Proses Ekstraksi Aluminium [PDF]

Citation preview

PROSES EKSTRAKSI ALUMINIUM



Aluminium merupakan logam paling berlimpah yang berada dikulit bumi. Logam Aluminium mudah didapat namun tidak ditemukan dalam unsur bebasnya. Aluminium memiliki sifat non toksik (dalam bentuk logam), tidak bermagnet dan konduktor yang baik. Aluminium didapatkan dari hasil ekstraksi metalurgi. Menurut Kirk-Othmer metalurgi ekstraktif adalah ilmu yang mempelajari cara-cara pengambilan (ekstraksi) logam dari bijih dan proses pemurniannya, sehingga sesuai dengan syarat-syarat komersial. Terdapat beberapa proses dari ekstraksi metalurgi, yang meliputi: 1. Proses pyrometalurgy adalah suatu proses ekstraksi metal denganmenggunakan temperature tinggi. 2. Proses hydrometallurgy yaitu proses ekstraksi pada temperatureyang relatif rendah dengan cara pelindian oleh media cairan. 3. Proses electrometallurgy yaitu proses ekstraksi yang melibatkan penerapan prinsip elektrokimia, baik



pada temperaturrendah



maupun temperatur



tinggi.



Untuk



mendapatkan alumunium murni dari hasil ekstraksi metalurgi, dibutuhkan bahan baku alumina yang didapat dari pengolahan bauksit dengan proses bayer dan proses HallHeroult. Bauksit



merupakan



bahan



yang



heterogen



yang



memiliki



mineral



dengan



komponenutamanya oksida aluminium, yaitu berupa mineral buhmit (Al2O3.H2O) dan mineral gibsit(Al2O3 .3H2O). Terdapat banyak senyawa yang terkandung dalam bauksit, seperti Al2O3 sebanyak 45-65%, SiO 21-12%, Fe2O3 2-25%, TiO2 >3%, dan H2O 14-36%. Untuk mendapatkan aluminium murni dalam bijihnya, harus melalui proses penambangan dan pengolahan bijih bauksit. Pengolahan biji bauksit diawali dengan pembersihan lokal (land earing), bijih dibersihkan dari pengotor tumbuh-tumbuhan yang menempel diatas endapan bijih, kemudian dilakukan pengupasan lapisan tertutup (overbuden) dan penggalian endapan bauksit dengan shovel. Hasil galian dimasukan kedalam instalasi pencucian yang berfungsi untuk memisahkan bauksit dengan pengotornya yaitu berupa tanah liat dan pasir dengan proses penyaringan (screening) dan proses pemecahan (size reduction) dari butiran-butiran yang berukuran lebih dari 3 inci dengan jaw cruscher. Proses-proses pengolahan tersebut dilakukan untuk mendapatkan bijih atau konsentrat yang sesuai dengan standar atau kriteria tertentu.



Tahap selanjutnya adalah proses pengolahan bauksit menjadi alumina (proses bayer) dan pengolahan alumina menjadi aluminium (proses Hall Heroult).



Gambar 1. Diagram Alir Pengolahan Alumunium dari Bijih Bauksit.



Pada proses Bayer, alumina yang terdapat dalam bijih bauksit dilarutkan dengan larutan soda api atau caustic soda dengan konsentrasi dan suhu tertentu. Suhu pelarutan sekitar 108℃ sampai 250℃ dengan konsentrasi soda api 250 sampai 400 gr/liter. Reaksi yang terjadi pada proses pelarutan adalah: Bauksit + NaOH



NaAlO2 + H2O



Atau Al2O3.3H2O + 2NaOH



2NaAlO2+ 4H2O



Bauksit yang direaksikan dengan natrium hidroksida akan menghasilkan larutan NaAlO2. Namun karna didalam bauksit juga mengandung unsur silika, maka reaksi lain yang terjadi adalah:



SiO2 + 2NaOH 5SiO2 + 6NaAlO2 + 5H2O



Na2SiO2 3Na2O.3Al2O3.5SiO2.5H2O



Untuk mendapatkan alumina yang murni yang bebas dari benda padat yang tidak larut dan produk dari reaksi disilikasi, dilakukan proses pengendapan dengan suhu sekitar 100℃. Sehingga menghasilkan alumina yang murni dan terbebas dari pengotor. Kemudian menambahkan serbuk Al2O3 yang berfungsi untuk memancing terbentuknya inti endapan(proses presipitasi). Endapan yang terbentuk adalah kristal-kristal dari hidrat alumina dansebagian endapan yang lain teraglomerasi membentuk gumpalan alumina yang lebih besardan tahan pecah. Sementara larutan sisa dari hasil presipitasi (spent liquor), dapat didaur ulang kembali dengan cara melalukan proses pelarutan dan diuapkan lalu ditambah soda api. Reaksi yang terjadi dalam presipitasi adalah 2NaAlO2+ 4H2O



2NaOH + Al2O3.3H2O.



Kemudian dilakukan proses kalsinasi (pemanggangan) pada suhu sekitar 1200℃. Pada hidratalumina untuk menguapkan kadar air yang terdapat dalam hidrat dan gumpalan alumina. Reaksi pada proses ini adalah : Al2O3.3H2O



Al2O3 + 3H2O



Berikut adalah skema proses Bayer pada ekstraksi aluminium



Gambar 2. Skema Proses Bayer Alumina dari Bauksit



Proses bayer adalah satu siklus dan sering disebut bayer siklus. Ini melibatkan empat langkah, yaitu digestion (pencemaran), clarification (klarifikasi), precipitation (pengendapan), calcination (kalsinasi). Berikut gambar 3 merupakan skema siklus bayer yang terjadi.



Gambar 3 Skema Siklus Bayer



Berikut merupakan siklus bayer pada ekstraksi aluminum: a. Digestion (pencemaran) Pada langkah pertama, bauksit adalah tanah, slurried dengan larutan soda kostik (natrium hidroksida), dan dipompa ketank dengan tekanan besar disebut digerster, dikontrol mengalami panas uap 175º C dan tekanan. natrium hiddroksida bereaksi dengan mineral alumina bauksit untuk membentuk solusi jenuh natrium aluminat: pengotor tidak larut, disebut lumpur merah (RM), tetap dalam suspensi dan dipisahkann pada langkah klrarifikasi. Proses bayer memiliki persamaan kimia, yaitu sebagai berikut. + 2 [OH-] + 3 {H2O} + 2 [NaOH]+ 3 [H2O]



2 [Al(OH)-4], atau 2 [NaAl(OH4)]



b. Classification (Klasifikasi) Pengotor tidak larut yang disebut lumpur merah (red mud) tetap dalam suspensi dan dipisahkan dengan menyaring kotoran padat, selanjutnya didinginkan di exchangers panas, untuk meningkatkan derajat jenuh dari alumina terlarut, dan dipompa menuju tempat yang lebih tinggi yaitu presipitator silolike untuk proses precipitation (pengendapan). c. Precipitation (pengendapan) Selanjutnya aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran, berikut reaksinya. 2 [NaAl(OH)3] + {CO2}



2 + [Na2CO3] + [H2O]



Campuran dari kotoran padat disebut lumpur merah, dan menyajikan masalah pembuangan. selanjutnya, solusi hidroksida didinginkan, dan alumunium hidroksida dilarutkan presipitat sebagai putih solid halus. d. Calcination (kalsinasi) Kemudian dipanaskan sampai 1050º C (dikalsinasi), alumunium hidroksida terurai menjadi alumina, memancarkan uap air dalam proses, berikut reaksinya. 2