BAB I PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG
Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan (ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa tertentu. Berdasarkan tahapan rangkaian kegiatannya, metalurgi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu metalurgi ekstraksi dan metalurgi fisika. Metalurgi ekstraksi yang banyak melibatkan proses-proses kimia, baik yang temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada temperatur tinggi dengan cara proses peleburan utuk menghasilkan logam dengan kemurnian tertentu, dinamakan juga metalurgi kimia. Meskipun sesungguhnya metalurgi kimia itu sendiri mempunyai pengertian yang luas, antara lain mencakup juga pemaduan logam denagn logam lain atau logam dengan bahan bukan logam. Beberapa aspek perusakan logam (korosi) dan cara-cara penanggulangannya, pelapisan logam secara elektrolit,dll. Adapun proses proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain adalah pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur tinggi), hydrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan cara pelindian dengan media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang melibatkan penerapan prinsip elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada temperatur tinggi). Sejarah ilmu metalurgi diawali dengan teknologi pengolahan hasil pertambangan. Logam yang paling dini digunakan oleh manusia tampaknya adalah emas, emas, yang bisa ditemukan secara bebas. Sejumlah kecil emas telah ditemukan telah digunakan di gua-gua di Spanyol di Spanyol pada pada masa Paleolitikum, masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM Perak, SM Perak, tembaga, tembaga, timah dan besi meteor juga dapat ditemukan bebas, dan memungkinkan pengerjaan logam dalam jumlah terbatas. Senjata Mesir yang dibuat dari besi meteor pada sekitar 3000 SM sangat dihargai sebagai
"belati
dari
langit.
Dengan
pengetahuan
untuk
mendapatkan tembaga dan
timah dengan memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga mengkombinasikan tembaga dan timah dan timah untuk mendapatkan logam mendapatkan logam paduan yang dinamakan sebagaiperunggu, sebagaiperunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada masa Zaman masa Zaman Perunggu.
1
Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses ini tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar 1200 SM, pada awal Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam keberhasilan orangorang Filistin. Perkembangan historis metalurgi besi dapat ditemukan dalam berbagai budaya dan peradaban lampau. Ini mencakup kerajaan dan imperium kuno dan abad pertengahan di Timur
Tengah
dan
Timur
Dekat
, Mesir kuno,
dan Anatolia
(Turki sekarang)
, Kartago, Yunani, Romawi kuno, Eropa abad pertengahan , Cina kuno dan pertengahan , India kuno dan pertengahan, Jepang kuno dan pertengahan, dan sebagainya. Banyak penerapan, praktik dan perkakas metalurgi mungkin sudah digunakan di Cina kuno sebelum orang-orang Eropa menguasainya (seperti tanur, besi cor, baja, dan lain-lain) Berdasar kedekatan antara metalurgi dengan pertambangan inilah maka pada awalnya pendidikan metalurgi lahir dari sekolah-sekolah pertambangan seperti pendidikan metalurgi di Colorado School of Mines. Metalurgi ekstraksi adalah praktik menghapus logam berharga dari sebuah biji dan pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni. Dalam rangka untuk mengubah
logam oksida,
atau sulfida untuk
sebuah
logam
murni,
bijih
besi
harus dikurangi secara fisik, kimiawi atau elektrolisasi. Ahli metalurgi ekstraksi akan tertarik dalam tiga aliran utama yakni pemakanan, berkonsentrasi (oksida logam berharga/sulfida) dan punca (limbah). Setelah pertambangan dari potongan besar akan diperoleh bijih melalui pelumatan dengan melalui penghancuran dan penggilingan untuk mendapatkan partikel-partikel yang cukup kecil di mana masingmasing partikel terdiri dari bahan berharga atau limbah. Partikel terkonsentrasi yang berharga dalam bentuk yang mendukung memungkinkan pemisahan logam yang dikehendaki dari kandungan limbah yang tidak dikehendaki. Pertambangan mungkin tidak diperlukan bila terdapat tubuh bijih dan lingkungan fisik yang kondusif untuk pencucian. Larut pencucian bijih mineral dalam tubuh dan menghasilkan solusi yang kaya. Solusi dikumpulkan dan diproses untuk mengekstrak logam berharga. Badan bijih umumnya mengandung lebih dari satu logam berharga. Punca dari proses sebelumnya dapat digunakan kembali sebagai bahan dalam proses lain untuk mengambil produk sekunder dari bijih asli. Selain itu, suatu zat terkonsentrasi mungkin berisi lebih dari
2
satu logam berharga. Yang berkonsentrasi kemudian akan diproses untuk memisahkan logam berharga dalam konstituen individu. I.2 RUMUSAN MASALAH
1. Mengetahui proses elektrometalurgi 2. Memahami proses elektrometalurgi
3
BAB II PEMBAHASAN
II.1
TAHAPAN PROSES ELEKTROMETALURGI
Elektrometalurgi merupakan bagian dari ilmu metalurgi, Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan (ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa tertentu. Suatu proses ekstraksi logam yang memakai teknik elektro-kimia, misalnya : baterai dan elektrolisa (electrolysis = electrorefining). Pada proses ini kecuali diperlukan arus listrik sebagai sumber energi juga diperlukan elektroda (electrodes) dan cairan elektrolit (electrolyte). Atau secara harafiah Elektrometalurgi merupakan proses ekstraksi metalurgi yang menggunakan sumber listrik sebagai sumber panas. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengendapkan logam dari suatu larutan sebagai hasil pelindian .ekstraktif yang mempelajari proses-proses ekstraksi dan pemurnian untuk menghasilkan logam dengan menggunakan energi listrik yang berdasarkan pada prinsip-prinsip elektrokimia. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengendapkan logam dari suatu larutan sebagai hasil pelindian. Elektroda harus memiliki sifat-sifat :
Konduktor listrik yang baik.
