Metalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang
mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup
metalurgi meliputi:
- pengolahan mineral (mineral
dressing)
- ekstraksi logam dari
konsentrat mineral (metalurgi ekstraksi)
- proses
produksi logam (metalurgi mekanik)
- perekayasaan
sifat fisik logam (metalurgi fisik)
Sejarah
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 Spanyolpada masa Paleolitikum,
sekitar 40.000 SM.
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". Dengan
pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan
memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga dan timah untuk
mendapatkanlogam 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 awalZaman
Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam
keberhasilan orang-orang Filistin.
Perkembangan historis metalurgi besi dapat ditemukan dalam
berbagai budaya dan peradaban lampau. Ini mencakup kerajaan dan imperium kuno
dan abad pertengahan diTimur 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).
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar