Laman

Jumat, 30 Januari 2015

PROSES PEMURNIAN LOGAM BUKAN BESI


PROSES PEMURNIAN LOGAM BUKAN BESI
Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa diharapkan dapat;
-        Menjelaska peran loga bukan besi pada logam besi
-        Menjelaskan sifat-sifat logam bukan besi.
-        Menjelaskan peranan logam bukan besi sebagai logam pemadu pada logam besi.
-        Menjelaskan proses peleburan logam bukan besi.
-        Menyebutkan sifat-sifat dan kegunaan beberapa jenis logam bukan besi.
4.1.     Pendahuluan
Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.
Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nekel, kromium, molebdenum, wolfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya. Logam-logam nonferro dan paduannya tidak diproduksi secara besar-besaran seperti logam besi, tetapi cukup vital untuk kebutuhan industri karena memiliki sifat-sifat yang tidak ditemukan pada logam besi dan baja.



4.2.     Sifat-Sifat Logam Bukan Besi
Kebanyakan logam bukan besi tahan terhadap korosi (air atau kelembaban), misalnya: zat magnesium, tahan terhadap korosi dalam lingkungan udara biasa, akan tetapi di dalam air laut, ketahan terhadap korosinya dibawah ketahanan baja biasa.
Pemilihan paduan tertentu tergantung pada banyak hal, antara lain kekuatan, kemudahan dalam pemberian bentuk, berat jenis, harga bahan baku, upah pembuatan dan penampilannya. Kebanyakan logam bukan besi tahan terhadap korosi (air atau kelembaban). Secara umum semakin berat suatu logam bukan besi semakin baik daya tahan korosinya. Pengecualian pada aluminium, pada permukaannya terbentuk suatu lapisan oksida yang dapat melindungi logam aluminium tersebut dari korosi selanjutnya.
Warna asli dari logam bukan besi, yaitu kuning, abu-abu, perak, dan lain sebagainya, termasuk teknik pewarnaan, seperti: anodisasi pada aluminium, dapat menambah nilai estetika logam-logam tersebut.
Pada umumnya, logam non-besi mempunyai daya hantar listrik lebih baik dibandingkan dengan besi, sebagai contoh: tembaga, mempunyai daya hantar listrik 5,3 kali lebih baik dibandingkan besi, sedangkan aluminium, 3,2 kali lebih baik. Demikian juga hal nya dengan titik cair, titik cair logam bukan besi berkisar antara 327 °C s/d 1800 °C, namun untuk penuangan, biasanya suhu nya dinaik kan antara 200 °C s/d 315 °C diatas suhu titik cair nya. Umum nya logam bukan besi, agak sulit untuk dilas, sedangkan kemampuan terhadap pengecoran, permesinan dan pembentukan, berbeda-beda, misalnya: ada logam yang dapat mengalami pembentukan dengan pengerjaan dingin, namun ada pula yang tidak mungkin untuk dibentuk dalam keadaan dingin.
4.3.     Proses Peleburan
Logam bukan besi tidak ditemukan sebagai logam murni dialam bebas, biasanya masih terikat sebagai oksida dengan berbagai macam kotoran-kotoran yang membentuk bijih-bijih. Ada beberapa tahapan untuk mengolah bijih logam bukan besi, yakni:
- tahap penghalusan mineral
- tahap pencucian
- tahap pemisahan antara logam dengan kotoran
- tahap peleburan
Kadang-kadang, tahap proses peleburan menjadi lebih sulit, misal nya karena bijih tembaga, timah hitam dan seng, hanya di dapat di suatu daerah tertentu saja, atau bahkan disuatu daerah dijumpai campuran dari 21 jenis bijih logam bukan besi.
Dapur Peleburan
Pada mulanya tanur tinggi dengan kapasitas kecil digunakan untuk melebur tembaga, timah, dan beberapa unsur lainnya. Didalam tanur, bahan baku dicampur dengan kokas kemudian ditiupkan udara untuk mempercepat proses pembakaran. Karena tiupan udaranya cukup cepat (kencang), maka ukuran kokas, maupun bijih tidak boleh lebih kecil dari 1 cm. Saat proses peleburan berlangsung, ditambahkan fluks untuk memperoleh logam yang lebih murni, sekaligus untuk mengurangi kekentalan (viskositas) terak cair.
Dapur-dapur yang umum digunakan untuk melebur logam bukan besi, biasanya dari jenis reverberasi. Penambahan fluks (pembentuk terak), bertujuan untuk mengurangi oksidasi, dimana biasanya dapur di lengkapi oleh alat tadah uap maupun tadah debu. Disamping menggunakan dapur peleburan, digunakan juga dapur pemanggang untuk mengoksidasi bijih dari mineral sulfida, gas oksidasi dihembuskan melalui kisi dan mengenai bijih, sedangkan dapur pemanggang digunakan untuk memurnikan tembaga dan seng.
4.4.     Logam Tembaga
Dari produksi seluruh dunia, tembaga dipakai lebih dari 50% dalam dunia teknik listrik. Hal ini karena tembaga mempunyai daya hantar yang baik untuk listrik, juga untuk panas ia merupakan pengahantar yang baik, sehingga ia banyak dipakai dalam teknik pendinginan dan pemanasan; umpamanya di dalam penukar panas, radiator pendingin, kondensor, dll.
Dalam keadaan terpijar lunak, tembaga murni lunak, ulet, dan hanya memiiiki kekuatan yang rendah. Ini dapat ditingikatkan melalui pembentukan dingin (penggilingan, perentangan, pengempaan). Baik dalam keadaan panas harus berlangsung di atas sekitar 650OC. Tembaga yang telah mengeras akibat pemberian bentuk dalam keadaan dingin dapat menjadi lunak kembali melalui pemijaran antara 300 hingga 700OC.
Kesudian tembaga untuk diserpihkan buruk karena ia “melumuri” (dapat diperbaiki dengan sedikit  imbuhan timah dan seng). Kesudiannya untuk dituang buruk, karena ia menjadi berpori-pori pada saat mengejang, sedikit imbuhan fosphor, mangan, silisium, magnesium, dan barilium mencegah pembentukan pori-pori. Tembaga dapat disolder lunak dan keras dengan baik. Untuk pengelasan hanya cocok jenis yang bebas zat asam (misalnya SB CU menurut DIN 1708).
Tembaga tahan karat di udara. Pada penyimpanan jangka panjang terbentuk lapisan oksid ( lapisan pelindung) yang gelap dan butek pada permukaan. Di udara lembab, tembaga menyelimuti diri dengan suatu lapisan hijau tembaga karbonat (platina, karat mulia). Asam, garam, belerang, bahan mengandung belerang, dan amoniak yang mengoksidasikan,  menyerang tembaga. Di bawah pengaruh asam cuka dan asam buah-buahan terbentuk karat hijau, garam tembaga yang sangat beracun.
Tembaga bewarna coklat keabu-abuan dan mempunyai struktur kristal FCC. Bijih-bijih tembaga dapat diklasifikasikan atas 3 golongan .
·         Bijih sulfida.
·         Bijih oksida.
  • Bijih murni (native).
Bijih tembaga yang penting
Mineral
Rumus Kimia
Kandungan Tembaga
Chalcopyrite
Cu FeS2
34,6%
Bornite
5 Cu S Fe2 S3
55,65%
Chalcocite
C u S
68.5%
Malachite
Cu CO3Cu
57,4%
Nattive Cupper
Cu
99,99%
Heterogenite
2Cu O3CuO H2O

