Anode effect sering terjadi pada proses elektrolisa dari garam logam. Anode effect terjadi saat kekurangan alumina (Al2O3) di dalam larutan elektrolit (Na3AlF6).
Tanda fisiknya adalah timbulnya gelembung gas CO2 pada bagian bawah anoda, yang menandakan menurunnya kemampuan elektrolit (Na3AlF6) untuk
membasahi anoda. Akhirnya gelembung-gelembung gas CO2 tersebut akan
bergabung untuk membentuk suatu lapisan tunggal yang akan menutupi sebagian besar permukaan anoda. Dengan sumber arus listrik yang tetap, beda potensial listrik akan naik lebih dari 30 volt. Hal ini disebabkan oleh gelembung gas CO2 yang besar dan akan menaikkan rapat arus lokal pada anoda. Satu-satunya cara agar arus dapat melalui lapisan gas CO2 pada permukaan anoda adalah dengan cara lompatan listrik (electric arching).
Beda tegangan listrik akan naik perlahan seiring dengan kurangnya alumina (Al2O3) sampai suatu harga konsentrasi kritis tertentu yang berkisar antara 1 % - 2 % berat, tergantung dari rapat arus, suhu, konveksi larutan elektrolit (Na3AlF6), komposisi larutan elektrolit (Na3AlF6) , dan bentuk dari anoda. Anoda effect dapat juga terjadi saat konsentrasi alumina (Al2O3) yang lebih tinggi dengan menaikkan rapat arus.
Akibat dari anoda effect pada proses elektrolisis aluminium pada sel Hall-Heroult yaitu adalah perubahan dari komposisi gas-gas anoda terutama CO2 menjadi CO yang disertai dengan terbentuknya gas carbontetrafluoro (CF4) sebanyak 3 – 25 % dan sedikit gas hexafluoroetana (C2F6). Gas-gas ini akan menutupi permukaan aktif anoda sebagai lapisan film di permukaan. Lapisan ini juga mempengaruhi sifat pembasahan dari lapisan antar muka dan juga bertindak sebagai penghambat listrik.
efiensi arus akan meningkat saat terjadinya anode effect, namun seiring dengan naiknya suhu sebagai akibat dari naiknya beda tegangan listrik pada sel, maka efiensi arus akan menurun.
2.6.1 Gejala-gejala dan penyebab terjadinya anode effect a. Tingginya beda potensial / voltase pada anoda
b. Terjadinya pergerakan / gejolak molten dan bath yang kuat
c. Buruknya kemampuan bath (Na3AlF6) yang membasahi anoda.
Anode effect (AE) disebabkan karena kekosongan alumina (Al2O3) yang ada di dalam bath (Na3AlF6). Hal ini diawali dengan ditandai dengan adanya kenaikan tegangan / voltase yang lambat ataupun secara drastis/cepat hingga 20-50 volt. Namun penyebab terjadinya anode effect secara mekanisme merupakan suatu persoalan yang akan tetap dibahas, diantaranya adalah :
a. Kekosongan alumina (Al2O3) dalam bath (Na3AlF6) yang akan mengarah
kepada pembebasan ion fluoride.
b. Pembasahan pada permukaan anoda oleh bath (Na3AlF6) akan menjadi
semakin memburuk, yang kemungkinan dikarenakan oleh adanya pembentukan ikatan C-F.
c. Beberapa jenis film gas yang terbentuk akan memiliki tahanan elektrik yang tinggi.
d. Arus listrik sebagian akan dibawa secara terbatas pada satu tempat saja (permukaan anoda akan terkikis).
Gas tetrafluorometana (CF4) dan gas hexafluoroetana (C2F6) akan terbentuk :
Na3AlF6 + C Al + ½ C2F6 + 3 NaF Adapun komposisi gas selama terjadinya Anode effect (AE), yaitu :
CF4 = 5 – 20 % (+ < 1 % C2F6) CO2 = 10 – 20 %
CO = 60 – 70 %
AE terjadi saat arus kritis < arus tungku % Al2O3 pada saat AE : 0,5 – 2,5 wt %
Kandungan Al2O3 yang rendah (< 1 %) : anoda bersih dari gelembung-gelembung gas dan operasi berjalan sebagaimana yang diharapkan. Kandungan Al2O3 yang tinggi terbentuknya debu karbon, gejolak metal dan tungku menjadi dingin sehingga tidak dapat beroperasi sebagaimana yang direncanakan.
