TAHAPAN TEMPERATUR YANG DIGUNAKAN PADA
PROSES PENGADONAN PASTA ANODA
DI GREEN PLANT
PT INALUM
KARYA ILMIAH
DIAN CHRISTIAN SIMATUPANG
052409054
PROGRAM DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
iii
TAHAPAN TEMPERATUR YANG DIGUNAKAN PADA
PROSES PENGADONAN PASTA ANODA
DI GREEN PLANT
PT INALUM
KARYA ILMIAH
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli madya
DIAN CHRISTIAN SIMATUPANG
052409054
PROGRAM DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : TAHAPAN TEMPERATUR PADA PROSES
PENGADONAN PASTA ANODA DI GREEN PLANT PT INALUM
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : DIAN CHRISTIAN SIMATUPANG
Nomor Induk Mahasiswa : 052409054
Program Studi : DIPLOMA 3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
Disetujui di
Departemen KIMIA FMIPA USU Ketua
v
PERNYATAAN
TAHAPAN TEMPERATUR YANG DIGUNAKAN PADA PROSES PENGADONAN PASTA ANODA
DI GREEN PLANT PT INALUM
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri,
kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing
disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2008
PENGHARGAAN
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Bapa di surga, atas kasih dan berkatNya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul: TAHAPAN TEMPERATUR PADA PROSES PENGADONAN PASTA DI GREEN PLANT PT INALUM.
Penulis telah menyelesaikan karya ilmiah ini berdasarkan Praktek Kerja Lapangan (PKL) selama ± 45 hari mulai tanggal 11 Februari 2008 sampai dengan 28 Maret 2008 yang ditempatkan pada seksi karbon, dengan judul laporan PRODUKSI ANODA UNTUK REDUKSI ALUMINIUM di PT Indonesia Asahan Aluminium (PT INALUM), dengan tujuan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan program Diploma III KIMIA INDUSTRI.
Dengan penuh kerendahan hati, penulis ingin mengucapkan terima kasih atas dukungan moril, materi dan spirit kepada:
1. Ayahanda dan Ibunda tercinta Farel Simatupang dan Marline Sitompul beserta seluruh keluarga kandung penulis Kak Silvia dan Bang I Gede Teken Paryasa, Bang Pilgrim, Kak Sri Dewi dan Bang Edward Sihombing, Kak Nancy dan Bang Riduan Panggabean, Bang Kasparov, Adik King Su dan Ponakan penulis Waradhana, Kirtan, Ziva, dan Levana.
2. Bapak Drs. Darwis Surbakti MS selaku dosen pembimbing yang telah menjadi ayah kedua bagi penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini. 3. Bapak Parlindungan Simbolon dan Bapak Zulfa MA, selaku pembimbing
Praktek Kerja Lapangan di PT INALUM yang telah banyak memberi masukan dan motivasi selama penulis praktek disana.
4. Bapak Dr.Harry Agusnar, Msc.M.Phil selaku dosen wali penulis dan koordinator Jurusan D-III Kimia Industri.
5. Ibu Dr.Rumondang Bulan, MS selaku ketua jurusan Departemen Kimia. 6. Bapak Dr.Eddy Marlianto, M.sc selaku Dekan FMIPA USU.
7. Seluruh Dosen dan Tata usaha di FMIPA USU.
8. Teman-teman penulis yang tergabung di Philladelpia, Kak Bertha, Meli, Dewi dan Mega.
9. Teman-teman satu PKL penulis yang satu jurusan, Elfrida M, Vordinan, Henry, Dwiva, Arvina, Poniman dan Benny.
10.Teman-teman dekat penulis, Ernita JS, Boy Natanael, Meli-Cute, 2-Wiec, Rina 2-Funk, Nataniel, Seven, Maranatha, Irma N, Manthily, Sri Pinem, Antoni Bona, Pujiman, Hatake, Markam, Ian Putra, Boy, Osbal, Tharos, Alexander, Marlon, K’Sepriana dll.
vii Tiada kata selain terima kasih yang dapat penulis ucapkan untuk semuanya, kiranya Tuhan membalaskannya. Penulis berusaha menyelesaikan karya ilmiah ini sebaik-baiknya. Apabila ada kekurangan, kritik maupun saran, penulis dengan senang hati menerimanya. Kiranya karya ilmiah ini bermanfaat bagi yang membaca. Tuhan memberkati.
Medan, 19 Mei 2008
ABSTRAK
ix
THE TEMPERATURE STAGE WHICH USED AT ANODE PASTE DOUGHING PROCESS
IN GREEN PLANT PT INALUM
ABSTRACT
DAFTAR ISI
1.2. Permasalahan 3
1.3. Tujuan 3
1.4. Manfaat 3
Bab 2. Tinjauan Pustaka 4
2.1. Proses Elektrolisa Aluminium 4
2.2. Sifat dan Kegunaan Aluminium 7
2.2.1. Sifat Aluminium 7
2.2.2. Kegunaan Aluminium 7
2.3. Proses Pembuatan Anoda 11
2.3.1. Green Plant 11
2.3.2.1. Proses Pemanggangan 17
2.3.3. Rodding Plant 26
2.3.3.1. Penerimaan butt assembly dan
pemakaian kembali rod assembly 19 2.3.3.2. Penerimaan dan Penangkaian
Blok Anoda Panggang 21
Bab 3. Metodologi Penelitian 24
3.1. Alat dan Bahan 24
3.1.1. Alat 25
3.1.2. Bahan 25
3.2. Prosedur Kerja 26
3.2.1. Prosedur Penerimaan,
Pengayakan dan Penimbangan 26
3.2.1.1. Prosedur Untuk Kokas 26
iii 3.2.1.5. Prosedur Untuk Coal Tar Pitch 29
3.2.2. Prosedur Pencampuran 29
3.2.3. Prosedur Pencetakan 30
Bab 4. Data dan Pembahasan 32
4.1. Data 32
4.2. Pembahasan 33
Bab 5. Kesimpulan dan Saran 35
5.1. Kesimpulan 35
5.2. Saran 35
Daftar Pustaka
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Contoh Spesifikasi Kokas yang Digunakan
PT INALUM 12
Tabel 2.2. Spesifikasi Standart Kokas untuk Pitch Coke
yang Diinginkan oleh PT INALUM 13
Tabel 2.3. Spesifikasi CTP yang Digunakan oleh PT INALUM 13
Table 2.4 Spesifikasi Minyak Marlotherm 14
Table 2.5. spesifikasi Minyak Berat 15
Table 2.6. Kebutuhan Bahan Utama dan Penduku ng 15 Table 2.7. Spesifikasi Blok Anoda Mentah 16 Table 2.8. Komposisi Besi Tuang di Pabrik Penangkaian 22 Table 2.9. komposisi pig iron, besi fosfor, besi mangan,
dan besi silikon 23
Tabel 4.1. Data hasil penimbangan bahan baku Anoda pada proses pemanasan awal di Pre-Heater PH-201
dengan temperatur 150OC 32
Tabel 4.2. Data hasil penimbangan bahan baku Anoda pada pengadonan pasta anoda di Ko-Kneader dengan range
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gbr 2.1. Sel yang digunakan pada proses elektrolisa aluminium 9 Gbr 2.2. Transportasi dan reoksidasi dalam bagian hasil
ABSTRAK
ix
THE TEMPERATURE STAGE WHICH USED AT ANODE PASTE DOUGHING PROCESS
IN GREEN PLANT PT INALUM
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Aluminium adalah logam yang terbanyak di dunia. Logam ini merupakan 8% dari bagian pada kerak bumi. Boleh dikatakan setiap Negara mempunyai persediaan bahan yang mengandung aluminium, tetapi proses untuk mendapatkan aluminium logam dari kebanyakan bahan itu masih belum ekonomis.
Salah satu proses peleburan Aluminium yang dilakukan adalah proses eletrolisa. Proses ini terjadi di dalam sel elektrolisis (pot), dimana alumina diumpankan ke dalam tungku yang dilapisi dengan katoda dan akan terlarut di
dalam larutan elektrolit yaitu kriolit (Na3AlF6) pada temperatur 960o
C dengan menggunakan anoda karbon. Aluminium cair akan terbentuk pada katoda di dasar tungku peleburan sementara ion-ion oksida akan bereaksi dengan blok anoda karbon menjadi karbon dioksida (CO2 ). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
2Al2O3(l) + 3C(g) → 4Al(l) + 3CO(g)
Pada proses ini, aluminium yang larut dalam kriolit dapat bereaksi dengan CO2 menghasilkan alumina. Reaksi reoksidasi ini dikenal dengan reaksi balik, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
vii Dalam reaksi elektrolisa dibutuhkan anoda dan katoda sebagai media penghantar arus listrik. Anoda yang digunakan harus memiliki kualitas yang baik agar dapat digunakan dalam jangka waktu yang lama pada saat proses elektrolisa alumina menjadi aluminium.
PT INALUM yang merupakan salah satu industri peleburan aluminium di Indonesia yang terbesar, berlokasi menghadap Selat Malaka tepatnya di daerah Kuala Tanjung, Kecamatan Air Putih, Kabupaten Batu Bara, Provinsi Sumatera Utara telah mampu memproduksi anoda sendiri sebagai bahan baku pada proses peleburan aluminium, sedangkan katoda masih di import dari luar negeri karena keterbatasan peralatan yang ada di PT INALUM.
Anoda yang digunakan terdiri dari bahan baku, yaitu : Kokas sebagai bahan dasar anoda, Coal Tar Pitch sebagai binder atau sebagai pengikat bahan baku lainnya, Butt (puntung anoda) dan Green Scrap merupakan bahan pendukung atau bahan tambahan pada proses pembuatan anoda.
Proses pembuatan anoda mencakup beberapa proses, termasuk salah satu hal paling penting yang menentukan kualitas atau mutu dari anoda adalah proses pengadonan pasta anoda di Green Plant. Pada proses pengadonan pasta anoda ini, faktor yang sangat mempengaruhi kualitas pastanya adalah temperatur di dalam Pre-Heater dan kneader . Karena jika temperatur di Pre-Heater dan
Ko-Kneader lebih rendah dari yang diharapkan, maka adonan pasta tidak akan
pencampuran bahan baku yang lebih cepat dan mengakibatkan kualitas yang tidak baik dan dapat menyebabkan Crack atau retak.
1.2 Permasalahan
Apakah temperatur yang digunakan pada proses pengadonan pasta anoda sudah menghasilkan anoda yang baik untuk peleburan aluminium?
1.3 Tujuan
Untuk mengetahui berapa temperatur yang digunakan pada setiap tahapan dalam pengadonan pasta anoda .
1.4 Manfaat
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Proses Elektrolisa Aluminium
Aluminium adalah unsur melimpah ketiga yang terbanyak dalam kerak bumi (sesudah Oksigen dan Silikon), mencapai 8,2 % dari massa total. Keberadaannya umumnya bersamaan dengan silikon dalam aluminosilikat dari feldspar dan mika dan di dalam lempung, yaitu produk pelapukan batuan tersebut. Bijih yang paling penting untuk produksi aluminium ialah Bauksit, yaitu aluminium oksida terhidrasi yang mengandung 50 sampai 60 persen Al2O3; 1 sampai 20 persen Fe2O3; 1 sampai 10 persen Silika; sedikit sekali titanium, zirconium, vanadium, dan oksida logam transisi lain; dan sisanya sekitar 20 sampai 30 persen adalah air. Bauksit dimurnikan melalui proses bayer, yang mengambil manfaat dari fakta bahwa oksida amfoter larut dalam basa kuat tetapi Besi (III) oksida tidak. Bauksit mentah dilarutkan dalam natrium hidroksida
Al2O3 (s) + 2OH−(aq) + 3H2O (l) → 2Al(OH)4− (aq)
Dan dipisahkan dari besi oksida terhidrasi serta zat asing tak terlarut lainnya dengan penyaringan. Aluminium oksida terhidrasi murni mengendap bila larutan didinginkan sampai lewat-jenuh dan dipancing dari produk:
Air hidrasi dibuang melalui proses kalsinasi pada suhu tinggi yaitu sekitar
1200o C.