A.    Proses Pemurnian Bijih Tembaga.
Proses pernurnian bijih tembaga dapat dilakukan dengan dua cara:
·      Proses Pirometalurgy:
Proses ini menggunakan temperatur tinggi yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar. Bijih tembaga yang telah dipisahkan dari kotoran-kotoran (tailing) dipanggang untuk menghilangkan asam belerang dan selanjutnya bijih ini dilebur.
­
Gambar 1. Diagram proses konvertor.
Pada peleburan tersebut, bijih-bijih dipisahkan dari terak dan akan menghasilkan mette, selanjutnya mette ini diproses pada converter  sehingga unsur-unsur besi dan belerang dapat dipisahkan dan akan menghasilkan tembaga blister. Tembaga blister masih mengandung sejumlah unsur-unsur besi, belerang, seng, nikel, arsen,  dsbnya, sehingga blister ini harus diproses ulang (refining) yang pelaksanaannya dapat dilakukan pada reverberatory.
Gambar 2. Konvertor untuk Tembaga. 1. Lining, 2. nose or mouth; 3 tuyere; 4. roller stand.
Gambar 3. Reverberatory.
·      Proses Hidrometalurgy
Metode ini dilakukan dengan cara melarutkan bijih-biiih tembaga (leaching) kedalam suatu larutan tertentu, kemudian tembaga dipisahkan dari bahan ikutan lainnya(kotoran).
Untuk meleaching bijih tembaga yang bersifat oksida, digunakan asam sulfat (H2SO4), seperti ditunjukkan pada reaksi di bawah ini:
            CuCO3.Cu(OH) 2  +  2  H2SO4 → 2 CuSO4 + CO2 +  3 H2O
Untuk meleaching bijih tembaga yang bersifat sulfida atau native digunakan ferri sulfat 2Fe2(SO4)3, seperti bijih cholcocite di bawah ini:
            Cu2S + 2Fe2(SO4)3 → 2CuSO4 + 4FeSO4 +  S
Untuk bijih chalcopyrite dan bornite, reaksinya berjalan lambat dan tidak dapat larut seluruhnya.
Setelah hasil leaching dipisahkan dari bagian-bagian yang tidak dapat larut , kemudian larutan ini diproses secara elektrolisa, sehingga didapatkan tembaga murni.
Gambar. 4. Diagram Proses Pyrometallurghy Tembaga.
B.     Jenis-Jenis Tembaga
Beberapa jenis perdagangan (cuplikan dari DIN 1708) .
Jenis tembaga dengan kandungan zat asam
Jenis tembaga tanpa kandungan zat asam
Tembaga A A-Cu (99,0%)
Tembaga SA A-Cu (99,0%)
Tembaga B B-Cu (99,25%)
Tembaga SB B-Cu (99,25%)
Tembaga C C-Cu (99,5%)
Tembaga SC C-Cu (99,5%)
Tembaga D D-Cu (99,9%)
Tembaga SE E-Cu (99,9%)
Tembaga elektrolit katode KE-Cu (99,0%)


C. Sifat-Sifat tembaga
Rapat massa relatif
:
8,9 gr/cm3
Titik lebur
:
1070—1093 OC (tergantung kadar kemurniannya)
Sifat-sifat
:
-   tembaga murni adalah lunak, kuat dan malkabel.
-   Kondutivitas panas dan listrik sangat tinggi.
Penggunaan
:
Tembaga banyak digunakan untuk konduktor listrik, alat solder, pipa spiral pendingin, kerajinan tangan, sebagai bahan dasar pembuatan kuningan dan pernggu, dll.
Kekuatan tarik
:
200—300 N/mm2.

4.5.     Logam Aluminium
Sifat aluminium yang menonjol adalah berat jenisnya yang rendah dan daya hantar listrik/panas yang cukup baik. Aluminium menyelimuti diri dari udara dengan sebuah lapisan oksid (pelidung.) yang tidak boleh dirusak. Aluminium tidak tahan terhadap alkali dan asam garam. Karena kekerasannya rendah, aluminium kurang baik untuk diubah bentuk dengan penyerpihan. Untuk itu diperlukan sudut serpih yang besar, kecepatan sayat yang tinggi dan bahan pelumas yang cocok.
Aluminium benar-benar lunak dan mudah diregangkan, sehingga mudah diubah bentuk dalam keadaan dingin dan panas. Melalui penggilingan dapat dihasilkan selaput sampai tebai 0,004 mm.
Aluminium tidak beracun dan tidak magnetis, merupakan reflector (pemantul balik) yang baik untuk panas: cahaya dan gelombang-gelombang elektromagnetis.
Logam aluminium mempunyai struktur kristai FCC. Logam tahan terhadap korosi pada media yang berubah-ubah dan juga mempunyai ducktilitas yang tinggi. Aluminium sering terdapat di atas bumi dalam bentuk senyawa kimia, namun di alam tidak ditemukan aluminium dalam keadaan murni. Bahan dasar terpenting untuk pembuatan aluminium ialah bauksit, yang merupakan kumpulan mineral (tanah tawas, oksid aluminium) dengan imbuhan oksid besi dan asam silica.
Bijih-bijih aluminium dapat diklasifikasikan menjadi beberapa golongan, yaitu:
-    Bauksit ; bijih ini didapat dalam bentuk batu-batuan berwarna merah atau coklat. Bauksit setelah dipisahkan dari kotoran­-kotoran penghantar didapat kaolin (AI2O3. 2SiO2.H2O), Bochimite diapore (Al2 H2O),gibbsite (Al2O3.3H2O).
-    Nepheline (NaK)2O Al2O3.SiO2).
-    Alunite (K2SO4) 3. 4 Al (OH) 3)
-    Sianite (AI2O3Si.O2),bijih ini tidak diproduksi untuk aluminium, tetapi diproduksi untuk peleburan langsung paduan aluminium­ silikon.
A. Proses Pemurnian Bijih Aluminium.
Metode proses pemurnian aluminium dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu :
1.      Proses elektrothermis :
Pada proses ini bijih-bijih dicairkan / direduksi dalam dapur listrik sehingga diperoleh cairan aluminium. Proses ini jarang digunakan karena diperlukan energi listrik yang sangat besar.
2.      Proses asam;
Pada proses ini bijih-bijih aluminium dilarutkan dalam larutan asam (H2S04, HCl, dsb). Dari reaksi ini didapatkan garam Al2(SO4)3, Al2Cl3, dsb. Sehingga unsur-unsur penghantar dapat dipisahkan. Setelah garam terpisah dari pengantarnya, kemudiar logam dan garam tersebut dipisahkan.
Proses ini  dalam industri  digunakan dalam batas-batas tertentu, karena  dibutuhkan peralatan-peralatan tahan asam yang sangat mahal.
3.      Proses alkaline;
Proses ini adalah efek dari reaksi bauksit dengan NaOH atau Na2CO3  dengan bahan tambahan kapur/batu kapur. Dari hasil ini akan didapatkan Sodium Aluminate. Pada proses ini, unsur-unsur oksida besi, titanium, dan calsium dapat dipisahkan dan silisium yang ada dalam bijih-bijih akan bereaksi dengan alkali yang mengakibatkan sebagian dari alkalis dan aluminium yang bereaksi akan mengotori aluminium yang akan dihasilkan. Oleh karenanya metode alkaline sering digunakan pada bijih­-bijih dengan kandungan silika yang rendah.

B. Sifat-sifat aluminium
Rapat massa relatif
:
2,7 gr/cm3
Titik lebur
:
660 OC
Sifat-sifat
:
·    Paling ringan diantara logam-logam yang sering digunakan.
·    Penghantar panas dan listrik yang  tinggi.
·    Lunak, ulet, dan kekuatan tariknya yang rendah.
·    Tahan terhadap korosi.
Penggunaan
:
·         Karena sifatnya yang ringan, maka banyak digunakan pada pembuatan kapal terbang, rangka khusus untuk kapal laut modern, kendaraan dan bangunan industri.
·         Karena ringan dan penghantar panas, maka banyak dipakai untuk keperluan alat-alat masak. Banyak dipakai untuk kabel-kabel listrik karena kondukstivitas listriknya tinggi dan relatif Iebih murah dibandingkan dengan tembaga.
·         Aluminium tuang dibuat jika di-kehendaki konstruksi yang ringan,  dengan kekuatan yang tidak terlalu besar.
Kekuatan tarik
:
·         Dituang : 90—120 N/mm2
·         Diannealing : 70 N/mm2
·         Diroll: 130—200 N/mm2

4.4. Logam Nikel
            Nikel adalah logam yang berwarna perak keabu-abuan mempunyai sel satuan kubus berpusat muka (FCC). Nikel baik sakali dalam katahanan panas dan ketahanan korosinya, tidak rusak oleh air kali atau air laut dan alkali. Tetapi dapat rusak oleh asam nitrat dan sedikit tahan korosi terhadap asam khlor dan asam sulfat. Nikel digunakan sebagai unsur  paduan untuk baja, paduan tembaga, dan paduan nikel tahan panas. Nikel sendiri dibuat dalam pelat tipis, batangan pendek, pipa dan kawat, yang dipakai untuk pembuatan tabung elektron dan penggunaan dalam industri makanan.