Potensial yang terbentuk di sekitar elektroda harus rendah.
Tidak mudah bereaksi dengan metal yang lain dan tidak membentuk campuran yang dapat mengganggu proses elektrolisa. Bila elektroda itu padat, ada syarat tambahan agar proses elektrolisa berlangsung memuaskan, yaitu harus :
Mudah diperoleh atau disiapkan dengan murah.
Tahan korosi dalam zat larut.
Stabil, kuat dan tidak mudah terkikis (resistance to abrasion).
Harus murah harganya. Elektrolit harus memiliki sifat-sifat :
Memiliki daya hantar ion yang tinggi.
Tidak mudah terurai atau bereaksi (high chemical stabili ty).
4
Memiliki daya larut yang tinggi bagi metal yang diinginkan.
Proses elektometalurgi dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu Electrowinning , dan electrorefining mempunyai
dasar
yang
sama,
yaitu
elektrolisis
atau
ilmu
elektrometalurgi. Definisi dasar dari elektrolisis atau elektrolisa adalah dekomposisi dari ion (dari aqueous ataumolten) dikarenakan adanya arus listrik. Sel elektrolisa: Sel elektrolisa terdiri dari elektroda yang biasanya merupakan logam, dan elektrolitnya dapat merupakan larutan atau leburan. Katoda adalah elektroda yang mengkonsumsi elektron, dan anoda adalah elektroda yang memproduksi elektron. Pada katoda akan terjadi reaksi reduksi, dan pada anoda akan terjadi reaksi oksidasi. Hukum pertama Faraday menyatakan bahwa massa dari zat yang terdeposisi atau yang terlarut (m) pada elektroda adalah sebanding dengan kuantitas muatan listrik, yang diukur dengan coulomb (C), 1 coulomb sebanding dengan 1 an mpere per detik. m ~ It ,
m=WIt/nF
(1)
dimana m adalah massa (g), W adalah massa atom relatif, I = arus listrik (Ampere) , t = waktu (s), n adalah valensi dari atom, dan F = konstanta Faraday (96500 C). Persamaan di atas dapat ditulis: m = Zit / F
(2)
Dimana Z adalah berat ekuivalen, W/n. Elemen yang mempunyai lebih dari satu valensi mempunyai nilai Z yang bervariasi. Hukum kedua Faraday menyatakan bahwa 1 mol ion dari suatu zat untuk dapat memproduksi 1 mol atom dari zat tersebut dipengaruhi oleh valensi dari persamaan Faraday, dengan demikian, 1 mol perak (108 g) diproduksi dari 1 mol ion Ag 2+ oleh 2 Faraday (Ag2+ + 2e- → Ag). Sama halnya, 1 mol emas (196.97 g) membtuhkan 3 Faraday untuk membebaska n 1 mol ion Au 3+ . Tetapi pada kasus evolusi hidrogen, 1 mol atom hidrogen diproduksi dari 1 mol ion hidrogen (H +) oleh 1 Faraday, tetapi untuk mendapatkan 1 mol gas hidrogen diperlukan 2 Faraday, 2H + + 2e- → H2. Electrowinning adalah mengandung
ion
logam
"0". Electrowinning dapat
ekstraksi menjadi
elektrolit sebuah
menggunakan
logam pada suatu elektrolit unsur anoda
logam inert
berbilangan atau
yang
oksidasi anoda
yang soluble. Electrorefining adalah proses pemurnian secara elektrolisis dimana logam yang ingin ditingkatkan kadarnya (logam yang masih cukup banyak mengandung pengotor) digunakan sebagai anoda pada sel elektrolisis, elektrolit yang digunakan adalah larutan
5
dengan konduktifitas listrik yang besar dan konsentrasi yang konstan, dan katodanya adalah logam murni atau bisa juga dari titanium (misalnya, pada refining emas)
Prinsip Elektro Metalurgy Untuk prinsip elektro metalurgy ini adalah suatu elektrolisa dimana penggunaan tenaga listrik untuk mengendapkan suatu metal atau logam pada salah satu elektrodanya. Proses elektrometalurgi terdiri atas lima macam, yaitu : 1. Elektrolisa di dalam larutan air Pekerjaan elektrolisa ini terdiri atas 2 tingkatan, yaitu elektro Winning dan elektro Refinary.
