Bauksit

 

Bauksit (bahasa Inggris: bauxite) adalah biji utama aluminium yang terutama terdiri dari hydrous aluminium oksida dan aluminium hidroksida yaitu berupa mineral gibbsite Al (OH) ₃, boehmite γ-ALO (OH), dan diaspore α-ALO (OH), bersama-sama dengan oksida besi goethite dan bijih besi, mineral tanah liat kaolinit dan sejumlah kecil anatase Tio ₂ . Secara umum bauksit mengandung Al2O3 sebanyak 45 – 65%, SiO2 1 – 12%, Fe2O3 2 – 25%, TiO2 >3%, dan H2O 14 – 36%. Pertama kali ditemukan pada tahun 1821 oleh geolog bernama Pierre Berthier pemberian nama sama dengan nama desa Les Baux di selatan Perancis.

Bijih bauksit dapat ditemukan di daerah tropika dan subtropika yang memungkinkan terjadinya pelapukan yang sangat kuat. Bauksit terbentuk dari batuan sedimen yang mempunyai kadar Al nisbi tinggi, kadar Fe rendah dan kadar kuarsa (SiO2) bebasnya sedikit atau bahkan tidak mengandung sama sekali. 

Batuan tersebut (misalnya sienit dan nefelin) yang berasal dari batuan beku, batu lempung, lempung dan serpih. Batuan-batuan tersebut akan mengalami proses lateritisasi, yang kemudian oleh proses dehidrasi akan mengeras menjadi bauksit.

Bauksit dapat ditemukan dalam lapisan datar, tetapi kedudukannya di kedalaman tertentu. Potensi dan cadangan endapan bauksit banyak terdapat di Pulau Bintan (terbesar di Indonesia), Kepulauan Riau, Pulau Bangka, dan Pulau Kalimantan.

Cara Pengolahan

Penambangan bauksit dilakukan dengan penambangan terbuka diawali dengan land clearing. Setelah pohon dan semak dipindahkan dengan bulldozer, dengan alat yang sama diadakan pengupasan tanah penutup. Lapisan bijih bauksit kemudian digali dengan shovel loader yang sekaligus memuat bijih bauksit tersebut kedalam dump truck untuk diangkut ke instalansi pencucian.

Bijih bauksit dari tambang dilakukan pencucian dimaksudkan untuk meningkatkan kualitasnya dengan cara mencuci dan memisahkan bijih bauksit tersebut dari unsur lain yang tidak diinginkan, misal kuarsa, lempung dan pengotor lainnya. Partikel yang halus ini dapat dibebaskan dari yang besar melalui pancaran air (water jet) yang kemudian dibebaskan melalui penyaringan (screening). Disamping itu sekaligus melakukan proses pemecahan (size reduction) dengan menggunakan jaw crusher.

Cara-cara Leaching:

a. Cara Asam (H₂SO₄)

Hanya dilakukan untuk pembuatan Al₂(SO₄)₃ untuk proses pengolahan air minum dan pabrik kertas.

• Reaksi dapat dipercepat dengan menaikkan temperatur sampai 180 C (Autoclaving)
• KalsinasiCocok untuk lowgrade Al₂O₃ tetapi high SiO₂ yang tidak cocok dikerjakan dengan cara basa.
• Hasil Basic-Al-Sulfat dikalsinansi menjadi Al₂O₃, kelemahan cara ini adalah Fe₂O₃ ikut larut.

b. Cara Basa (NaOH), Proses Bayers (Th 1888) 

Ada 2 macam produk alumina yang bisa dihasilkan yaitu Smelter Grade Alumina (SGA) dan Chemical Grade Alumina (CGA). 90% pengolahan bijih bauksit di dunia ini dilakukan untuk menghasilkan Smelter Grade Alumina yang bisa dilanjutkan untuk menghasilkan Al murni. Berikut block diagram pengolahan bauksit melalui proses SGA:

c. Cara Sintering dengan Na2CO3 (Deville-Pechiney)

Sintering dilakukan dalam Rotary Kiln 1000 C selama 2-4 jam, cocok untuk bijih dengan high Fe₂O₃ dan SiO₂.

Reaksi-reaksi:

Al₂O₃ + Na₂CO₃ = NaAlO₂ + CO₂(g)
Fe₂O₃ + Na₂CO₃ = Na₂O∙Fe₂O₃ + CO₂(g)
TiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂O∙TiO₂ + CO₂(g)
SiO₂ + Na₂CO₃ = Na₂O∙SiO₂ + CO₂(g)

d. Dengan proses elektolisa

Bahan utamanya adalah bauksit yang mengandung aluminium oksida. pada katoda terjadi reaksi reduksi, ion aluminium (yang terikat dalam aluminium oksida) menerima electron menjadi atom aluminium,

4 Al(3+) + 12 e(1-) ————–> 4 Al

pada anoda terjadi reaksi oksidasi, dimana ion-ion oksida melepaskan elektron menghasilkan gas oksigen.

6 O(2-) ——————> 3 O2 + 12 e(1-)

logam aluminium terdeposit di keping katoda dan keluar melalui saluran yang telah disediakan.

Proses Pemurnian Bauksit

Pemurnian bijih bauksit dari aluminium oksida dilakukan secara kontinyu. Cryolite ditambahkan dalam titik leleh yang lebih rendah dan melarutkan bijih.

• Ion-ion harus bebas bergerak menuju elektroda yang disebut katoda (elektroda negatif) yang menarik ion positif, misalnya Al₃⁺ dan anoda (elektroda positif) yang menarik ion negatif, misalnya O₂^-

• Ketika arus DC dilewatkan melalui plat aluminium pada katoda (logam) maka aluminium akan diendapkan di bagian bawah tangki.
• Pada anoda, gas oksigen terbentuk (non-logam). Ini menimbulkan masalah. Pada suhu yang tinggi dalam sel elektrolit, gas oksigen akan membakar dan mengoksidasi elektroda karbon menjadi gas beracun karbon monoksida atau karbon dioksida. Sehingga elektrode harus diganti secara teratur dan gas buang dihilangkan.
• Hal tersebut merupakan proses yang memerlukan biaya relatif banyak (6x lebih banyak dari pada Fe) karena dalam proses ini membutuhkan energi listrik yang mahal dalam jumlah yang banyak.

• Dua aturan yang umum :
  • Logam dan hidrogen (dari ion positif), terbentuk pada elektroda negatif (katoda).
  • Non-logam (dari ion negatif), terbentuk pada elektroda positif (anoda).

• Bijih bauksit dari aluminium oksida tidak murni (Al₂O₃ terbentuk dari ion Al₃⁺ dan ion O₂^-).
• Karbon (grafit) digunakan sebagai elektroda.
• Cryolite menurunkan titik leleh bijih dan menyimpan energi, karena ion-ion harus bergerak bebas untuk membawa arus.
• Elektrolisis adalah penggunaan energi listrik DC yang megakibatkan adanya perubahan kimia, misalnya dekomposisi senyawa untuk membentuk endapan logam atau membebaskan gas. Adanya energi listrik menyebabkan suatu senyawa akan terbelah.
• Sebuah elektrolit menghubungkan antara anoda dan katoda. Sebuah elektrolit adalah lelehan atau larutan penghubung dari ion-ion yang bergerak bebas yang membawa muatan dari sumber arus listrik.

Proses reaksi redoks yang terjadi pada elektroda :

• Pada elektroda negatif (katoda), terjadi proses reduksi (penagkapan elektron) dimana ion aluminiun yang bermuatan positif menarik elektron. Ion aluminuim tersebut menangkap tiga elektron untuk mengubah ion aluminuim menjadi atom.
• aluminium dalam keadaan netral. Al₃+ 3e^- → Al
• Pada elektroda positif (anoda), terjadi proses oksidasi (pelepasan elektron) dimana ion oksida negatif melepaskannya. Ion oksida tersebut melepaskan dua elektron dan membentuk molekul oksigen yang netral.

2O₂^- → O₂ + 4e^-

Atau

2O₂^- – 4e^- → O₂

• Catatan : reaksi oksidasi maupun reduksi terjadi secara bersama-sama.
  • Reaksi dekomposisi secara keseluruhan adalah :

Aluminium oksida  →  aluminium + oksigen

2 Al₂O₃ → 4Al + 3O₂

Dan reaksi diatas merupakan reaksi yang sangat endotermis, banyak energi listrik yang masuk.