PEMURNIAN Al PADA BAUKSIT DENGAN MENGGUNAKAN PROSES BAYER DAN HALL-HEROUTL
Kamis, 03 Mei 2018
1
komentar
THERMODINAMIKA METALURGI
APLIKASI THERMODINAMIKA METALURGI
DALAM PEMURNIAN Al PADA BAUKSIT DENGAN MENGGUNAKAN PROSES BAYER DAN
HALL-HEROUTL
Di
susun oleh:
DONA
PAUJI
|
||
UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD
YANI
BANDUNG
2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Termodinamika (bahasa Yunani: thermos = 'panas' and dynamic
= 'perubahan') adalah fisika energi , panas, kerja, entropi dan kespontanan
proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak
hubungan termodinamika berasal.
Pada
sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi,
termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika
reaksi
(kecepatan suatu proses reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan
istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termodinamika
setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses
kuasistatik, yang diidealkan, proses "super pelan". Proses
termodinamika bergantung-waktu dipelajari dalam termodinamika tak setimbang.
Karena termodinamika
tidak berhubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan
bahwa termodinamika setimbang seharusnya
dinamakan termostatik.
Hukum
termodinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung
kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka
dapat diterapkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecual
perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan.
Contohnya termasuk perkiraan Einstein tentang emisi
spontan
dalam abad ke-20 dan riset sekarang
ini tentang termodinamika benda hitam.
A. Konsep dasar dalam
termodinamika
Pengabstrakan
dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi system dibatasi oleh
kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam
pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi
subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi system
yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan
jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter.
B. Sistem termodinamika
Sistem
termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang
nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut
lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas
system lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan
lingkungan.
Ada
tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan
lingkungan:
·
sistem terisolasi: tak terjadi
pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem
terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas terisolasi.
·
sistem tertutup: terjadi
pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda
dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari
system tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi
pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran
panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:
a)
pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.
b)
pembatas rigid:
tidak memperbolehkan pertukaran kerja.
· sistem terbuka: terjadi
pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya. Sebuah
pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut permeabel. Samudra merupakan contoh dari sistem terbuka.Dalam
kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan,
karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit
penarikan gravitasi. Dalam analisis
sistem terisolasi, energi yang masuk ke system sama dengan energi yang keluar
dari sistem.
C. Keadaan termodinamika
Ketika
sistem dalam keadaan seimbang dalam kondisi yang ditentukan, ini disebut dalam
keadaan pasti (atau keadaan sistem).
Untuk
keadaan termodinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan.
Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk
keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dari sistem. Bagian selanjutnya dalam
seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan.
Jumlah
properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari
sistem tertentu ditentukan oleh Hukum
fase Gibbs.
Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari
jumlah minimal tersebut.
Pengembangan
hubungan antara properti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan tersebut.
D. Hukum-hukum Dasar
Termodinamika
Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di
dalam sistem termodinamika, yaitu:
a) Hukum Awal (Zeroth Law)
Termodinamika
Hukum
ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga,
maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.
b) Hukum Pertama Termodinamika
Hukum
ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama
dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan
terhadap sistem.
c)
Hukum
kedua Termodinamika
Hukum
kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total
entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat
seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.
d) Hukum ketiga Termodinamika
Hukum
ketiga termodinamika terkait dengan temperatur
nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai
temperature nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan
mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda
berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolute bernilai nol
1.2 Tujuan
Penulisan
1) Mengetahui dan memahami aplikasi
thermodinamika metalurgi dalam industry logam.
2) Mengetahui proses persamaan reaksi
yang terjadi pada saat proses bayer
dan proses hall-heroult.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Alumunium
Aluminium adalah elemen kedua di
kolom ketiga belas dari tabel periodik. Hal ini diklasifikasikan sebagai logam
pasca-transisi dan merupakan “metal miskin”. Atom aluminium mengandung 13
elektron dan 13proton. Ada 3 elektron valensi di kulit terluar.
A.
Karakteristik
dan Sifat Aluminium
NO
|
Sifat
|
Nilai
|
1
|
Volume atom
|
10 cm/gr.atm
|
2
|
Density (660oC)
|
2,368 gr/cm3
|
3
|
Density ( 20oC)
|
2,6989 gr/cm3
|
4
|
Potensial elektroda (25 oC)
|
-1,67 volt
|
5
|
Kapasitas panas (25oC)
|
5,38 cal/mol oC
|
6
|
Panas pembakaran
|
399 cal/gr mol
|
7
|
Tensile strength
|
700 MPa
|
8
|
Kekerasan brinnel
|
12-16 skala mehs
|
9
|
Hantaran panas (25oC)
|
0,49 cal/det oC
|
10
|
Valensi
|
3
|
11
|
Kekentalan (700oC)
|
0,0127 poise
|
12
|
Panas peleburan
|
94,6 cal/gr
|
13
|
Panas uap
|
200 cal/gr
|
14
|
Massa atom
|
26,98
|
15
|
Titik lebur
|
660oC
|
16
|
Titik didih
|
2452oC
|
17
|
Tegangan permukaan
|
900 dyne/cm
|
18
|
Tegangan tarik
|
4,76 kg/mm
|
Aluminium
(dalam bentuk bauksit) adalah suatu mineral yang berasal dari magma asam yang
mengalami proses pelapukan dan pengendapan secara residual. Proses pengendapan
residual sendiri merupakan suatu proses pengkonsentrasian mineral bahan
galian di tempat.
Aluminium
merupakan suatu metal reaktif, dan tidak terjadi secara alami. Oleh karena itu,
aluminium tak dikenal sebagai unsur terpisah sampai tahun 1820-an, walaupun
keberadaan nya telah diramalkan oleh beberapa ilmuwan yang telah belajar
aluminum campuran. Aluminium pertama kali diproduksi dengan bebas oleh ahli
kimia dan ahli ilmu fisika yang berasal dari Denmark, Hans Oersted Kristen, dan
ahli kimia Jerman, Frederich Wohler, pada pertengahan tahun1820-an. Nama
aluminum diperoleh dari bahasa latin: alumen, yang berarti tawas tawas ( suatu
aluminium sulfate mineral).
Ciri-ciri aluminium:
Ciri-ciri aluminium:
1.
Aluminium merupakan logam yang berwarna
perak-putih
2.
Aluminum dapat dibentuk sesuai dengan
keinginan karena memiliki sifat plastisitas yang cukup tinggi
3.
Merupakan unsur metalik yang paling
berlimpah dalam kerak bumi setelah
silisium dan oksigen.Aluminum merupakan unsur metal yang paling berlimpah
di dalam kerak bumi. Guinea Dan Australia Austria mempunyai sekitar satu
setengah cadangan dunia. Negara-negara lain dengan cadangan utama
meliputi Brazil, Jamaica, dan India.
Aluminium banyak dipergunakan karena menpunyai sifat-sifat ringan, kuat, penghantar panas dan listrik yang baik, tahan korosi, tidak beracun, non magnetik, lemas,dan mudah dibentuk.
Aluminium banyak dipergunakan dalam bangunan seperti untuk dinding atap, dan lain-lain. Dalam transportasi, aluminium banyak dipakai pada pembuatan kapal terbang. Aluminium juga banyak digunakan untuk alat-alat elektronik, dalam industri kaleng dan alat-alat pembungkus lainnya, dalan industri mesin-mesin dan alat-alat untuk industri kimia dan logam.
Aluminium banyak dipergunakan karena menpunyai sifat-sifat ringan, kuat, penghantar panas dan listrik yang baik, tahan korosi, tidak beracun, non magnetik, lemas,dan mudah dibentuk.
Aluminium banyak dipergunakan dalam bangunan seperti untuk dinding atap, dan lain-lain. Dalam transportasi, aluminium banyak dipakai pada pembuatan kapal terbang. Aluminium juga banyak digunakan untuk alat-alat elektronik, dalam industri kaleng dan alat-alat pembungkus lainnya, dalan industri mesin-mesin dan alat-alat untuk industri kimia dan logam.
2.2 Proses peleburan alumunium
Aluminium dan Aluminium paduan dapat
dilebur dengan baik, tanpa kontaminasi gas Hidrogen, bila pokok-pokok penting
proses peleburan dikuti dengan tepat dan cermat. Disamping itu bahan baku yang
bersih, tanpa pemuatan tambahan serta proses-proses yang mengaduk cairan
(modifikasi, grainrefining), akan sangat mengurangi potensi kontaminasi gas
tersebut.
yang paling utama pada proses peleburan
aluminium/aluminium paduan adalah:
A.
Pokok-pokok
penting proses peleburan Al/Al paduan.
1.
Pemanasan
tidak lebih dari 770 oC. Diatas temperatur tersebut akan terjadi
kontaminasi gas H2 yang besar sehingga menjadi porositas pada produk
cor.
2.
Gunakan
selalu bahan baku dan alat-alat yang bersih dan kering. Al-ingot dari dari
pabrik Aluminium sekunder bersertifikat hasil analisa merupakan pilihan terbaik
pada proses ini. Untuk penggunaan bahan daur ulang maupun skrap, perhatikan
kebersihannya (pasir cetak, oli, air, sampah dll).
3.
Krusibel
harus bebas retak dan bersih dari dari sisa-sisa cairan maupun kotoran lainnya
sebelum proses dimulai. Sisa cairan yang umumnya berupa oksida akan
mengakibatkan terbentuknya inklusi-inklusi keras didalam produk serta menjadi
tempat gas-gas menempel atau terjebak. Sedangkan retak rambut sekalipun tidak
tertembus cairan namun akibat tekanan yang tinggi diruang bakar (terutama pada
tanur berbahan bakar minyak) akan dapat dilalui oleh gas-gas sisa pembakaran
(khususnya H2) sehingga masuk kedalam cairan.
4.
Bahan
baku hanya dimuatkan kedalam krusibel yang telah panas. Demikian halnya
peralatan, harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum digunakan.
5.
Perhatikan
bahwa Aluminium paduan bebas Cu dilarang dilebur menggunakan krusibel bekas
Aluminium berpaduan Cu. Pada umumnya Cu akan mengendap didasar dan atau tersisa
pada dinding krisibel sehingga selalu akan menaikkan kandungan Cu pada bahan
hasil proses peleburan selanjutnya. Untuk kasus seperti diatas, sebaiknya
sebelum melakukan proses peleburan Al paduan non Cu, terlebih dahulu dilakukan
proses peleburan antara dengan tujuan untuk membersihkan sisa-sisa dan endapan
Cu dari dalam krusibel.
6.
Kontrol
temperatur setelah pencairan harus sangat diperhatikan serta serendah mungkin
sehingga kontaminasi gas dapat ditekan. Holding temperatur dianjurkan hanya
sedikit diatas suhu liquidusnya. Barulah menjelang proses penuangan, temperatur
dinaikkan hingga temperatur tapping secepat mungkin.
7.
Perbandingan
ramuan antara ingot dengan bahan daur ulang yang baik adalah 40 : 60. Dengan
catatan perbandingan dapat berbeda hanya dengan menambahkan persentase ingot.
Perbandingan ramuan sebaiknya dipertahankan tetap, sebab perubahan yang sering
dilakukan hanya akan menurunkan kualitas hasil peleburan.
8.
Bila
proses peleburan disertai dengan pembubuhan bahan aditiv (modifikasi, grain
refining dll) perhatikan bahwa bahan-bahan tersebut harus kering (kelembaban
maksimum 0.1%). Pengeringan dapat dilakukan dengan cara pemanasan awal baik
didalam tungku pemanas ataupun memanfaatkan udara panas buangan dari tanur
krusibel. Perlu diketahui, bahwa pada umumnya bahan-bahan tersebut bersifat
higroskopis. Pada penyimpanan dalam waktu lama serta akibat dari kelembaban
udara biasanya memiliki kelembaban 0.5% – 1%.
9.
Permukaan
cairan Aluminium selalu diselimuti oleh Al2O3. Selimut ini penting bagi
pencegahan kontaminasi gas lainnya sehingga harus selalu dijaga utuh. Bila
selimut ini rusak, akan segera terbentuk selimut baru sebagai hasil reaksi
antara cairan Al dengan udara. Hasil sampingan dari reaksi tersebut adalah gas
H2 yang masuk kedalam cairan. Disamping itu, mengingat berat jenis oksida
aluminium mirip dengan Aluminium itu sendiri, maka pada saat rusak oksida ini
dapat tenggelam dan menjadi inklusi.
2.3 Proses pembuatan alumunium
A.
Proses
Pembuatan Aluminium
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.
Berikut ini adalah penjelasan dan
langkah langkah dari proses Bayer dan
Hall-Heroult :
1) Proses Bayer
Bijih bauksit mengandung 50-60% Al2O3 yang bercampur dengan zat-zat pengotor terutama Fe2O3 dan SiO2. Untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat yang tidak dikehendaki, kita memanfaatkan sifat amfoter dari Al2O3.
Tahapan dalam Proses Bayer:
1. Pertama, bijih bauksit diambil dari
tambang.
2. Lalu, bijih bauksit tersebut
dihancurkan atau dihaluskan secara mekanik.
3. Impurities (pengotor) dihilangkan
dengan cara memanaskan serbuk bauksit dalam udara sehingga logam-logam lain
teroksidasi. Misalnya besi teroksidasi menjadi Fe2O3.
