2 Proses Pembuatan Aluminium Melalui Proses Kimia

Aluminium dapat dikatakan sebagai logam yang paling banyak ditemukan di muka bumi. Pada dasarnya jenis logam satu ini tidak hadir dengan sendirinya sebagai bahan mentah. Melainkan kemunculannya melalui proses pembuatan aluminium yang dicampurkan dengan material lain.

Dilihat dari sudut pandang ilmu kimia, aluminium merupakan elemen reaktif yang dapat berubah menjadi ikatan kimia apabila teroksidasi. Aluminium juga dapat melahirkan lapisan sangat tipis yang dinamakan oksida aluminium apabila bereaksi dengan udara lepas. Logam satu ini tidak seperti baja karena tidak akan terkena karat.

Pada awalnya proses pembuatan aluminium sangat sulit sehingga membuat harganya tinggi di pasaran. Bahkan, awal mula kehadiran aluminium dibanderol dengan harga lebih mahal dibandingkan emas dan perak.

Dalam penjelasan kali ini akan memaparkan apa itu aluminium, bagaimana proses pembuatan aluminium yang selama ini dianggap kompleks. Check this out!

Apa itu Aluminium ?

Sebelum menyimak pembahasan utama mengenai proses pembuatan aluminium, ada baiknya mengetahui apa itu aluminium terlebih dahulu. Pasalnya, tidak semua masyarakat mengetahui kegunaan logam satu ini dengan jelas.

Aluminium jika dilihat dari sudut pandang keilmuwan fisika aluminium adalah logam unsur ke-13 yang berada pada tabel periodic. Bahan pembuatan aluminium juga terbilang paling melimpah ruah di permukaan bumi karena membentuk sekitar 8,1 persen kerak bumi.

Akan tetapi jangan salah sangka karena logam aluminium tidak dapat ditemukan secara bebas di alam. Aluminium baru akan tercipta setelah penggabungan dengan unsur reaktif lainnya. Apabila aluminium dikombinasikan bersama senyawa oksigen akan menciptakan oksida.

Maksud aluminium oksida merupakan suatu mineral yang bersumber dari bauksit. Menurut sejarawan aluminium pertama kali ditemukan melalui hasil ekstraksi pada tahun 1825. Hans Oersted merupakan seorang ilmuwan yang sukses dengan penemuan aluminium pertama kalinya. Sayangnya saat itu harga aluminium tergolong sangat mahal dan termasuk logam berharga.

Adapun penyebab harga aluminium melambung tinggi karena melalui proses pembuatan yang sangat rumit dan panjang. Namun, setelah dilakukan percobaan pembuatan aluminium pada tahun 1880-an menghasilkan aluminium yang mudah dibuat dan dibanderol dengan harga murah.

Mulai saat itu produksi aluminium dilakukan secara besar-besaran. Dampak utamanya harga aluminium yang sebelumnya sangat mahal menjadi jauh lebih murah. Dan ada banyak jenis aluminium yang beredar di luar sana. Sehingga, Anda tidak sulit untuk mencari distributor atau penjual logam jenis ini.

Para ilmuwan di dunia sejak dulu menaruh perhatian terhadap perkembangan logam aluminium. Salah satunya adalah Daryanto (2009) yang mengartikan aluminium sebagai logam yang kuat, keras, tetapi cukup lentur.

Selanjutnya, ada Sumanto (2005) yang memaknai aluminium sebagai suatu logam dengan massa jenis ringan. Dalam hal ini Sumanto menemukan berat rata-rata jenis aluminium 2,56 atau 1/3 berat dari logam tembaga.

Proses Pembuatan Alumunium

Secara garis besar proses pembuatan aluminium terbagi menjadi 2 tahapan yang tak dapat terpisahkan sebagai berikut ini.

Proses bayer merupakan proses memurnikan bijih bauksit dengan bantuan senyawa oksigen supaya mendapatkan aluminium oksida (alumina).
Proses hall-heroult adalah sebuah proses meleburkan aluminium oksida untuk memperoleh aluminium murni.

Proses Bayer

Dalam proses pembuatah aluminium melalui proses bayer dipilihlah bahan utama yakni bijih bauksit dengan kandungan 50-60% Al₂O_3. Selanjutnya bijih bauksit dicampur unsur kimia Fe2O3 dan SiO2.

Untuk memisahkan senyawa Al₂O₃ dari unsur lainnya yang tidak dibutuhkan. Dalam proses ini dimanfaatkan sifat amfoter yang berada pada unsur Al₂O3. Lebih lengkapnya proses bayer dijabarkan dalam tahapan-tahapan berikut ini.

