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.
5-1
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).
5-2
Bijih tembaga yang penting Kandungan
Mineral
Rumus Kimia
Chalcopyrite
Cu FeS2
Tembaga 34,6%
Bornite
5 Cu S Fe2 S3
55,65%
Chalcocite
CuS
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.
5-3
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: 5-4
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.
5-5
B. Jenis-Jenis Tembaga Beberapa jenis perdagangan (cuplikan dari DIN 1708) . Jenis tembaga dengan kandungan zat
Jenis tembaga tanpa kandungan
asam
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
: 1070—1093 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
: 200—300 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.
5-6
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.
5-7
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 penghantar dapat dipisahkan. Setelah garam terpisah dari pengantarnya, kemudiar logam dan garam tersebut dipisahkan. Proses ini
dalam industri
digunakan dalam batas-batas tertentu, karena
dibutuhkan peralatan-peralatan tahan asam yang sangat mahal. 3. Proses alkaline; Proses ini adalah efek dari reaksi bauksit dengan NaOH atau Na2CO3 dengan bahan tambahan kapur/batu kapur. Dari hasil ini akan didapatkan Sodium Aluminate. Pada proses ini, unsur-unsur oksida besi, titanium, dan calsium dapat dipisahkan dan silisium yang ada dalam bijih-bijih akan bereaksi dengan alkali yang mengakibatkan sebagian dari alkalis dan aluminium yang bereaksi akan mengotori aluminium yang akan dihasilkan. Oleh karenanya metode alkaline sering digunakan pada bijih-bijih dengan kandungan silika yang rendah. B. Sifat-sifat aluminium Rapat massa relatif
:
2,7 gr/cm3
Titik lebur
:
660 OC
Sifat-sifat
: Paling ringan diantara logam-logam yang sering digunakan. Penghantar panas dan listrik yang tinggi. Lunak, ulet, dan kekuatan tariknya yang rendah. Tahan terhadap korosi.
Penggunaan
:
Karena sifatnya yang ringan, maka banyak digunakan pada pembuatan kapal terbang, rangka khusus untuk kapal laut modern, kendaraan dan bangunan industri.
Karena ringan dan penghantar panas, maka banyak dipakai untuk keperluan alat-alat masak.
5-8
Banyak dipakai untuk kabel-kabel listrik karena kondukstivitas listriknya tinggi dan relatif Iebih murah dibandingkan dengan tembaga.
Aluminium tuang dibuat jika di-kehendaki konstruksi yang ringan, dengan kekuatan yang tidak terlalu besar.
Kekuatan tarik
:
Dituang : 90—120 N/mm2
Diannealing : 70 N/mm2
Diroll: 130—200 N/mm2
5.4. Logam Nikel Nikel adalah logam yang berwarna perak keabu-abuan mempunyai sel satuan kubus berpusat muka (FCC). Nikel baik sakali dalam katahanan panas dan ketahanan korosinya, tidak rusak oleh air kali atau air laut dan alkali. Tetapi dapat rusak oleh asam nitrat dan sedikit tahan korosi terhadap asam khlor dan asam sulfat. Nikel digunakan sebagai unsur paduan untuk baja, paduan tembaga, dan paduan nikel tahan panas. Nikel sendiri dibuat dalam pelat tipis, batangan pendek, pipa dan kawat, yang dipakai untuk pembuatan tabung elektron dan penggunaan dalam industri makanan. Bijih-bijih nikel dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan: Bijih Sulfida : bijih ini mengandung:
0,5—5,6% Ni
34—52% Fe
2—22% SiO2
4—6% Al2O3
0,8—1,8% Cu
21—28% S
1,9—7% CaO
2,25% MgO
5-9
Bijih Silika : bijih ini mengandung:
0,9—16% Ni
12—14% Fe
34—42% SiO2
1% Al2O3
0,01% Si
0,1—1,5% CaO
5,1—22% MgO Setelah bijih-bijih mangalami proses pendahuluan yang meliputi crushing-
drying, sintering, kemudian bijih diproses lebih lanjut secara: 1. Proses Pyrometalurghy. Proses yang terjadi pada proses ini hanya sebagian dari besi saja yang dapat diikat menjadi terak, dan sebagian besar masih dalam bentuk ferro-nikel alloy. Dalam hal ini untuk memisahkan besi dari nikel pada reaksi peleburan tersebut ditambahkan beberapa bahan yang mengandung belerang (gypsum atau pirite). Karena perbedaan daya ikat besi dan nikel terhadap oksigen dan belerang, sehingga proses ini didapatkan mate yaitu paduan Ni3S2 dan FeS dan sebagian besar besi dapat diterakkan : 3 FeS + Ni O →
3 Fe O + Ni3S2 + 0,5 S2
2 FeS + Si O2
2 Fe O Si O2
→
Mate yang dihasilkan ini (masih mengandung lebih dari 60% Fe dan selanjutnya mate yang masih dalam keadaan cair terus diproses lagi dalam konvertor. Proses-proses konvertor diberikan bahan tambah silicon untuk menetralkan oksida besi. Terak hasil konvertor ini masih mengandung nikel yang cukup tinggi, sehingga terak ini biasanya diproses ulang untuk peleburan (resmelting). Proses selanjutnya, mate dipanggang untuk memishkan belerang. 3 Ni3S2 + 7O2 → 6 NiO + 4 S O2 Nikel oksid yang didapat dari pemanggangan, selanjutnya direduksi dengan bahan tambah arang (charcoal), sehingga didapat logam nikel.
