Tembaga dalam Pengecoran Logam

Tembaga dalam Pengecoran Logam – Tembaga adalah unsur kimia dengan nomor atom 29 dan nomor massa 63,54, merupakan unsur logam, dengan warna kemerahan. Unsur ini mempunyai titik lebur 1.803° Celcius dan titik didih 2.595° C. dikenal sejak zaman prasejarah. Tembaga sangat langka dan jarang sekali diperoleh dalam bentuk murni. Mudah didapat dari berbagai senyawa dan mineral.

Penggunaan tembaga yaitu dalam bentuk logam merupakan paduan penting dalam bentuk kuningan, perunggu serta campuran emas dan perak. Banyak digunakan dalam pembuatan pelat, alat-alat listrik, pipa, kawat, pematrian, uang logam, alat-alat dapur, dan industry. Senyawa tembaga juga digunakan dalam kimia analitik dan penjernihan air, sebagai unsur dalam insektida, cat, obat-obatan dan pigmen. Kegunaan biologis untuk runutan dalam organism hidup dan merupakan unsur penting dalam darah binatang berkulit keras.

Tembaga dalam Pengecoran Logam

Sifat-sifat Tembaga

Produksi tembaga sebagian besar dipergunakan dalam industri kelistrikan, karena tembaga mempunyai daya hantar listrik yang tinggi. Kotoran yang terdapat dalam tembaga akan memperkecil/mengurangi daya hantar listriknya.

Selain mempunyai daya hantar listrik yang tinggi, daya hantar panasnya juga tinggi; dan tahan karat. Oleh karena itu tembaga juga dipakai untuk kelengkapan bahan radiator, ketel, dan alat kelengkapan pemanasan.Tembaga mempunyai sifat dapat dirol, ditarik, ditekan, ditekan tarik dan dapat ditempa (meleable).

Manfaat Penggunaan Tembaga

• Sebagai bahan untuk kabel listrik dan kumparan dinamo.
• Paduan logam. Paduan tembaga 70% dengan seng 30% disebut kuningan, sedangkan paduan tembaga 80% dengan timah putih 20% disebut perunggu. Perunggu yang mengandung sejumlah fosfor digunakan dalam industri arloji dan galvanometer. Kuningan memiliki warna seperti emas sehingga banyak digunakan sebagai perhiasan atau ornamen-ornamen. Sedangkan perunggu banyak dijadikan sebagai perhiasan dan digunakan pula pada seni patung. Kuningan dan perunggu berturut-turut seperti yang tertera pada gambar.
• Mata uang dan perkakas-perkakas yang terbuat dari emas dan perak selalu mengndung tembaga untuk menambah kekuatan dan kekerasannya. Gambar mata uang yang terbuat dari emas.
• Sebagai bahan penahan untuk bangunan dan beberapa bagian dari kapal.
• Serbuk tembaga digunakan sebagai katalisator untuk mengoksidasi metanol menjadi metanal.

 

DAERAH PENGHASIL TEMBAGA

Potensi Tembaga Indonesia

Dalam dunia pertambangan, Indonesia memang dikenal sebagai negara yang kaya dengan kandungan mineral yang siap diangkat kapan saja. Indonesia menempati posisi produsen terbesar kedua untuk komoditas timah, posisi terbesar keempat untuk komoditas tembaga, posisi kelima untuk komoditas nikel, posisi terbesar ketujuh untuk komoditas emas, dan posisi kedelapan untuk komoditas batubara.

Berbagai macam bahan tambang tersebar di Indonesia dari sabang sampai merauke banyak kita temukan tambang-tambang yang mengeksploitasi sumberdaya alam Indonesia mulai dari emas, timah, tembaga, perak, intan, batubara, minyak, bauksit, dan lain – lain, semuanya terdapat di Indonesia.

Cadangan tembaga Indonesia sekitar 4,1% dari cadangan tembaga dunia, dan merupakan peringkat ke-7 sedangkan dari sisi produksi adalah 10,4% dari produksi dunia dan merupakan peringkat ke-2.

Daerah-daerah penghasil tembaga di Indonesia diantaranya :

• Cikotok : JawaBarat
• Kompara : Papua
• Sangkarapi : Sulawesi Selatan
• Tirtamaya : Jawa Tengah
• Selain itu, terdapat juga di daerah Jambi dan Sulawesi Tengah.

Sekilas Mengenai Tembaga

Tembaga adalah unsur kimia yang diberi lambang Cu (Latin: cuprum). Logam ini merupakan penghantar listrik dan panas yang baik.

