PROSES FRASCH : Cara Memperoleh Belerang

Proses Frasch merupakan suatu proses pengeboran yang ditujukan untuk mendapatkan kembali simpanan belerang yang terkandung di dalam tanah. Proses ini ditemukan oleh Herman Frasch (1851-1914), seorang insinyur teknik kimia muda dari Jerman. Pada tahun 1868, Frasch mencoba peruntungannya dengan datang ke Amerika dimana kondisi saat itu Civil War (Perang Sipil) baru saja berakhir dan perekonomian disana mulai bergerak ke arah kemakmuran. Segera setelah kedatangannya, Frasch mendirikan industri laboratorium yang berada di Philadelphia, dan pada 1876, ia berhasil mematenkan proses pembuatan parafin dari minyak mentah. Hal Ini membuat Frasch menarik perhatian dari Standard Oil Company, yang kemudian mempekerjakan Frasch untuk bekerja di Cleveland, Ohio laboratorium. Disana, Frasch mengamati bahwa banyak dari sumur minyak yang tidak dapat dijual karena berisi komponen belerang. Jika minyak “asam” ini dibakar maka akan menghasilkan kualitas yang jelek dan bau yang menyengat bahkan setelah itu dimurnikan. Frasch akhirnya menemukan cara untuk menanggulangi ketidakmurnian ini. Dalam metode yang dia patenkan di tahun 1887, minyak sebelumnya didistilasi dahulu dengan tembaga oksida atau oksida logam lainnya dengan tujuan mengekstraksi sulfurnya. Setelah itu jumlah oksida yang dibutuhkan bisa didapatkan kembali dan digunakan lagi. Proses ini meningkatkan pasokan minyak yang bermanfaat bagi Amerika Serikat dan membantu mengatur tahapan baru dalam industri untuk merintis perindustrian mobil.

diagram skema proses frasch

Terobosan Frasch yang berikutnya adalah ide mengenai pengeboran untuk belerang-mineral yang digunakan untuk membuat asam sulfat (sulfuric acid), yang mana saat ini adalah industri yang paling penting yang diproduksi indutri kimia.
Meskipun belerang adalah bahan padatan, Frasch percaya bahawa simpanan belerang dalam tanah mampu ia lelehkan dan kemudian dipompa ke atas permukaan, dengan demikian makin banyak minyak yang dapat diproduksi. Pada saat itu, di pulau Mediterania tepatnya Sisilia memiliki hampir sebuah monopoli dari sumber daya alam belerang, di mana disana deposit belerang berada di tempat yang dangkal dan mudah ditambang. Sebagai tambahan, pekerja Sisilia menerima upah rendah dan kondisi yang kasar daripada penambang di Amerika . Texas dan Louisiana merupakan lahan tambang yang besar jumlah belerangnya , tetapi terletak jauh dibawah tanah, dilindungi oleh rawa-rawa dan pasir. Frasch pada tahun 1894 untuk kali pertama berusaha untuk melakukan pengeboran belerang di rawa Louisiana. Dia menyesuaikan metode yang digunakan sebelumnya untuk pertambangan garam larut dalam air. Untuk mencairkan belerang, air panas dipompakan melebihi titik normal didihnya ke dalam tanah melalui borehole. Setelah mengatasi berbagai masalah teknis, Frasch mengelola proses untuk mendapatkan campuran yg berupa lelehan belerang dan air. Frasch kemudian melakukan proses improvisasi dengan menggunakan kompresi udara dan memompa belerang ke permukaan. Meskipun banyak bahan bakar yang dikonsumsi untuk memanaskan air untuk meleburkan belerang, deposit minyak yang besar yang ditemukan cukup baik. Ditahun 1902, proses Frasch untuk produksi sulfur menjadi praktek yang bisa diterapkan secara umum , sehingga memberikan Amerika pasokan belerang dan asam sulfat sendiri untuknya . Ini merupakan salah satu langkah mengurangi ketergantungan Amerika Serikat dari Eropa untuk industri kimia. Saat ini, proses Frasch digunakan untuk menghasilkan hampir sepertiga dari semua komersial belerang

PROSES DOWNS : Pembuatan Logam Mg

Magnesium didapatkan di alam dalam karnalit, KCl. MgCl₂.6H₂O dan magnesit, MgCO₃. Logam magnesium dibuat dengan cara elektrolisis leburan senyawa kloridanya (MgCl₂), dan untuk menurunkan titik lelehnya serta untuk menghemat pemakaian listrik, senyawa halida (KCl) perlu ditambahkan. Proses ini disebut dengan proses Downs. Sebagai anoda digunakan grafit, sedangkan katodanya dari baja. Pada proses ini dihasilkan juga gas klorin sebagai hasil sampingan.

