikel – partikel padat yang terkandung dalam red mud dipisahkan dengan filter press. Sedangkan, aluminium yang masih terdapat di dalam red mud didaur ulang dengan menggunakan counter current 18 decantation. Red mud ditambah dengan kapur (Ca(OH)2) untuk causticization supaya terbentuk natrium hidroksida dan kalsium karbonat.

Reaksi yang terjadi yaitu :

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3

Natrium hidroksida ini dapat digunakan kembali pada proses awal.

3. Tahap presipitasi

Presipitasi dilakukan untuk memisahkan aluminium hidroksida (Al(OH)3). Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah :

NaAlO2 + 2 H2O → Al(OH)3 + NaOH

Presipitasi Al(OH)3 tidak terjadi dengan sendirinya, sehingga presipitasi dilakukan dengan cara menambahkan kristal aluminium hidroksida untuk menginisiasi presipitasi. Ada 6 macam precipitating agents yang dapat digunakan di dalam proses ini antara lain :

• Hidrogen peroksida (H2O2)

• Karbon dioksida (CO2)

• Amonium karbonat ((NH4)2CO3)

• Amonium hidrogen karbonat ((NH4)HCO3)

• Amonium aluminium sulfat ((NH4)2Al(SO4)2)

• Kristal aluminium hidroksida (Al(OH)3

4. Tahap kalsinasi

Aluminium hidroksida dikeringkan di dalam rotary kiln atau fluid – bed calciners pada temperatur 1100 – 1500 ^oC untuk melepaskan air. Hasil kalsinasi aluminium hidroksida adalah alumina. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah :

2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O

Dari kedelapan proses pemisahan alumina dari spent catalyst, proses Bayer merupakan proses yang paling akhir ditemukan. Setelah ditemukan proses Bayer, proses – proses yang lain tidak digunakan lagi. Hal ini disebabkan :

• Proses Bayer merupakan proses yang paling ekonomis. Pada proses Bayer, tidak diperlukan temperatur yang tinggi dalam proses digestion.

• Proses Bayer tidak memerlukan banyak energi sehingga biaya produksi yang dibutuhkan tidak terlalu besar.

Proses Hall-Heroult

Peleburan alumina menjadi aluminium logam terjadi dalam tong baja yang disebut pot reduksi atau sel elektrolisis. Bagian bawah pot dilapisi dengan karbon, yang bertindak sebagai suatu elektroda (konduktor arus listrik) dari sistem. Secara umum pada proses ini, leburan alumina dielektrolisis, dimana lelehan tersebut dicampur dengan lelehan elektrolit kriolit dan CaF2 di dalam pot dimana pada pot tersebut terikat serangkaian batang karbon dibagian atas pot sebagai katoda. Karbon anoda berada dibagian bawah pot sebagai lapisan pot, dengan aliran arus kuat 5-10 V antara anoda dan katodanya proses elektrolisis terjadi. Tetapi, arus listrik dapat diperbesar sesuai keperluan, seperti dalam keperluan industri.

Alumina mengalami pemutusan ikatan akibat elektrolisis, lelehan aluminium akan menuju kebawah pot, yang secara berkala akan ditampung menuju cetakan berbentuk silinder atau lempengan. Masing – masing pot dapat menghasilkan 66.000-110.000 ton aluminium per tahun(Anonymous,2009). Secara umum, 4 ton bauksit akan menghasilkan 2 ton alumina, yang nantinya akan menghasilkan 1 ton alumunium.

Adapun sifat-sifat Aluminium antara lain sebagai berikut:

a) Ringan

Memiliki bobot sekitar 1/3 dari bobot besi dan baja, atau tembaga dan banyak digunakan dalam industri transportasi seperti angkutan udara.

b) Tahan terhadap korosi

Sifatnya durabel sehingga baik dipakai untuk lingkungan yang dipengaruhi oleh unsur-unsur seperti air, udara, suhu dan unsur-unsur kimia lainnya, baik di ruang angkasa atau bahkan sampai ke dasar laut.

c) Kuat

Aluminium memiliki sifat yang kuat terutama bila dipadu dengan logam lain. Digunakan untuk pembuatan komponen yang memerlukan kekuatan tinggi seperti: pesawat terbang, kapal laut, bejana tekan, kendaraan dan lain-lain.

d) Mudah dibentuk

Proses pengerjaan Aluminium mudah dibentuk karena dapat disambung dengan logam/material lainnya dengan pengelasan, brazing, solder, adhesive bonding, sambungan mekanis, atau dengan teknik penyambungan lainnya.

e) Konduktor listrik

Aluminium dapat menghantarkan arus listrik dua kali lebih besar jika dibandingkan dengan tembaga. Karena Aluminium tidak mahal dan ringan, maka Aluminium sangat baik untuk kabel-kabel listrik overhead maupun bawah tanah (Surdia, T. 1992).

f) Konduktor panas

Sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada mesin-mesin/alat-alat pemindah panas sehingga dapat memberikan penghematan energi.

g) Memantulkan sinar dan panas

Aluminium dapat dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki kemampuan pantul yang tinggi yaitu sekitar 95% dibandingkan dengan kekuatan pantul sebuah cermin. Sifat pantul ini menjadikan Aluminium sangat baik untuk peralatan penahan radiasi panas.

h) Non magnetik

Aluminium sangat baik untuk penggunaan pada peralatan elektronik, pemancar radio/TV dan lain-lain. Dimana diperlukan faktor magnetisasi negatif.

Sinonim	Aluminium oksida
Rumus Molekul	Al₂O₃
Berat Molekul	101,96
Deskripsi	Berbentuk serbuk berwarna putih
Densitas	3,97 g /cm³
Kelarutan dalam air	Tidak larut dalam air
Titik didih	~ 3000 °C
Titik leleh	2054 °C
Kapasitas panas	79,04 J / mol . K
ΔH_f^osolid	– 1675,7 kJ / mol

Adapun sifat-sifat Aluminium antara lain sebagai berikut: