PROSES INDUSTRI ALUMINIUM

 Disusun oleh: KIKY FREDERIKA R   &   RIRIN ANITA S 

 

Aluminium (atau aluminum) ialah unsur kimia. Lambang aluminium ialah Al, dan nomor atomnya 13. Aluminium ialah logam paling berlimpah dikulit bumi Ia merupakan logam kedua paling mudah didapat (setelah emas) dipercayai antara (7.5% -8.1%),tetapi tidak pernah ditemukan dalam unsur bebasnya. Aluminium  tak nontoksik (dalam bentuk logam), tak bermagnet. Aluminium merupakan konduktor listrik yang baik. Terang dan kuat. Merupakan konduktor yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran atau ditarik menjadi kawat. Tahan korosi. Aluminium digunakan dalam banyak hal. Kebanyakan darinya digunakan dalam kabel bertegangan tinggi. Juga secara luas digunakan dalam bingkai jendela dan badan pesawat terbang. Ditemukan di rumah sebagai panci, botol minuman ringan, tutup botol susu dsb. Aluminium juga digunakan untuk melapisi lampu mobil dan compact disks. Aluminium dijumpai terutama dalam bijih bauksit dan terkenal karena daya tahan pengoksidaannya (oleh karena fenomena pempasifan) dan oleh sebab keringanannya. Aluminium digunakan dalam banyak industri untuk menghasilkan bermacam-macam keluaran kilang dan sangat penting dalam ekonomi dunia. Komponen berstruktur yang diperbuat daripada aluminium dan aloi-aloinya adalah penting dalam industri aeroangkasa dan juga dalam kendaraan serta bangunan, di mana keringanan, ketahanan, dan kekuatan adalah diperlukan ( Annonymous, 2008 ).

Aluminium merupakan logam yang lembut dan ringan, dengan rupa keperakan pudar, oleh karena kehadiran lapisan pengoksidaan yang tipis yang terbentuk apabila didedahkan kepada udara. Aluminium mempunyai kekuatan tegangan sebanyak 49 megapascal (MPa) dan 700 MPa sekiranya dibentuk menjadi aloi. Aluminium mempunyai ketumpatan satu pertiga daripada tembaga adalah, mudah dimesin dan ditempa; dan mempunyai ketahanan yang sangat baik oleh sebab lapisan pelindung oksidanya. Kemasan cermin aluminium mempunyai pantulan yang tertinggi antara semua logam dalam 200-400 nm (Ultraungu), dan 3000-10000 nm (Inframerah jauh), sementara dalam penglihatan yaitu 400-700 nm ia diatasi sedikit oleh perak, dan dalam 700-3000 (Inframerah dekat) diatasi oleh perak, emas dan tembaga ( Annonymous, 2008 ).

         Aluminium Oksida

Aluminium oksida adalah sebuah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen, dengan rumus kimia Al₂O₃. Nama mineralnya adalah alumina, dan dalam bidang pertambangan, keramik dan teknik material senyawa ini lebih banyak disebut dengan nama alumina. 
Sifat-sifat

Aluminium oksida adalah insulator (penghambat) panas dan listrik yang baik. Umumnya Al₂O₃ terdapat dalam bentuk kristalin yang disebut corundum atau α-aluminum oksida. Al₂O₃ dipakai sebagai bahan abrasif dan sebagai komponen dalam alat pemotong, karena sifat kekerasannya.

Aluminium oksida berperan penting dalam ketahanan logam aluminium terhadap perkaratan dengan udara. Logam aluminium sebenarnya amat mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Aluminium bereaksi dengan oksigen membentuk aluminium oksida, yang terbentuk sebagai lapisan tipis yang dengan cepat menutupi permukaan aluminium. Lapisan ini melindungi logam aluminium dari oksidasi lebih lanjut. Ketebalan lapisan ini dapat ditingkatkan melalui proses anodisasi. Beberapa alloy (paduan logam), seperti perunggu aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan menambahkan aluminium pada alloy untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Al₂O₃ yang dihasilkan melalui anodisasi bersifat amorf, namun beberapa proses oksidasi seperti plasma electrolytic oxydation menghasilkan sebagian besar Al₂O₃ dalam bentuk kristalin, yang meningkatkan kekerasannya. 
Penggunaan

Dalam tiga dasawarsa terakhir ini aluminium telah menjadi salah satu logam industri yang paling luas penggunaannya di dunia. Aluminium banyak digunakan didalam semua sektor utama industri seperti angkutan, konstruksi, listrik, peti kemas dan kemasan, alat rumah tangga serta peralatan mekanis.

Setiap tahunnya, 65 juta ton alumina digunakan, lebih dari 90%-nya digunakan dalam produksi logam aluminium. Aluminium hidroksida digunakan dalam pembuatan bahan kimia pengelolaan air seperti aluminium sulfat, polialuminium klorida, dan natrium aluminat. Berton-ton alumina juga digunakan dalam pembuatan zeolit, pelapisan pigmen titania dan pemadam api.Gamma alumina juga dapat digunakan sebagai katalis catalitic converter yang mereduksi gas buang.

Aluminium oksida memiliki kekerasan 9 dalam skala Mohr. Hal ini menyebabkannya banyak digunakan sebagai abrasif untuk menggantikan intan yang jauh lebih mahal. Beberapa jenis ampelas, dan pembersih CD/DVD juga menggunakan aluminium oksida   ( Annonymous, 2008 ).

Penggunaan aluminium yang luas disebabkan aluminium memiliki sifat-sifat yang lebih baik dari logam lainnya seperti :

§  Ringan : memiliki bobot sekitar 1/3 dari bobot besi dan baja, atau tembaga dan karenanya banyak digunakan dalam industri transportasi seperti angkutan udara.

§  Kuat : terutama bila dipadu dengan logam lain. Digunakan untuk pembuatan produk yang memerlukan kekuatan tinggi seperti : pesawat terbang, kapal laut, bejana tekan, kendaraan dan lain-lain.

§  Mudah dibentuk dengan semua proses pengerjaan logam. Mudah dirakit karena dapat disambung dengan logam/material lainnya melalui pengelasan, brazing, solder, adhesive bonding, sambungan mekanis, atau dengan teknik penyambungan lainnya.

§  Tahan 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.

§  Konduktor listrik : setiap satu kilogram aluminium dapat menghantarkan arus listrik dua kali lebih besar jika dibandingkan dengan tembaga. Karena aluminium relatif tidak mahal dan ringan, maka aluminium sangat baik untuk kabel-kabel listrik overhead maupun bawah tanah.

§  Konduktor panas : sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada mesin-mesin/alat-alat pemindah panas sehingga dapat memberikan penghematan energi.

§  Memantulkan sinar dan panas : Dapat dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki kemampuan pantul yang tinggi yaitu sekitar 95% dibandingkan dengan kekuatan pantul sebuah cermin. Sifat pantul ini meenjadikan aluminium sangat baik untuk peralatan penahan radiasi panas.

§  Non Magnetik : dan karenanya sangat baik untuk penggunaan pada peralatan listrik/elektronik, pemancar radio/TV dan lain-lain dimana diperlukan faktor magnetisasi negatif.

§  Tak beracun : dan karenanya sangat baik untuk penggunaan pada industri makanan, minuman, dan obat-obatan, yaitu untuik peti kemas dan pembungkus.

§  Memiliki ketangguhan yang baik : dalam keadaan dingin dan tidak seperti logam lainnya yang menjadi getas bila didinginkan. Sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada pemrosesan maupun transportasi LNG dimana suhu gas cair LNG ini dapat mencapai dibawah -150 oC.

§  Menarik : dan karena itu aluminium sering digunakan tanpa diberi proses pengerjaan akhir. Tampak permukaan aluminium sangat menarik dan karena itu cocok untuk perabot rumah (hiasan), bahan bangunan dan mobil. Disamping itu aluminium dapat diberi surface treatment, dapat dikilapkan, disikat atau dicat dengan berbagai warna, dan juga diberi proses anodisasi. Proses ini menghasilkan lapisan yang juga dapat melindungi logam dari goresan dan jenis abrasi lainnya.

