Metalurgi
Sejarah ilmu metalurgi diawali
dengan teknologi pengolahan hasil pertambangan. Logam yang paling dini digunakan
oleh manusia tampaknya adalah emas, yang bisa ditemukan secara
bebas. Sejumlah kecil emas telah ditemukan telah digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM [1]
Perak,
tembaga, timah
dan besi meteor juga dapat ditemukan bebas, dan
memungkinkan pengerjaan logam dalam jumlah terbatas. Senjata Mesir yang dibuat
dari besi meteor pada sekitar 3000 SM sangat dihargai sebagai "belati dari
langit"[2]. Dengan pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah
dengan memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga dan timah
untuk mendapatkan logam
paduan yang dinamakan sebagai perunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar
tahun 3500 SM pada masa Zaman Perunggu.
Ekstraksi besi
dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses ini
tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit
pada sekitar 1200 SM, pada awal Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi
adalah faktor kunci dalam keberhasilan orang-orang Filistin.[3][4]
Perkembangan historis metalurgi besi
dapat ditemukan dalam berbagai budaya dan peradaban lampau. Ini mencakup
kerajaan dan imperium kuno dan abad pertengahan di Timur Tengah dan Timur Dekat, Mesir
kuno, dan Anatolia (Turki
sekarang), Kartago, Yunani, Romawi kuno, Eropa
abad pertengahan, Cina kuno dan pertengahan, India
kuno dan pertengahan, Jepang kuno dan pertengahan,
dan sebagainya.
Banyak penerapan, praktik dan
perkakas metalurgi mungkin sudah digunakan di Cina kuno sebelum orang-orang
Eropa menguasainya (seperti tanur,
besi cor,
baja,
dan lain-lain)[5].
Berdasar kedekatan antara metalurgi
dengan pertambangan inilah maka pada awalnya pendidikan metalurgi lahir dari
sekolah-sekolah pertambangan seperti pendidikan metalurgi di Colorado School of
Mines.
Ekstraksi
Metalurgi
ekstraksi adalah praktik menghapus logam berharga dari sebuah biji
dan pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni. Dalam rangka
untuk mengubah logam oksida, atau sulfida
untuk sebuah logam murni, bijih besi harus dikurangi secara fisik, kimiawi
atau elektrolisasi.
Ahli metalurgi ekstraksi akan
tertarik dalam tiga aliran utama yakni pemakanan,
berkonsentrasi (oksida logam berharga/sulfida) dan punca (limbah). Setelah pertambangan dari
potongan besar akan diperoleh bijih melalui pelumatan dengan melalui
penghancuran dan penggilingan untuk mendapatkan partikel-partikel yang cukup
kecil di mana masing-masing partikel terdiri dari bahan berharga atau limbah.
Partikel terkonsentrasi yang berharga dalam bentuk yang mendukung memungkinkan
pemisahan logam yang dikehendaki dari kandungan limbah yang tidak dikehendaki.
Pertambangan mungkin tidak
diperlukan bila terdapat tubuh bijih dan lingkungan fisik yang kondusif untuk pencucian.
Larut pencucian bijih mineral dalam tubuh dan menghasilkan solusi yang kaya.
Solusi dikumpulkan dan diproses untuk mengekstrak logam berharga.
Badan bijih umumnya mengandung lebih
dari satu logam berharga. Punca dari proses sebelumnya
dapat digunakan kembali sebagai bahan dalam proses lain untuk mengambil produk
sekunder dari bijih asli. Selain itu, suatu zat terkonsentrasi mungkin berisi
lebih dari satu logam berharga. Yang berkonsentrasi kemudian akan diproses
untuk memisahkan logam berharga dalam konstituen individu.
Pendidikan
metalurgi
Pada saat ini pendidikan metalurgi
sudah sedemkian luas sehingga beberapa perguruan tinggi mengkhususkan penekanan
pada cabang-cabang ilmu metalurgi.
- Cabang pengolahan mineral dan metalurgi ekstraksi biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Pertambangan.
- Cabang metalurgi mekanik biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Mesin dan Teknik Industri.
- Cabang metalurgi fisik biasanya diajarkan secara merata di berbagai perguruan tinggi sebagai fundamen dari ilmu logam.
Perkembangan persoalan ilmiah dan
teknis saat ini yang memerlukan pemecahan multidisiplin mengharuskan adanya
pertemuan antara berbagai disiplin ilmu yang berbeda. Dalam hal ini seorang
metalurgis (ilmuwan dan pekerja metalurgi) berada di tengah-tengah pertemuan
ilmu-ilmu tersebut. Metalurgi beririsan dengan beberapa aspek ilmu kimia,
teknik kimia, fisika, teknik fisika, teknik mesin, pertambangan, lingkungan,
dll.
Pengolahan
mineral
Pengolahan mineral (mineral
dressing) adalah pengolahan mineral secara fisik. Tujuan dari pengolahan
mineral adalah meningkatkan kadar logam berharga dengan cara membuang
bagian-bagian dari bijih yang tidak diinginkan. Secara umum, setelah proses
mineral dressing akan dihasilkan tiga kategori produk.
- Konsentrat, dimana logam-logam berharga terkumpul dan dengan demikian kadarnya menjadi tinggi.
- Tailing, dimana bahan-bahan tidak berharga (bahan ikutan, gangue mineral) terkumpul.
- Middling, yang merupakan bahan pertengahan antara konsentrat dan tailing.