Dibanding dengan tembaga, besi, emas, dan timbal yang telah dikenal sejak zaman kuno, aluminium relatif merupakan pendatang baru. Sir Humphry Davy menemukannya sebagai aloi besi dan membuktikan sifat-sifat logamnya
pada tahun 1809. Materi ini pertama kali dibuat dalam bentuk relatif murni oleh H. C. Oersted pada tahun 1825, melalui reduksi aluminium klorida dengan
amalgam kalium yang dilarutkan dalam merkurium:
AlCl3(s) + 3 K(Hg)x (l) → 3 KCl (s) + Al(Hg)3x(l)
Sesudah itu merkurium dipisahkan dengan penyulingan. Aluminium terutama masih sekadar menjadi bahan penelitian di laboratorium sampai tahun 1886, ketika Charles Hall di Amerika Serikat lulus (lulusan Oberlin College yang berusia 21 tahun) dan Paul Heroult (berkebangsaan Perancis, berusia sama) secara sendiri-sendiri atau terpisah menemukan proses yang efisien untuk memproduksinya. Pada tahun 1990-an produksi aluminum di seluruh dunia yang
menggunakan proses Hall-Heroult mencapai sekitar 1,5 x 107
ton metrik.
Proses Hall-Heroult melibatkan pengendapan aluminium secara katodik, dari lelehan kriolit (Na3AlF6) yang mengadung Al2O3 terlarut, dalam sel elektolisis. Setiap sel terdiri dari kotak baja persegi panjang yang panjangnya sekitar 6 meter, lebar 2 meter, dan tinggi 1 meter, yang berfungsi sebagai katoda, dan grafit pejal sebagai anoda yang mencuat melewati atap sel sehingga ke bak
iv Logam aluminium pertama kali dibuat dalam bentuk murni oleh Oersted, pada tahun 1825, yang memanaskan ammonium klorida dengan amalgam kalium-raksa. Pada tahun 1854, Henri Sainte-Claire Deville membuat aluminium dari natrium-aluminium klorida dengan jalan memanaskannya dengan logam natrium. Pada tahun 1886, Charles Hall mulai memproduksi aluminium dengan proses skala besar seperti sekarang, yaitu melalui elektrolisis alumina di dalam kriolit lebur. Pada tahun itu pula, Paul Heroult mendapat paten Perancis untuk proses serupa dengan proses Hall. Hingga pada tahun 1893, produksi aluminium menurut cara Hall ini sudah sedemikian meningkat, sehingga harganya sudah jatuh menjadi $ 4,40 per kilogram. Industri ini berkembang dengan mantap, berdasarkan suatu pasaran yang sehat dan berkembang atas dasar penelitian mengenai sifat-sifat aluminium dan cara-cara pemakaian yang ekonomis bagi bahan itu. Aluminium adalah salah satu logam nonfero yang paling penting.
Logam aluminium dibuat melalui reduksi elektrolitik alumina murni di dalam penangas kriolit lebur. Ada dua jenis sel yang digunakan dalam proses Hall-Herault, yaitu sel yang menggunakan seperangkat anoda yang telah
dipanggang terlebih dahulu ( prapanggang ) dan anoda yang memanggang sendiri ( swapanggang ) atau anoda Soderberg. Pada kedua jenis ini, anoda disuspensi dari superstruktur yang menjulur keluar melalui lubang sel dan dihubungkan dengan batangan penghantar anoda yang dapat bergerak sehingga posisi vertikalnya dapat diatur. Blok-blok anoda yang prapanggang dibuat dari campuran kokas migas kalsinasi berkadar abu rendah dengan pitch atau ter dan dicetak dalam preshidraulik, kemudian dipanggang sampai suhu mencapai
2.2. Sifat dan Kegunaan Aluminium
2.2.1. Sifat Aluminium
Aluminium adalah merupakan logam yang lembut dan ringan, dengan rupa keperakan pudar, oleh karena kehadiran lapisan pengoksidaan yang tipis yang terbentuk apabila dikeringkan dengan udara. Aluminium merupakan salah satu jenis logam, tak bermagnet. Aluminium murni mempunyai kekuatan tegangan sebesar 49 Megapascal (MPa) dan 700 Mpa jika dibentuk menjadi aloi.
Aluminium adalah unsur kimia dalam jadwal berkala yang mempunyai simbol Al dan nomor atom 13. aluminium merupakan unsur kimia yang tergabung dalam loga lemah dan mempunyai ciri keperakan dan murni. Aluminium dijumpai terutama di dalam bijih Bauksit dan terkenal karena daya tahan pengoksidaannya, dan oleh keringanannya. Aluminium digunakan dalam banyak industri untuk menghasilkan bermacam-macam kilang dan sangat penting dalam ekonomi dunia. Komponen berstruktur yang diperbuat daripada aluminium dan aloi-aloinya adalah penting dalam berbagai jenis industri.
2.2.2. Kegunaan Aluminium
vi Aluminium murni hanya ditemui apabila daya tahannya besar daripada kekuatan dan kekerasan. Demikian juga, istilah “aloi” dalam penggunaan umum masa kini biasanya mengartikan aloi aluminium.
