5-1

MODUL 5

PEMBUATAN LOGAM BUKAN BESI

Materi ini membahas tentang proses pembuatan logam bukan besi. Tujuan

instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan peranan logam

bukan besi dalam perkembangan teknologi pemesinan, (2) Menjelaskan sifat-sifat

fisik, teknis, kimia, dan penggunaan setiap logam bukan besi, (3) Menyebutkan

jenis-jenis bijih-bijih setiap logam bukan besi, (4) Membedakan metode

pemurnian setiap logam bukan besi, (5) Menyebutkan sifat-sifat penggunaan

setiap jenis logam bukan besi.

5.1. Pendahuluan

Logam bukan besi merupakan salah satu bahan yang mempunyai peranan

yang sangat penting di dalam perkembangan teknologi. Karena logam bukan besi

mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan yang kurang dimiiiki oleh logam

besi. Sifat-sifat umum yang dimiiiki oleh logam bukan besi seperti tahan korosi

terhadap udara lembab maupun bahan kimia, lebih ringan; kecuali timah dan

timbel, lebih ulet, mudah dibentuk, mempunyai daya hantar listrik dan panas yang

baik, dsb.

Di dalam pengolahan bahan baku logam bukan besi menjadi logam bukan

besi (Aluminum, tembaga; nikel; timbel; magnesium), memerlukan energi yang

lebih besar sehingga harga dari logam bukan besi dan paduannya lebih mahal dari

logam besi. Penggunaan logam bukan besi dewasa ini lebih banyak dalam bentuk

paduan sehingga logam bukan besi sudah dapat menggantikan peranan logam besi

seperti pada pembuatan komponen-komponen mesin, silinder blok, torak, dll.

Logam bukan besi, dibagi atas logam ringan dan logam berat. Yang

termasuk logam ringan (m.j 5000 kg/m3) adalah lithium, kalium, natrium,

rubidium, kalsium, magnesium, aluminium. Logam yang paling ringan ialah

lithium dengan massa jenis 54 kg/m3. Sedangkan yang termasuk logam berat (m.j

5000 kg/m3) adalah tembaga, seng, timah, timbel.

5-2

5.2. 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).

5-3

Bijih tembaga yang penting

Mineral Rumus Kimia Kandungan

TembagaChalcopyrite 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 5.1. 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.

5-4

Gambar 5.2. Konvertor untuk Tembaga. 1. Lining, 2. nose or mouth; 3 tuyere; 5. roller stand.

Gambar 5.3 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:

5-5

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. 5.5. Diagram Proses Pyrometallurghy Tembaga.

5-6

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 : 10701093 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 : 200300 N/mm2.

5.3. 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.

5-7

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.

5-8

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 penghan