Teknik pengolahan mineral
bermacam-macam. Pengaplikasiannya sangat tergantung pada jenis bijih atau
mineral yang akan ditingkatkan konsentrasinya. Pemilihan teknik didasarkan pada
perbedaan sifat-sifat fisik dari mineral-mineral yang ada dalam bijih tersebut.
Teknik-teknik yang digunakan dalam proses pengolahan mineral di antaranya
adalah:
Konsentrasi
gravitasi
Teknik ini memanfaatkan perbedaan
berat jenis antara mineral-mineral. Mineral-mineral dipisahkan dengan peralatan
yang berprinsip pada pemisahan berat jenis seperti jigging, rake classifier,
spiral classifier, vibrating table, dll.
Flotasi
Teknik ini memanfaatkan perbedaan
sifat permukaan mineral-mineral. Dengan menambahkan reagen kimia yang bisa
membuat permukaan salah satu mineral menjadi hidrofil sementara bagian reagen
itu sendiri memiliki sifat hidrofob, maka mineral bersangkutan dapat diangkat
oleh gelembung yang ditiupkan ke permukaan untuk dipisahkan. Biasnya
mineral-mineral sulfida dipisahkan dengan cara ini.
Magnetic
Separation
Cara ini memanfaatkan sifat magnet
dari mineral-mineral. Mineral yang bersifat feromagnetik dipisahkan dari
mineral yang bersifat diamagnetik.
Dan teknik-teknik lainnya, seperti
electric separator, dll.
Metalurgi
ekstraksi
Pada bagian pengolahan mineral,
konsentrat yang mengandung logam berharga dipisahkan dari pengotor (gangue
mineral) yang menyertainya. Sedangkan ilmu metalurgi ekstraksi
adalah untuk memisahkan logam berharga dalam konsentrat dari material lain.
Metalurgi
fisik
Metalugi fisik adalah
pengetahuan-pengetahuan mengenai fisika dari logam-logam dan paduan-paduan
umpamanya tentang sifat-sifat mekanik, sifat-sifat teknologi serta
pengubahan-pengubahan sifat-sifat tersebut yang umumnya menyangkut segi-segi
pengembangan atau development, pada penggunaan dan pengolahan atau teknologi
logam-logam dan paduan-paduan.
Sekilas
tentang Teknik Metalurgi
Teknik Metalurgi adalah bidang ilmu
yang menggunakan prinsip-prinsip keilmuan fisika, matematika dan kimia serta
proses enjiniring untuk menjelaskan secara terperinci dan mendalam
fenomena-fenomena proses pengolahan mineral (termasuk pengolahan batubara),
proses ekstraksi logam dan pembuatan paduan, hubungan perilaku sifat mekanik
logam dengan strukturnya, fenomena-fenomena proses penguatan logam serta
fenomena-fenomena kegagalan dan degradasi logam. Ketiga ilmu dasar sains
digunakan dalam mengembangkan tiga sektor dasar dalam Body Knowledge Metalurgi
yang meliputi Metalurgi Kimia, Metalurgi Fisika dan Enjiniring Proses.
Lingkup bidang metalurgi ini
sedemikian luas, dimulai dari pengolahan bahan galian, ekstraksi logam dan
pemurniannya, pembentukan dan perlakuan panas logam, teknologi perancangan dan
pengoperasian sistem-sistem metalurgi hingga fenomena kegagalan struktur logam
akibat beban mekanik dan degradasi logam akibat berinteraksi dengan
lingkungannya termasuk pengendaliannya, serta teknologi daur ulang. Oleh karena
itu dalam pengembangannya di Institut Teknologi Bandung, bidang keilmuan
metalurgi ini dikembangkan dengan melibatkan topik-topik dasar tersebut diatas
secara terintegrasi dalam jabaran kurikulum.
Kurikulum Program Studi Teknik
Metalurgi didisain untuk menyediakan sarjana metalurgi dengan kompetensi
sebagai berikut :
- Mampu memisahkan mineral berharga dari mineral pengotornya (mineral processing) di dalam bijih (ores) hasil penambangan agar siap untuk diekstraksi secara teknis dan ekonomis. Termasuk dalam mineral processing ini misalnya adalah pencucian batubara.
- Mampu mengekstraksi (extraction) logam berharga dan memurnikannya (refining) menjadi logam murni, misalnya emas, perak, timah, tembaga, aluminium, atau menghasilkan paduan seperti nickel matte dan ferro-nickel. Termasuk dalam extraction ini misalnya adalah pembuatan alumina (Al2O3) dari bijih bauksit dan pencairan batubara, serta daur ulang.
- Mampu melakukan evaluasi kinerja pabrik pengolahan mineral/bahan galian dan ekstraksi logam ditinjau berdasarkan aspek efisiensi penggunaan bahan baku dan sumberdaya energi serta kualitas produknya.
- Mampu memadukan logam dengan unsur lain (alloying) membentuk paduan logam, misalnya berbagai jenis baja, besi cor, paduan aluminium, kuningan, paduan nikel, superalloy.
- Mampu melakukan pembentukan logam (misalnya rolling terhadap produk baja) serta memperbaiki struktur mikro paduan logam melalui perlakuan panas (heat-treatment) untuk mendapatkan sifat-sifat yang diperlukan dalam aplikasi (preparing them for use). Termasuk, misalnya pengecoran logam (metal casting), metalurgi pengelasan (welding metallurgy), dan metalurgi serbuk (powder metallurgy).
- Mampu mendapatkan hubungan antara struktur mikro (micro structure) dengan sifat (properties) logam dan paduannya, misalnya pengaruh partikel karbida terhadap kekuatan tarik (tensile strength) dan ketahanan korosi baja
Tidak ada komentar:
Posting Komentar