5-10
2. Proses Hydrometalurgy Pada metode ini concentrat dileaching dengan larutan amonia di dalam autoclave dengan tekanan kurang lebih 7 atm. Tembaga, nikel, dan cobalt larut kedalam larutan amonia. Reaksi yang terjadi: NiS + 2O2 + nNH2 → 6 Ni(NH3)nSO4
Gambar. 5.5. Diagram proses pemurnian bijih nikel. Oksida sulfida menimbulkan energi yang cukup banyak, oleh karena itu autoclave harus didinginkan untuk menjaga agar temperatur tetap bertahan antara 77—80OC. Belerang yang ada di dalam cencentrat dioksidasi menjadi: S2O32+ ; S2O62- ; S2O4
2-
, sementara itu besi dipisahkan sebagai ferri hidro
oksida dan sulfat basa. Larutan tersebut dididihkan untuk memisahkan tembaga. Reaksi yang terjadi: Cu2+ + 2 S2O32- = CuS + SO4 2-+ S + SO2
5-11
Selanjutnya larutan berisi nikel dan kobalt ini diproses dalam autoclave dengan hydrogen pada tekanan 15 atm dan temperatur 175—225OC. Ni(NH3)2SO4 + H2 → Ni+ (NH4)2SO4 Sifat-sifat nikel secara umum dapat diuraikan sebagai berikut; Rapat massa relatif
:
8,9 gr/cm3
Titik lebur
:
1450 OC
Kekuatan tarik
:
Diannealing : 400—500 N/mm2 Diroll: 700—800 N/mm2
Kekerasan
: 80—90 Brinnel
Sifat-sifat
: Kuat, liat, tahan korosi, digunakan secara luas sebagai unsur paduan.
Penggunaan
:
Digunakan sebagai pelapis logam. Digunakan sebagai unsur paduan, untuk meningkatkan kekuatan dan sifat-sifat mekanik lainnya.
5.5. Logam Magnesium Magnesium dan paduannya merupakan bagian yang paling ringan di antara logam-logam industri dengar massa jenis 1,74 gr/cm3 yang dipergunakan untuk pesawat terbang dan mobil. Sifat-sifat mekanik paduan magnesium tidak kurang dibandingkan paduan aluminium, terutama mampu mesinnya yang baik sekali walaupun ada keburukannya yaitu mudah menyala. Dalam hal ini diperlukan perhatian khusus mengenai pembubutan dst. Oleh karena itu penggunaan praktisnya tidak terlalu maju. Akan tetapi berkat perkembangan dalam cara-cara proses pengerjaan logam. Kemurnian logam ingot yang telah diperbaiki dan cara pemaduan logam yang telah maju, maka paduan magnesium dengan kekhasannya itu telah lebih luas penggunaanya. Magnesium berkristal Heksagonal rapat (HCP) dan mempunyai kekuatan tarik 19 kgf/mm2 setelah dianil,
kekuatan mulur 9,8 kgf/mm2, dan
perpanjangannya 16%, kira-kira2—3 kali lebih kuat dari aluminium.