Bijih-bijih nikel dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan:
v  Bijih Sulfida : bijih ini mengandung:
·         0,5—5,6%  Ni
·         34—52%  Fe
·         2—22%  SiO2
·          4—6%  Al2O3
·         0,8—1,8%  Cu
·         21—28%  S
·         1,9—7%  CaO
·          2,25%  MgO
v  Bijih Silika : bijih ini mengandung:
·         0,9—16%  Ni
·         12—14%  Fe
·         34—42%  SiO2
·         1%  Al2O3
·         0,01%  Si
·         0,1—1,5%  CaO
·         5,1—22%  MgO
Setelah bijih-bijih mangalami proses pendahuluan yang meliputi crushing-drying, sintering, kemudian bijih diproses lebih lanjut secara:
1.      Proses Pyrometalurghy.
Proses yang terjadi pada proses ini hanya sebagian dari besi saja yang dapat diikat menjadi terak, dan sebagian besar masih dalam bentuk ferro-nikel alloy. Dalam hal ini untuk memisahkan besi dari nikel pada reaksi peleburan tersebut ditambahkan beberapa bahan yang mengandung belerang (gypsum atau pirite). Karena perbedaan daya ikat besi dan nikel terhadap oksigen dan belerang, sehingga proses ini didapatkan mate yaitu paduan Ni3S2 dan FeS dan sebagian besar besi dapat diterakkan :
3 FeS + Ni O    →     3 Fe O + Ni3S2 + 0,5 S2
2 FeS + Si O2    →    2 Fe O Si O2 
Mate yang dihasilkan ini (masih mengandung lebih dari 60% Fe dan selanjutnya mate yang masih dalam keadaan cair terus diproses lagi dalam konvertor. Proses-proses konvertor diberikan bahan tambah silicon untuk menetralkan oksida besi. Terak hasil konvertor ini masih mengandung nikel yang cukup tinggi, sehingga terak ini biasanya diproses ulang untuk peleburan (resmelting).
Proses selanjutnya, mate dipanggang untuk memishkan belerang.
3 Ni3S2 + 7O2  →   6 NiO + 4 S O2
Nikel oksid yang didapat dari pemanggangan, selanjutnya direduksi dengan bahan tambah arang (charcoal), sehingga didapat logam nikel.
2. Proses Hydrometalurgy
Pada metode ini concentrat dileaching dengan larutan amonia di dalam autoclave dengan tekanan kurang lebih 7 atm. Tembaga, nikel, dan cobalt larut kedalam larutan amonia. Reaksi yang terjadi:
NiS + 2O2  + nNH2    →   6 Ni(NH3)nSO4
Oksida sulfida menimbulkan energi yang cukup banyak, oleh karena itu autoclave harus didinginkan untuk menjaga agar temperatur tetap bertahan antara 77—80OC. Belerang yang ada di dalam cencentrat dioksidasi menjadi:
S2O32+ ; S2O62- ; S2O4 2- , sementara itu besi dipisahkan sebagai ferri hidro oksida dan sulfat basa.
Larutan tersebut dididihkan untuk memisahkan tembaga. Reaksi yang terjadi:
Cu2+ + 2 S2O32- = CuS + SO4 2-+ S + SO2
Selanjutnya larutan berisi nikel dan kobalt ini diproses dalam autoclave dengan hydrogen pada tekanan 15 atm dan temperatur 175—225OC.
Ni(NH3)2SO4 + H2    →   Ni+ (NH4)2SO4
Gambar 5. Diagram proses pemurnian bijih nikel.
B. Sifat-sifat nikel
Rapat massa relatif
:
8,9 gr/cm3
Titik lebur
:
1450 OC
Kekuatan tarik
:
·         Diannealing : 400—500 N/mm2
·         Diroll: 700—800 N/mm2
Kekerasan
:
80—90 Brinnel
Sifat-sifat
:
Kuat, liat, tahan korosi, digunakan secara luas sebagai unsur paduan.
Penggunaan
:
·         Digunakan sebagai pelapis logam.
·         Digunakan sebagai unsur paduan, untuk meningkatkan kekuatan dan sifat-sifat mekanik lainnya.