Pembawa muatan Mg²⁺ ←   MgCl₂ →   Pembawa muatan Cl^–

Katoda : Mg ²⁺ (aq) + 2e  →   Mg _(s)

Anoda : 2Cl^– (aq)   →   2Cl* + 2e

2Cl*  →  Cl_{2 (g)}

Setelah didapatkan logam Mg, maka proses selanjutnya adalah membuat Mg(OH)₂ dengan proses Castner-Kellner. Pada proses ini larutan MgCl₂ jenuh dialirkan dalam sel (seperti pada gambar) pada arah yang sama dengan aliran raksa sebagai katoda, sedangkan anodanya berupa balok grafit. Larutan MgCl₂ jenuh ini didapat dalam air laut dan di Stassfurt (German) sebagi deposit karnalit, KCl. MgCl₂.6H₂O. Magnesium klorida diperoleh dari bahan dasar karnalit dengan cara kristalisasi bertingkat. MgCl₂ dapat juga diperoleh dari logam Mg yang telah dibuat direaksikan denga HCl yang merupakan asam non-oksidator dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

Mg(aq) + HCl(aq)   →   MgCl₂(aq) + H₂(g)

Pada elektrolisis, gas klorin dilepas pada anoda dan magnesium pada katoda yang larut dalam raksa dan dikeluarkan dari sel. Amalgam magnesium dilewatkan ke air dimana magnesium bereaksi membentuk 50% larutan MgCl₂ dengan kemurnian tinggi, dan reaksi dikatalis oleh adanya besi. Kemudian raksa dikembalikan ke dalam sel. Sehingga hasil dari proses ini adalah magnesium klorida, klorin, dan hidrogen.

PROSES HALL HEROULT

Aluminium merupakan unsur yang tergolong melimpah di kulit bumi. Mineral yang menjadi sumber komersial aluminium adalah bauksit. Bauksit mengandung aluminium dalam bentuk aluminium oksida (Al2O3). Pengolahan aluminium menjadi aluminium murni dapat dilakukan melalui dua tahap yaitu: 1. Tahap pemurnian bauksit sehingga diperoleh aluminium oksida murni (alumina) 2. Tahap peleburan alumina Tahap pemurnian bauksit dilakukan untuk menghilangkan pengotor utama dalam bauksit. Pengotor utama bauksit biasanya terdiri dari SiO2, Fe2O3, dan TiO2. Caranya adalah dengan melarutkan bauksit dalam larutan natrium hidroksida (NaOH), Al2O3 (s) + 2NaOH (aq) + 3H2O(l) —> 2NaAl(OH)4(aq) Aluminium oksida larut dalam NaOH sedangkan pengotornya tidak larut. Pengotor-pengotor dapat dipisahkan melalui proses penyaringan. Selanjutnya aluminium diendapkan dari filtratnya dengan cara mengalirkan gas CO2 dan pengenceran. 2NaAl(OH)4(aq) + CO2(g) —> 2Al(OH)3(s) + Na2CO3(aq) + H2O(l) Endapan aluminium hidroksida disaring,dikeringkan lalu dipanaskan sehingga diperoleh aluminium oksida murni (Al2O3) 2Al(OH)3(s) —> Al2O3(s) + 3H2O(g) Selanjutnya adalah tahap peleburan alumina dengan cara reduksi melalui proses elektrolisis menurut proses Hall-Heroult. Dalam proses Hall-Heroult, aluminum oksida dilarutkan dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) dalam bejana baja berlapis grafit yang sekaligus berfungsi sebagai katode. Selanjutnya elektrolisis dilakukan pada suhu 950 oC. Sebagai anode digunakan batang grafit.

Sumber: http://www.ibchem.com

Dalam proses elektrolisis dihasilkan aluminium di katode dan di anode terbentuk gas O2 dan CO2 Al2O3(l) —> 2Al3+(l) + 3O2-(l) Katode : Al3+(l) + 3e —> Al(l) Anode : 2O2-(l) —> O2(g) + 4 e C(s) + 2O2-(l) —> CO2(g) + 4e