4. Kemudian, serbuk bijih yang telah
dipanaskan direaksikan dengan soda kaustik atau larutan Natrium hidroksida
(NaOH) pekat dan diproses di pabrik penggilingan untuk menghasilkan lumpur
(suspensi berair) yang mengandung partikel-partikel bijih yang sangat halus.
5. Suspensi berair tadi dipompa ke digester,
yaitu sebuah tangki yang berfungsi seperti panci presto. Larutan ini diproses
pada suhu dan tekanan yang tinggi untuk melarutkan alumina dalam bijih. Larutan
dipanaskan sampai 230-520 ° F (110-270 ° C) dan dengan tekanan 50 lb / dalam 2
(340 kPa). Kondisi ini, dilakukan selama sekitar setengah jam atau hingga
beberapa jam. Pada prosesnya penambahan NaOH dilakukan untuk memastikan bahwa
seluruh senyawa aluminium yang terkandung terlarut. Proses ini akan memisahkan
bijih dari kotoran yang tidak larut seperti senyawa silika, besi dan titanium
6. Larutan panas dilewatkan melalui
serangkaian tangki.
7. Larutan kemudian dipompa ke dalam tangki pengendapan.
Larutan SiO32- dan [Al(OH)4]-
akan ditampung.Ketika suspensi berair berada di
dalam tangki ini, pengotor yang tidak larut dalam NaOH akan mengendap di bagian
bawah tangki. Residu (disebut "red mud" atau “lumpur merah”)
yang terakumulasi di dasar tangki terdiri dari pasir halus, oksida besi, dan
oksida dari unsur lain seperti titanium.
Al2O3
dan SiO2 akan larut, sedangkan Fe2O3 dan
pengotor lainnya tidak larut
(mengendap).
Al2O3 (s) + 2OH-
(aq) + 3H2O
|
 |
2Al(OH)4-
(aq)
|
 SiO2 (s) + 2OH- (aq) |
 |
SiO32-
(aq) + H2O
|
8. Setelah pengotor telah diendapkan,
masih ada larutan yang tersisa (filtrat) yang kemudian dipompa melalui
serangkaian filter (penyaring). Setiap partikel-partikel halus dari pengotor
yang masih ada dalam larutan juga akan tersaring.
9. Larutan yang telah disaring akan
dipompa melalui serangkaian tangki pengendapan.
10. Larutan itu
kemudian direaksikan
dengan asam encer, yaitu
larutan HCl. Ion silikat tetap larut, sedangkan ion aluminat akan diendapkan
sebagai Al(OH)3.
 AlO2- (aq) + H+
(aq)
Al(OH)3 (s) |
Atau dengan cara dialirkan CO2 ke dalam larutan
tersebut sehingga ion aluminat akan diendapkan sebagai Al(OH)3.
 AlO2- (aq) + CO2 (g)
Al(OH)3 (s) |
11. Endapan kristal atau Al(OH)3
(s) (mengendap di bagian bawah tangki) sedangkan SiO32-
tetap larut.
12. Kemudian endapan Al(OH)3 disaring
dan diambil.
13. Setelah dicuci, endapan Al(OH)3 dipindahkan ke
pengering untuk dilakukan proses kalsinasi (pemanasan untuk melepaskan
molekul air yang secara kimiawi terikat pada molekul alumina). Suhu 2.000 ° F
(1.100 ° C) akan mendorong lepasnya molekul air, sehingga hanya tinggal Kristal
alumina anhidrat. Setelah meninggalkan tungku pengering, kristal akan melewati
pendingin.
14. Setelah itu, maka terbentuklah
serbuk Al2O3 murni (korundum).
 2Al(OH)3 (s)
Al2O3 (s) + 3H2O (g) |
2)
Proses
Hall-Heroult
Setelah
diperoleh Al2O3 murni, maka proses selanjutnya adalah
elektrolisis leburan Al2O3. Pada elektrolisis ini Al2O3
dicampur dengan CaF2 dan 2-8% kriolit (Na3AlF6)
yang berfungsi untuk menurunkan titik lebur Al2O3 (titik
lebur Al2O3 murni mencapai 2000 0C), campuran
tersebut akan melebur pada suhu antara 850-950 0C. Anode dan
katodenya terbuat dari grafit. 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.
Tahapan
proses Hall-Heroult adalah sebagai berikut:
1.
Di
dalam pot reduksi (sel elektrolisis), kristal alumina dilarutkan dalam pelarut
lelehan kriolit (Na3AlF6) cair dan CaF2
pada suhu 1.760-1.780 ° F (960-970 ° C) untuk membentuk suatu larutan
elektrolit yang akan menghantarkan listrik dari batang karbon (Katoda) menuju
Lapisan-Karbon (Anoda).
