Peleburan dan Pemurnian Aluminium

14 November Peleburan dan Pemurnian Aluminium

Posted at 09:07h in Berita by AdTech 0 Comments

0 Likes

Peleburan dan Pemurnian Aluminium

Gambaran Umum Proses

Bauksit diekstraksi melalui penambangan terbuka. Bijih dengan kadar yang lebih tinggi langsung diolah setelah ditambang. Bijih dengan kadar yang lebih rendah mungkin perlu diolah lebih lanjut melalui proses penghancuran dan pencucian untuk menghilangkan limbah tanah liat dan silika. Produksi logam tersebut terdiri dari dua tahap dasar:

Pemurnian. Produksi alumina dari bauksit melalui proses Bayer, di mana bauksit dicerna pada suhu dan tekanan tinggi dalam larutan soda kaustik yang pekat. Hidrat yang dihasilkan dikristalisasi dan dikalsinasi menjadi oksida di dalam tungku atau kalkinator unggun terfluidisasi.
Reduksi. Reduksi alumina menjadi aluminium murni melalui proses elektrolisis Hall-Heroult dengan menggunakan elektroda karbon dan fluks kriolit.

Hasil pengembangan eksperimental menunjukkan bahwa di masa depan, aluminium mungkin dapat diolah menjadi logam melalui proses reduksi langsung dari bijihnya.

Saat ini terdapat dua jenis utama sel elektrolitik Hall-Heroult yang digunakan. Proses yang disebut “pre-bake” ini menggunakan elektroda yang diproduksi sebagaimana dijelaskan di bawah ini. Di pabrik peleburan semacam itu, paparan terhadap hidrokarbon polisiklik biasanya terjadi di fasilitas pembuatan elektroda, terutama selama proses pencampuran di mesin penggiling dan pencetakan di mesin pres. Pabrik peleburan yang menggunakan sel tipe Soderberg tidak memerlukan fasilitas untuk pembuatan anoda karbon yang dipanggang. Sebaliknya, campuran kokas dan pengikat tar dimasukkan ke dalam hopper yang ujung bawahnya terendam dalam campuran cairan krioit-alumina. Saat campuran tar dan kokas dipanaskan oleh cairan logam-krioit di dalam sel, campuran ini mengeras menjadi massa grafit yang padat di tempat. Batang logam dimasukkan ke dalam massa anoda sebagai konduktor untuk aliran listrik arus searah. Batang-batang ini harus diganti secara berkala; saat batang-batang ini ditarik keluar, sejumlah besar senyawa volatil tar batu bara terlepas ke lingkungan ruang sel. Paparan ini ditambah dengan senyawa volatil tar yang dihasilkan saat proses pemanggangan massa tar-kokas berlangsung.

Dalam satu dekade terakhir, industri ini cenderung tidak mengganti atau memodifikasi fasilitas reduksi tipe Soderberg yang sudah ada sebagai akibat dari bahaya karsinogenik yang telah terbukti ditimbulkannya. Selain itu, seiring dengan meningkatnya otomatisasi operasi sel reduksi—terutama penggantian anoda—tugas-tugas tersebut kini lebih sering dilakukan menggunakan derek mekanis tertutup. Akibatnya, paparan pekerja dan risiko terkena gangguan kesehatan yang terkait dengan peleburan aluminium secara bertahap berkurang di fasilitas modern. Sebaliknya, di negara-negara yang tidak memiliki investasi modal yang memadai, proses reduksi yang lebih tua dan dioperasikan secara manual akan terus menimbulkan risiko gangguan kesehatan akibat kerja (lihat di bawah) yang sebelumnya terkait dengan pabrik reduksi aluminium. Memang, kecenderungan ini akan semakin parah pada operasi yang lebih tua dan belum diperbarui, terutama seiring bertambahnya usia fasilitas tersebut.

