Pengolahan Pemurnian Aluminium dengan Metode Pemurnian Menggunakan Fluks

Proses pemurnian aluminium: Permukaan bahan aluminium memiliki lapisan oksida yang tidak merata, yang terkadang menyerap kelembapan, tercampur dengan debu dan minyak, serta dilapisi cat. Saat dilelehkan, bahan aluminium mengalami oksidasi lebih lanjut dalam lingkungan bersuhu tinggi, sehingga ketebalan lapisan oksida bertambah, dan bereaksi dengan air di atmosfer untuk menghasilkan aluminium oksida dan hidrogen, yang meningkatkan inklusi oksida dan kandungan gas. Oleh karena itu, setelah bahan aluminium dilebur, bahan tersebut harus dimurnikan untuk menghilangkan kotoran dan gas di dalam cairan aluminium.

Proses Pemurnian Aluminium

Hidrogen atomik yang terlarut dalam aluminium cair dapat bersatu menjadi molekul hidrogen pada permukaan bahan padat yang memiliki energi bebas rendah. Oleh karena itu, sebagian besar permukaan partikel oksida menyerap hidrogen yang mengendap dari logam cair. Ketika aluminium bereaksi secara kimiawi dengan kelembapan, aluminium oksida juga terbentuk dan hal ini juga menjadi sumber penyerapan hidrogen pada permukaan aluminium oksida. Praktik produksi telah membuktikan bahwa semakin banyak pengotor pengoksidasi yang terkandung dalam aluminium, semakin banyak pula hidrogen yang terkandung di dalamnya.

Daftar Isi

Proses Pemurnian Aluminium

Zat-zat yang digunakan dalam proses pemurnian aluminium secara kolektif disebut sebagai fluks. Fluks umumnya berbentuk padat atau gas pada suhu kamar, dan beberapa di antaranya berbentuk cair, seperti CCl₄. Keunggulan dari fluks butiran bebas natrium berukuran kecil, mudah diangkut dan disimpan, tetapi semuanya memiliki sifat higroskopis yang kuat dan harus disegel serta dikemas. Untuk meningkatkan efektivitas pemurnian fluks padat, fluks tersebut dapat dipadatkan menjadi potongan-potongan kecil yang padat dan dibungkus dengan aluminium foil, lalu dimasukkan ke dasar kolam lelehan dalam wadah berlubang yang dilengkapi gagang panjang. Untuk fluks yang berbahan dasar campuran garam NaCl dan KAl, campuran garam tersebut dapat dilelehkan terlebih dahulu sesuai perbandingan yang ditentukan, kemudian ditambahkan komponen tahan api seperti Na₃AlF₆. Setelah diaduk dan didinginkan, campuran tersebut dituangkan ke dalam kotak besi yang tertutup rapat. Sebelum digunakan, fluks harus disimpan di tempat kering dengan suhu ruangan yang lebih tinggi, seperti di dekat tungku. Biasanya, setelah bahan aluminium meleleh, fluks berbentuk bubuk yang telah dicampur sesuai proporsi ditaburkan di permukaan kolam cairan, lalu cairan aluminium diaduk dengan alat ber gagang panjang untuk mendorong terangkatnya abu. Selama proses pengadukan, sebagian fluks ditambahkan ke dalam kolam cairan aluminium dan bereaksi secara kimiawi dengan cairan aluminium tersebut untuk membentuk zat gas yang tidak larut dalam aluminium, yang berperan dalam penghilangan gas dan abu saat gelembung naik ke permukaan. Flux yang paling sering digunakan adalah bubuk yang terdiri dari 2 bagian krioit yang dicampur dengan 1 bagian amonium klorida.

Proses Pemurnian Aluminium

Klorin adalah gas fluks yang paling efektif untuk memurnikan aluminium cair. Klorin dan aluminium membentuk AlCl₃ dalam bentuk gas, yang naik dari dasar kolam cairan aluminium ke permukaan dalam bentuk gelembung-gelembung halus di dalam aluminium cair. Selama proses naik tersebut, partikel alumina menempel pada permukaan gelembung, dan hidrogen dalam cairan aluminium berdifusi ke dalam gelembung dan naik bersama gelembung tersebut. Oleh karena itu, klorin dapat menghilangkan abu dan gas. Namun, klorin bersifat beracun, sehingga sebagian besar digantikan oleh campuran 90% nitrogen dan 10% klorin. Flux padat umumnya menggunakan campuran garam seperti NaCl, KCl, CaF₂, Na₃AlF₆, dan Na₂SiF₆ yang titik lelehnya lebih rendah daripada aluminium. Flux yang digunakan untuk peleburan paduan aluminium-magnesium tidak boleh mengandung Na. C₂Cl₆ dan CCl₄ padat yang dapat terurai dan melepaskan klorin pada suhu tinggi juga dapat digunakan sebagai flux. Beberapa flux, seperti K₂TiF₆ dan KBF₄, juga memiliki efek penghalusan butiran.

Untuk meningkatkan efektivitas pemurnian, gelembung yang dihasilkan oleh fluks harus didifusikan dan dialirkan melalui kolam cair dari bawah ke atas. Fluks harus dalam keadaan kering. Kadar hidrogen setelah pemurnian aluminium harus kurang dari (0,15–0,20) mL/0,1 g (Al). Untuk produk dengan persyaratan yang lebih tinggi, kandungan hidrogen harus kurang dari (0,1–0,15) mL/0,1 g (Al). Alumina tidak larut dalam aluminium cair. Partikel alumina tersebar tidak merata dalam aluminium cair, sehingga sulit untuk menentukan data yang tepat mengenai kandungannya. Kandungan alumina yang ditentukan secara eksperimental berkisar antara 0,003% dan 0,04%. Setelah aluminium cair yang mengalir dari tungku atau tungku statis disaring melalui kain kaca, pipa tahan api berpori, dan keramik busa, hal ini dapat lebih lanjut menghilangkan kotoran teroksidasi dan juga memiliki efek tertentu dalam mengurangi kandungan hidrogen.