Proses Peleburan Aluminium Dalam Tungku Reduksi Pada PT. Inalum Kuala Tanjung Batubara

40  94  14 

Teks penuh

(1)

PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

KARYA ILMIAH

JEFRI ARDIANSYAH PUTRA 0 7 2 4 0 9 0 1 4

PROGRAM DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar

Ahli Madya

JEFRI ARDIANSYAH PUTRA 0 7 2 4 0 9 0 1 4

PROGRAM DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM

TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

Kategori : KARYA ILMIAH

Nama : JEFRI ARDIANSYAH PUTRA

Nomor Induk Mahasiswa : 072409014

Program Studi : D 3 KIMIA INDUSTRI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Juli 2010

Diketahui

Departemen KIMIA FMIPA USU Dosen Pembimbing Ketua

DR. Rumondang Bulan, MS. Drs. Nimpan Bangun M.Sc

(4)

PERNYATAAN

PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

KARYA ILMIAH

Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2010

(5)

PENGHARGAAN

Syukur yang tiada henti penulis ucapkan atas kehadirat Allah SWT, yang selalu melimpahkan rahmat dan hidayahnya, serta karunia-Nya, sehingga penulisdapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah ini yang berjudul PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA. Karya ilmiah ini disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program studi untuk mendapatkan Ijazah Ahli Madya pada Program Diploma III Kimia Industri. Karya ilmiah ini memberikan informasi yang berkaitan dengan Pabrik Peleburan Aluminium PT. INDONESIA ASAHAN ALUMINIUM (PT INALUM). Informasi tersebut merupakan hasil studi pustaka, observasi lapangan dan analisis penulis yang diperoleh pada saat mengikuti Praktek Kerja Lapangan pada tanggal 21 Desember 2009 - 29 januari 2010.

Selama penulisan karya ilmiah ini, banyak kendala yang penulis hadapi. Tetapi berkat dorongan motivasi dan bantuan dari semua pihak, maka dalam kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya pada :

1. Kedua oran tua tercinta, ibunda Kurniawati dan ayahanda Sugiardi yang tiada henti melimpahkan kasih sayang, dukungan dan doa pada penulis, dan dengan sabarnya membimbing dan menasihati penulis.

2. Kakak-kakakku tercinta, Tuti Ardia Ningsih dan Youlita Ardian Eva Sari atas dukungan selama ini kepada penulis.

3. Bapak Drs. Nimpan Bangun. MSc selaku dosen pembimbing yang dengan sabar mendampingi dan membimbing penulis selama penyusunan Karya Ilmiah ini.

4. Bapak Prof. DR. Harry Agusnar MSc, M.Phil selaku Ketua Jurusan Progaram DIII Kimia Industri atas perhatiannya kepada seluruh mahasiswa D III Kimia Industri stambuk 2007.

5. Ibu Dra. Rumondang Bulan Nst, MS selaku Ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara atas dukungannya terhadap seluruh kegiatan perkuliahan DIII Kimia Industri.

6. PT. INALUM atas kesempatan yang diberikan untuk melaksanakan kerja praktek.

7. Bapak Ahmad Sabran, selaku pembimbing lapangan, pimpinan staff dan karyawan PT. INALUM yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan banyak masukan pada penulis.

(6)

jalan yang kita tempuh licin dan berduri,semoga kita tetap sabar dan teguh berada di jalan ini.

9. Sabri Abdurrahman dan Fadhlan Miswari Ritonga, terima kasih atas segalanya yang telah diberikan kepada saya.

10.AL BAZAR VOICE (Agus, Emir, Hadi, Heru, dan tentunya saya sendiri), semoga mimpi-mimpi kita akan segera terwujud.

11.D’ UNDERGROUND (Husni, Heru, Zuar, Arief, Arief CG, Zuhri, Rendi, Zuhri, Syukron, Jamal, Zimi, Dede, Dharma, fadlie, Dwi, Qisthi, Irvan). Semua hari yang pernah dilewati bersama adalah kenangan terindah.

12.M S C (Microbiologi Science Club) Bang Kabul, Mirza, Nasril, Ria, Yanti, Fendi dan lain-lain. Semoga kelompok belajar ini akan menjadi wadah untuk menambah dan mengembangkan wawasan mahasiswa.

13.Kennedy, Harry, Yusuf. Sahabat penulis sejak dulu yang telah sangat banyak mambantu penulis dalam menjalani aktifitas sehari-hari.

