Sifat, karakteristik, sejarah, dan aplikasi Aluminium
Aluminium (juga dikenal sebagai aluminium) adalah unsur logam yang paling melimpah di kerak bumi. Dan itu hal yang baik juga, karena kami menggunakan banyak hal. Sekitar 41 juta ton dilebur setiap tahun dan digunakan dalam berbagai aplikasi. Dari badan mobil ke kaleng bir, dan dari kabel listrik hingga kulit pesawat terbang, aluminium adalah bagian yang sangat besar dari kehidupan kita sehari - hari .
Properties
- Simbol Atom: Al
- Nomor Atom: 13
- Elemen Kategori: Logam pasca-transisi
- Kepadatan: 2,70 g / cm 3
- Titik lebur: 1220,58 ° F (660,32 ° C)
- Titik didih: 4566 ° F (2519 ° C)
- Kekerasan Moh: 2,75
Karakteristik
Aluminium adalah logam yang ringan, sangat konduktif, reflektif dan tidak beracun yang dapat dengan mudah dikerjakan. Daya tahan logam dan berbagai sifat yang menguntungkan membuatnya menjadi bahan yang ideal untuk banyak aplikasi industri.
Sejarah
Senyawa aluminium digunakan oleh orang Mesir kuno sebagai pewarna, kosmetik, dan obat-obatan, tetapi tidak sampai 5000 tahun kemudian, manusia menemukan cara mencium aluminium logam murni. Tidak mengherankan, pengembangan metode untuk menghasilkan logam aluminium bertepatan dengan munculnya listrik pada abad ke-19, seperti peleburan aluminium membutuhkan sejumlah besar listrik.
Sebuah terobosan besar dalam produksi aluminium terjadi pada tahun 1886 ketika Charles Martin Hall menemukan bahwa aluminium dapat diproduksi dengan menggunakan pengurangan elektrolitik.
Sampai saat itu, aluminium lebih langka dan lebih mahal daripada emas. Namun, dalam dua tahun penemuan Hall, perusahaan aluminium sedang didirikan di Eropa dan Amerika.
Selama abad ke-20, permintaan aluminium tumbuh secara substansial, terutama di industri pengangkutan dan pengemasan.
Meskipun teknik produksi tidak banyak berubah, mereka menjadi lebih efisien. Selama 100 tahun terakhir, jumlah energi yang dikonsumsi untuk menghasilkan satu unit aluminium telah menurun 70%.
Produksi
Produksi aluminium dari bijih bergantung pada aluminium oksida (Al2O3), yang diekstraksi dari bijih bauksit. Bauksit biasanya mengandung 30-60% aluminium oksida (biasa disebut sebagai alumina) dan secara teratur ditemukan di dekat permukaan bumi. Proses ini dapat dipisahkan menjadi dua bagian; (1) ekstraksi alumina dari bauksit, dan (2), peleburan logam aluminium dari alumina.
Pemisahan alumina secara normal dilakukan menggunakan apa yang dikenal sebagai Proses Bayer. Ini termasuk menghancurkan bauksit menjadi bubuk, mencampurnya dengan air untuk membuat bubur, memanaskan, dan menambahkan soda kaustik (NaOH). Soda kaustik melarutkan alumina, yang memungkinkannya melewati filter, meninggalkan kotoran di belakang.
Larutan aluminat kemudian dikeringkan ke dalam tangki precipitator di mana partikel aluminium hidroksida ditambahkan sebagai 'benih'. Agitasi dan pendinginan menghasilkan aluminium hidroksida yang mengendap pada bahan benih, yang kemudian dipanaskan dan dikeringkan untuk menghasilkan alumina.
Sel elektrolitik digunakan untuk melebur alumunium dari alumina dalam proses yang ditemukan oleh Charles Martin Hall.
Alumina yang dimasukkan ke dalam sel dilarutkan dalam bak mandi cryolite leleh fluorinated pada 1742F ° (950C °).
Arus langsung di mana saja dari 10.000-300.000 A dikirim dari anoda karbon dalam sel melalui campuran ke shell katoda. Arus listrik ini memecah alumina menjadi aluminium dan oksigen. Oksigen bereaksi dengan karbon untuk menghasilkan karbon dioksida, sedangkan aluminium tertarik ke lapisan sel katoda karbon.
Aluminium kemudian dapat dikumpulkan dan dibawa ke tungku di mana bahan aluminium dapat didaur ulang dapat ditambahkan. Sekitar sepertiga dari semua aluminium yang dihasilkan saat ini berasal dari bahan daur ulang. Menurut US Geological Survey, negara penghasil aluminium terbesar pada tahun 2010 adalah China, Rusia, dan Kanada.
Aplikasi
Aplikasi aluminium terlalu banyak untuk didaftar, dan karena sifat-sifat khusus dari logam, para peneliti menemukan aplikasi baru secara teratur.
Secara umum, aluminium dan banyak paduannya digunakan dalam tiga industri besar; transportasi, pengemasan, dan konstruksi.
Aluminium, dalam berbagai bentuk dan paduan, sangat penting untuk komponen struktural (kerangka dan badan) dari pesawat terbang, mobil, kereta api, dan perahu. Sebanyak 70% dari beberapa pesawat komersial terdiri dari aloi aluminium (diukur berdasarkan berat). Apakah bagian tersebut membutuhkan tegangan atau ketahanan korosi, atau toleransi terhadap suhu tinggi, jenis paduan yang digunakan tergantung pada persyaratan masing-masing komponen.
Sekitar 20% dari semua aluminium yang dihasilkan digunakan dalam bahan kemasan. Aluminium foil adalah bahan kemasan yang cocok untuk makanan karena tidak beracun, padahal itu juga merupakan sealant yang cocok untuk produk kimia karena reaktivitasnya yang rendah dan kedap cahaya, air, dan oksigen. Di AS sendiri, sekitar 100 miliar kaleng aluminium dikirimkan setiap tahun. Lebih dari setengahnya akhirnya didaur ulang.
Karena daya tahan dan ketahanan terhadap korosi, sekitar 15% dari aluminium yang diproduksi setiap tahun digunakan dalam aplikasi konstruksi. Ini termasuk jendela dan kusen pintu, atap, dinding, dan framing struktural, serta talang, daun jendela dan pintu garasi.
Konduktivitas listrik aluminium juga memungkinkan untuk digunakan dalam garis konduktor jarak jauh. Diperkuat dengan baja, aloi aluminium lebih hemat biaya daripada tembaga dan mengurangi kendur karena bobotnya yang ringan.
Aplikasi lain untuk aluminium termasuk kerang dan heat sink untuk elektronik konsumen, tiang penerangan jalan, rig top-struktur minyak, jendela berlapis aluminium, peralatan masak, kelelawar bisbol, dan perangkat keamanan reflektif.
Sumber:
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Logam dalam Layanan Manusia . 11 Edisi (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Aluminium (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/