Bagaimana Aluminium Dimurnikan dan Unsur Apa Saja yang Dikandungnya?

Aluminium (Al) adalah logam ringan berwarna putih keperakan yang menempati peringkat ketiga sebagai unsur paling melimpah di kerak bumi, setelah oksigen dan silikon. Namun, karena reaktivitas kimianya yang tinggi, aluminium tidak pernah ditemukan secara alami dalam bentuk logam murni. Sebaliknya, aluminium ditemukan dalam senyawa, terutama dalam bijih bauksit, campuran oksida aluminium terhidrasi termasuk gibbsite (Al(OH)₃), boehmite (AlO(OH)), dan diaspore.

Proses Pemurnian dalam Dua Tahap

Perjalanan dari bauksit mentah menjadialuminium dengan kemurnian tinggi melibatkandua proses industri yang berbeda.

Tahap pertama adalah proses Bayer, yang dikembangkan pada tahun 1888. Bauksit yang dihancurkan dicampur dengan larutan natrium hidroksida panas di bawah tekanan, melarutkan mineral yang mengandung aluminium sambil meninggalkan pengotor seperti oksida besi dan silika. Larutan natrium aluminat yang dihasilkan kemudian disaring untuk menghilangkan residu lumpur merah, diberi bibit kristal aluminium hidroksida, dan dikalsinasi pada suhu sekitar 1.100°C untuk menghasilkan alumina putih murni, atau aluminium oksida (Al₂O₃). Lebih dari 90% alumina dunia saat ini diproduksi melalui metode ini.

Tahap kedua adalah proses Hall Héroult. Alumina memiliki titik leleh di atas 2.000°C, sehingga elektrolisis langsung tidak praktis. Solusinya terletak pada pelarutan Al₂O₃ dalam kriolit cair (Na₃AlF₆), yang menurunkan suhu operasi menjadi sekitar 950~1.000°C. Arus listrik kemudian dialirkan melalui campuran tersebut. Aluminium cair terkumpul di bagian bawah (katoda), sementara oksigen bergabung dengan anoda karbon untuk membentuk CO₂. Metode elektrolitik ini tetap menjadi satu-satunya proses industri untuk memproduksi aluminium primer, menghasilkan logam dengan kemurnian 99,5~99,8%.

Unsur apa saja yang terkandung dalam aluminium?

Aluminium murni sendiri hanya terdiri dari unsur Al, dengan nomor atom 13 dan berat atom sekitar 26,98 g/mol. Aluminium dengan kemurnian komersial (98,8–99,7% Al) mengandung sedikit jejak besi dan silikon sebagai pengotor alami. Namun, sebagian besaraplikasi bergantung pada paduan aluminium, di mana elemen-elemen tertentu sengaja ditambahkan untuk menyesuaikan sifat-sifat mekanis.

Untuk aplikasi struktural, seri 6000 (misalnya, 6061) menggunakan magnesium dan silikon sebagai elemen paduan utamanya, biasanya 0,8~1,2% Mg dan 0,400~0,8% Si. Paduan ini menawarkan keseimbangan yang sangat baik antara kekuatan sedang, kemampuan pengelasan yang baik, dan kemampuan pemesinan yang unggul.

Untuk kebutuhan kekuatan tinggi, seri 7000 (misalnya, 7075) menggabungkan seng dan tembaga sebagai elemen paduan utama, dengan sekitar 5,16~0,1% Zn dan 1,2~2,0% Cu. Temper T6 pada 7075 memberikan kekuatan tarik hampir dua kali lipat dari 6061-T6, menjadikannya material pilihan untuk komponen struktural dirgantara dan berkinerja tinggi.

Sejumlah kecil kromium, mangan, dan titanium juga umumnya terdapat dalam paduan komersial, masing-masing berperan dalam penghalusan butiran dan ketahanan korosi. Memahami komposisi unsur yang tepat dari setiap paduan sangat penting untuk memilih material yang tepat untuk kebutuhan pemesinan atau fabrikasi tertentu.