PROSES PEMBUATAN ALUMANIUM

Proses Pembuatan Aluminium

Bauksit  banyak terdapat di daerah Bintan dan kalimantan. Cara penambangan terbuka. Bauksit kemudian dihaluskan , dicuci dan dikeringkan, sesudah itu bauksit mengalami pemurnian menjadi oksida aluminum atau alumina.

Proses Bayer, yang dikembangkan oleh Karl Josef Bayer, seorang  ahli kimia berkebangsaan Jerman, biasanya digunakan untuk memperoleh aluminium murni. Bauksit halus yang kering dimasukkan ke dalam pencampuran, diolah dengan soda api (NaOH) di bawah pengaruh tekanan dan pada suhu di atas titik didih.

Proses Cara Pembuatan Alumunium

Alur / Cara-Cara / Proses Pembuatan Aluminium, Proses Penambangan Aluminiu, Proses Pemurnian Aluminium, Proses Peleburan Aluminium

• Proses Pembuatan Aluminium

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

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

2. Kuat : terutama bila dipadu dengan logam lain. Digunakan untukpembuatan produk yang memerlukan kekuatan tinggi seperti : pesawat terbang, kapal laut, bejana tekan, kendaraan dan lainlain.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

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

7. 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 menjadikan aluminium sangat baik untuk peralatan penahan radiasi panas.

8. Non magnetik : dan karenanya sangat baik untuk penggunaan pada peralatan listrik/elektronik, pemancar radio/TV. dan lainlain, dimana diperlukan faktor magnetisasi negatif. 

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

10. 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 -150DerajatC.

11. 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.

12. 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.

•   Proses Pemurnian Aluminium

Proses pemurnian bauksit dilakukan dengan metode Bayer dan  hasil akhir adalah alumina. 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 1200Drajat C.
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 HallHeroult.
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 searah sebesar 50 - 150 kiloampere.
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 dialirkan  dengan prinsip siphon ke krusibel yang kemudian diangkut menuju tungku-tungku pengatur (holding furnace).
Kebutuhan listrik yang dihabiskan untuk menghasilkan 1 kg aluminium berkisar sekitar 12 - 15 kWh. Satu kg aluminium dihasilkan dari 2 kg alumina dan ½ kg karbon. Reaksi permunian alumina menjadi aluminium adalah sbb:

Aluminium merupakan unsur yang tergolong melimpah di kulit bumi. Mineral yang menjadi sumber komersial aluminium adalah bauksit. Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al2O3). Pengolahan aluminium menjadi aluminium murni dapat dilakukan melalui dua tahap yaitu:
- Tahap pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina)
- Tahap peleburan aluminium Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utama dalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO2, Fe2O3, dan TiO2. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH),

Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) + 3H2O(l) ---> 2NaAl(OH)4(aq)

Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor-pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran.

2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) ---> 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l)

Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3)

2Al(OH)3(s) ---> Al2O3(s) + 3H2O(g)

Selanjutnya adalah tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult.

Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisis dilakukan pada suhu 950 oC. Sebagai anode digunakan batang grafit.

Dalam proses elektrolisis dihasilkan aluminium di katode dan di anode terbentuk gas O2 dan CO2
Al2O3(l) ---> 2Al3+(l) + 3O2-(l)
Katode : Al3+(l) + 3e ---> Al(l)
Anode : 2O2-(l) ---> O2(g) + 4 e
C(s) + 2O2-(l) ---> CO2(g) + 4e

Sifat aluminium

Aluminium merupakan logam yang lembut dan ringan, dengan rupa keperakan pudar, oleh kerana kehadiran lapisan pengoksidaan yang nipis yang terbentuk apabila didedahkan kepada udara. Aluminium adalah tak bertoksik (dalam bentuk logam), tak bermagnet, dan tidak menghasilkan cucuh. Aluminium tulen mempunyai kekuatan tegangan sebanyak 49 megapascal (MPa) dan 700 MPa sekiranya dibentuk menjadi aloi.

Aluminium mempunyai ketumpatan satu pertiga daripada ketumpatan keluli atau tembaga; adalah boleh tempa, mulur, dan mudah dimesin dan ditempa; dan mempunyai daya tahan kakisan serta ketahanan yang sangat baik oleh sebab lapisan pelindung oksidanya. Kemasan cermin aluminium mempunyai kepantulan yang tertinggi antara semua logam dalam rantau 200-400 nm (Ultaungu), dan 3000-10000 nm (Inframerah jauh), sementara dalam julat penglihatan iaitu 400-700 nm ia diatasi sedikit oleh perak, dan dalam julat 700-3000 (Inframerah dekat) diatasi oleh perak, emas dan tembaga.

Paduan Aluminium

a.) Duralumin (juga disebut duraluminum, duraluminium atau dural) adalah nama dagang dari salah satu jenis paduan aluminium awal usia hardenable. Unsur paduan utama adalah tembaga, mangan, dan magnesium. Sebuah setara modern yang umum digunakan jenis ini adalah paduan AA2024, yang mengandung tembaga 4,4%, 1,5% magnesium, mangan 0,6% dan 93,5% aluminium berat. kekuatan luluh Khas adalah 450 MPa, dengan variasi tergantung pada komposisi

Daftar menggunakan khas untuk paduan Al-Cu tempa:

* 2011: Wire, batang, dan bar untuk produk mesin sekrup. Aplikasi dapat di mesin yang baik dan kekuatan yang baik diperlukan.
* 2014: Heavy-duty forging, piring, dan ekstrusi untuk fitting pesawat, roda, dan komponen struktural utama, isi tangki ruang booster dan struktur, kerangka truk dan komponen suspensi. Aplikasi yang membutuhkan kekuatan tinggi dan kekerasan termasuk layanan pada temperatur tinggi.
* 2024: Pesawat struktur, paku keling, perangkat keras, roda truk, sekrup produk mesin, dan lainnya aplikasi struktural lain-lain.
* 2036: Lembar untuk panel otomatis tubuh.
* 2048: Sheet dan piring di komponen struktural untuk aplikasi kedirgantaraan dan peralatan militer.
* 2141: Plate pada ketebalan 40 sampai 150 mm (1,6-5,9 dalam) untuk struktur pesawat.
* 2218: Forgings, pesawat dan piston mesin diesel; kepala silinder mesin pesawat udara; impeler mesin jet dan cincin kompresor.
* 2219: ruang oxidizer booster dilas dan tangki bahan bakar, kulit pesawat supersonik dan struktur komponen. Weldable mudah dan berguna untuk aplikasi selama rentang suhu -270 sampai 300 ° C (-454 sampai 572 ° F). Memiliki ketangguhan fraktur tinggi, dan marah T8 sangat tahan terhadap stress-korosi retak.
* 2618: Die dan tempa tangan. Pistons dan bagian-bagian mesin pesawat berputar untuk operasi pada temperatur tinggi. Ban cetakan.

b.) Silumin adalah serangkaian ringan, tinggi kekuatan paduan aluminium dengan kadar silikon sebesar 12%. Diantara keuntungan dari silumin adalah resistensi tinggi terhadap korosi, sehingga bermanfaat dalam lingkungan lembab. Penambahan silikon untuk aluminium juga membuat kurang kental ketika cairan, yang bersama-sama dengan biaya rendah (kedua elemen komponen relatif murah untuk mengekstrak), membuatnya menjadi paduan casting sangat bagus dan logam segar. Hal ini juga digunakan pada motor 3 fasa untuk memungkinkan peraturan kecepatan. Penggunaan lainnya adalah ruang lingkup senapan sniper tunggangan dan kamera tunggangan.

c.) Hidronallium , Paduan Al-Mg, sering disebut Hidronalium, merupakan paduan dengan tingkat ketahanan korosi yang paling baik dibandingkan dengan paduan alumunium lainnya, selain itu paduan Al-Mg 5 % merupakan no heat-treatable alloy. Sehingga dengan dilakukannya proses solution treatment 300 C menurunkan kekerasan hingga 18.06 %, kekuatan tarik 6.14 % dan regangan 41.04 %.
Sebaliknya grain refiner memperbaiki sifat mekanisnya, dimana pada kondisi as-cast meningkatkan kekerasan hingga 6.68 %, kekuatan tarik 2.06 % dan regangan 38.34 %. Pada kondisi solution treatment 300 C meningkatkan kekerasan hingga 6.78 %, kekuatan tarik 20.85 % dan regangan 11.96 %. Dan pada kondisisolution treatment 400 C meningkatkan kekerasannya hingga 16.28 % kekuatan tarik 8.44 % dan regangan hingga 25.77 %.

d.) Brass adalah paduan tembaga dan seng; proporsi seng dan tembaga dapat divariasikan untuk menciptakan berbagai kuningan dengan sifat yang berbeda-beda .Sebagai perbandingan, perunggu pada dasarnya merupakan paduan dari tembaga dan timah .Bronze tidak.. selalu mengandung timah, dan berbagai paduan tembaga, termasuk paduan dengan arsen, fosfor, aluminium, mangan, dan silikon, biasanya disebut "perunggu". Istilah ini diterapkan untuk berbagai kuningan dan perbedaan itu adalah sebagian besar sejarah. Kuningan adalah paduan substitusi.

Hal ini digunakan untuk dekorasi untuk penampilan terang seperti emas, untuk aplikasi di mana gesekan yang rendah diperlukan seperti kunci, roda gigi, bantalan, gagang pintu, amunisi, dan katup, untuk aplikasi pipa saluran air dan listrik, dan luas dalam instrumen musik seperti tanduk dan lonceng untuk properti akustik. Hal ini juga digunakan dalam ritsleting. Karena lebih lembut daripada logam lainnya di pemakaian umum, kuningan sering digunakan dalam situasi di mana adalah penting bahwa percikan tidak memukul, seperti dalam fitting dan alat-alat sekitar gas meledak.

Brass memiliki warna kuning diredam, yang agak mirip dengan emas. Hal ini relatif tahan terhadap menodai, dan sering digunakan sebagai hiasan dan untuk koin. Pada jaman dahulu, kuningan dipoles sering digunakan sebagai cermin.

e.) Bronze (perunggu) adalah paduan logam terutama terdiri atas tembaga, biasanya dengan timah sebagai aditif utama, tapi kadang-kadang dengan unsur-unsur lain seperti fosfor, mangan, alumunium, atau silikon. Sulit dan rapuh, dan itu sangat signifikan di zaman kuno, begitu banyak sehingga Bronze Age bernama setelah logam. Namun, karena "perunggu" adalah istilah yang agak tidak tepat, dan potongan sejarah mempunyai komposisi variabel, khususnya dengan batas jelas dengan kuningan, museum modern dan deskripsi ilmiah objek semakin tua menggunakan istilah lebih berhati-hati "paduan tembaga" sebagai gantinya.

Perunggu terutama cocok untuk digunakan dalam alat kelengkapan kapal dan kapal kekuatan sama dengan stainless steel karena kombinasi ketangguhan dan ketahanan terhadap korosi air garam. Perunggu masih umum digunakan di baling-baling kapal dan bantalan terendam.