• Mampu diproses ulang guna yaitu dengan mengolahnya kembali melalui proses peleburan dan selanjutnya dibentuk menjadi produk seperti yang diinginkan Proses ulang-guna ini dapat menghemat energi, modal dan bahan baku yang berharga.Proses Penambangan Aluminium

Aluminium ditambang dari biji bauksit yang banyak terdapat di permukaan bumi. Bauksit yang ditambang untuk keperluan industri mempunyai kadar aluminium 40-60%. Setelah ditambang biji bauksit digiling dan dihancurkan supaya halus dan merata. Kemudian dilakukan proses pemanasan untuk mengurangi kadar air yang ada. Selanjutnya bauksit mengalami proses pemurnian.

        Gambar bauksit

Bauksit merupakan bahan yang heterogen, yang mempunyai mineral dengan susunan terutama dari oksida aluminium, yaitu berupa mineral buhmit (Al₂O3H₂O) dan mineral gibsit (Al₂O3 .3H₂O). Secara umum bauksit mengandung Al₂O₃ sebanyak 45-65%, SiO₂ 1-12%, Fe₂O₃ 2-25%, TiO₂ >3%, dan H₂O 14-36%. Bauksit merupakan kelompok mineral aluminium hidroksida yang dalam keadaan murni berwarna putih atau kekuningan. Bahan galian yang ditambang dengan menggunakan shovel ini, pabila dicampur dengan bahan mineral lain, semisal chrome, baja, atau nikel, menghasilkan aluminium yang sangat bagus (Alloy). Aluminium ini tahan panas, kuat namun lentur dan mudah dibentuk. Untuk, onderdil otomotif, perkapalan dan industri pesawat terbang, menggunakan bauksit secara massif.

Bauksit yang terkandung di bumi nusantara, jenis mineralnya adalah gibsit, dengan kadar utama alumina, kuarsa, dan silika aktif. Biji bauksit laterit terjadi di daerah tropis dan sub tropis serta membentuk perbukitan landai, yang memungkinkan terjadinya pelapuk yang cukup kuat. Bauksit terbentuk dari batuan yang mempunyai kadar aluminium tinggi, kadar Fe rendah dan sedikit kadar kuarsa bebas.
Batuan yang memenuhi persyaratan itu antara lain nepelin syenit dan sejenisnya yang berasal dari batuan beku, batuan lempung/ serpih. Batuan itu akan mengalami proses laterisasi (proses pertukaran suhu secara terus menerus sehingga batuan mengalami pelapukan). Di Indonesia, bauksit tersebar di Pulau Bintan, Bangka, Kepulauan Riau dan Kalimantan Barat.

Untuk menggali bauksit, dilakukan dengan metode land clearing (mengupas pohon dan semak di permukaan tanah, atau pengupasan tanah penutup). Alat-alat berat macam buldozer, biasa dipakai untuk melakukan pengupasan tersebut. Sementara lapisan bijih bauksit digali dengan shovel, diangkut dengan dump truck untuk dimasukan ke dalam instalasi pencucian. Setelah dicuci (desliming) yang berfungsi memisahkan bijih bauksit dari unsur lain seperti pasir atau lempung kotor, maka dilakukan proses penyaringan (screening). Bersamaan dengan itu dilakukan pemecahan (size reduction) dari butiran-butiran yang berukuran lebih dari 3 inchi dengan jaw cruscher. Setelahnya, barulah memasukai tahap pengolahan dengan proses bayer (teknik pemurnian bauksit).

Proses Pemurnian Aluminium

Proses pemurnian bauksit dilakukan dengan metode Bayer dan hasil akhir adalah alumina. Secara alami, aluminium oksida terdapat dalam bentuk kristal corundum. Batu mulia rubi dan sapphire tersusun atas corundum dengan warna-warna khas yang disebabkan kadar ketidakmurnian dalam struktur corundum. Aluminium oksida, atau alumina, merupakan komponen utama dalam bauksit bijih aluminium yang utama.