Penggunaan tembaga dapat dilacak sampai 10,000 tahun yang lalu. Sebelum tembaga, diperkirakan hanya besi dan emas, logam yang terlebih dahulu digunakan manusia.

Menurut data tahun 2005, Chili merupakan penghasil tembaga terbesar di dunia, disusul oleh AS dan Indonesia. Tembaga dapat ditambang dengan metode tambang terbuka dan tambang bawah tanah.

Kandungan tembaga dinyatakan dalam % (persen). Jadi jika satu tambang berkadar 2,3%, berarti dari 100 kg bijih akan dihasilkan 2,3 kg tembaga.

Selain sebagai penghasil no.1, tambang tembaga terbesar juga dipunyai Chili. Tambang itu bernama Chuquicamata, terletak sekitar 1.240 km sebelah utara ibukota Santiago. Sedang tambang tembaga terbesar di Indonesia adalah yang diusahakan oleh PT Freeport Indonesia di area Grasberg, Papua. Saat ini Grasberg ditambang dengan metode tambang terbuka.

Namun karena kedalaman bukaan yang semakin besar, sekitar tahun 2015, cara penambangan akan diubah menjadi tambang bawah tanah. Jika semua terwujud, Grasberg akan menjadi salah satu tambang bawah tanah terbesar di dunia.

Tembaga dimanfaatkan untuk berbagai keperluan dari komponen listrik, koin, alat rumah tangga, kerajinan tembaga, hingga komponen biomedik. Tembaga juga dapat dipadu dengan logam lain hingga terbentuk logam paduan seperti perunggu atau monel dan menjadi sebuah kerajinan tembaga.

Namun mesti pula berhati-hati akan sifat racun logam ini. Ini dapat terjadi ketika tembaga menumpuk dalam tubuh akibat penggunaan alat masak tembaga. Kelebihan unsur Cu dapat merusak hati dan memacu sirosis.

Paduan Tembaga

Paduan Tembaga telah berkurang penggunaannya dari pada waktu yang lampau. Harga tembaga yang meningkat dengan cepat, ditambah lagi denga kenyataan bahwa kualitas bahan murah yang lain telah meningkat akhir-akhir ini. Telah mengurangi penggunaan paduan tembaga untuk beberapa kebutuhan.Selain itu teknik pembuatannya telah diperbaiki sehingga menyebabkan bahan kurang (ductile) dapat dipakai, karena itu baja ringan kualitasnya baik yang sering digunakan. Tembaga membentuk larutan padat dengan unsur logam lain dalam daerah yang luas dan dipergunakan untuk berbagi keperluan, dan macam-macam paduan pada tembaga antara lain :

1)      Perunggu

Perunggu mempunyai kadar tembaga Cu 70-78 %, timah putih Sn 22-44 % dan selain itu campuran tambahan lain seperti Seng (Zn), Timbel (Pb), Aluminium (Al) dll. Perungu ialah : paduan kepal atau paduan tuang  yang tahan terhadap korosi. Selain itu mempunyai daya luncur dan daya hantar yang baik untuk arus listrik.

 

2)      Perunggu Bebas Seng

Perunggu bebas seng yang dinamakan juga perunggu timah, yaitu perunggu tuang dari Cu ditambah  10%, 14%, atau 20% Sn tanpa campuran tambahan lain. Bahan itu digunakan untuk pentil yang harus mempunyai syarat tinggi terhadap korosi dan ketangguhan (10% Sn). Selain itu pada bantalan harus mempunyai syarat-syarat tinggi untuk sifat luncur (14% Sn) dan unutuk bantalan-bantalan tekan dengan syarat tinggi untuk kekerasan (20 % Sn ).

 

3)      Perunggu Bebas Seng Paduan Kepal

Mempunyai 1,5 % sampai setinggi-tingginya 10 % timah putih dan selain itu Fosfor dalam persentase yang sangat kecil, yaitu  setinggi-tingginya  0,3 % campuran ini dahulu dinamakan perunggu Fosfor. Dipakai untuk profil-profil, batang-batang, kawat, plat, dan pipa yang dicanai dan ditarik.

4)      Perunggu dan Seng

Perunggu seng ialah : perungu tembaga timah dengan tambahan seng 2 % – 7 %. Bahan itu dipakai terutama untuk bantalan-bantalan ( campuran tuang ).

 

5)      Perunggu Aluminium

Perunggu Alumnium ialah : campuran tuang dan campuran kepal dari tembaga dengan Aluminium dengan besi dan bahan tambahan lain (perunggu dua zat). Perunggu dua zat (Al dan Ni) tahan korosi terhadap bahan kimia tertentu karena itu dipakai untuk perlengkapan kimia. Perunggu Alumium tidak mempunyai fungsi lain dari perunggu bebas seng. Sifat-sifatnya kurang baik, jadi tidak banyak dipakai kecuali di negeri-negeri yang kurang akan timah.