Pertama-tama bijih bauksit diambil langsung dari aktivitas penambangan.
Selanjutnya, bijih dihancurkan serta dihaluskan dengan mekanisme mekanik.
Pengotor (impurities) dalam bijih dihilangkan dengan proses pemanasan serbuk bauksit pada udara bebas. Sehingga menghasilkan logam teroksidasi, contohnya besi teroksidasi akan berubah menjadi senyawa Fe₂O₃.
Setelah serbuk bijih bauksit dipanaskan dilanjutkan dengan mereaksikan menggunakan soda kaustik yang disebut larutan NaOH atau Natrium hidroksida pekat. Biasanya pemrosesan dilakukan dalam pabrik penggilingan untuk memperoleh suspense berlumpur atau berair yang didalamnya terdapat partikel bijih bauksit sangat halus.
Suspensi berlumpur tersebut selanjutnya dipompa dalam digester sebuah tangki yang digunakan seperti panci presto.
Larutan berlumpur diproses pada suhu dan tekanan tinggi agar melarutkan alumina yang terkandung pada bijih bauksit. Normalnya larutan tersebut dipanaskan pada suhu 110-270 °C atau 230-520 °F. Adapun tekanan yang diaplikasikan sekitar 50 lb atau 2 (340 kPa). Adapun lama waktu dilakukan proses tersebut adalah 30 menit.
Proses penambahan NaOH dilakukan untuk memastikan semua senyawa aluminium terlarut.
Selanjutnya larutan panas ini akan melewati tangki untuk dipompa didalam tangki pengendapan.
Dalam tangki pengendapan tersebut terdapat larutan SiO₃^2- dan [Al(OH)₄] yang ditampung. Apabila suspensi berair dalam tangki maka pengotor yang tidak terlarut pada NaOH akan berubah menjadi endapan didasar tangki.
Residu ini disebut dengan red mud atau lumpur merah dan merupakan akumulasi unsur-unsur NaOH. Residu tersebut terdiri dari pasir halus, oksida besi, dan oksida dari unsur lain seperti titanium. Dalam proses tersebut unsur Al₂O₃ dan SiO₂ dapat terlarut. Sedangkan unsur Fe₂O₃ dan pengotor lain tidak akan larut dan tetap mengendap.
Partikel halus yang terdapat pada bagian dasar pengotor akan disarig untuk dipompa dan melewati serangkaian proses pengendapan tangki.
Larutan ini direaksikan bersama asam encer yaitu HCl. Proses ini juga menggunakan ion silikat supaya tetap menjadi larutan. Berbeda dari ion aluminat yang akan mengendapkan menjadi Al(OH)₃.
Selanjutnya Al(OH)₃ (s) yang dikenal dengan endapan Kristal terdapa pada bagian bawa tangki. Unsur SiO₃^2- pada larutan tersebut tetap akan terlarut.
Endapan Al(OH)₃ inilah yang akan disaring dan kemudian diambil.
Setelah dicuci, endapan zat Al(OH)₃ dipindahkan dalam pengeringan agar diproses kalsinasi. Dalam suhu 2.000 °F atau 1.100 °C dapat mendorong pelepasan molekul air. Sehingga residunya menjadi kristal alumina anhidrat.
Setelahnya itu terbentuklah serbuk zat Al₂O₃ yang murni atau korundum.

Proses Hall-Heroult

Kemudian adalah proses pembuatan aluminium Hall-Heroult yang dijabarkan sebagai berikut.

Pertama-tama diawali proses reaksi dalam pot reduksi atau sel elektrolisis. Dalam proses tersebut kristal alumina dapat dilarutkan dalam pelarut lelehan kriolit atau unsur Na₃AlF₆ cair dan unsur CaF₂ dengan suhu 1.760-1.780 °F. Alhasil, membentuk larutan elektrolit yang mampu menghantarkan listrik dari batang karbon atau Katoda.
Selanjutnya dilewati dengan arus searah sekitar 5-10 volt dan 100.000-230.000 ampere untuk melewati larutan. Dari sini menghasilkan reaksi yang mampu memecahkan ikatan antara atom oksigen dan aluminium dalam molekul alumina. Oksigen pun akhirnya dilepaskan dengan cara menarik menuju batang karbon untuk menciptakan senyawa karbon dioksida.
Proses selanjutnya adalah proses peleburan untuk menambahkan alumina dalam larutan kriolit untuk menggantikan senyawa yang telah terdekomposisi. Akan tetapi arus listrik konstan dapat tetap mengalir supaya panas dari aliran listrik menstabilkan isi pot tetap dalam kondisi cair.
Alumunium cair murni pun mulai terkumpul dengan sendirinya di bagian bawah pot.
Selanjutnya ketika lelehan terkumpul akan berpindah pada tungku penyimpanan agar tertuang dalam cetakan untuk membentuk lempengan dan batang.
Kemudian logam alumunium cair dimasukkan dalam cetakan. Sebelumnya bagian luar cetakan disiram terlebih dahulu menggunakan air.
Akhirnya logam alumunium murni mudah dibentuk sesuai kebutuhan.

Sebenarnya proses hall-heroult mendorong produksi aluminium secara massal. Sehingga harga jual aluminium dipasaran menjadi lebih terjangkau.

Seperti itulah proses pembuatan aluminium yang terbagi dalam dua tahapan. Pertama, proses bayer yang cukup kompleks. Kedua, proses hall-heroult yang menjadi proses lanjutan.