Pabrik alumina terbesar di dunia adalah Alcoa, Alcan, dan Rusal. Perusahaan yang memiliki spesialisasi dalam produksi dari aluminium oksida dan aluminium hidroksida misalnya adalah Alcan dan Almatis. Bijih bauksit terdiri dari Al₂O₃, Fe₂O₃, and SiO₂ yang tidak murni. Campuran ini dimurnikan terlebih dahulu melalui Proses Bayer:

Al₂O₃ + 3H₂O + 2NaOH + panas → 2NaAl(OH)₄

Fe₂O₃ tidak larut dalam basa yang dihasilkan, sehingga bisa dipisahkan melalui penyaringan. SiO₂ larut dalam bentuk silikat Si(OH)₆^2-. Ketika cairan yang dihasilkan didinginkan, terjadi endapan Al(OH)₃, sedangkan silikat masih larut dalam cairan tersebut. Al(OH)₃ yang dihasilkan kemudian dipanaskan

2Al(OH)₃ + panas → Al₂O₃ + 3H₂O

Al₂O₃ yang terbentuk adalah alumina.

Pada 1961, perusahaan General Electric mengembangkan Lucalox, alumina transparan yang digunakan dalam lampu natrium. Pada Agustus 2006, ilmuwan Amerika Serikat yang bekerja untuk 3M berhasil mengembangkan teknik untuk membuat alloy dari aluminium oksida dan unsur-unsur lantanida, untuk memproduksi kaca yang kuat, yang disebut alumina transparan. Aloi adalah campuran dua atau lebih unsur pada komposisi tetap tertentu yang mana juzuk utamanya adalah logam.

 Tahapan pemurnian aluminium bisa dilihat pada gambar 10. Pertama-tama bauksit dicampur dengan larutan kimia seperti kaustik soda. Campuran tersebut kemudian dipompa ke tabung tekan dan kemudian dilakukan pemanasan. Proses selanjutnya dilakukan penyaringan dan diikuti dengan proses penyemaian untuk membentuk endapan alumina basah (hydrated alumina). Alumina basah kemudian dicuci dan diteruskan dengan proses pengeringan dengan cara memanaskan sampai suhu 1200 ^oC. Hasil akhir adalah partikel-partikel alumina dengan rumus kimianya adalah Al₂O₃.

Proses Peleburan Aluminium

Alumina yang dihasilkan dari proses pemurnian masih mengandung oksigen sehingga harus dilakukan proses selanjutnya yaitu peleburan. Peleburan alumina dilakukan dengan proses reduksi elektrolitik (gambar 11). Proses peleburan ini memakai metode Hall-Heroult.

Alumina dilarutkan dalam larutan kimia yang disebut kriolit pada sebuah tungku yang disebut pot. Pot ini mempunyai dinding yang dibuat dari karbon. Bagian luar pot terbuat dari baja. Aliran listrik diberikan melalui anoda dan katoda. Proses reduksi memerlukan karbon yang diambil dari anoda. Pada proses ini dibutuhkan arus listrik sebesar 50-150 killoampere. Arus listrik akan mengelektrolisa alumina menjadi aluminium dan oksigen bereaksi membentuk senyawa CO₂. aluminium cair dari hasil elektrolisa akan turun ke dasar pot dan selanjutnya ddialirkan dengan prinsip shipon ke krusibel yang kemudian diangkut menuju tungku-tungku pengatur (holding furnace). Kebutuhan listrik yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1kg aluminium berkisar sekitar 12-15 Kwh. Satu kg aluminium dihasilkan dari 2 kg alumina dan ½ kg karbon. Reaksi pemurnian alumina menjadi aluminium adalah sbb :

Limbah sisa-sisa logam aluminium yang berasal dari industri peralatan rumah tangga dan elektronik dapat dimanfaatkan menjadi bahan yang lebih bernilai, salah satu diantaranya menjadi flokulan Poli Aluminium Klorida (PAC = Poly Aluminium Chloride). PAC dapat digunakan pada proses penjernihan air sungai menjadi air minum. Pengguna flokulan jenis PAC ini diantaranya adalah PDAM Surabaya sebagai pengolah air sungai menjadi air minum, tetapi karena memiliki kendala pada harganya yang lebih mahal dari tawas, maka saat ini digunakan tawas sebagai bahan penjernih air.

DAFTAR PUSTAKA

Annonymous,2009, Aluminium Oksida, http://www.wikimediafoundation.org, diakses tanggal 25 Maret, 2009.

Annonymous,2008, Logam Aluminium , http://ms.wikipedia.org/wiki/Aluminium, diakses tanggal 25 Maret, 2009.

George T,Austin,1975, Shereve’s Chemical Process Industries, fifth edition, McGrawHill Book Company, New  York.

Share