2.6.2 Keuntungan dan kerugian anode effect
Keuntungan dari adanya peristiwa anode effect yaitu : a. Proses elektrolisa di dalam tungku berjalan
b. Operasi tungku terkontrol (yakni dalam hal pemasukan alumina (Al2O3) c. Permukaan blok anoda bersih dari gelembung gas dan debu karbon.
Kerugian dari adanya peristiwa Anode effect yaitu : a. Pemanasan lanjut (Overheating), pemborosan energy b. Meleburnya kerak dinding samping
c. Kehilangan efisiensi arus d. Terjadi emisi gas CF4 dan C2F6 2.6.3 Penanggulangan Anode effect
Adapun metode kerja yang dapat dilakukan dalam penanggulangan Anode effect, yaitu :
c. Putus setrum anoda-katoda Prosedur Manual :
a. Pipa baja diarahkan kebawah permukaan anoda (tempat terselubungnya
gas dan debu karbon)
b. Mengalirkan udara tekan pada klem yang menjepit batang anoda. Prosedur Otomatis
a. Udara tiup di dalam pipa mengalir menuju anoda b. Menaik-turunkan anoda
c. Pemutusan arus dengan pemasangan PHS (Pasak Hubung Singkat)
Untuk saat ini pengatasan Anode effect yang dilakukan oleh banyak pekerja yang ada pada peleburan peleburan aluminium masih terbatas.
2.6.4 Mekanisme Anode effect (AE)
Sebagai hasil elektrolisa, kandungan alumina (Al2O3) pada bath akan turun 0,5 % - 1 % dan pada saat alumina 0,5 % maka pada permukaan anoda akan terbentuk flourin yang memungkinkan terbentuknya lapisan karbon carbontetrafluorida (CF4) sehingga akan mengakibatkan terhambatnya penyaluran arus listrik. Secara terus menerus maka akan terbentuk lapisan gas pada anoda. Bila kandungan alumina (Al2O3) pada bath menurun, maka elektrolit dakn berhenti membasahi anoda dan gas bebas akan berkumpul dipermukaan anoda, yang mengakibatkan tahanan arus listrik juga akan bertambah.
Anode effect (AE) akan menyebabkan tegangan permukaan pada anoda atau pada lapisan elektrolit pada kerapatan arus listrik kritis dimana tergantung pada kapasitas pembasahan dari pada cairan garamnya. Kenaikan anode effect yang tinggi dapat terjadi, sebab gelembung-gelembung gas pada permukaan anoda
sulit untuk bergerak keluar. Kejadian ini sering muncul dalam hal temperatur bath rendah, sebab adanya penghentian atau pengurangan tenaga listrik.
Kemampuan yang diberikan oleh campuran garam untuk menimbulkan anode effect (AE) dapat disebut sebagai kerapatan arus kritis. Kerapatan arus yang maksimum dicapai sebelum reaksi anoda menjadi normal yang digantikan oleh anode effect (AE). Kerapatan arus kritis dipengaruhi oleh komposisi bath (Na3AlF6), temperatur bath dan bahan baku anoda, namun sebahagian besar faktor yang mempengaruhi anode effect (AE) adalah kandungan alumina (Al2O3) didalam bath itu sendiri sedikit, oleh sebab itu sangat perlu dipertimbangan dalam pengoperasian pot yang optimum.
Kedalaman anoda adalah panjang anoda yang terendam didalam bath, hal ini juga berhubungan dengan terjadinya anode effect (AE). Bila panjang tersebut besar maka terjadinya anode effct (AE) akan kecil, dimana hal ini dapat diilustrasikan sebagai variasi karapatan arus listrik. (Anonymous, 1998).
2.7 Alumina feeding (pemasukan alumina)