4.5. Logam Magnesium
Magnesium dan paduannya merupakan bagian yang paling ringan di antara logam-logam industri dengar massa jenis 1,74 gr/cm3 yang dipergunakan untuk pesawat terbang dan mobil. Sifat-sifat mekanik paduan magnesium tidak kurang dibandingkan paduan aluminium, terutama mampu mesinnya yang baik sekali walaupun ada keburukannya yaitu mudah menyala. Dalam hal ini diperlukan perhatian khusus mengenai pembubutan dst. Oleh karena itu penggunaan praktisnya tidak terlalu maju. Akan tetapi berkat perkembangan dalam cara-cara proses pengerjaan logam. Kemurnian logam ingot yang telah diperbaiki dan cara pemaduan logam yang telah maju, maka paduan magnesium dengan kekhasannya itu telah lebih luas penggunaanya.
Magnesium berkristal Heksagonal rapat (HCP) dan mempunyai kekuatan tarik 19 kgf/mm2 setelah dianil,  kekuatan mulur 9,8 kgf/mm2, dan perpanjangannya 16%, kira-kira2—3 kali lebih kuat dari aluminium.
Bijih magnesium yang banyak dikenal adalah magnesit (magnesium karbonat) Mg CO3, Dolomite CaCO3, MgCO3, carolite Mg Cl2 K Cl2 H2O.
A. Proses Pemurnian Magnesium
Proses pemurnian magnesium dapat dilakukan dengan metode thermal atau electrolitic. 
1.      Proses Thermal.
Proses thermal adalah didasarkar pada reduksi magnesium oksida dengan karbon, silicon atau unsur-unsur lain pada temperatur dan vakum yang tinggi. Penyediaan unsur-unsur pengurang dan sumber-sumber bahan thermal. Proses ini terdiri dari:
·         Reduksi pendahuluan bijih-bijih.
·         Reduksi penguapan dan pengembunan uap magnesium.
·         Peleburan kristal (condesat crystal) menjadi magnesium kasar.
2.      Proses elektrolisa.
Proses ini terdiri dari beberapa tingkat, yang prinsipnya adalah pengerjaan pendahuluan dari garam magnesium anhidrous murni, elektrolisa dalam kondisi lebur. Masing-masing proses ini dibedakan menurut bijih yang digunakan dan cara pengerjaan pendahuluannya. Elektrolisa larutan garam magnesium dalam teknik tidak digunakan lagi karena magnesium lebih elektronegatif dibanding dengan ion hydrogen pada katoda dan tidak ada cara untuk memperbaiki teknik tersebut.
Gambar 6. Magnesium elektrolitic cell, 1. anoda (grafit) 2. cathode (pelat baja), 3. Dinding pemisah.
B. Sifat-sifat magnesium.
Rapat massa relatif
:
1,74 gr/cm3
Titik lebur
:
657 OC
Sifat-sifat
:
·    Lunak dan kekuatan tariknya rendah.
·    Tahan terhadap korosi.
Penggunaan
:
·         Magnesium umumnya dipadu dengan unsur-unsur lain untuk memperoleh bahan-bahan structural terutama digunakan untuk roda pesawat terbang, panel-panel pesawat.
·         Penggunaan lain adalah untuk pyrotechnic, explosive technics, dan flass lights.

4.6.   Logam Seng
Seng tergolong logam rapuh, tetapi pada temperatur 100—150OC mempunyai sifat-sifat mudah dirol dan ditarik menjadi kawat. Logam ini mempunyai susunan kristal HCP. Dari produksi seng 45% digunakan untuk galvanis (pelapisan agar tahan terhadap karat). Seng ini juga sangat cocok digunakan untuk paduan kuningan, perunggu, dsb.
Jenis-jenis bijih-bijih seng dalam bentuk mineral adalah;
  • Hemomorphite (Zn2SiO4H2O).
  • Smith Souite (ZnCO3).
A. Proses pemurnian seng
Proses pemurnian seng dapat dilakukan dengan metode;
·        Destilasi (Pyrometallurgy).
·        Metode Elektrolisa (hydrometallurgy).
Sebelum proses destilasi, konsentrat terlebih dahulu dipanggang, sementara untuk proses elektrolisa konsentrat didahului dengan proses leaching.
1. Pemanggangan
Bertujuan untuk memisahkan seng dari belerang, prinsipnya :
2 ZnS  +  5 O2    ®   2 ZnO  +  2 SO4
tinggi temperatur pemanggangan tergantung pada jenis bijih dan besar butirannya.
2. Leaching
Bertujuan untuk mengubah seng oksida menjadi larutan seng sulfat (ZnSO4)
 ZnO  +  H2SO4    ®   ZnSO+  H2O   
3. Destilasi
Dalam proses ini, konsentrat dan batu bara dibakar dalam dapur sehingga temperatur mencapai 1400OC. Pada dapur ini seng direduksi menjadi uap, reaksinya adalah :
ZnO  +  CO    ®   Znuap  +  CO2   
Uap seng ini kemudian dimasukkan dalam kondensor.
Gambar 7. Diagram proses destilasi mendatar. 1)retort, 2. condencer, 3. Prolong.
4. Hydrometalurgy
Pada proses hydrometallurgy, konsentrat yang telah dipanggang dileaching dengan asam belerang. Seng sulfat yang didapat dari leaching tersebut dipisahkan dan kemudian dielektrolisa.
Gambar 8. Diagram pemurnian logam seng.
B. Sifat-sifat seng
Rapat massa relatif
:
7,1 gr/cm3
Titik lebur
:
420O C
Kekuatan tarik
:
-       dituang : 30 N/mm2
-      dipress/ditekan : 140 N/mm2
Sifat-sifat
:
-      lunak, ulet dan kekuatan tariknya rendah.
-      Tahan terhadap korosi.
Jenis penggunaan
:
-      banyak digunakan untuk melapisi pelat baja untuk mendapatkan galvanis iron.
-      Dasar dari paduan penuangan cetak
-      Sebagai unsur paduan pembuatan kuningan