Apabila aluminium menguap dalam vakum (hampa udara) ia membentuk sejenis salutan yang memantulkan cahaya tampak dan infra merah. Salutan ini membentuk satu lapisan pelindung yang tipis yaitu aluminium oksida. Sebagian dari kegunaan-kegunaan aluminium adalah:
1. Pengangkutan seperti kendaraan, kapal terbang, jentera, kapal laut, dsb.
2. Pembungkus (Tin aluminium, keranjang aluminium,dab.)
3. Perawatan air
4. Pembangunan (Atap, pintu, dsb.)
5. Barang tahan lama (Perkakas, peralatan dapur,dsb.)
6. Kabel penghantar listrik
7. Aluminium murni untuk barang-barang elektronik
8. Serbuk aluminium yang mempunyai bentuk perak yang biasa digunakan dalam cat.
9. Untuk kebanyakan berkas-berkas komputer modern dll.
Walaupun aluminium adalah logam yang sangat melimah pada kerak bumi dan memiliki banyak sifat yang menguntunkan, namun produksinya masih jauh dibawah besi. Pada kenyataannya banyak kendala yang dihadapi pada proses pengolahannya dan biaya yang cukup mahal.
Pada elektrolisis, aluminium oksida dilarutkan ke dalam larutan kalsium, sodium dan aluminium fluorida pada suhu sekitar 900oC dan menggunakan elektroda karbon, dimana sel yang berada di atas yaitu anoda mengandung karbon sedangkan aluminium yang dihasilkan dari peleburan berada di bagian bawah tungku.
Dalam prakteknya, sekitar 12 KwH digunakan untuk memproduksi satu pon aluminium dan selama proses elektrolisa akan terbentuk kerak pada bagian atas elektrolit dan akan menyebabkan arus listrik terhambat untuk mengalir. Dapat kita lihat proses elektrolisa, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini:
viii
Keterangan :
a) Anoda Karbon
b) Katoda
c) Lapisan isolator
d) Isolator listrik
e) Wadah penghantar
f) Aliran keluar aluminium cair
g) Ceret atau wadah penampung
h) Larutan elektrolit
i) Larutan aluminium
j) Kerak yang melekat (Bailey,A.R.,1967)
Gbr 2.2. Transportasi dan reoksidasi dalam bagian hasil aluminium
pada sel Hall-Heroult. ( Spalding,D.B.,1981)
Demikian halnya di PT INALUM, proses peleburan aluminium menggunakan metode Hall-Heroult. PT INALUM telah mampu memproduksi anoda untuk proses peleburan aluminium disana, sementara katoda hingga saat ini masih didatangkan dari luar negeri karena keterbatasan peralatan untuk memproduksinya.
2.3. Proses Pembuatan Anoda
Proses pembuatan anoda di PT INALUM dilakukan di Green Plant. Anoda adalah bahan yang akan digunakan untuk memisahkan aluminium dari alumina dengan proses elektrolisa.
Pembuatan anoda dilakukan dengan beberapa tahap yaitu: 1) Proses pencetakan anoda ( Green Plant )
x
2.3.1.Green Plant
Green Plant adalah pabrik pembuatan anoda mentah (Green Anode Block)
untuk kebutuhan proses elektrolisa di Pot reduksi. Proses pembuatan anoda mentah menggunakan beberapa bahan baku, antara lain:
2.3.1.1.Kokas (Cokes)
Kokas adalah bahan yang digunakan untuk membuat anoda yang berasal dari batubara dan minyak bumi. Dalam pembuatan anoda dilakukan pengayakan sehingga kokas terbagi atas ukuran fisiknya yaitu:
a. Kokas dengan ukuran 5-18 mm disebut kokas kasar 1 (C1) b. Kokas dengan ukuran 1-5 mm disebut kokas kasar 2 (C2) c. Kokas dengan ukuran 0,2-1 mm disebut kokas Medium (C3) d. Kokas dengan ukuran dibawah 0,2 mm disebut fine
Kokas yang digunakan sebagai bahan dasar anoda oleh PT INALUM berasal dari berbagai sumber dengan spesifikasi yang berbeda-beda. Contoh spesifikasi kokas dari berbagai sumber tersebut tertera pada tabel 2.1.
Tabel 2.1. Contoh Spesifikasi Kokas yang Digunakan PT INALUM
V %-wt - 0,039 0,018
Volatile Matter %-wt 0,24 0,2 -
Kokas yang digunakan tersebut telah disesuaikan dengan spesifikasi kokas yang diizinkan oleh PT INALUM. Untuk menghasilkan anoda karbon yang berkualitas optimum, homogen, dan ongkos produksi yang rendah, PT INALUM melakukan pencampuran (blending) bahan baku kokas yang berasal dari berbagai sumber tersebut, baik untuk memenuhi spesifikasi anoda aluminium (internal) maupun anoda eksport (sales anode).
Tabel 2.2. Spesifikasi Standart Kokas untuk Pitch Coke yang Diinginkan
oleh PT INALUM
2.3.1.2.Coal Tar Pitch (CTP)
xii CTP yang digunakan oleh PT INALUM berasal dari beberapa sumber dengan spesifikasi yang berbeda. Contoh spesifiasi CTP yang digunakan tertera pada tabel 2.3.
Tabel 2.3. Spesifikasi CTP yang Digunakan oleh PT INALUM
No Variabel Standart PT INALUM
2.3.1.3. Butt (puntung anoda)
Butt adalah sisa anoda yang berasal dari reduksi yang telah mengalami proses
elektrolisa. Butt yang berasal dari reduksi di bawa ke Rodding Plant kemudian dibawa ke Green Plant untuk disimpan di dalam silo.
2.3.1.4. Green Scrap
Green Scrap ada dua jenis yaitu:
a. Pasta yang belum layak dicetak (biasanya dihasilkan pada 15 menit pertama) b. Green Block (GB) yang di rejected yang dihancurkan di Rodding Plant.
1. Minyak Marlotherm
Minyak marlotherm adalah minyak yang digunakan untuk memanaskan CTP. Selain itu juga digunakan pada saat proses preheating dan proses kneading.