14.Kakak angkatku Ratih Maulidina Syahriani dan adik angkatku Anggi Rahayu yang telah memberikan dorongan dan motivasi dari awal penulis mulai memasuki perkuliahan hingga hari ini.

15.Seluruh mahasiswa praktek kerja lapangan di PT. INALUM Angkatan III khususnya dari seksi operasi pot reduksi (Agus, Arif, Emir, Putri, Syahri), serta rekan rekan mahasiswa dari FT USU, UISU, ITM, YP ADVENT, SINAR HUSNI semoga Allah tetap menjaga tali persaudaraan kita.

16.Rekan seperjuangan stambuk 2007 DIII KIMIA INDUSTRI. Semoga kebersamaan dan ikatan persaudaraan akan terus terjalin dari dulu hingga kini dan seterusnya.

17.Seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam penyelesaian Karya Ilmiah ini yan tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu.

Semoga segala bantuan dan dorongan yang telah diberikan kepada penulis akan memperoleh balasan dari Allah SWT.

Akhirnya, penulis menyadari bahwa kesempurnaan hanya milik Allah dan kekurangan pasti milik penulis. Karya Ilmiah ini masih penuh kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat menharapkan kritikan serta saran yang membangun untuk kesempurnaan Karya Ilmiah ini.

Medan, Mei 2010 Penulis

(7)

PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

ABSTRAK

Untuk menghasilkan aluminium cair dari bahan baku alumina (Al2O3), maka

dilakukan proses peleburan alumina menjadi aluminiium dengan menggunakan

prinsip elektrolisa yang ditemukan oleh Hall-Harould. Dari hasil analisa data diketahui bahwa proses peleburan aluminium dilakukan dengan menggunakan arus

(8)

SMELTING PROCESS OF ALUMINIUM AT REDUCTION PLANT IN PT.INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

ABSTRACT

To produce liquid aluminium from row material alumina (Al2O3), Therefore

alumina was processed in several steps electrolysed using done Hall-Harould methode. Data analysis on the processes of aluminium by using current 190 kA,

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK vi

ABSRTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL ix

BAB 1 LATAR BELAKANG 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Identifikasi Permasalahan 3

1.3 Tujuan 3

1.4 Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Aluminium 4

2.2 Sejarah Aluminium 5

2.3 Bahan Baku Aluminium 6

2.3.1 Bahan Baku Utama 6

(10)

2.3.1.2 Anoda 8

2.3.1.3 Katoda 9

2.3.2 Bahan Baku Penunjang 9

2.3.2.1 Kriolit 9

2.3.2.2 Soda Abu (Na2CO3) 10

2.3.2.3 Aluminium Fluorida (AlF3) 10

2.4 Aliran Proses Pembuatan Aluminium 11

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi Alumina 8

Tabel 2.2. Spesifikasi Soda Abu (Na2CO3) 11

Tabel 2.3. Spesifikasi AlF3 11

Tabel 4.1. Kondisi Pot Operasi peleburan Al2O3 memakai arus 190 kA dan 21

konsumsi alumina rata-rata tiap pot sebanyak 1,9 ton selama 24 jam

Tabel 4.2. produksi alumininium cair pada kondisi pot operasi peleburan 22 Al2O3 memakai arus 190 kA dan konsumsi alumina rata-rata tiap pot

(12)

PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

ABSTRAK

Untuk menghasilkan aluminium cair dari bahan baku alumina (Al2O3), maka

dilakukan proses peleburan alumina menjadi aluminiium dengan menggunakan

prinsip elektrolisa yang ditemukan oleh Hall-Harould. Dari hasil analisa data diketahui bahwa proses peleburan aluminium dilakukan dengan menggunakan arus

(13)

SMELTING PROCESS OF ALUMINIUM AT REDUCTION PLANT IN PT.INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

ABSTRACT

To produce liquid aluminium from row material alumina (Al2O3), Therefore

alumina was processed in several steps electrolysed using done Hall-Harould methode. Data analysis on the processes of aluminium by using current 190 kA,

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Industri peleburan aluminium mulai berkembang sejak Charles Hall dan Paul Heroult

yang secara terpisah menemukan proses produksi aluminium yang lebih sederhana pada tahun 1886, yaitu dengan cara mereduksi aluminium (Al) dari bahan baku

alumina (Al2O3) dengan proses elektrolisis. Dalam proses ini, bahan karbon (C)

dipakai sebagai elektroda, kriolit (Na3AlF6) sebagai larutan elektrolit, dan arus listrik

searah (DC) sebagai sumber energi pemisah Al dari senyawa alumina (Al2O3), dan

menjaga agar elektrolit maupun metal cair yang terbentuk tetap terjaga dalam fase cair di dalam tungku reduksi.

