Kenalan dengan Aluminium dan paduannya (1)

      A. General Information

Aluminium adalah salah satu jenis logam paling melimpah di kulit bumi, jumlahnya mencapai 9% dari komposisi mineral yang ada di bumi. Tapi karena kestabilannya yang memebentuk  ikatan unsure keramik  Al₂O₃  yang sangayt kuat ikatannya aluminium sulit sekali dimurnikan, baru ditahun 1880 teknik pemurnian aluminium ditemukan dengan menggunakan hall process, yakni mengunakan konsep electro plating pada suhu tinggi.

Aluminium memiliki density yang cukup rendah yakni 2.70, jika dibandingkan dengan Besi (Fe) = 7.87 atau Titanium (Ti)= 4.54, sedangkan density logam lainnya Lithium (Li)= 0.534, Magnesium (Mg) = 2, Carbon Nano Tube (CNT)= 1,2. Sedangkan secara umum sifat lain dari logam aluminium maupun paduannya adalah :

- Ketahanan korosi yang baik, pada umumnya Aluminium memeiliki ketahanan yang baik pada lingkungan atmosfiric standar tapi cenderung kurang baik kemmapuan korosinya pada lingkungan asam dan alkalis.

- Daya hantar listrik dan panas yang baik

- Tidak memiliki sifat ductile britle transition (DBT) yakni sifat perubahan mechanical properties yang drastic pada saat suhu cryogenic. Salah satu alas an yang menyebabkan sifat ini adalah karena crystal structure dari aluminium yang berbentuk Face Center Cubic (FCC)

- Memiliki mampu bentuk yang baik (workable), cocok dibuat dengan berbagai  metal froming process.

- Secara alami memiliki keindahan secara fisik (good looking)

- dapat dengan mudah di daur ulang

B. Produksi

Proses produksi aluminium dari mineral nya, terbagi menjadi dua tahap yakni proses bayer dan proses Hall. Proses Bayer bertujuan meningkatkan kadar aluminium dari mineralnya. Mineral yang paling umum digunakan adalah mineral bauksit. Komposisi dari bauksite kurang lebih sebagai berikut 10-30 % iron oxide, 4-18 % Silica, 2-5 % Titania, sisanya adalah Alumina.

Proses Bayer dimulai dengan merseaksikan bauksite dengan NaOH

Al₂O₃ (Crude) + 2NaOH  -- > 2NaAlO₂ + H₂O + residu  at 160 – 170 ⁰C

2NaAlO₂ biasa disebut dengan red mud (lumpur merah) karena warnanya merah sebagai akibat tingginya kandungan hematite (Fe2O3) dan silica. Kemudian proses dilanjutkan pada suhu ruang 25-30 ⁰C.

2NaAlO₂ + 2 H₂O -- > Al(OH)₃ + NaOH  .

 Reaksi tersebut menghasilkan endapan berupa aluminium tryhidrat. Kemudian  Al(OH)₃  dipanaskan hingga suhu 1100-2050 ⁰C (calcinations process).

Al(OH)₃ -- > Al₂O₃. Dengan kemurnian 99.6% dan pengotor lainnya berupa 0.04% fertic oxide, 0.05% silica, 0.08% Sodium oxide. Sampai tahap ini proses selanjutnya adalah proses Hall.

Hall process memiliki konsep reaksi berupa electrolysis process dengan mengunakan electrode carbon, baik di anoda maupun katoda nya. Selain itu untuk electrolit nya digunakan pula pencampur berupa cryolite (Na₃AlF₆). cryolite (Na₃AlF₆) pada suhu 1000 ⁰C dapat mendissolve 19-22 % alumina.

C : AlF₆^3- + 3 e^- -- > Al + 6F^-

A: 2 Al₂OF₆^2- + C + 12 F^- -- >4 AlF₆^3-+ CO₂ + 4e^-

2 Al₂O₃ + 3C -- > 4 Al  + 3 CO₂

Hasil yang didapat pada proses Hall ini adalah berupa deposit aluminum cair di katoda da oksigen di anoda yang bereaksi dengan electrode (carbon) menghasilkan CO atau/dan CO₂ . Melalui proses elektrolisis ini akan didapat aluminium dengan kemurnian 99,5% Secara kalkulasi untuk menghasilkan 1 Kg aluminum dibutuhkan 15 -18 kWh listrik. Oleh karena itu konsumsi listrik pada proses produksi listrik sangat besar.