Aluminium oksida adalah sebuah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen, dengan rumus kimia Al2O3. Nama mineralnya adalah alumina, dan dalam bidang pertambangan, keramik dan teknik material senyawa ini lebih banyak disebut
dengan nama alumina.
Alumina adalah insulator (penghambat) panas dan listrik yang baik. Umumnya Al2O3 terdapat dalam bentuk kristalin yang disebut corundum atau α-aluminum oksida.
Al2O3 dipakai
sebagai bahan abrasif dan
sebagai komponen dalam alat pemotong, karena sifat kekerasannya.
Alumina berperan
penting dalam ketahanan logam aluminium terhadap perkaratan dengan udara. Logam aluminium
sebenarnya amat mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Aluminium bereaksi dengan oksigen
membentuk Alumina, yang terbentuk sebagai lapisan tipis yang dengan cepat
menutupi permukaan aluminium. Lapisan ini melindungi logam aluminium dari
oksidasi lebih lanjut. Ketebalan lapisan ini dapat ditingkatkan melalui proses anodisasi. Beberapa alloy (paduan
logam), seperti perunggu aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan menambahkan
aluminium pada alloy untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.
Al2O3 yang dihasilkan melalui anodisasi
bersifat amorf, namun beberapa proses oksidasi seperti plasma electrolytic oxydation menghasilkan
sebagian besar Al2O3 dalam
bentuk kristalin, yang meningkatkan kekerasannya.
Secara alami, Alumina
terdapat dalam bentuk kristal corundum.
Batu mulia rubi dan sapphire tersusun atas corundum dengan
warna-warna khas yang disebabkan kadar ketidakmurnian dalam struktur corundum.
Alumina, atau
alumina, merupakan komponen utama dalam bauksit bijih aluminium.
Pabrik alumina terbesar di dunia adalah Alcoa, Alcan, dan Rusal. Perusahaan yang memiliki
spesialisasi dalam produksi dari Alumina dan aluminium hidroksida misalnya adalah Alcan dan Almatis. Bijih bauksit terdiri dari Al2O3,
Fe2O3, and SiO2 yang tidak murni. Campuran ini
dimurnikan terlebih dahulu melalui Proses Bayer.
Pada 1961 perusahaan General Electric mengembangkan Lucalox, alumina transparan yang digunakan
dalam lampu natrium. Pada Agustus 2006, ilmuwan Amerika Serikat yang bekerja untuk 3M berhasil
mengembangkan teknik untuk membuat alloy dari aluminium oksida dan unsur-unsur lantanida, untuk
memproduksi kaca yang
kuat, yang disebut alumina transparan.
Setiap tahunnya,
65 juta ton alumina
digunakan, lebih dari 90%-nya digunakan dalam produksi logam aluminium.
Aluminium hidroksida digunakan dalam pembuatan bahan kimia pengelolaan air
seperti aluminium sulfat, poli aluminium
klorida, dan natrium aluminat. Berton-ton alumina juga digunakan dalam pembuatan zeolit, pelapisan pigmen titania dan pemadam api.
Aluminium oksida
memiliki kekerasan 9 dalam skala Mohr. Hal ini menyebabkannya banyak
digunakan sebagai abrasif untuk menggantikan intan yang
jauh lebih mahal. Beberapa jenis ampelas, dan pembersih CD/DVD juga menggunakan aluminium oksida.
Aluminium oksida adalah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen dengan rumus
kimia Al2O3. Ini
adalah yang paling umum terjadi dari beberapa oksida aluminium, dan secara
khusus diidentifikasi sebagai aluminium (III) oksida. Hal ini biasa disebut
alumina, dan bisa juga disebut aloxide, aloxite, atau alundum tergantung pada
bentuk atau aplikasi tertentu. Hal ini terjadi secara alami dalam fase
polimorfik α-Al2O3 kristalnya
sebagai korundum mineral, varietas yang membentuk batu permata berharga ruby dan
safir. Al2O3 signifikan dalam penggunaannya untuk
menghasilkan logam aluminium, sebagai abrasif karena kekerasannya membuatnya
cocok untuk digunakan sebagai komponen dalam alat pemotong dan sebagai bahan
tahan api karena titik leleh yang tinggi.
Al2O3 adalah
isolator listrik namun memiliki konduktivitas termal yang relatif tinggi (30 Wm-1K-1
) untuk bahan keramik. Aluminium oksida tidak larut dalam air.
Korundum
adalah bentuk kristal yang paling umum yang terjadi secara alami dari aluminium
oksida. Rubi dan safir adalah bentuk berkualitas permata korundum, yang
berutang warna karakteristik mereka untuk melacak kotoran. Rubi diberikan
karakteristik warna merah tua mereka dan kualitas laser mereka dengan jejak
kromium. Safir datang dalam berbagai warna yang diberikan oleh berbagai kotoran
lainnya, seperti besi dan titanium.
Aluminium
oksida adalah zat amfoter, yang berarti dapat bereaksi dengan baik asam dan
basa, seperti asam fluorida dan natrium hidroksida, bertindak sebagai asam dengan
basa dan basis dengan asam, menetralkan lain dan memproduksi garam.
REAKSI KIMIA
Bauxite
mengandung senyawa Al2O3, SiO2, Fe2O3, TiO2 dan
sisanya H2O. Prosentase kandungannya bervariasi secara umum adalah Al2O3
(47.5-55%), SiO2 (8%),
Fe2O3 (14.5-22.5%), TiO2 (2.5%) dan H2O
(19.5%). Senyawa Al2O3
dalam bauxite, membentuk komplek dengan air membentuk Al2O3.H2O
(aluminum oxide monohidrat) dan Al2O3.3H2O
(aluminum oxide trihidrat) jika ditulis rata-rata adalah Al2O3.2H2O
(aluminum oxide dihidrat).
URAIAN PROSES
Alumina
(aluminium oksida) dihasilkan oleh rangkaian proses yang cukup panjang yang
disebut proses Bayer. Pertama bauxite direaksikan dengan sodium
hidroksida di dalam reactor atau digestion dimana aluminium oksida hidrat (Al2O3.x
H2O) akan terlarut membentuk sodium aluminat (NaAlO2). Reaksi
ini dilakukan pada suhu diatas 150°C dan tekanan 25 atm. Konversi digestion ini
sekitar 97% dengan waktu tinggal 30 menit.
Al2O3.3H2O(s) + 2 NaOH(aq) ===> 2 NaAlO2(aq) + 4 H2O(l)
Al2O3.H2O(s) + 2 NaOH(aq) ===> 2 NaAlO2(aq) + 2 H2O(l)
Sodium aluminat NaAlO2 larut pada suhu di atas 150°C dan tekanan 25 atm
Kemudian NaAlO2 diendapkan di Precipitator dengan menyerap
air membentuk senyawa Al2O3.3H2O pada suhu
50°C.
Persamaan reaksi precipitated:
2 NaAlO2(aq) + 4 H2O(l) ===>
Al2O3.3H2O(s) + 2
NaOH(aq)
Aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O)
selanjutnya dipanaskan di kiln pada suhu 1000°C untuk melepaskan senyawa hidrat
membentuk aluminium oksida (Al2O3) atau alumina.
Persamaan reaksi di kiln:
Al2O3.3H2O(s)
===> Al2O3(s) + 3H2O(g)
Grinding
Bauxite dari
gudang diumpankan ke dalam BallMill untuk mengecilkan ukuran padatannya menjadi
lebih kecil dari 0.4 mm. Pada saat yang sama larutan sodium hidroksida dari
Evaporator direcycle ke dalam BallMill. Grinding dilakukan secara wet
grinding. Slurry yang keluar dari BallMill diumpankan ke dalam Reaktor.
Dari tangki penyimpan diumpankan larutan sodium hidroksida 40% ke dalam
Reaktor.
Reaktor
Kondisi
operasi Reaktor adalah tekanan 25 atm dan suhu reaksi 200°C. Pada kondisi operasi ini akan terjadi reaksi digested bauxite (aluminum oxide hidrat) dengan sodium hidroksida akan menghasilkan sodium aluminat
dalam fase cair. Dan sodium aluminat hasil terlarut dalam air. Tidak ada reaksi samping yang terjadi, karena pengotor dalam bauxite
(TiO2, SiO2) cenderung inert.
Reaktor yang digunakan Reaktor Alir Tangki
Berpengaduk (RATB) ataupun reactor berpengaduk sistem Batch. Waktu reaksi
sekitar 30 menit dengan konversi mencapai 97%. Reaksi bersifat endotermis (membutuhkan
panas) maka untuk menjaga suhu reaksi sekitar 200°C dilakukan pemanasan menggunakan
steam saturated dialirkan dalam coil yang tercelup dalam reactor.
Filter 01
(Filter Red Mud)
Hasil reaksi yang
berupa slurry diumpankan ke dalam Rotary Drum Filter 01 (RDF-01). RDF-01
digunakan untuk memisahkan padatan SiO2, Fe2O3,
TiO2 dan sisa Al2O3.3H2O dan Al2O3.H2O
dari larutan sodium aluminat. Cake ini
biasa disebut red mud yang kemudian masuk ke unit pengolahan limbah. Filtrat yang berupa larutan sodium aluminat dan
sodium hidroksida diumpankan ke dalam Precipitator.
Precipitator
Di dalam
Precipitator larutan diturunkan suhu dan tekanan menjadi 1 atm dan 50°C. Pada
suhu yang rendah ini sodium aluminat NaAlO2 akan menyerap air dan
membentuk senyawa aluminum oxide trihidrat (Al2O3.3H2O)
yang tidak larut dalam air sehingga akan mengendap menjadi padatan.
Filter 02
Slurry yang
keluar dari Precipitator dipisahkan di Rotary Drum Filter 02 (RDF-02). Diperoleh
cake yang mengandung Al2O3.3H2O dan air serta filtrat
yang mengandung sodium hidroksida dan air. Selanjutnya filtrate diumpankan ke
dalam Evaporator dan cake diumpankan ke dalam Rotary Kiln.
Evaporator
Filtrate yang
keluar dari RDF-02 akan dikurangi kandungan airnya dengan proses penguapan di
Evaporator, sehingga diperoleh larutan sodium hidroksida yang lebih pekat. Larutan
sodium hidroksida hasil kemudian direcycle kembali ke dalam BallMill.
Rotary Kiln
Cake yang keluar dari RDF-02 yang mengandung padatan Al2O3.3H2O
dan air diumpankan ke dalam Rotary Kiln (RK). Suhu di dalam RK sekitar 1000°C dan
hal ini akan menyebabkan air kompleks yang terikat dalam kristal akan lepas terurai
dan menguap sehingga Al2O3.3H2O akan berubah
menjadi Al2O3. Konsentrasi hasil Al2O3
keluar RK sekitar 99.5%. padatan hasil kemudian didinginkan di rotary cooler
dan masuk packaging.
DATA UNTUK REAKTOR
Jenis : Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB / CSTR) atau Autoclave
☻Kondisi operasi | |
| Suhu | : 200°C |
| Tekanan | : 25 atm |
| Sifat reaksi | : endotermis |
| Kondisi proses | : isotermal - non adiabatis |
| Pemanas | : steam saturated |
☻ Kinetika reaksi
Reaksi digested bauxite (aluminum oxide hidrat) dengan sodium hidroksida akan menghasilkan sodium aluminat
dalam fase cair, dan sodium aluminat hasil terlarut dalam air. Tidak ada reaksi samping yang terjadi, karena pengotor dalam bauxite
(TiO2, SiO2) cenderung inert.
Persamaan reaksi digested:
Al2O3.3H2O(s) + 2 NaOH(aq) ===> 2 NaAlO2(aq) + 4 H2O(l)
rA = k.CA.CB
Harga konstanta kecepatan reaksi diberikan dengan:
k = 26.2415 m3/kmol.jam
dengan:
rA = kecepatan reaksi
|
, kmol/ m3.jam
|
CA = konsentrasi Al2O3.3H2O
|
, kmol/ m3
|
CB = konsentrasi NaOH
|
, kmol/ m3
|
Patent untuk pembuatan alumina
dari Bauxite adalah: United States Patent No 4994244, 19 Februari 1991 dengan label: Process for producing alumina from bauxite
Patent lain untuk pembuatan alumina
dari Bauxite adalah: United States Patent No 3401009,
10 September 1968 dengan label: Extraction of alumina from bauxite
Patent lain untuk pembuatan alumina dari Bauxite adalah: United
States Patent No 4650653, 17 Maret 1987 dengan
label: Production of alumina from gibbsite-bearing bauxite of low reactive silica content
Download United States Patent 4650653 Rabu, 14 Zulqaidah 1437 H / 17 Agustus 2016 M
Hari Ulang Tahun Republik Indonesia ke 71. MERDEKA..!!
Tidak ada komentar:
Posting Komentar