BAB I PEDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu Negara yang kaya akan sumber daya alam termasuk sumber daya mineral logam. Kesadaran akan banyaknya mineral logam ini mendorong bangsa Indonesia untuk dapat memanfaatkan sumber daya alam tersebut secara efisien. Dalam pemanfaatanya, tentu saja menggunakan berbagai metode dan teknologi sehingga dapat diperoleh hasil yang optimal dengan hasil yang optimal dengan keuntungan yang besar, biaya produksi yang seminim mungkin serta ramah lingkungan. Pengolahan timah menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat tidak lepas dari peran reaksi kimia fisika. Pencucian maupun pemisahan pada timah merupakan nagian dari proses yang melibatkan reaksi-reaksi kimia fisika. Oleh karena itu, proses pemurnian timah untuk memperoleh hasil yang ekonomis perlu di kaji dan dipelajari dari segi kimia fisika.
Timah merupakan logam dasar terkecil yang diproduksi, yaitu kurang dari 300.000 ton per tahun, apabila dibandingkan dengan produksi aluminium sebesar 20 juta ton per tahun. Timah putih merupakan unsur langka, kelimpahan rata-rata pada kerak bumi sekitar 2 ppm, dibandingkan dengan seng yang mempunyai kadar rata-rata 94 ppm, tembaga 63 ppm dan timah hitam 12 ppm. Sebagian besar (80%) timah putih dunia dihasilkan dari cebakan letakan (aluvial), sekitar setengah produksi dunia berasal dari Asia Tenggara.
Pada abad ke-19, sebelum ditemukannya proses elektrolisis, aluminium
hanya bisa didapatkan dari bauksit dengan proses kimia Wöhler.
Dibandingkan dengan elektrolisis, proses ini sangat tidak ekonomis, dan
harga aluminium dulunya jauh melebihi harga emas. Karena dulu dianggap
sebagai logam berharga, Napoleon III Paul L.T Heroult dari Perancis
tamunya yang kedua dengan piring emas dan perak. Pada tahun 1886,
Charles Martin Hall dari Amerika Serikat (1863-1914) dan Paul L.T.
Héroult dari Perancis (1863-1914) menemukan proses elektrolisis yang
sampai sekarang membuat produksi aluminium ekonomis.
Aluminium sebagai logam yang bernilai komersial didapatkan dari hasil ekstraksi metalurgi. Untuk mendapatkan Aluminium ini diperlukan Alumina sebagai bahan baku yang didapat dari pengolahan bauksit atau dikenal juga dengan proses Bayer dan proses Hall-Heroult. Pada saat ini Indonesia telah memiliki pabrik peleburan alumunium satu-satunya dengan cara reduksi elektrolit yang di kelola oleh PT. Inalum (Indonesia Asahan Alumunium) dimana bahan baku utamanya adalah alumina (Al2O3).
1.2. Rumusan Masalah
1.2.1. Bagaimana proses pengolahan pada timah? 1.2.2. Bagaimana proses pengolahan pada aluminium? 1.2.3. Apa kegunaan timah?
1.2.4. Apa kegunaan aluminium?
1.3. Tujuan
1.3.1. Untuk mengetahui proses pengolahan timah. 1.3.2. Untuk mengetahui proses pengolahan aluminium. 1.3.3. Untuk mengetahui kegunaan dari timah.
BAB II PEMBAHASAN
2.1. Pengertian Timah
Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Sn (bahasa Latin: stannum) dan nomor atom 50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa (“malleable”), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak aloy, dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida.
Timah adalah logam berwarna putih keperakan, dengan kekerasan yang rendah, berat jenis 7,3 g/cm3, serta mempunyai sifat konduktivitas panas dan listrik yang tinggi. Dalam keadaan normal (13 – 1600C), logam ini bersifat mengkilap dan mudah dibentuk.
Timah putih (sn) adalah unsur kimia dengan simbol Sn (Latin : stannum) dan nomor atom 50, adalah logam golongan utama di kelompok 14 dari tabel periodik. Timah menunjukkan kemiripan kimia untuk kedua kelompok 14 elemen tetangga, germanium dan memimpin dan memiliki dua kemungkinan oksidasi, +2 dan sedikit lebih stabil 4. Timah adalah unsur paling melimpah ke-49 dan memiliki, dengan 10 isotop stabil, jumlah terbesar yang stabil isotop dalam tabel periodik. Tin diperoleh terutama dari mineral kasiterit , di mana itu terjadi sebagai timah dioksida.
Mineral ekonomis penghasil timah putih adalah kasiterit (SnO2),
frankeit, kanfieldit dan tealit (Carlin, 2008). Mula jadi timah di daerah jalur timah yang membentang dari Pulau Kundur sampai Pulau Belitung dan sekitarnya diawali dengan adanya intrusi granit yang berumur ± 222 juta tahun pada Trias Atas. Magma bersifat asam mengandung gas SnF4, melalui
proses pneumatolitik hidrotermal menerobos dan mengisi celah retakan, dimana terbentuk reaksi: SnF4 + H2O → SnO2 + HF2 (Pamungkas, 2006).
Cebakan bijih timah merupakan asosiasi mineralisasi Cu, W, Mo, U, Nb, Ag, Pb, Zn, dan Sn. Busur metalogenik terbentuknya timah 100 - 1000 km. Terdapat tiga tipe kelompok asosiasi mineralisasi timah putih, yaitu stanniferous pegmatites, kuarsa-kasiterit dan sulfida-kasiterit (Taylor, 1979).
Urat kuarsa-kasiterit, stockworks dan greisen terbentuk pada batuan beku granitik plutonik, secara gradual terbentuk stanniferous pegmatites yang ke arah dangkal terbentuk urat kuarsa-kasiterit dan greisen (Taylor, 1979). Urat berbentuk tabular atau tubuh bijih berbentuk lembaran mengisi rekahan atau celah (Strong, 1990). Tipe kuarsa-kasiterit dan greisen merupakan tipe mineralisasi utama yang membentuk sumber daya timah putih pada jalur timah yang menempati Kepulauan Riau hingga Bangka-Belitung. Jalur ini dapat dikorelasikan dengan “Central Belt” di Malaysia dan Thailand (Mitchel, 1979).
Mineral utama yang terkandung di dalam bijih timah berupa kasiterit, sedangkan pirit, kuarsa, zirkon, ilmenit, galena, bismut, arsenik, stibnit, kalkopirit, xenotim, dan monasit merupakan mineral ikutan. Timah putih dalam bentuk cebakan dijumpai dalam dua tipe, yaitu cebakan bijih timah primer dan sekunder. Pada tubuh bijih primer, kandungan kasiterit terdapat pada urat maupun dalam bentuk tersebar. Proses oksidasi dan pengaruh sirkulasi air yang terjadi pada cebakan timah primer pada atau dekat permukaan menyebabkan terurainya penyusun bijih timah primer. Proses tersebut menyebabkan juga terlepas dan terdispersinya timah putih, baik dalam bentuk mineral kasiterit maupun berupa unsur Sn. Proses pelapukan, erosi, transportasi dan sedimentasi yang terjadi terhadap cebakan bijih timah putih pimer menghasilkan cebakan timah sekunder, yang dapat berada pada tanah residu maupun letakan sebagai endapan koluvial, kipas aluvial, aluvial sungai maupun aluvial lepas pantai. Tubuh bijih primer yang berpotensi
menghasilkan sumber daya cebakan timah letakan ekonomis adalah yang mempunyai dimensi sebaran permukaan erosi luas sebagai sumber dispersi.
Cassiterite adalah mineral timah oksida dengan rumus SnO2.
Berbentuk kristal dengan banyak permukaan mengkilap sehingga tampak seperti batu perhiasan. Kristal tipis Cassiterite tampak translusen. Cassiterite adalah sumber mineral untuk menghasilkan logam timah yang utama dan biasanya terdapat dialam di alluvial atau aluvium.
Stannite adalah mineral sulfida dari tembaga, besi dan timah. Rumus kimianya adalah Cu2FeSnS4 dan merupakan salah satu mineral yang dipakai
untuk memproduksi timah. Stannite mengandung sekitar 28% timah, 13% besi, 30% tembaga, dan 30% belerang. Stannite berwarna biru hingga abu-abu.
Cylindrite merupakan mineral sulfonat yang mengandung timah, timbal, antimon, dan besi. Rumus mineral ini adalah Pb2Sn4FeSb2S14.
Cylindrite membentuk kristal pinakoidal triklinik dimana biasanya berbentuk silinder atau tube dimana bentuk nyatanya adalah gulungan dari lembaran kristal ini. Warna cylindrite adalah abu-abu metalik dengan spesifik gravity 5,4. Pertama kali ditemukan di Bolivia pada tahun 1893.
Timah hitam ( Pb ) merupakan logam lunak yang berwarna kebiru-biruan atau abu-abu keperakan dengan titik leleh pada 327,5°C dan titik didih 1.740°C pada tekanan atmosfer. Senyawa organik seperti Pb-tetraetil dan Pb-tetrametil merupakan senyawa yang penting karena banyak digunakan sebagai zat aditif pada bahan bakar bensin dalam upaya meningkatkan angka oktan secara ekonomi. PB-tetraetil dan Pb tetrametil berbentuk larutan dengan titik didih masing-masing 110°C dan 200°C. Karena daya penguapan kedua senyawa tersebut lebih rendah dibandingkan dengan daya penguapan unsur-unsur lain dalam bensin, maka penguapan bensin akan cenderung memekatkan kadar P-tetraetil dan Pb-tetrametil. Kedua senyawa ini akan terdekomposisi pada titik didihnya dengan adanya sinar matahari dan senyawa kimia lain diudara seperti senyawa holegen asam atau oksidator.
Sumber timah yang terbesar yaitu sebesar 80% berasal dari endapan timah sekunder (alluvial) yang terdapat di alur-alur sungai, di darat (termasuk pulau-pulau timah), dan di lepas pantai. Endapan timah sekunder berasal dari endapan timah primer yang mengalami pelapukan yang kemudian terangkut oleh aliran air, dan akhirnya terkonsentrasi secara selektif berdasarkan perbedaan berat jenis dengan bahan lainnya. Endapan alluvial yang berasal dari batuan granit lapuk dan terangkut oleh air pada umumnya terbentuk lapisan pasir atau kerikil.
Mineral utama yang terkandung pada bijih timah adalah cassiterite (Sn02). Batuan pembawa mineral ini adalah batuan granit yang berhubungan
dengan magma asam dan menembus lapisan sedimen (intrusi granit). Pada tahap akhir kegiatan intrusi, terjadi peningkatan konsentrasi elemen di bagian atas, baik dalam bentuk gas maupun cair, yang akan bergerak melalui pori-pori atau retakan. Karena tekanan dan temperatur berubah, maka terjadilah proses kristalisasi yang akan membentuk deposit dan batuan samping.
Timah tidak ditemukan dalam unsur bebasnya dibumi akan tetapi diperoleh dari senyawaannya. Timah pada saat ini diperoleh dari mineral cassiterite atau tinstone. Cassiterite merupakan mineral oksida dari timah SnO2, dengan kandungan timah berkisar 78%. Contoh lain sumber biji timah
yang lain dan kurang mendapat perhatian daripada cassiterite adalah kompleks mineral sulfide yaitu stanite (Cu2FeSnS4) merupakan mineral
kompleks antara tembaga-besi-timah-belerang dan cylindrite (PbSn4FeSb2S14) merupakan mineral kompleks dari
dengan mineral logam yang lain seperti perak. Timah merupakan unsur ke-49 yang paling banyak terdapat di kerak bumi dimana timah memiliki kandungan 2 ppm jika dibandingkan dengan seng 75 ppm, tembaga 50 ppm, dan 14 ppm untuk timbal. Cassiterite banyak ditemukan dalam deposit alluvial/alluvium yaitu tanah atau sediment yang tidak berkonsolidasi membentuk bongkahan batu dimana dapat dapat mengendap di dasar laut, sungai, atau danau. Alluvium terdiri dari berbagai macam mineral seperti pasir, tanah liat, dan batu-batuan kecil. Hampir 80% produksi timah diperoleh dari alluvial/alluvium atau istilahnya deposit sekunder. Diperkirakan untuk mendapatkan 1 Kg Cassiterite maka sekitar 7 samapi 8 ton biji timah/alluvial harus ditambang disebabkan konsentrasi cassiterite sangat rendah.
Dibumi timah tersebar tidak merata akan tetapi terdapat dalam satu daerah geografi dimana sumber penting terdapat di Asia tenggara termasuk china, Myanmar, Thailand, Malaysia, dan Indonesia. Hasil yang tidak sebegitu banyak diperoleh dari Peru, Afrika Selatan, UK, dan Zimbabwe.
2.1.1. Sifat Timah
1. Timah termasuk golongan IV B dan mempunyai bilangan oksidasi +2 dan +4.
2. Timah merupakan logam lunak, fleksibel, dan warnanya abu-abu metalik.
3. Timah tidak mudah dioksidasi dan tahan terhadap korosi disebabkan terbentuknya lapisan oksida timah yang menghambat proses oksidasi lebih jauh. Timah tahan terhadap korosi air distilasi dan air laut, akan tetapi dapat diserang oleh asam kuat, basa, dan garam asam. Proses oksidasi dipercepat dengan meningkatnya kandungan oksigen dalam larutan.
4. Jika timah dipanaskan dengan adanya udara maka akan terbentuk SnO2.
5. Timah ada dalam dua alotrop yaitu timah alfa dan beta. Timah alfa biasa disebut timah abu-abu dan stabil dibawah suhu 13,2 C dengan struktur ikatan kovalen seperti diamond. Sedangkan timah beta
berwarna putih dan bersifat logam, stabil pada suhu tinggi, dan bersifat sebagai konduktor.
6. Timah larut dalam HCl, HNO3, H2SO4, dan beberapa pelarut organic
seperti asam asetat asam oksalat dan asam sitrat. Timah juga larut dalam basa kuat seperti NaOH dan KOH.
7. Timah umumnya memiliki bilangan oksidasi +2 dan +4. Timah(II) cenderung memiliki sifat logam dan mudah diperoleh dari pelarutan Sn dalam HCl pekat panas.
8. Timah bereaksi dengan klorin secara langsung membentuk Sn(IV) klorida.
9. Hidrida timah yang stabil hanya SnH4.
Unsur ini memiliki 2 bentuk alotropik pada tekanan normal. Jika dipanaskan timah abu-abu (timah alfa) dengan struktur kubus berubah pada 13.2°C menjadi timah putih (timah beta) yang memiliki struktur tetragonal. Ketika timah didinginkan pada suhu 13.2°C, ia pelan pelan berubah dari putih menjadi abu-abu. Perubahan ini disebabkan ketidakmurnian (impurities) seperti alumunium dan seng, dan dapat dicegah dengan menambahkan antimony atau bismut. Jika dipanaskan dalam udara, timah membentuk Sn2, sedikit asam, dan membentuk stannate salts dengan oksida.
2.2. Pengolahan Timah 2.2.1. Penambangan
Penambangan timah putih dilakukan dengan beberapa cara, yaitu semprot, penggalian dengan menggunakan excavator, atau menggunakan kapal keruk untuk penambangan endapan aluvial darat yang luas dan dalam serta endapan timah lepas pantai. Kapal keruk dapat beroperasi untuk penambangan cebakan timah aluvial lepas pantai yang berada pada kedalaman sekitar 15 meter sampai dengan 50. Penambangan menggunakan cara semprot dilakukan terutama pada endapan timah aluvial darat dengan sebaran tidak luas dan relatif dangkal. Penambangan dengan menggunakan shovel/excavator dilakukan untuk menggali cebakan timah putih tipe residu, yang merupakan tanah lapukan bijih primer, umumnya berada pada lereng daerah perbukitan. Penambangan oleh masyarakat umumnya dilakukan
dengan cara semprot. Banyak juga penambangan dalam sekala kecil terdiri dari satu atau dua orang, menggunakan peralatan sangat sederhana berupa sekop, saringan dan dulang, seperti penambangan oleh masyarakat di lepas pantai menggunakan sekop dengan panjang sekitar 2,5 meter, dan dilakukan pada saat air laut surut. Penambangan banyak dilakukan pada wilayah bekas tambang dan sekitarnya. Bahkan tailing yang semula dianggap sudah tidak ekonomis, kembali diolah untuk dimanfaatkan kandungan timah putihnya. Penambangan oleh masyarakat di lepas pantai selain menggunakan peralatan manual sederhana, menggunakan juga pompa hisap dan perahu.
2.2.2 Pengolahan (Smelting)
Timah diolah dari bijih timah yang didapatkan dari batuan atau mineral timah ( kasiterit SnO2 ). Proses produksi logam timah
dari bijinya melibatkan serangkaian proses yang terbilang rumit yakni pengolahan mineral ( peningkatan kadar timah/proses fisik dan disebut juga upgrading ), persiapan material yang akan dilebur, proses peleburan, proses refining dan proses pencetakan logam timah. Pemakaian timah biasanya dalam bentuk paduan timah yang dikenal dengan nama timah putih yakni campuran 80% timah, 11 % antimony dan 9% tembaga serta terkadang ditambah timbal. Timah putih ini terutama dipakai untuk peralatan logam pelindung dan pipa
dalam industri kimia, industri bahan makanan dan untuk menyimpan bahan makanan. Proses pengolahan timah ini bertujuan sesuai dengan namanya yaitu meningkatkan kadar kandungan timah dimana Bijih timah diambil dari dalam laut atau lepas pantai dengan penambangan atau pengerukan setelah itu dilakukan pembilasan dengan air atau washing dan kemudian diisap dengan pompa. Bijih timah hasil dari pengerukan biasanya mengandung 20 – 30 % timah. Setelah dilakukan proses pengolahan mineral maka kadar kandungan timah menjadi lebih dari 70 %, sedangkan bijih timah hasil penambangan darat biasanya mengandung kadar timah yang sudah cukup tinggi >60%. Adapun Proses pengolahan mineral timah ini meliputi banyak proses, yaitu :
a. Washing atau Pencucian
(Wassrij (wasre) tempat pencucian PasirTimah )
Pencucian timah dilakukan dengan memasukkan bijih timah ke dalam ore bin yang berkapasitas 25 drum per unit dan mampu melakukan pencucian 15 ton bijh per jam. Di dalam ore bin itu bijih dicuci dengan menggunakan air tekanan dan debit yang sesuai dengan umpan.
b. Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening/sizing dan uji kadar
Bijih yang didapatkan dari hasil pencucian pada ore bin lalu dilakukan pemisahan berdasarkan ukuran dengan menggunakan alat screen, mesh, setelah itu dilakukan pengujian untuk mengetahui kadar bijih setelah pencucian. Prosedur penelitian kadar tersebut adalah mengamatinya dengan mikroskop dan menghitung jumlah butir dimana butir timah dan pengotornya memiliki karakteristik yang berbeda sehinga dapat diketahui kadar atau jumlah kandungan timah pada bijih.
c. Pemisahan berdasarkan berat jenis
Proses pemisahan ini menggunakan alat yang disebut jig Harz.bijih timah yang mempunyai berat jenis lebih berat akanj mengalir ke bawah yang berarti kadar timah yang diinginkan sudah tinggi sedangkan sisanya, yang berkadar rendah yang juga berarti mengandung pengotor atau gangue lainya seperti quarsa , zircon, rutile, siderit dan sebagainya akan ditampung dan dialirkan ke dalam trapezium Jig Yuba.
d. Pengolahan tailing
Dahulu tailing timah diolah kembali untuk diambil mineral bernilai yang mungkin masih tersisa didalam tailing atau buangan. Prosesnya adalah dengan gaya sentrifugal. Namun saat ini proses tersebut sudah tidak lagi digunakan karena tidak efisien karena kapasitas dari alat pengolah ini adalah 60 kg/jam.
e. Proses Pengeringan
Proses pengeringan dilakukan didalam rotary dryer. Prinsip kerjanya adalah dengan memanaskan pipa besi yang ada di tengah – tengah rotary dryer dengan cara mengalirkan api yang didapat dari pembakaran dengan menggunakan solar.
f. Klasifikasi
Bijih – bijih timah selanjutnya akan dilakukan proses – proses pemisahan/klasifikasi lanjutan yakni: klasifikasi
berdasarkan ukuran butir dengan screeningklasifikasi berdasarkan sifat konduktivitasnya dengan High Tension separator. Klasifikasi berdasarkan sifat kemagnetannya dengan Magnetic separator. Klasifikasi berdasarkan berat jenis dengan menggunakan alat seperti shaking table , air table dan multi gravity separator(untuk pengolahan terak/tailing).
g. Pemisahan Mineral Ikutan
Mineral ikutan pada bijih timah yang memiliki nilai atau value yang terbilang tinggi seperti zircon dan thorium( unsur radioaktif ) akan diambil dengan mengolah kembali bijih timah hasil proses awal pada Amang Plant. Mula – mula bijih diayak dengan vibrator listrik berkecepatan tinggi dan disaring/screening sehingga akan terpisah antara mineral halus berupa cassiterite dan mineral kasar yang merupakan ikutan. Mineral ikutan tersebut kemudian diolah pada air table sehingga menjadi konsentrat yang selanjutnya dilakukan proses smelting, sedangkan tailingnya dibuang ke tempat penampungan. Mineral – mineral tersebut lalu dipisahkan dengan high tension separator –pemisahan berdasarkan sifat konduktor – nonkonduktornya atau sifat konduktivitasnya. Mineral konduktor antara lain: Cassiterite dan Ilmenite. Mineral nonconductor antara lain: Thorium, Zircon dan Xenotime. Lalu masing – masing dipisahkan kembali berdasarkan kemagnetitanya dengan magnetic separation sehingga dihasilkan secara terpisah, thorium dan zircon.
h. Proses pre-smelting
Setelah dilakukan proses pengolahan mineral dilakukan proses pre-smelting yaitu proses yang dilakukan sebelum dilakukannya proses peleburan, misalnya preparasi material,pengontrolan dan penimbangan sehingga untuk proses pengolahan timah akan efisien.
i. Proses Peleburan ( Smelting )
- Peleburan tahap I yang menghasilkan timah kasar dan slag/terak.
- Peleburan tahap II yakni peleburan slag sehingga menghasilkan hardhead dan slag II.
( Peleburan )
Proses peleburan berlangsung seharian –24 jam dalam tanur guna menghindari kerusakan pada tanur/refraktori. Umumnya terdapat tujuh buah tanur dalam peleburan. Pada tiap tanur terdapat bagian – bagian yang berfungsi sebagai panel kontrol: single point temperature recorder, fuel oil controller, pressure recorder, O2 analyzer,multipoint temperature recorder dan combustion air controller. Udara panas yang dihembuskan ke dalam mfurnace atau tanur berasal dari udara luar / atmosfer yang dihisap oleh axial fan exhouster yang selanjutnya dilewatkan ke dalam regenerator yang mengubahnya menjadi panas.Tahap awal peleburan baik peleburan I dan II adalah proses charging yakni bahan baku –bijih timah atau slagI dimasukkan kedalam tanur melalui hopper furnace. Dalam tanur terjadi proses reduksi dengan suhu 1100 – 15000C.unsure – unsure pengotor akan teroksidasi menjadi senyawa oksida seperti As2O3 yang larut dalam timah cair. Sedangkan SnO tidak larut semua menjadi logam timah murni namun adapula yang ikut ke dalam slag dan juga dalam bentuk debu bersamaan dengan gas – gas lainnya. Setelah peleburan selesai maka hasilnya dimasukkan ke foreheart untuk melakukan proses tapping. Sn yang berhasil dipisahkan selanjutnya dimasukkan kedalam float untuk dilakukan pendinginan /penurunan temperatur hingga 4000C sebelum
dipindahkan ke dalam ketel.sedangkan hardhead dimasukkan ke dalm flame oven untuk diambil Sn dan timah besinya.
j. Proses Refining ( Pemurnian )
- Pyrorefining
Yaitu proses pemurnian dengan menggunakan panas diatas titik lebur sehingga material yang akan direfining cair, ditambahkan mineral lain yang dapat mengikat pengotor atau impurities sehingga logam berharga dalam hal ini timah akan terbebas dari impurities atau hanya memiliki impurities yang amat sedikit, karena afinitas material yang ditambahkan terhadap pengotor lebih besar dibanding Sn. Contoh material lain yang ditambahkan untuk mengikat pengotor: serbuk gergaji untuk mengurangi kadar Fe, Aluminium untuk untuk mengurangi kadar As sehingga terbentuk AsAl, dan penambahan sulfur untuk mengurangi kadar Cu dan Ni sehingga terbentuk CuS dan NiS. Hasil proses refining ini menghasilkan logam timah dengan kadar hingga 99,92% (pada PT.Timah). Analisa kandungan impurities yang tersisa juga diperlukan guina melihat apakah kadar impurities sesuai keinginan, jika tidak dapat dilakukan proses refining ulang.
- Eutectic Refining
Yaitu proses pemurnian dengan menggunakan crystallizer dengan bantuan agar parameter proses tetap konstan sehingga dapat diperoleh kualitas produk yang stabil. Proses pemurnian ini bertujuan mengurangi kadar Lead atau Pb yang terdapat pada timah sebagai pengotor /impuritiesnya. Adapun prinsipnya adalah berhubungan dengan temperatur eutectic Pb- Sn, pada saat eutectic temperature lead pada solid solution berkisar 2,6% dan aakan menurun bersamaan dengan kenaikan temperatur, dimana Sn akan meningkat kadarnya. Prinsip
utamnya adalah dengan mempertahankan temperatur yang mendekati titik solidifikasi timah.
- Electrolitic Refining
Yaitu proses pemurnian logam timah sehingga dihasilkan kadar yang lebih tinggi lagi dari pyrorefining yakni 99,99%( produk PT. Timah: Four Nine ). Proses ini melakukan prinsip elektrolisis atau dikenal elektrorefining. Proses elektrorefining menggunakan larutan elektrolit yang menyediakan logam dengan kadar kemurnian yang sangat tinggi dengan dua komponen utama yaitu dua buah elektroda –anoda dan katoda –yang tercelup ke dalam bak elektrolisis.Proses elektrorefining yang dilakukan PT.Timah menggunakan bangka four nine (timah berkadar 99,99% ) yang disebut pula starter sheetsebagai katodanya, berbentuk plat tipis sedangkan anodanya adalah ingot timah yang beratnya berkisar 130 kg dan larutan elektrolitnya H2SO4. proses pengendapan timah ke katoda terjadi karena adanya migrasi dari anoda menuju katoda yang disebabkan oleh adanya arus listrik yang mengalir dengan voltase tertentu dan tidak terlalu besar.
k. Pencetakan
( Tumpukan Timah siap Jual )
Pencetakan ingot timah dilakukan secara manual dan otomatis. Peralatan pencetakan secara manual adalah melting kettle dengan kapasitas 50 ton, pompa cetak and cetakan logam. Proses ini memakan waktu 4 jam /50 ton, dimana temperatur timah cair adalah 2700C. Sedangkan proses pencetakan otomatis
menggunakan casting machine, pompa cetak, dan melting kettleberkapasitas 50 ton dengan proses yang memakan waktu hingga 1 jam/60 ton. Langkah – langkah pencetakan:
a. Timah yang siap dicetak disalurkan menuju cetakan.
b. Ujung pipa penyalur diatur dengan menletakkannya diatas cetakan pertama pada serinya, aliran timah diatur dengan mengatur klep pada piapa penyalur.
c. Bila cetakan telah penuh maka pipa penyalur digeser ke cetakan berikutnya dan permukaan timah yang telah dicetak dibersihkan dari drossnya dan segera dipasang capa pada permukaan timah cair.
d. Kecepatan pencetakan diatur sedemikian rupa sehingga laju pendinginan akan merata sehingga ingot yang dihasilkan mempunyai kulitas yang bagus atau sesuai standar.
e. Ingot timah yang telah dingin disusun dan ditimbang.
2.3. Kegunaan Timah
Data pada tahun 2006 menunjukkan bahwa logam timah banyak dipergunakan untuk solder(52%), industri plating (16%), untuk bahan dasar kimia (13%), kuningan & perunggu (5,5%), industri gelas (2%), dan berbagai macam aplikasi lain (11%).
Akibat dari petumbuhan permintaan, kegunaan baru dari timah ditemukan. Masalah lingkungan, keselamatan dan kesehatan mempengaruhi kegunaan timah. Hasil dari riset yang sedang dilakukan di Internatioanal Tin Research Institude Ltd., lembaga yang dibiayai industri, banyak pasar baru untuk timah sedang dikembangkan.
Adapun manfaat timah dalam kehidupan sehari-hari yaitu digunakan sebagai pelapis dalam kaleng kemasan makanan, digunakan dalam pembuatan bola lampu, sampai pada penggunaan pada alat-alat olah raga.
Industri kimia adalah konsumen timah yang paling cepat berkembang. Permintaan sangat kuat untuk peralatan rumah tangga dan cat industri, pada plastik dan lapisan tanpa belerang yang digunakan industri teknik (tembaga, perunggu dan fosfor perunggu diantara yang lainnya). Contoh aplikasi komersil adalah pelapisan timah pada kawat dan kabel tembaga dan pembuatan bentuk-bentuk timah tempa.
2.4. Pengertian Aluminium
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).
Aluminium adalah unsur yang paling berlimpah ketiga dalam kerak bumi, yang terdiri dari 8% dari tanah dan batu (oksigen dan silikon membentuk 47% dan 28% masing-masing). Di alam, aluminium hanya ditemukan dalam senyawa kimia dengan unsur lain seperti belerang, silikon, dan oksigen. Logam aluminium dapat diproduksi secara ekonomis hanya dari bijih aluminium oksida.
Aluminium metalik memiliki sifat ringan, kuat, bukan magnetik, dan tidak beracun. Melakukan panas dan listrik dan mencerminkan panas dan cahaya. Aluminium kuat tapi mudah dibentuk, dan mempertahankan kekuatan di suhu sangat dingin tanpa menjadi rapuh. Permukaan aluminium dengan cepat mengoksidasi untuk membentuk sebuah penghalang tak terlihat terhadap
korosi. Serta, aluminium dapat dengan mudah dan ekonomis didaur ulang menjadi produk baru.
2.4.1 Sifat Alumunium
a. Alumunium punya sifat yang ajaib, ia punya densitas yang rendah hanya sepertiga dari kepadatan atau densitas dari logam baja. Densitas logam ini hanya 2,7 g/cm3 atau kalau dikonversikan ke kg/m3 menjadi 2.700 kg/m3. Kepadatan yang relatif kecil membuatnya ringan tapi sama sekali tidak mengurangi kekuatannya.
b. Berbagai paduan logam alumunium memiliki kekuatan tarik antara 70 hingga 700 mega pascal. Kekuatan yang sangat besar. Sifat alumunium ini unik tidak seperti baja. Pada suhu rendah baja akan cenderung rapuh tapi sebaliknya dengan alumunium. Pada suhu rendah kekuatannya akan meninggkat dan pada suhu tinggi malah menurun.
c. Jika dibandingkan dengan logam lain, alumunium punya koefisien ekspansi linier yang relatif besar.
d. Bahan alumunium sangat aplikatif untuk berbagai jenis mesing seperti tipe mesin drilling, potong, keprok, bending, dan sebagainya.
e. Sifat konduktivitas panas dan listrik alumunium sangat baik. Luar biasanya lagi konduktor dari alumunium beratnya hanya setengah dari konduktor yang terbuat dari bahan tembaga.
f. Alumunium adalah reflektor cahaya tampak yang baik. Sifat alumunium ini juga belaku untuk pemancaran panas.
g. Alumunium bereakasi dengan oksigen di udara membentuk lapisan oksida tipis yang ampuh melindungi badan logam dari korosi.
h. Alumunium adalah bahan nonmagnetik. Karena sifatnya ini maka alumunium sering digunakan sebagai alat dalam perangkat X-ray yang menggunkan magnet.
i. Logam alumunium punya sifat tidak beracun sama sekali. Ia berada pada urutan ketiga setelah oksigen dan silikon unsur yang paling banyak di kerak bumi. Beberapa senyawa alumunium juga secara alami terbentuk dalam makanan yang kita konsumsi setiap hari.
2.5. Proses Pengolahan Alumunium
Pembuatan Aluminium terjadi dalam dua tahap:
1.) Proses Bayer merupakan proses pemurnian bijih bauksit untuk memperoleh aluminium oksida (alumina), dan
2.) Proses Hall-Heroult merupakan proses peleburan aluminium oksida untuk menghasilkan aluminium murni.
2.5.1. Proses Bayer
Bijih bauksit mengandung 50-60% Al2O3 yang bercampur dengan
zat-zat pengotor terutama Fe2O3 dan SiO2. Untuk memisahkan Al2O3 dari zat-zat
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(l) → 2Al(OH)4-(aq)
SiO2 (s) + 2OH-(aq) → SiO32-(aq) + H2O(l)
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) + H2O(l) → 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)
2.5.2. Proses Hall-Heroult
Setelah diperoleh Al2O3 murni, maka proses selanjutnya adalah elektrolisis
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.
2.6. Kegunaan Alumunium
Karena kelebihan sifat alumunium yang telah disebukan di atas, maka logam ini banyak digunakan atau dimanfaatkan dalam kehidupan manusia, diantaranya:
1. Karena sifat alumunium yang ringan dan kuat membuatnya ideal untuk digunakan dalam konstruksi badan pesawat. Yang sering dipakai bukan merupakan alumunium murni tetapi paduan alumunium yang disebut dengan duralium. Paduan ini dimaksudkan untuk meningkatkan kualitas alumunium sendiri.
2. Sifat Alumunium yang tahan korosi membuatnya menjadi bahan favorit untuk minuman kaleng dan rangka atap rumah.
(rangka atap dari aluminium)
3. Alumunium banyak digunakan dalam alat masak sepeti kompor, panci, dan sebagainya karena sifat konduktivitas panasnya yang bagus.
4. Alumunium merupakan bahan kabel favorit karena bagus konduktivitas dan punya kelebihan lebih ringan dari tembaga. Akan tetapi harganya sedikit lebih mahal.
5. Alumunium punya reflektivitas tinggi. Karena sifat alumunium tersebut maka alumunium sangat cocok untuk cermin, reflektor pans dan cahaya, serta pakaian tahan api untuk pemadam kebakaran.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki symbol Sn (bahasa Latin: stannum) dan nomor atom 50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa (“malleable”), tidak mudah teroksidasi dalam udara sehingga tahan karat, ditemukan dalam banyak aloy, dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida. Adapun Proses pengolahan mineral timah ini meliputi banyak proses, yaitu : Proses Pengolahan Mineral Timah
Washing atau Pencucian
Pemisahan berdasarkan ukuran atau screening/sizing dan uji kadar
Pemisahan berdasarkan berat jenis
Pengolahan tailing
Proses Pengeringan
Klasifikasi timah
Pemisahan Mineral Ikutan
Proses pre-smelting
Proses Peleburan ( Smelting )
Proses Refining ( Pemurnian)
Pyrorefining
Eutectic Refining
Electrolitic Refining
Pencetakan
Adapun manfaat timah dalam kehidupan sehari-hari yaitu digunakan sebagai pelapis dalam kaleng kemasan makanan, digunakan dalam pembuatan bola lampu, sampai pada penggunaan pada alat-alat olah raga.
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.
Pembuatan Aluminium terjadi dalam dua tahap:
1.) Proses Bayer merupakan proses pemurnian bijih bauksit untuk memperoleh aluminium oksida (alumina), dan
2.) Proses Hall-Heroult merupakan proses peleburan aluminium oksida untuk menghasilkan aluminium murni.
Adapun kegunaan aluminium sendiri yaitu dari mulai pembuatan badan pesawat sampai bahan dasar pembuat minuman dan atap rumah.
DAFTAR PUSTAKA
http://revival44.wordpress.com/2010/03/02/logam-besi/ Diakses 2 Januari 2015
http://metal-hamzah.blog.friendster.com/2008/04/pengolahan-bijih-timah/ Diakses 2 Januari 2015
http://moslemchemistry.blogspot.com/2011/04/besi.html Diakses 2 Januari 2015
http://www.encangirul.com/2011/04/proses-ekstraksi-timah-dari-ore.html Diakses 2 Januari 2015
http://www.chem-is-try.org/ Diakses 2 Januari 2015
http://rimayantisihite.blogspot.com/2011/03/timah.html Diakses 2 Januari 2015
http://www.ypb97.com/2010/02/proses-pemurnian-mineral.html Diakses 2 Januari 2015
https://dananglistiyanto.wordpress.com/2013/01/24/metode-pengolahan-timah/ Diakses 2 Januari 2015
http://id.wikipedia.org/wiki/Aluminium/ Diakses 2 Januari 2015
http://yarayaa.blogspot.com/2013/05/proses-pembuatan-aluminium.html Diakses 2 Januari 2015
http://rumushitung.com/2014/09/09/sifat-aluminium-dan-kegunaannya/ Diakses 2 Januari 2015