Pembuatan elektroda karbon

Elektroda yang diperlukan dalam proses reduksi elektrolitik pra-panggang untuk menghasilkan logam murni biasanya diproduksi oleh fasilitas yang terintegrasi dengan pabrik peleburan aluminium jenis ini. Anoda dan katoda umumnya dibuat dari campuran kokas turunan minyak bumi yang telah digiling dan pitch. Kokas terlebih dahulu digiling dalam ball mill, kemudian diangkut dan dicampur secara mekanis dengan pitch, lalu dicetak menjadi balok-balok menggunakan mesin cetak. Balok-balok anoda atau katoda ini selanjutnya dipanaskan dalam tungku berbahan bakar gas selama beberapa hari hingga membentuk massa grafit yang keras, dengan hampir semua zat volatil telah menguap. Terakhir, blok-blok tersebut dipasang pada batang anoda atau diberi alur gergaji untuk menampung batang katoda.

Perlu dicatat bahwa pitch yang digunakan untuk membentuk elektroda semacam itu merupakan hasil distilasi yang berasal dari tar batu bara atau tar minyak bumi. Dalam proses konversi tar ini menjadi pitch melalui pemanasan, produk pitch akhir telah menguapkan hampir seluruh senyawa anorganik dengan titik didih rendah, misalnya SO₂, serta senyawa alifatik dan senyawa aromatik satu dan dua cincin. Oleh karena itu, penggunaan pitch tersebut seharusnya tidak menimbulkan bahaya yang sama seperti tar batubara atau minyak bumi karena senyawa-senyawa tersebut seharusnya tidak ada di dalamnya. Terdapat beberapa indikasi bahwa potensi karsinogenik dari produk pitch tersebut mungkin tidak sebesar campuran tar yang lebih kompleks dan zat volatil lainnya yang terkait dengan pembakaran batubara yang tidak sempurna.

Bahaya dan Pencegahannya

Bahaya dan langkah-langkah pencegahan dalam proses peleburan dan pemurnian aluminium pada dasarnya sama dengan yang terdapat dalam proses peleburan dan pemurnian pada umumnya; namun, masing-masing proses memiliki bahaya khusus tertentu.

Pertambangan

Meskipun dalam literatur terdapat beberapa referensi sporadis mengenai “paru-paru bauksit”, bukti yang meyakinkan mengenai keberadaan kondisi tersebut masih sangat minim. Namun, kemungkinan adanya silika kristalin dalam bijih bauksit perlu dipertimbangkan.

Reduksi elektrolitik

Proses reduksi elektrolitik membuat para pekerja berisiko mengalami luka bakar pada kulit dan kecelakaan akibat percikan logam cair, gangguan akibat stres panas, kebisingan, bahaya listrik, serta asap krioit dan asam fluorida. Sel reduksi elektrolitik dapat mengeluarkan debu fluorida dan alumina dalam jumlah besar.

Di bengkel-bengkel produksi elektroda karbon, peralatan ventilasi pembuangan yang dilengkapi dengan filter kantong harus dipasang; penutupan peralatan penggilingan pitch dan karbon juga secara efektif meminimalkan paparan terhadap pitch yang dipanaskan dan debu karbon. Pemeriksaan rutin terhadap konsentrasi debu di udara harus dilakukan dengan menggunakan alat pengambilan sampel yang sesuai. Pemeriksaan sinar-X berkala harus dilakukan terhadap pekerja yang terpapar debu, dan pemeriksaan ini harus ditindaklanjuti dengan pemeriksaan klinis jika diperlukan.

Untuk mengurangi risiko penanganan pitch, pengangkutan bahan ini sebaiknya dilakukan secara mekanis sejauh mungkin (misalnya, truk tangki berpemanas dapat digunakan untuk mengangkut pitch cair ke lokasi kerja, di mana pitch tersebut dipompa secara otomatis ke dalam tangki pitch berpemanas). Pemeriksaan kulit secara rutin untuk mendeteksi eritema, epitelioma, atau dermatitis juga disarankan, dan perlindungan tambahan dapat diberikan dengan menggunakan krim penghalang berbahan dasar alginat.

Pekerja yang terpapar tingkat kebisingan tinggi harus diberikan alat pelindung pendengaran seperti penyumbat telinga yang memungkinkan masuknya suara frekuensi rendah (agar perintah tetap dapat didengar) namun mengurangi transmisi suara frekuensi tinggi yang intens. Selain itu, pekerja harus menjalani pemeriksaan audiometri secara berkala untuk mendeteksi gangguan pendengaran. Terakhir, personel juga harus dilatih untuk memberikan resusitasi kardiopulmoner kepada korban kecelakaan sengatan listrik.

Para pekerja yang melakukan pekerjaan di lingkungan panas harus diberi pengarahan sebelum musim panas tiba agar meningkatkan asupan cairan dan menambahkan garam secukupnya pada makanan mereka. Mereka dan para pengawasnya juga harus dilatih untuk mengenali gejala awal gangguan kesehatan akibat panas pada diri mereka sendiri maupun rekan kerja mereka. Semua orang yang bekerja di sini harus dilatih untuk mengambil langkah-langkah yang tepat guna mencegah terjadinya atau perkembangan gangguan kesehatan akibat panas tersebut.

Orang yang menggunakan alat pacu jantung sebaiknya tidak menjalani operasi pengurangan karena risiko terjadinya aritmia yang dipicu oleh medan magnet.

Risiko percikan logam cair dan luka bakar parah sangat umum terjadi di banyak lokasi di pabrik reduksi dan kegiatan terkait. Selain pakaian pelindung (misalnya, sarung tangan panjang, celemek, penutup kaki, dan pelindung wajah), penggunaan pakaian berbahan sintetis harus dilarang, karena panas logam cair dapat menyebabkan serat-serat tersebut meleleh dan menempel pada kulit, sehingga memperparah luka bakar pada kulit.

Proses Bayer

Penggunaan soda kaustik secara luas dalam proses Bayer sering menimbulkan risiko luka bakar kimia pada kulit dan mata. Pengikisan kerak pada tangki menggunakan palu pneumatik menyebabkan paparan kebisingan yang parah. Bahaya potensial yang terkait dengan menghirup aluminium oksida dalam dosis berlebihan yang dihasilkan dalam proses ini dibahas di bawah ini.

Semua pekerja yang terlibat dalam proses Bayer harus diberi informasi yang memadai mengenai bahaya yang terkait dengan penanganan soda kaustik. Di semua lokasi berisiko, harus disediakan pancuran pembilas mata dan wastafel dengan air mengalir serta pancuran darurat, disertai dengan papan pengumuman yang menjelaskan cara penggunaannya. Alat Pelindung Diri (APD) (misalnya, kacamata pelindung, sarung tangan, celemek, dan sepatu bot) harus disediakan. Fasilitas pancuran dan loker ganda (satu loker untuk pakaian kerja, yang lain untuk pakaian pribadi) harus disediakan, dan semua karyawan didorong untuk mandi secara menyeluruh di akhir shift. Semua pekerja yang menangani logam cair harus diberikan pelindung wajah, respirator, sarung tangan panjang, celemek, pelindung lengan, dan penutup sepatu untuk melindungi mereka dari luka bakar, debu, dan asap. Pekerja yang ditugaskan pada proses suhu rendah Gadeau harus diberikan sarung tangan dan pakaian khusus untuk melindungi mereka dari asap asam klorida yang dilepaskan saat sel-sel mulai beroperasi; wol telah terbukti memiliki ketahanan yang baik terhadap asap tersebut. Respirator dengan kartrid arang atau masker yang diimpregnasi alumina memberikan perlindungan yang memadai terhadap asap pitch dan fluorin; masker debu yang efisien diperlukan untuk melindungi dari debu karbon. Pekerja yang terpapar debu dan asap secara lebih parah, terutama dalam operasi Soderberg, harus dilengkapi dengan alat pelindung pernapasan yang disuplai udara. Karena pekerjaan mekanis di ruang peleburan dilakukan dari jarak jauh dari kabin tertutup, tindakan perlindungan ini akan menjadi kurang diperlukan.