4.7.  Logam Timbel
Timbel berwarna abu-abu kebiru-biruan, logam ini sangat lunak dan mampu tempa. Logam timbel mempunyai struktur kristal fcc dan mempunyai sifat konduksi panas/listrik yang baik, kekerasannya 1/10 kali logam tembaga.
Timbel diproduksi dari bijih timbel atau hasil sampingan dari bijih logam lain. Bijih timbel didapatkan dalam bentuk berbagai mineral antara lain Galena PbS, Cerusoite PbCO3 dan Anglisite PbSO4. Kadang-kadang bijih timah hitam lebih banyak mengandung seng daripada timbel, sehingga disebut bijih seng timbel.

A. Proses pemurnian timbel

Proses pemurnian timbel dapat dilakukan menjadi 3 macam:
1. Reduksi bijih timbel dengan besi sulfit.
Metode ini merupakan dasar peleburan (smelting proses). Di sini dihasilkan timbel dan mate sulfida. Untuk mendapatkan timbel murni dapat dilakukan dengan metode yang lain. Metode ini jarang digunakan karena cukup mahal dan cukup rumit. 
2. Reduksi antara timbel sulfida dan timbel sulfate/oxide.
Reduksi udara atau reduksi pemanggangan menghasilkan bentuk timbel dan oksida belerang.
Sistem ini merupakan dasar peleburan (ore-hearth-smelting) yang digunakan sejak jaman dahulu.
3. Reduksi oksida timbel dengan karbon atau karbon monoksida.
Dalam proses ini meliputi pengerjaan pendahuluan oksida timbel, timbel silikat atau senyawa oksida lainnya dengan cara pemanggangan dan sintering.
Untuk metode 1 dan 2 di atas, peleburannya dilaksanakan pada dapur ore hearth dan dapur tinggi (blast furnace). Sebelum konsentrat dilebur pada ore hearth furnace, konsentrat tersebut harus dipanggang lebih dahulu pada “blast roasting”. Dalam pemanggangan ini, sulfida terbakar dan membentuk sulfida dioksida :
            2PbS  + 3O3   ®   2 PbO  +  2SO2    + 199,6 kkal
Proses pada ore-heart-smelting berlangsung pada temperatur 700-800OC dan reaksi yang terjadi adalah :
PbS  + 2SO + O2  ®   2 PbSO4    + 183 kkal
Oksida yang terjadi dimulai dari permukaan partikel-partikel dan secara perlahan-lahan masuk ke dalam. Interaksi yang terjadi antara oksida bagian dalam partikel dan sulfat pada bagian permukaan menghasilkan timbel :
PbS  + PbSO4   ®   2 Pb  +  2 SO2    -  100,2 kkal
2 PbO  + PbS   ®   3 Pb  +  SO2    -  56,1 kkal
Dalam prakteknya, timbel yang didapat masih mengandung unsur-unsur lain yaitu 1 : 8% (Au, Ag, Cu, Zn, As, Sb, Bi, Fe). Timah hitam ini perlu direfining yang pelaksanaannya menggunakan metode pyrometalurgy.
B. Sifat-sifat timbel
Rapat massa relatif
:
11,3 gr/cm3
Titik lebur
:
328O C
Kekuatan tarik
:
-      15 – 20 N/mm2
Sifat-sifat
:
-      lunak, ulet dan kekuatan tariknya rendah.
-      Tahan sekali terhadap korosi.
Jenis penggunaan
:
-      Pelindung kabel listrik.
-      Kisi-kisi pelat aki.
-      Pelapis pada industri-industri kimia.
-      Dasar dari paduan solder.
-      Ditambahkan pada logam lain menjadi “free-cutting”.


Tidak ada komentar:

Posting Komentar