Elektrowinning,merupakan tahap pemerolehan kembali suatu logam dari larutannya dengan menggunakan arus listrik yang diberikan dari luar. Logam yang dihasilkan murni, maka \ pengendapan dengan cara ini lebih disukai.
Proses
ini
dilakukan
sebagai tahap akhir dari proses ekstraksi hidrometalurgi bila diinginkan produksi logam yang berkadar relatif tinggi. Contohnya pada ekstraksi tembaga (Cu) Anoda bersifat insoluble conductor. Katoda dapat berupa blank of another metal atau logam murni. Elektrolit merupakan larutan kaya hasil leaching. Hasil dari elektro Winning selanjutnya dimurnikan melalui elektro Refinery.
Elektrorefining, Proses
elektrolisis yang dilakukan untuk pemurnian logam yang
biasanya telah mengalami pemurnian dengan cara lain (umumnya pemurnian cara pirometalurgi) dan diharapkan dicapai kemurnian yang setinggi-tingginya. Anoda berupa logam tidak murni. Katoda berupa logam murni . 2. Elektrolisa di dalam larutan garam. Biasanya digunakan untuk mengekstraksi logam-logam yang sangat reaktif, seperti Al dan Mg. 3. Elektrolisa di dalam larutan zat organik. 4. Elektroplating dan Anodisasi. 5. Korosi logam dan teknik penanggulangannya. Yang banyak digunakan pada elektrolisa metal adalah elektrolisa dalam larutan air dan elektrolisa dalam larutan garam, sedangkan elektrolisa dalam larutan zat organik sedikit sekali digunakan.
6
Pekerjaan di dalam elektrolisa dilakukan dengan arah arus DC, dimana daerah elektrolisa positif disebut anoda, sedangkan daerah elektrolisa negative disebut katoda. Banyaknya penempelan logam pada plat katoda adalah berbanding lurus dengan elektrisitet pada larutan. Kekuatan elektrisitet = joule coulomb.
Sifat Proses Elektro Metalurgy
1.
Pada daerah katoda (reduksi), yang lebih mulia mengalami pengendapan.
2.
Pada anoda (oksidasi), yang kurang mulia tidak mengalami pengendapan. Jika tidak
terjadi keseimbangan, maka reaksi akan terjadi sebaliknya. Keuntungan dan kerugian Elektrometalurgi Keuntungan:
Kemurnian tinggi
Fleksibel
Temperatur relatif rendah
Kerugian:
Perlu material khusus untuk menjadi elektroda
Butuh energi listrik besar
7
BAB III PENUTUP
III.1
KESIMPULAN
Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral,pemerolehan (ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa tertentu.
Elektrometalurgi merupakan proses ekstraksi metalurgi yang menggunakan sumber listrik sebagai sumber panas. Tujuan dari proses ini adalah untuk mengendapkan logam dari suatu larutan sebagai hasil pelindian. Proses elektrometalurgi terdiri atas lima macam : 1. Elektrolisa di dalam larutan air 2. Elektrolisa di dalam larutan garam. 3. Elektrolisa di dalam larutan zat organik. 4. Korosi logam dan teknik penanggulangannya 5. Elektroplating dan Anodisasi.
IV.1
SARAN
Demikian materi - materi yang dapat saya paparkan dalam makalah ini, pastinya masih banyak kekurangan yang terdapat dalam makalah yang saya buat ini, dikarenakan terbatasnya pengetahuan saya dan kurangnya rujukan maupun referensi – referensi yang dapat saya rangkum dalam makalah ini. Dengan demikian penulis berharap pada para pembaca untuk bersedia memberikan kritik maupun sarannya demi kesempurnaannya makalah ini di lain waktu. Semoga makalah ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya.
8
9