5-12
Bijih magnesium yang banyak dikenal adalah magnesit (magnesium karbonat) Mg CO3, Dolomite CaCO3, MgCO3, carolite Mg Cl2 K Cl2 H2O. Proses pemurnian magnesium dapat dilakukan dengan metode thermal atau electrolitic. 1. Proses Thermal. Proses thermal adalah didasarkar pada reduksi magnesium oksida dengan karbon, silicon atau unsur-unsur lain pada temperatur dan vakum yang tinggi. Penyediaan unsur-unsur pengurang dan sumber-sumber bahan thermal. Proses ini terdiri dari: Reduksi pendahuluan bijih-bijih. Reduksi penguapan dan pengembunan uap magnesium. Peleburan kristal (condesat crystal) menjadi magnesium kasar. 2. Proses elektrolisa. Proses ini terdiri dari beberapa tingkat, yang prinsipnya adalah pengerjaan pendahuluan dari garam magnesium anhidrous murni, elektrolisa dalam kondisi lebur. Masing-masing proses ini dibedakan menurut bijih yang digunakan dan cara pengerjaan pendahuluannya. Elektrolisa larutan garam magnesium dalam teknik tidak digunakan lagi karena magnesium lebih elektronegatif dibanding dengan ion hydrogen pada katoda dan tidak ada cara untuk memperbaiki teknik tersebut.
Gambar 5.6. Magnesium elektrolitic cell, 1. anoda (grafit) 2. cathode (pelat baja), 3. Dinding pemisah. 5-13
Sifat-sifat logam magnesium secara umum dapat diuraikan sebagai berikut; Rapat massa relatif
:
1,74 gr/cm3
Titik lebur
:
657 OC
Sifat-sifat
: Lunak dan kekuatan tariknya rendah. Tahan terhadap korosi. :
Penggunaan
Magnesium umumnya dipadu dengan unsurunsur lain untuk memperoleh bahan-bahan structural terutama digunakan untuk roda pesawat terbang, panel-panel pesawat.
Penggunaan lain adalah untuk pyrotechnic, explosive technics, dan flass lights.
5.6. Logam Seng Seng tergolong logam rapuh, tetapi pada temperatur 100—150OC mempunyai sifat-sifat mudah dirol dan ditarik menjadi kawat. Logam ini mempunyai susunan kristal HCP. Dari produksi seng 45% digunakan untuk galvanis (pelapisan agar tahan terhadap karat). Seng ini juga sangat cocok digunakan untuk paduan kuningan, perunggu, dsb. Jenis-jenis bijih-bijih seng dalam bentuk mineral adalah;
Hemomorphite (Zn2SiO4H2O).
Smith Souite (ZnCO3). Proses pemurnian seng dapat dilakukan dengan metode;
Destilasi (Pyrometallurgy). Metode Elektrolisa (hydrometallurgy). Sebelum proses destilasi, konsentrat terlebih dahulu dipanggang, sementara untuk proses elektrolisa konsentrat didahului dengan proses leaching. 1. Pemanggangan Bertujuan untuk memisahkan seng dari belerang, prinsipnya : 2 ZnS + 5 O2 2 ZnO + 2 SO4
5-14
tinggi temperatur pemanggangan tergantung pada jenis bijih dan besar butirannya. 2. Leaching Bertujuan untuk mengubah seng oksida menjadi larutan seng sulfat (ZnSO4) ZnO + H2SO4 ZnSO4 + H2O 3. Destilasi Dalam proses ini, konsentrat dan batu bara dibakar dalam dapur sehingga temperatur mencapai 1400OC. Pada dapur ini seng direduksi menjadi uap, reaksinya adalah : ZnO + CO Znuap + CO2 Uap seng ini kemudian dimasukkan dalam kondensor.
Gambar 5.7. Diagram proses destilasi mendatar. 1) retort, 2. condencer, 3. Prolong. 5. Hydrometalurgy Pada proses hydrometallurgy, konsentrat yang telah dipanggang dileaching dengan asam belerang. Seng sulfat yang didapat dari leaching tersebut dipisahkan dan kemudian dielektrolisa.
5-15
Gambar 5.8 Diagram pemurnian logam seng. Sifat-sifat logam seng secara umum dapat diuraikan sebagai berikut; Rapat massa relatif
: 7,1 gr/cm3
Titik lebur
: 420O C
Kekuatan tarik
:
-
dituang : 30 N/mm2
- dipress/ditekan : 140 N/mm2 Sifat-sifat
: - lunak, ulet dan kekuatan tariknya rendah. - Tahan terhadap korosi.