Table 2.4 Spesifikasi Minyak Marlotherm
Variabel Nilai
Specific grafity 1,03 pada 300C
Titik didih 3900C pada 1 atm Viskositas 0,41 pada 200C Konduktivitas panas 0,1 Kkal/jam m 0C
2. Minyak Heavy Oil
Minyak ini digunakan untuk memanaskan minyak Marlotherm. Selain itu juga digunakan untuk membakar Fume yang dihasilkan dari pemanasan CTP sehingga kandungan fume tidak berbahaya pada saat dilepaskan ke udara. Minyak berat yang digunakan adalah jenis B atau yang equivalen (Pertamina), dengan spesifikasi sebagai berikut:
Table 2.5. Spesifikasi Minyak Berat
No Variabel Satuan Nilai
1 Sulfur, S % 1,8 max
2 Karbon, C % 1,5
3 Hidrogen, H % -
xiv
5 Viskositas Kinetik Cp 14
Berdasarkan perhitungan neraca masa, contoh kebutuhan bahan-bahan untuk memproduksi blok mentah anoda tertera dalam table 5.6.
Table 2.6. Kebutuhan Bahan Utama dan Pendukung
Material Satuan Kg/ton
Green Block (GB)
Nilai Konsumsi Jenis
Kokas Kg/ton GB 631 Utama
CTP Kg/ton GB 160 Utama
Butt Kg/ton GB 211 Utama
Green Scrap Kg/ton GB 62 Utama
Air Industri Kg/ton GB 500 Pendukung
Heavy Oil Kg/ton GB 13 Pendukung
Marlotherm lt/ton GB 0,05 Pendukung
Elektrik Power Kwh/ton GB 70 Pendukung
2.3.2.Baking Plant
Baking Plant adalah tempat untuk memanggang anoda mentah yang berasal dari Green Plant. Tujuan pemanggangan adalah untuk mencairkan pitch GB yang kemudian pitch yang mencair akan mengikat kokas. Bahan baku utama Baking Plant adalah blok anoda mentah yang dihasilkan oleh Green Plant. Spesifikasi
Table 2.7. Spesifikasi Blok Anoda Mentah
Pabrik pemanggangan di bangun menjadi 2 gedung yaitu, gedung A dan gedung B. gedung A di bagi menjadi 2 yaitu gedung A1 dan A2, gedung B juga dibagi menjadi 2 gedung B1 dan gedung B2. Jumlah tungku pemanggangan di baking Plant 106 tungku dan tutup tungku terdiri dari 77 tutup tungku. Gedung pemanggangan dibagi menjadi 7 rantai bakar yaitu:
1. Gedung A1 terdiri dari 2 rantai bakar 2. Gedung A2 terdiri dari 2 rantai bakar 3. Gedung B1 terdiri dari 2 rantai bakar 4. Gedung B2 terdiri dari 1 rantai bakar
Dimana 1 rantai bakar terdiri dari 15 furnace, dengan 1 rantai bakar terdiri dari 11 tutup tungku. 15 tungku dioperasikan dalam satu deret terdiri dari:
1.Empat tungku tertutup : mengalami Preheating 2.Tiga sampai empat tungku tertutup : mengalami Firing 3.Empat sampai tiga tungku tertutup : mengalami Cooling
xvi Pada gedung B2 mempunyai 16 tungku. 1 tungku terdiri dari 5 sagger dan mempunyai 5 Fire Shaft. Setiap sagger dibatasi oleh sagger wall sebagai media heat transfer. Di depan sagger terdapat fire shaft yang terhubung ke lorong-lorong
di bawah tungku lain yang juga sebagai media heat transfer antar tungku tersebut. Satu tungku diisi 75 anoda mentah. Tiap sagger diisi 15 GB dengan 3 lapisan yaitu lapisan lower, lapisan middle, lapisan upper. Tungku pemanggangan dibuat dari batu tahan api. Kemampuan awal tungku dapat menampung 90 anoda.
2.3.2.1. Proses Pemanggangan
Proses pemanggangan meliputi 3 tahap: 1.Preheating
Preheating merupakan pemanasan awal dengan suhu dimulai pada temperatur
2000C sampai mencapai suhu 8000C. Setelah mencapai suhu 8000C lalu mencapai ketahapan selanjutnya.
2.Firing
Tahap firing dimulai pada suhu 8000C sampai 12250C. 3.Cooling
Pada tahap ini terjadi proses pendinginan BB yang telah dipanggang.