 

6)      Perunggu Silikon

Perunggu Silikon baik sebagai paduan tuang maupun kepal mempunyai kadar (Si) 0,5 %-4,5 %. Selain itu ada bahan-bahan tambahan dari timah, nikel, mangan, besi dan seng dalam bermacam-macam persenyawaan. Sebagian dapat dijadikan misalnya; Cupoder yang mempunyai tahanan tarik dan kekerasan yang baik .

 

 

Proses Pengolahan tembaga

Bijih tembaga dapat berupa karbonat, oksida dan sulfida. Untuk memperoleh tembaga dari bijih yang berupa oksida dan karbonat lebih mudah dibanding bijih yang berupa sulfida. Hal ini disebabkan tembaga terletak dibagian bawah deret volta sehingga mudah diasingkan dari bijihnya.

Bijih berupa oksida dan karbonat direduksi menggunakan kokas untuk memperoleh tembaga, sedangkan bijih tembaga sulfida, biasanya kalkopirit (CuFeS₂), terdiri dari beberapa tahap untuk memperoleh tembaga, yakni:

1. Pengapungan (flotasi)

Proses pengapungan atau flotasi di awali dengan pengecilan ukuran bijih kemudian digiling sampai terbentuk butiran halus. Bijih yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam campuran air dan suatu minyak tertentu. Kemudian udara ditiupkan ke dalam campuran untuk menghasilkan gelembung-gelembung udara. Bagian bijih yang mengandung logam yang tidak berikatan dengan air akan berikatan dengan minyak dan menempel pada gelembung-gelembung udara yang kemudian mengapung ke permukaan. Selanjutnya gelembung-gelembung udara yang membawa partikel-partikel logam dan mengapung ini dipisahkan kemudian dipekatkan.

2. Pemanggangan

Bijih pekat hasil pengapungan selanjutnya dipanggang dalam udara terbatas pada suhu dibawah titik lelehnya guna menghilangkan air yang mungkin masih ada pada saat pemekatan dan belerang yang hilang sebagai belerang dioksida.

Campuran yang diperoleh dari proses pemanggangan ini disebut calcine, yang mengandung Cu₂S, FeO dan mungkin masih mengandung sedikit FeS. Setelah itu calcine disilika guna mengubah besi(II) oksida menjadi suatu sanga atau slag besi(II) silikat yang kemudian dapat dipisahkan. Reaksinya sebagai berikut.

Tembaga(I) sulfida yang diperoleh pada tahap ini disebut matte dan kemungkinan masih mengandung sedikit besi(II) sulfida

3. Reduksi

Cu₂S atau matte yang yang diperoleh kemudian direduksi dengan cara dipanaskan dengan udara terkontrol, sesuai reaksi

2Cu₂S(s) + 3O₂(g) ―→ 2Cu₂O(s) + 2SO₂(g)

Cu₂S(s) + 2Cu₂O(s) ―→ 6Cu(s) + SO₂(g)

Tembaga yang diperoleh pada tahap ini disebut blister atau tembaga lepuhan sebab mengandung rongga-rongga yang berisi udara.

Elektrolisis

Blister atau tembaga lepuhan masih mengandung misalnya Ag, Au, dan Pt kemudian dimurnikan dengan cara elektrolisis. Pada elektrolisis tembaga kotor (tidak murni) dipasang sebagai anoda dan katoda digunakan tembaga murni, dengan elektrolit larutan tembaga(II) sulfat (CuSO₄). Selama proses elektrolisis berlangsung tembaga di anoda teroksidasi menjadi Cu²⁺ kemudian direduksi di katoda menjadi logam Cu.

 

Katoda : Cu₂+(aq) + 2e ―→ Cu(s)

Anoda : Cu(s) ―→ Cu₂+(aq) + 2e

Pada proses ini anoda semakin berkurang dan katoda (tembaga murni) makin bertambah banyak, sedangkan pengotor-pengotor yang berupa Ag, Au, dan Pt mengendap sebagai lumpur.

Manfaat Tembaga dalam pengecoran logam adalah sebagai unsur paduan yang dipadukan dengan unsur lain

di dalam pengecoran logam tembaga adalah salah satu bahan yang sering di gunakan.

 

Contoh hasil Pengecoran Logam menggunakan Tembaga

Bros Cantik dari Tembaga