Jenis penggunaan
: - banyak digunakan untuk melapisi pelat baja untuk mendapatkan galvanis iron. - Dasar dari paduan penuangan cetak - Sebagai unsur paduan pembuatan kuningan
5.7. Logam Timbel Timbel berwarna abu-abu kebiru-biruan, logam ini sangat lunak dan mampu tempa. Logam timbel mempunyai struktur kristal fcc dan mempunyai sifat konduksi panas/listrik yang baik, kekerasannya 1/10 kali logam tembaga. Timbel diproduksi dari bijih timbel atau hasil sampingan dari bijih logam lain. Bijih timbel didapatkan dalam bentuk berbagai mineral antara lain Galena 5-16
PbS, Cerusoite PbCO3 dan Anglisite PbSO5. Kadang-kadang bijih timah hitam lebih banyak mengandung seng daripada timbel, sehingga disebut bijih seng timbel. Proses pemurnian timbel dapat dilakukan menjadi 3 macam: 1. Reduksi bijih timbel dengan besi sulfit. Metode ini merupakan dasar peleburan (smelting proses). Di sini dihasilkan timbel dan mate sulfida. Untuk mendapatkan timbel murni dapat dilakukan dengan metode yang lain. Metode ini jarang digunakan karena cukup mahal dan cukup rumit. 2. Reduksi antara timbel sulfida dan timbel sulfate/oxide. Reduksi udara atau reduksi pemanggangan menghasilkan bentuk timbel dan oksida belerang. Sistem ini merupakan dasar peleburan (ore-hearth-smelting) yang digunakan sejak jaman dahulu. 3. Reduksi oksida timbel dengan karbon atau karbon monoksida. Dalam proses ini meliputi pengerjaan pendahuluan oksida timbel, timbel silikat atau senyawa oksida lainnya dengan cara pemanggangan dan sintering. Untuk metode 1 dan 2 di atas, peleburannya dilaksanakan pada dapur ore hearth dan dapur tinggi (blast furnace). Sebelum konsentrat dilebur pada ore hearth furnace, konsentrat tersebut harus dipanggang lebih dahulu pada “blast roasting”. Dalam pemanggangan ini, sulfida terbakar dan membentuk sulfida dioksida : 2PbS + 3O3 2 PbO + 2SO2 + 199,6 kkal Proses pada ore-heart-smelting berlangsung pada temperatur 700-800OC dan reaksi yang terjadi adalah : PbS + 2SO2 + O2 2 PbSO4 + 183 kkal Oksida yang terjadi dimulai dari permukaan partikel-partikel dan secara perlahan-lahan masuk ke dalam. Interaksi yang terjadi antara oksida bagian dalam partikel dan sulfat pada bagian permukaan menghasilkan timbel : PbS + PbSO4 2 Pb + 2 SO2 - 100,2 kkal 2 PbO + PbS 3 Pb + SO2 - 56,1 kkal 5-17
Dalam prakteknya, timbel yang didapat masih mengandung unsur-unsur lain yaitu 1 : 8% (Au, Ag, Cu, Zn, As, Sb, Bi, Fe). Timah hitam ini perlu direfining yang pelaksanaannya menggunakan metode pyrometalurgy. Sifat-sifat logam timbel secara umum dapat diuraikan sebagai berikut; Rapat massa relatif
: 11,3 gr/cm3
Titik lebur
: 328O C
Kekuatan tarik
: - 15 – 20 N/mm2
Sifat-sifat
: - lunak, ulet dan kekuatan tariknya rendah. - Tahan sekali terhadap korosi.
Jenis penggunaan
: - Pelindung kabel listrik. - Kisi-kisi pelat aki. - Pelapis pada industri-industri kimia. - Dasar dari paduan solder. - Ditambahkan pada logam lain menjadi “freecutting”.
5.8. Rangkuman Logam bukan besi memiliki sifat-sifat yang unggul bila dibandingkan dengan logam besi sehingga banyak digunakan sebagai logam pemadu pada logam besi. Jenis-jenis logam bukan besi yang banyak digunakan dalam industri adalah tembaga dan aluminium.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. Logam bukan besi, dibagi atas logam ringan dan logam berat. Yang termasuk logam ringan adalah lithium, kalium, natrium, rubidium, kalsium, magnesium, aluminium. Sedangkan yang termasuk logam berat adalah tembaga, seng, timah, timbel.
5-18
5.9. Soal-soal Latihan 1. Jelaskan sifat-sifat logam bukan besi yang menguntungkan dari logam besi?. 2. Jelaskan pembagian logam bukan besi? 3. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam tembaga? 4. Sebutkan jenis-jenis senyawa logam tembaga? 5. Jelaskan tahap-tahap proses pemurnian logam tembaga? 6. Jelaskan sifat-sifat penggunaan logam tembaga?. 7. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam aluminium? 8. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam nikel? 9. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam magnesium? 10. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam seng? 11. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam timah? 12. Jelaskan sifat-sifat fisik dan teknis logam timbel?
5-19