Pada proses Preheating mendapat suplai panas dari tungku firing dan firing mendapat panas 12250 C dibantu dengan menggunakan alat bantu Bosch Pump. Di dalam bosch pump terdapat minyak Heavy Oil yang akan membantu pembakaran GB. Pembakaran GB di Baking Plant menggunakan system Fire Progression (Laju Pembakaran). Fire progression adalah istilah yang digunakan
operasi. Semakin banyak anoda yang dibutuhkan semakin cepat fire progression yang digunakan. Fire proession terdiri dari 30-90 jam. Fire progression 32 jam artinya start firing, cooling dan tahap-tahap operasi yang dilakukan setiap 32 jam. Jumlah BB yang dihasilkan tergantung pada fire progression yang digunakan. BB yang dihasilkan dapat dihitung dengan rumus :
Plant Capasity = H/Fp x n x Y x €
Dimana H adalah waktu (jam) dalam satu hari FP adalah fire progression
n adalah jumlah anoda dalam 1 tungku Y adalah rantai bakar
€ adalah efisiensi (0,995 %) Fire progression 36 jam
24/36 x 75 x 30 x 1 x 0,995% = 1493 anoda panggang. 2.3.3. Rodding Plant
Rodding plant adalah tempat untuk menangkaikan anoda. Rodding Plant
berfungsi untuk membentuk blok anoda panggang dari pabrik pemanggangan menjadi elektroda dengan cara member tangkai (rod) sebagai penghantar arus, yang selanjutnya akan digunakan di tungku reduksi. Pabrik penangkaian terletak pada tahap akhir produksi anoda untuk digunakan di tungku reduksi. Proses penangkaian terdiri dari beberapa operasi, yaitu:
1. Pemakaian kembali rod assembly 2. Penerimaan anoda panggang
xviii Proses pada pabrik penangkaian merupakan proses daur ulang untuk mendapatkan kembali tangkai-tangkai dari anoda rakitan yang telah digunakan dalam proses elektrolisa. Tangkai yang digunakan terdiri dari dua bahan yaitu aluminium dan baja SC 37. Bagian atas terbuat dari aluminium agar mudah menghantarkan arus listrik dan ringan. Bagian ini mempunyai panjang 2348 mm. Bagian tangkai yang berbentuk tangki akan dimasukkan kedalam hole. Sambungan antara aluminium dan baja disebut BA Clade. Tangkai yang berasal dari tungku reduksi dapat mengalami kerusakan sehingga harus diperbaiki. Kriteria tangkai yang harus diperbaiki adalah
1. Bengkok (bending), bila bagian tangkai dari aluminium dan baja tidak simetris 2. Deformasi, kerusakan pada dimensi tangkai
3. Erosi, pengikisan pada kaki-kaki tangkai 4. Sticking, menempelnya timble
5. Mix Welding, patahnya bagian baja atau Aluminium di sekitar BA clade 6. Spark, pengikisan pada tangkai
2.3.3.1. Penerimaan butt assembly dan pemakaian kembali rod assembly
Rakitan butt assembly di transportasikan dari gedung reduksi menuju gedung penangkaian dengan menggunakan ATC (Anode Transport Car). Rakitan butt dari ATC digantung pada P dan F conveyor di stasiun LO-401, setelah itu
rakitan anoda assembly dinaikkan ke ATC untuk di transportasikan ke gedung reduksi. Kemudian rakitan butt yang telah diterima dikirim untuk dipecahkan kebagian pemecah.
Crust dipisahkan dari butt assembly menggunakan Crust Breaker CB-401.
bergetar menggunakan udara tekan. Crust yang masih tertinggal dirakitan anoda dibersihkan kembali secara manual oleh operator. Crust yang dipisahkan di CB-401 dicurahkan ke Belt Comveyor BC-402 yang selanjutnya masuk ke BC-403. Crust yang dikumpul selanjutnta dipecah di bagian pemecah crust balik untuk
digunakan kembali di bagian reduksi. Debu-debu crust yang dihasilkan pada bagian ini dihisap dan ditangkap dengan menggunakan Bag Filter (BF-403).
Setelah crust dibersihkan, rakitan puntung dikirim ke shot balst (SH-401) untuk dibersihkan kembali sisa-sisa crust yang masih menempel. Pembersih dilakukan dengan cara menembakkan bola baja dan memutar rakitan puntung. Dari rakitan ini punting sudah bebas dari crust. Kemudian dibawa kebagian Inspector (IS-401). Di Ispector IS-401 butt assembly dengan ketebalan kurang
dari 350 mm dikirim ke pemecah butt PR-401 sedangkan butt dengan ketebalan lebih dari 350 mm dikirim ke Presser PR-402. PR-401 bekerja secara vertical sedangkan PR-402 bekerja secara horizontal.
xx
2.3.3.2. Penerimaan dan Penangkaian Blok Anoda Panggang
Di gudang penyimpanan blok anoda panggang (BB), BB dinaikkan keatas Roller Conveyor (CM-22) menggunakan Stucker Crane (STC-1) dan diangkut ke
pabrik penangkaian. Pada CM-22, BB kemudian dilewatkan ke Table Lift (TL-401) dimana anoda yang tidak layak dilewatkan ke Conveyor (CM-405) dengan menggunakan Pusher (PU-401) untuk dipecah ke Presser (PR-402) dan digunakan sebagai baked scrap. Blok anoda yang layak pakai diteruskan ke CM-402.
Lubang-lubang BB dipanaskan di pengeringan Drier DR-402 dengan menggunakan bahan bakar LPG. Temperatur lubang dipanaskan hingga mencapai 1000C pada dinding lubang dan 2000C pada bagian dasar.
Pemanasan ini bertujuan untuk mencegah terjadinya keretakan blok anoda panggang saat besi dituang dengan besi tuang. Blok anoda yang sudah dipanaskan lubang-lubangnya, di kirim kebagian Casting (CS-401). Blok anoda kemudian dipanaskan lagi dengan DR-403 untuk mengkondisikan blok sebelum di pasangkan dengan rod assembly.
Table 2.8. Komposisi Besi Tuang di Pabrik Penangkaian
Komponen Nilai (%) Keterangan
Karbon >3,5 Karbon ditemukan sebagai sementit (Fe3C) dan grafit. Sementit menyebabkan besi tuang menjadi keras, sedangkan grafit menyebabkan besi tuang menjadi lunak.
Silikon 2 ± 0,1 Silikon membuat aliran besi tuang menjadi lebih baik. Kandungan silicon besar menyebabkan terbentuknya besi tuang putih dengan daya susut besar.
Mangan 0,5-0,7 Kelebihan mengan dapat meningkatkan sementit yang terbentuk dan mempengaruhi terbentuknya grafit.
Fosfor 1,0±0,1 Fosfor menurunkan titik lebur besi tuang dan memperbaiki aliran besi tuang. Kelebihan fosfoe menyebabkan besi tuang menjadi rapuh, mudah retak.
Belerang <0,05 Sulfur menghambat terjadinya Kristal grafit. Sulfur yang larut dalam besi tuang akan meningkatkan titik lebur.
Pig iron merupakan material besi yang lebih kuat dibandingkan dengan
xxii
Table 2.9. komposisi pig iron, besi fosfor, besi mangan, dan besi silikon
Komposisi Pig iron
(%)
Besi fosfor Besi silikon Besi mangan
Karbon >3,4 - <0,2 <2
Silicon 1,81-2,2 - - <2
Mangan 0,3-0,9 - - 70-80
Fosfor <0,45 20-80 <0,05 <0,4 Sulfur <0,05 - <0,02 <0,02
METODOLOGI
3.1. Alat dan Bahan
3.1.1. Alat
1. Silo
2. Belt Conveyor
3. Bucket Elevator
4. Siever
5. Screw Conveyor
6. Vibrating Conveyor
7. Crusher
8. Magnetig Feeder
9. Bin
10.Constant Feed weigher
11.Table Feeder
12.Tube Mill
iii 14.Blower
15.Cyclone
16.Rotary valve
17.Bag Filter
18.Fun
19.Compressor
20.Tank
21.Hopper
22.Pump
23.Fica
24.Pre-Heater
25.Ko-Kneader
26.Shaking Machine
3.1.2. Bahan
1. Kokas
2. Fine
4. Green Scrap
5. Coal Tar Pitch
3.2. Prosedur
3.2.1. Prosedur Penerimaan, Pengayakan, dan Penimbangan
3.2.1.1. Prosedur Penerimaan Kokas
1. Kokas yang berasal dari berbagai Negara yang telah tiba di pelabuhan dialirkan menuju silo A, B, C, D.
2. Kokas dari silo dibawa dengan Belt Conveyor BC-201 menuju BC-202.
3. Dari Belt Conveyor BC-202, kokas dialirkan menuju Bucket Elevator BE-201.
4. Dari Bucket Elevator BE-201 menuju Belt Conveyor BC-203, BC-204 dan BC-205.
5. Dari Belt Conveyor BC-205 dialirkan menuju Bucket Elevator BE-202 dan BE-203.
6. Kokas dari Bucket Elevator BE-203 dialirkan menuju Siever SR-201 untuk diayak.
7. Di Siever SR-201, kokas diayak untuk mendapatkan ukuran kokas yang berbeda-beda sesuai ketentuan atau standar
v 9. Kokas dengan ukuran 18-5 mm ( Kasar 1 = C1 ) ditampung di Bin B-201 dan ditimbang di Constant Feeder CF-201 sebelum dialirkan ke Pre-Heater PH-201.
10.Kokas ukuran 5-1 mm ( Kasar 2 = C2 ) ditampung di Bin B-202 dan ditimbang terlebih dahulu di Constant Feeder CF-202 sebelum dialirkan ke Pre-Heater PH-201.
11.Kokas ukuran 1-0,2 mm ( Medium ) dari silo S-202 ditampung di Bin B-203 dan ditimbang dengan CF-B-203 sebelum dialirkan menuju PH-201.
12.Kokas ukuran < 0,2 mm disimpan sementara di Silo S-202. bila dibutuhkan kokas ini akan digiling dengan bola baja di Tube Mill TM-201 hingga diperoleh kokas halus ( Fine ) yang murni.
3.2.1.2. Prosedur Penerimaan Fine
1. Kokas yang berukuran < 0,2 mm yang berasal dari Silo S-202 digiling dengan bola baja di Tube Mill TM-201.
2. Dengan Air Separator, kokas yang telah digiling masuk ke dalam Cyclone CC-201.
3. Dengan Screw Conveyor SC-205, fine dialirkan menuju PH-201.
4. Fine yang berasal dari Green Plant dialirkan dengan Screw Conveyor
SC-203 menuju SC-206 dan diteruskan menuju PH-201.
6. Dengan Air Conveyor AC-201, Fine dialirkan menuju PH-201 oleh Screw Conveyor SC-206.
3.2.1.3. Prosedur Penerimaan Butt ( Puntung )
1. Butt ( Puntung Anoda ) yang berasal dari anoda panggang yang rusak dan
sisa anoda pada proses peleburan Aluminium disimpan di Silo S-403 dan di crusher di CR-202.
2. Dialirkan menuju Bucket Elevator BE-204 dengan Belt Conveyor BC-209
3. Dari BE-204, butt diayak di Siever SR-203.
4. Butt dengan ukuran 18-3 mm akan disimpan di Bin B-207.
5. Butt dengan ukuran < 3 mm akan disimpan di Bin B-208
6. Butt dari Bin B-207 dan B-208 dengan Rotary Valve RV-206 dan RV-207
akan disimpan di Bin B-205 dengan bantuan Flow Conveyor FC-201.
7. Dari Bin B-205, butt dialirkan menuju Pre-Heater PH-201 setelah ditimbang di Constant Feeder CF-205 dengan menggunakan Screw Conveyor SC-206.
3.2.1.4. Prosedur Penerimaan Green Scrap
1. Green Scrap yang berasal dari pasta yang rusak ( campuran material yang tidak layak untuk dicetak ) dan blok anoda mentah yang rusak ( rejected ) discharging oleh Hopper HP-201 untuk di Crusher CR-202.
vii
3. Dengan Magnetic Feeder MF-202, green scrap dialirkan menuju Ko-Kneader KN-201.
3.2.1.5. Prosedur Penerimaan Coal Tar Pitch
1. Coal Tar Pitch yang berasal dari Storage House dibawa dengan Shovel ke
tangki pencairan Tank TK-204 yang mengalir overflow ke TK-206 melalui Skip Hoist SK-201.
2. Coal Tar Pitch kemudian dialirkan menuju Tank-205 menggunakan
Pompa P-209.
3. Coal Tar Pitch pada tangki telah siap dialirkan untuk dipakai di
Ko-Kneader KN-201.
3.2.2. Prosedur Pencampuran
1. Semua material yang berasal dari Screw Conveyor SC-205 dan SC-206 dialirkan menuju Pre-Heater PH-201.
2. Material di PH-201 dicampur dengan temperatur ± 150 oC
3. Setelah mengalami pemanasan awal di PH-201, material dari PH-201 dialirkan menuju Ko-Kneader KN-201
5. Material lain yaitu Green Scrap dan Coal Tar Pitch dialirkan menuju KN-201.
6. Semua material yang telah diadon di Ko-Kneader KN-201 dialirkan menuju KN-202 untuk diadon lagi agar diperoleh pasta yang lebih homogen.
7. Di Ko-Kneader KN-202 seluruh material diadon dengan temperatur 160oC dan 150 KwH.
3.2.3. Prosedur Pencetakan
1. Pasta yang berasal dari Ko-Kneader KN-202 dialirkan menuju Shaking Machine SM-201
2. Pasta yang keluar pada awal ( 15 menit pertama ) belum layak dicetak sehingga di bypass oleh Dumper DP-202 ke Belt Conveyor BC-211 dan didinginkan dilapangan Green Scrap untuk selanjutnya dijadikan Green Scrap.
3. Pasta yang layak dicetak terlebih dahulu ditimbang menggunakan alat Scale Hopper Shaking Machine
ix 5. Pada saat anoda di dalam Shaking Machine, dilakukan vakum udara untuk
menghisap gelembung-gelembung udara dalam pori-pori anoda.
6. Setelah dicetak, dibuat slot pada anoda yang berfungsi pada proses peleburan Aluminium.
7. Anoda mentah ( green block ) dialirkan dengan Conveyor Machine CM-1 menuju gudang transportasi.
8. Selama anoda mentah disepanjang Block Transportation Conveyor, anoda mentah mengalami pendinginan dengan water spray selama ± 50 menit
9. Di Gudang transportasi, hole ( lubang ) anoda mentah dibersihkan dan diisi dengan campuran fine dan serbuk gergaji.
DATA PEMBAHASAN
4.1. Data
Tabel 4.1. Data hasil persentase bahan baku Anoda pada proses pemanasan
awal di Pre-Heater PH-201 dengan temperatur 150OC
NO KOMPOSISI PERSENTASE (%)
1
2
KOKAS
• C1 Ukuran 18-5 mm
• C2 Ukuran 5-1 mm
• C3 Ukuran 1-0,2 mm
• Fine Ukuran < 0,2 mm
BUTT
18
29
18
35
iii
Tabel 4.2. Data hasil persentase bahan baku Anoda pada pengadonan pasta
anoda di Ko-Kneader dengan range temperatur 155-160oC
NO KOMPOSISI PERSENTASE (%)
1 Kokas ( C1 + C2 + C3 + Fine ) 61,2
2 Butt 23,8
3 Coal Tar Pitch 15
4 Green Scrap 3,44
4.2. Pembahasan
Proses pengadonan pasta anoda di Ko-Kneader dilakukan setelah kokas dan butt telah terlebih dahulu mengalami pemanasan awal. Hal tersebut bertujuan agar pada saat dilakukan pengadonan bahan baku kokas, butt dan Coal Tar Pitch tidak terjadi ledakan, dimana Coal Tar Pitch dalam keadaan panas dan cair. Bahan baku kokas dan butt harus mengalami pemanasan awal di Pre-Heater PH-201 dengan temperatur sekitar 150oC sementara Green Scrap tidak mengalami pemanasan awal, karena Green Scrap yang digunakan dalam jumlah yang sedikit.
Bahan baku kokas dan butt yang telah mengalami pemanasan awal di Pre-Heater PH-201, dialirkan menuju Ko-Kneader KN-201, diatur temperatur sekitar
bercampur. Pasta yang dihasilkan oleh Ko-Kneader KN-201 masih kurang homogen, sehingga dibutuhkan pengadonan lebih lanjut lagi di Ko-Kneader KN-202 dengan temperatur 160oC dan 150 KwH. Dengan melakukan pengadonan lebih lanjut, maka diperoleh pasta anoda yang lebih homogen.
Tujuan dari pengadonan pasta anoda ini adalah untuk mendapatkan pasta anoda yang bagus dan pencampuran antara bahan bakunya sempurna. Temperatur yang digunakan dipertahankan selama proses pemanasan awal hingga proses pengadonan. Apabila proses pengadonan pasta anoda dilakukan dengan temperatur dibawah temperatur yang ditentukan, maka dapat mengakibat terjadinya penggumpalan atau ledakan dan kualitas pasta yang tidak baik. Jika temperaturnya diatas yang ditentukan dapat mengakibatkan pasta yang terlalu lunak dan akan sulit dicetak.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diuraikan oleh penulis berdasarkan analisa karya ilmiah ini, pengamatan dan pembahasan yang dilakukan adalah:
1. Temperatur yang digunakan pada tahapan pengadonan pasta anoda di Green Plant PT INALUM adalah:
a. Di Pre-Heater PH-201 = 148oC - 150oC
b. Di Ko-Kneader KN-201 = 152oC - 155oC
c. Di Ko-Kneader KN-202 = 157oC - 160oC
5.2. Saran
1. Kepada PT INALUM hendaknya tetap melakukan pengembangan dan penelitian dalam proses pengadonan pasta anoda agar diperoleh range temperatur yang menghasilkan anoda yang memiliki karakteristik yang baik dan lebih tahan lama.
DAFTAR PUSTAKA
Austin,G.T.,1996. Industri Proses Kimia
ga. Jakarta. Halaman 250-255.
. Jilid 1. Edisi KeLima. Penerbit Erlang
Bailey,A.R.,1967. A Text Book Of Metalurgy
New York, Pages 306-207.
, 2nd Edition. Macmilan & CO.LTD,
Laporan Praktek Kerja Lapangan.2008. PT INALUM. Green Plant, Baking Plant
dan Rodding Plant.
Bahasa Melayu.
Oxtoby, G. 1999. Prinsip-prinsip Kimia
Spalding,D.B.,1982.
Modern. Jilid II. Edisi Ke-4. Penerbit Erlangga. Jakarta.Halaman 212-213.
Heat and Mass Transfer in Metalurgical Syatems