Proses Dasar Pembuatan aluminium

Dosen pembimbing : Bambang Sukarno Putra, S.TP.

Proses Dasar Pembuatan aluminium 
(Kelompok 2)

             Oleh :

•  Ami Muliawati                               1605106010018
•  Fadilah Khairani                             1605106010019
•  Elya Sukmawati                              1605106010022
•  Dian Kamisna                                 1605106010023
•   Muhibbul Abrar                                1605106010026

Proses Penambangan

              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. Kemudiandilakukan proses pemanasan untuk mengurangi kadar air yang ada. Selanjutnya bauksitmengalami proses pemurnian

Pembuatan Aluminium terjadi dalam dua tahap :
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 4 tahap yaitu ekstraksi, pemisahan, 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. 

                                             
                              

Tahapan-tahapan pada proses Hall-Heroult adalah :

1.     Aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na₃AlF₆) dalam bejana baja berlapis grafit  (berfungsi sebagai katode).

2.     Elektrolisis dilakukan pada suhu 950 ^oC (digunakan batang grafit sebagai anode).

3.     Setelah diperoleh Al₂O₃ murni, proses selanjutnya adalah elektrolisis leburan Al₂O₃.

4.     Al₂O₃ dicampur dengan CaF₂ dan 2-8% kriolit (Na₃AlF₆) (berfungsi untuk menurunkan titik lebur Al₂O₃ (titik lebur Al₂O₃murni mencapai 2000 ⁰C)),

5.     Campuran tersebut akan melebur pada suhu antara 850-950 ⁰C.

6.     Anode dan katodenya terbuat dari grafit.

7.     Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

                            Al2O3 (l) 2Al3+ (l) + 3O2- (l)
        Anode (+) : 3O2- (l) 3/2 O2 (g) + 6e−
        Katode (-) : 2Al3+ (l) + 6e- 2Al (l)
        Reaksi sel  : 2Al3+ (l) + 3O2- (l) 2Al (l) + 3/2 O2 (g)

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.