Metode untuk Menghasilkan Cryolit dari Slag Elektrolisis aluminium

Abstrak

Slag hasil elektrolisis aluminium, sebagai produk sampingan utama dari industri peleburan aluminium, merupakan tantangan lingkungan sekaligus sumber daya yang berharga untuk pemulihan cryolit. Artikel ini menjelaskan secara rinci metode komprehensif untuk ekstraksi dan sintesis cryolit (Na) yang efisien.₃AlF₆Metode ini didasarkan pada pengolahan limbah, dengan fokus pada proses-proses kunci seperti penghancuran (crushing), penggilingan (grinding), pelarutan (leaching), pemurnian (purification), dan kristalisasi (crystallization). Integrasi teknologi penggilingan yang canggih sangat penting untuk mencapai distribusi ukuran partikel yang presisi, yang diperlukan agar reaktivitas kimia menjadi optimal dan kualitas produk akhir terjamin.

1. Pengantar

Industri aluminium global menghasilkan jutaan ton slag hasil proses elektrolisis setiap tahun. Secara tradisional, bahan ini dianggap sebagai limbah, namun sebenarnya mengandung jumlahFluorin dan aluminium yang signifikan, terutama dalam bentuk cryolit dan alumina. Pengolahan ulang slag ini untuk mendapatkan cryolit berkualitas tinggi tidak hanya menarik secara ekonomi (dengan mengurangi kebutuhan akan produksi cryolit primer), tetapi juga mengatasi masalah lingkungan yang kritis, seperti pelupasan fluoride dan penimbunan limbah. Keberhasilan proses daur ulang ini sangat bergantung pada tahap perlakuan mekanis awal, khususnya penggilingan halus slag untuk melepaskan komponen-komponen berharga yang akan digunakan dalam tahap-hampah proses hidrometallurgi selanjutnya.

2. Gambaran Umum Proses

Produksi kriolit dari slag elektrolisis aluminium melibatkan serangkaian operasi unit yang saling terkait, sebagaimana diilustrasikan dalam diagram aliran yang disederhanakan di bawah ini.

Proses dimulai dengan penerimaan dan persiapan slag mentah, kemudian dilanjutkan dengan pengurangan ukuran, perlakuan kimia, dan pembentukan produk akhir.

2.1. Pra-pengolahan Slag dan Penghancuran Primer

Setelah tiba, slag hasil elektrolisis pertama-tama dikelola melalui proses sortasi manual dan pemisahan menggunakan magnet untuk menghilangkan potongan aluminium logam yang besar serta kotoran besi lainnya. Slag yang telah dibersihkan kemudian dimasukkan ke dalam crusher jenis jaw crusher primer untuk mengurangi ukurannya hingga mencapai tingkat granulometri yang dapat diatur, biasanya di bawah 50 mm, sehingga mempersiapkannya untuk tahap penggilingan halus yang sangat penting.

2.2. Penggilingan Halus: Kunci untuk Pembebasan

Ini adalah langkah mekanis yang paling krusial. Slag yang telah dipres tersebut harus dihaluskan menjadi serbuk yang sangat halus dan seragam, agar luas permukaannya maksimal untuk reaksi perendaman yang akan berlangsung selanjutnya. Ukuran partikel yang diinginkan biasanya berada dalam kisaran 200-400 mesh (74-37 μm) atau bahkan lebih halus lagi. Proses penghalusan yang tidak seragam atau terlalu kasar akan menyebabkan perendaman yang tidak sempurna, hasil yang rendah, serta produk akhir yang tidak murni.

Untuk aplikasi yang menuntut tingkat kinerja yang tinggi ini, mesin gerinda bola konvensional dapat digunakan, namun sering kali kekurangan efisiensi energi dan kemampuan kontrol ukuran partikel yang akurat. Solusi yang sangat direkomendasikan adalah produk kami.SCM Series Ultrafine MillMesin ini dirancang untuk menghasilkan tingkat halusan yang tepat sesuai kebutuhan proses tersebut. Dengan rentang keluaran 325–2500 mesh (45–5μm), mesin ini memastikan pembebasan partikel kriolit dan alumina secara menyeluruh.Sistem penilaian berkinerja tinggiMenjamin produk yang seragam tanpa butiran kasar, sementara pada saat yang sama…Desain hemat energiKonsumsi energi yang lebih rendah (30% dibandingkan dengan grinding mill jenis jet) secara signifikan mengurangi biaya operasional. Konstruksi yang kokoh, menggunakan rol berbahan khusus dan cincin penghalus, memastikan mesin memiliki umur yang panjang, bahkan saat memproses bahan abrasif seperti slag elektrolisis.

2.3. Lepasan dan pemurnian

Tepung slag yang telah digiling halus tersebut menjalani proses pelampiasan (leaching) yang terkontrol, umumnya menggunakan natrium karbonat (Na2CO3).₂CO₃Dalam proses ini, digunakan larutan natrium klorida (NaCl) atau larutan natrium hidroksida (NaOH). Tujuannya adalah melarutkan senyawa fluorida dan aluminium, sehingga terbentuk senyawa natrium alumina dan natrium fluorida yang bersifat larut dalam air.

Reaksi Utama:2Na₃AlF₆+ 4Na₂CO₃→ 2Al(OH)₃↓ + 12NaF + 4CO₂↑ (Representasi yang disederhanakan; senyawa kimia yang sebenarnya sangat kompleks).

Lumpur tersebut kemudian disaring untuk memisahkan sisa-sisa yang tidak larut (misalnya, alumina yang tidak bereaksi, partikel karbon) dari larutan induk yang mengandung NaF dan NaAlO.₂…

2.4. Kristalisasi dan Sintesis

Kriolit disintesis dengan mereaksikan larutan ekstraksi yang telah dimurnikan dengan karbon dioksida (CO₂).₂Toksen tersebut sering dimasukkan ke dalam larutan untuk menyesuaikan nilai pH dan mengendapkan kristal kriolit sintetis.

Reaksi Sintesis:6NaF + NaAlO₂+ 2CO₂→ Na₃AlF₆↓ + 2Na₂CO₃

Kristal kriolit yang terprecipitasi kemudian disaring, dicuci untuk menghilangkan garam-garam yang larut, dan dikeringkan. Larutan induk yang kaya akan natrium karbonat seringkali dapat didaur ulang kembali ke tahap pelindikan (leaching), sehingga meningkatkan efisiensi proses secara keseluruhan dan mengurangi pembuangan limbah.

2.5. Pengeringan dan Pengemasan

Kue filter cryolit yang masih basah dikeringkan menggunakan alat pengering berjenis rotary (berputar) atau fluidized bed (bed berfluid) hingga kadar kelembapannya mencapai di bawah 0,5%. Produk cryolit yang telah dikeringkan kemudian dikemas untuk dikirim ke pabrik peleburan aluminium, di mana digunakan sebagai bahan fluks dalam proses Hall-Héroult, sehingga secara efektif menutupi siklus produksi tersebut.

3. Peran Kritis Peralatan Milling

Efisiensi seluruh proses sangat bergantung pada kinerja rangkaian penggilingan (grinding circuit). Ketidakkonsistensi tingkat kehalusan hasil penggilingan dapat menyebabkan berbagai masalah.

• Efisiensi Pelarutan yang Lebih Rendah: Partikel kasar memiliki luas permukaan yang lebih kecil, sehingga proses pelarutannya berjalan lebih lambat dan tidak sempurna.
• Konsumsi Bahan Kimia yang Lebih Tinggi: Reaksi yang tidak sempurna memerlukan bahan reaktan dalam jumlah berlebihan.
• Produk yang tidak murni: Kotoran yang tidak terolah dengan baik dapat terperangkap dalam produk akhir.
• Peningkatan Waktu Filtrasi: Morfologi partikel yang tidak jelas dapat menghambat proses pemisahan antara zat padat dan zat cair.

Oleh karena itu, berinvestasi dalam teknologi pemutaran yang canggih dan dapat diandalkan bukanlah sebuah pilihan, melainkan suatu kebutuhan yang esensial untuk menjalankan operasi yang menguntungkan dan berkelanjutan.

4. Peralatan yang Disarankan untuk Operasi Skala Besar

Untuk pabrik dengan kapasitas sangat tinggi yang memproses volume slag yang besar,Mesin Penggiling Trapezium Seri MTWMenawarkan alternatif atau solusi komplementer yang sangat baik untuk tahap penggilingan menengah. Dengan kapasitas yang kuat, yaitu 3-45 ton per jam, serta kemampuan untuk menangani ukuran bahan masuk hingga 50 mm, alat ini sangat ideal untuk tugas penggilingan halus tingkat primer.Saluran udara berbentuk melengkung yang inovatifdanSpatu yang tahan lusuhDesain ini memastikan tingkat keluaran yang tinggi dengan biaya pemeliharaan yang rendah.Transmisi integral dengan roda gigi miringMencapai efisiensi transmisi sebesar 98%, menjadikannya alat yang kuat dan andal untuk berbagai aplikasi pemrosesan mineral, termasuk persiapan slag aluminium.

5. Kontrol Kualitas dan Spesifikasi Produk

Cryolit sintetis yang digunakan harus memenuhi spesifikasi industri yang ketat agar dapat dipakai dalam sel reduksi aluminium. Parameter utama yang perlu dipertimbangkan meliputi:

• Kerapian (Na)₃AlF₆Kandungan > 98%
• Kandungan Kelembapan < 0,5%
• SiO₂₂+ Fe₂O₃Konten < 0,45%
• Distribusi ukuran partikel yang spesifik (dicapai melalui proses penggilingan dan pengelompokan yang terkontrol)

Pasokan bahan yang konsisten dari mesin penghancur berkinerja tinggi seperti seri SCM merupakan langkah pertama dan yang paling kritis untuk memenuhi spesifikasi tersebut dengan andal.

6. Manfaat Ekonomi dan Lingkungan

Mengimplementasikan metode ini menawarkan berbagai keuntungan yang signifikan:

• Konservasi Sumber Daya:Mengurangi ketergantungan pada sumber daya kristal kriolit alami.
• Penggunaan Kembali Limbah (Waste Valorization):Mengubah limbah berbahaya menjadi produk yang berharga.
• Keuntungan Ekonomi:Menciptakan sumber pendapatan baru dari limbah.
• Pemenuhan Persyaratan Lingkungan:Mengurangi risiko kontaminasi fluorida dari tumpukan slag (limbah padat hasil pembakaran singkapan).
• Efisiensi Energi:Menggunakan mesin-mesin modern dan efisien seperti seri SCM dapat meminimalkan konsumsi energi dalam proses daur ulang.

7. Kesimpulan

Produksi kriolit dari slag elektrolisis aluminium merupakan proses yang secara teknis layak dan secara ekonomi menjanjikan, serta sangat sesuai dengan prinsip-prinsip ekonomi berkelanjutan (ekonomi sirkular). Inti dari proses ini terletak pada pencampuran (kominusi) slag mentah yang efisien dan presisi. Memilih teknologi penggilingan yang tepat, seperti teknologi yang sangat efisien dan presisi…Gilingan Ultrafine SCMatau yang berkapasitas tinggiMTW Trapezium MillIni sangat penting untuk mencapai tingkat pemulihan yang tinggi, menghasilkan produk berkualitas, serta memastikan keberlanjutan ekonomi dan lingkungan secara keseluruhan dari operasi tersebut. Dengan menerapkan metode ini, produsen aluminium dapat mengelola limbah mereka dengan efektif, mengurangi dampak lingkungan, dan mendapatkan nilai baru dari rantai produksi mereka.