2.
Sebuah arus searah (5-10 volt dan
100.000-230.000 ampere) dilewatkan melalui larutan. Reaksi yang dihasilkan akan
memecah ikatan antara aluminium dan atom oksigen dalam molekul alumina. Oksigen
yang dilepaskan tertarik ke batang karbon, di mana ia membentuk karbon
dioksida. Atom-atom aluminium dibebaskan dan mengendap di bagian bawah pot
sebagai logam cair.
3.
Proses
peleburan dilanjutkan, dengan penambahan alumina pada larutan kriolit untuk
menggantikan senyawa yang terdekomposisi. Arus listrik konstan tetap dialirkan.
Panas yang berasal dari aliran listrik menjaga agar isi pot tetap berada pada
keadaan cair.
4.
Lelehan
aluminium murni terkumpul dibawah pot.
5.
Lelehan yang sudah terkumpul ini
dipindahkan ke tungku penyimpanan dan kemudian dituangkan ke dalam cetakan
sebagai batangan atau lempengan.
6.
Ketika
logam diisi ke dalam cetakan, bagian luar cetakan didinginkan dengan air, yang
menyebabkan aliminium menjadi padat.
7.
Logam murni yang padat dapat dibentuk dengan penggergajian
sesuai dengan kebutuhan.Dengan proses Hall-Heroult ini, aluminium
diproduksi secara massal dan murah.
2.4 Contoh
Soal
Bagai mana cara memproses bauksit menjadi alumunium (Al) ?
Jawab:
Memperoleh bauksit menjadi alumunium
ada dua cara diantaranya cara Proses
Bayer dan cara Hall-Heroult.
Tahapan
bayer ada tiga cara diantaranya :
1. Tahap
ekstraksi
2. Tahap
pemisahan
3. Tahap
presipitasi
Proses Hall-Heroult
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 Al2O3 murni 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) |
2.5 Analisa
Dalam proses Hall-Heroult menggunakan
karbon sebagai anoda nya, karbon yang digunakan harus memenuhi standar diantaranya:
1. Konduktifitas listrik tinggi
(0,036-0,0091 Ω cm) agar aliran listrik dapat mengalir epektif.
2. Dayatahan panas tinggi, titik
sublimasi 4200 0C dan
titik leleh 37000C pada tekanan 1 atm berguna untuk bekerja pada
suhu oprasi yang tinggi (9650C).
3. Konduktifitas panasnya tinggi
berguna pada saat proses backing sehingga pot reduksi cepat mencapai suhu
tinggi.
4. Expansi panas yang rendah (kurang
lebih 0,5) berguna pada saat kontruksi perangkaian anoda agar anoda tidak
terlepas dari tangkainya karna pemuaian.
Yang perlu diperhatikan dalam proses
penggunaan energy listri pada saat peleburan alumunium khususnya dibagian
reduksi dimana energy listrik yang digunakan harus energy listrik arus searah
(DC) dengan fungsi untuk melangsungkan proses elektrolisis sekaligus
menghasilkan panas untuk melelehkan
kryolite (Na3AlF6) dan untuk mengoprasikan
alat-alat atau system pemerosesan lainnya pada pabrik reduksi.
Karna proses ini didasarkan pada
proses elektrolisa maka dalam bejana ini diperlukan suatu media yang dapat
menyalurkan arus listrik untuk keperluan tersebut oleh karena itu dipasanglah
batang batang baja yang dipasang dalam dasar dasar bejana dengan hal ini arus
listrik yang dialirkan akan menyebab kan kedua elektroda saling berinteraksi.
BAB
III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
ü Jadi
ilmu thermodinamika dalam proses peleburan sangat penting karna pada saat
peleburan kita bisa mengukur energy yang dibutuhkan agar proses peleburan bisa
efisien.
ü Dalam
proses pengekstrasian bauksit kita ketahui ada dua proses bayer dan proses Hall-Heroult.
ü Persamaan
reaaksi yang terjadi di bayer sebagai berikut:
1. Persamaan
reaksi di tahapan ekstraksi:
Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2
H2O
AlO(OH) + NaOH → NaAlO2 + H2O
Reaksi kimia dari bauksit
menjadi alumina
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O
ü Persamaan
reaksi yang terjadi pada proses Hall-Heroult
·
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)
DAFTAR PUSTAKA
Baca Selengkapnya ....
Categories:
