5. Pembuatan konsentrat Alumina

Pembuatan Alumina dapat diekstrak dari bauksit. Proses pembuatan alumina dari bauksit biasa disebut dengan Bayer process karena penemunya adalah Karl Josef Bayer pada tahun 1887. Proses ini memiliki lima proses utama yakni penggilingan bauksit, digestion, pengendapan, kristalisasi, dan kalsinasi. Proses lengkap dari Bayer process dapat dilihat dari gambar 6.

Gambar 6. Diagram proses dari Bayer Process

Grinding bauxite (penggilingan bauksit)

Gambar 7. Bauxite miling

Bauksit dihancurkan membentuk butiran dengan diameter kurang dari 30 mm di dalam palu penghancur. Kemudian, bauksit yang sudah halus dicampur dengan liquor daur ulang dari proses hilir dan kemudian digiling lebih lanjut untuk mendapatkan butiran halus dengan diameter kurang dari 315μm. Proses ini diperlukan untuk meningkatkan permukaan kontak antara liquor dan bauksit dan untuk meningkatkan hasil dari proses digester. Sebelum memasuki tahap penggilingan, liquor ini awalnya diperkaya didalam soda (NaOH) dan kapur (CaO) untuk membantu proses selanjutnya yaitu proses digester. Pengkayaann ini membuat liquor lebih agresif terhadap bauksit.Campuran bauksit-liquor adalah suspensi merah (atau bubur) yang dikirimkan ke dalam digester.

Proses digester

Gambar 8. Digesters

Campuran bauksit-liquor yang dihasilkan dari proses penggilingan dipanaskan kemudian dikirim ke digester selama beberapa jam. Suhu dan tekanan yang ditetapkan untuk men-digest campuran bauksit-liquor tergantung kepada bauksit dan jenis prosesnya. Bauksit gibbsitic dapat di-digest pada tekanan atmosfer namun, biasanya kondisi di set pada puluhan bar dan lebih dari 200 ° C agar membuat alumina yang terkandung dalam diasporic bauxite larut . Alumina dilarutkan dalam cairan dalam bentuk natrium aluminat sedangkan senyawa lain yang disimpan dalam keadaan tidak larut . Hasil dari proses ini biasanya diencerkan untuk mempermudah proses

selanjutnya.Ada dua fenomena yang terjadi di dalam proses digesting, yaitu pelepasan alumina yang terkandung pada bauksit dan pembentukan residu padat yang sering disebut “red mud” atau residu bauksit.

 Gambar 9. Reaksi di dalam proses digesting

Kondisi operasi (tekanan dan temperature) akan mempengatruhi reaksi ini. Kondisi ini dipilih untuk menggeser kesetimbangan menjadi ke kanan sehingga alumina yang terkandung dalam bauksit dapat dilepas. Senyawa lain yang dilepas adalah sumber utama dari pengotor dari alumina yang dihasilkan.

Pengendapan dan Pencucian Residu

Gambar 10. Tangki pengendapan

Tujuan utama dari proses ini adalah unruk memisahkan red mud menjadi cairan yang mengamdung natrium aluminat dan residu (sisa dari red mud yang telah diekstrak). Proses pemisahan yang dilakukan menggunakan prinsip pengendapan. Partikel-partikel padat jatuh ke dasar tangki pengendapan ( yang memiliki diameter yang sangat besar ). Partikel yang mengendap lalu membentuk lumpur di dasar tangki yang kemudian akan dipompa menjuju tempat yang akan mencunci lumpur tersebut. Liquor yang mengambang disaring untuk kemudian diendapkan.

Proses pencucian lumpur dilakukan untuk mengambil kembali sisa natrium aluminat dalam lumpur, yang dapat digunakan lagi dalam Bayer process. Selain itu, setelah proses pencucian kandungan soda di residu sangat rendah sehingga dapat dibuang ke lingkungan karena hanya berisi bauksit tanpa alumina. Selain itu, residu akhir ini dapat digunakan sebagai sub-lapisan konstruksi jalan.

Proses kristalisasi hidrat

Liquor natrium alumina dibersihkan dari lumpur sehingga tidak lagi menjadi merah. Proses pengendapan atau proses kristalisasi ini sering disebut proses dekomposisi. Pertama liquor didinginkan, diencerkan dengan air dari proses pencucian red mud kemudian dikirim ke tangki yang besar dan tebal ( beberapa ribu meter kubik ).Alumina hidrat perlahan mengedap dari tangki ke tangki karena suhu menurun . Suspensi yang mengambang dipulihkan dalam tangki terakhir.Liquor tersebut kemudian disaring untuk memisahkan hidrat basah dari Liquor pembesih alumina. Liquor pembesih alumina ini kemudian dikirim ke proses digesting di mana ia akan diperkaya di dalam soda dan kapur . Kinetika dari proses ini sangat lambat sehingga tangki harus memiliki volume yang sangat besar .

Untuk mempercepat nukleasi hidrat , 90 % dari hidrat basah yang telah pulih setelah proses penyaringan akan didaur ulang dan digunakan sebagai benih kristalisasi. Hidrat alumina (Al(OH)3 ) yang diperoleh ketika proses penyaringan akan dicuci dan dikeringkan sebelum disimpan

Gambar 11. Tangki Kristalisasi

Gambar 12. Reaksi di dalam proses kristalisasi.

Proses Kalsinasi

Gambar 13. Rotary Kiln

Gambar 14. Reaksi di dalam proses kalsinasi.

Hidrat alumina basah dikalsinasi dalam rotary kiln (tungku berputar panjang dan sedikit miring). Uap air yang bersuhu 250- 400 ° C dimasukkan ke dalam rotary kiln sehingga alumina mulai mengalir seperti cairan dalam kiln. Kemudian saat sihu sekitar 1000-1250 ° C transformasi eksotermik ke alpha alumina terjadi sehingga membuat kenaikan suhu beberapa derajat. Munculnya kristalit alpha alumina memodifikasi morfologi butir yang menjadi kasar dan rapuh. Agar benar-benar berubah menjadi alumina alfa, larutan harus tetap pada suhu transformasi selama sekitar 1 jam . Senyawa terhalogenasi , disebut juga " mineralizers " digunakan untuk mengkatalisis transformasi dan mengarahkan morfologi kristalit alpha alumina. The mineralizers juga dapat membentuk komponen volatil dengan soda sehingga dapat meningkatkan kemurnian. Soda juga dapat dikurangi dengan reaksi dengan silika. Reaksi-reaksi ini bersaing dengan kombinasi soda dan alumina untuk membentuk beta alumina. Dikalsinasi alumina diproduksi sebagai partikel bubuk putih . Partikel-partikel ini terdiri dari alpha aglomerat alumina kristal , yang biasanya bervariasi dari 0,5 sampai 10 pm. Semakin tinggi derajat kalsinasi , semakin besar ukuran kristal .