PT. Indonesia Asahan Aluminium (PT. Inalum) merupakan proyek kerjasama

antara Pemerintah Indonesia, Perusahaan swasta Jepang dan Pemerintah Jepang yang bergerak di bidang industri peleburan aluminium. PT. Inalum berlokasi di Kuala

Tanjung, Kecamatan Sei Suka, Kabupaten Batubara Sumatera Utara. PT. Inalum adalah satu-satunya pabrik peleburan aluminium yang ada di Indonesia, bahkan di Asia Tenggara dengan kapasitas 1,3 ton atau lebih aluminium cair/hari. PT. Inalum

memiliki tiga pabrik utama yaitu :

1.1.1 Unit Karbon (Carbon Plant)

(15)

pabrik penangkaian (rodding plant). Di pabrik karbon mentah, bahan baku kokas dan

hardpitch dicampur dan dibentuk menjadi blok anoda dan dipanggang dengan

temperatur 1250oC kemudian di bawa ke pabrik penangkaian untuk dipasangkan

tangkai dengan menggunakan cast iron. Blok anoda di pabrik reduksi berfungsi sebagai elektroda

1.1.2 Unit Reduksi (Reduction Plant)

Pabrik reduksi terdiri dari 3 gedung dengan 510 tungku Prebaked Anode

Furnace (PAF) dengan desain 175 KA, namun sudah di tingkatkan hingga 199 KA,

beroperasi pada suhu 960 oC. Pada tungku reduksi bahan baku alumina akan

dielektrolisa sehingga menghasilkan aluminium cair (molten). Setiap pot rata-rata dapat menghasilkan aluminium sekitar 1,3 ton atau lebih aluminium cair/hari.

1.1.3 Unit Penuangan (Casting Plant)

Di pabrik penuangan aluminium cair dituangkan ke dalam Holding Furnace dengan kapasitas 30 ton. Aluminium cair ini kemudian dicetak ke dalam cetakan

Casting Machine dengan kapasitas 12 ton/jam dan menghasilkan aluminium batangan

(ingot) yang beratnya masing-masing 50 lbs (+ 22,7 kg).

Prinsip dasar dari industri peleburan aluminium adalah reaksi elektrolisa. Dimana proses elektrolisa di dalam tungku dapat berlangsung dengan adanya material yang digunakan untuk memproduksi aluminium. Adapun

material-material tersebut adalah: Alumina (Al2O3), anoda karbon (C), katoda, larutan bath

yang terdiri atas kliorit (Na3AlF6), AlF3, soda abu (Na2CO3), tegangan listrik, dsb.

(16)

Dari uraian diatas, maka penulis merasa tertarik untuk memilih judul :

PROSES PELEBURAN ALUMINIUM DALAM TUNGKU REDUKSI PADA PT. INALUM KUALA TANJUNG BATUBARA

1.2 Permasalahan

Bagaimana terjadinya proses peleburan Al2O3 menjadi aluminium cair.

1.3 Tujuan

Mempelajari kondisi peleburan Al2O3 menjadi aluminium cair.

1.4 Manfaat

(17)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Aluminium

Aluminium adalah logam yang ringan dan cukup penting dalam kehidupan

manusia. Aluminium merupakan unsur kimia golongan IIIA dalam sistim periodik unsur, dengan nomor atom 13 dan berat atom 26,98 gram per mol (sma). Di dalam udara bebas aluminium mudah teroksidasi membentuk lapisan tipis oksida (Al2O3)

yang tahan terhadap korosi. Aluminium juga bersifat amfoter yang mampu bereaksi dengan larutan asam maupun basa. (Anton J. Hartono, 1992)

Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat – sifat yang baik lainnya sebagai sifat

logam. (Surdia, T. 2005)

Aluminium (Al) mempunyai massa atom 27 (hanya ada satu isotop natural), nomor atom 13, densitas 2,79 g/cm, titik lebur 660,4 oC, dan titik didih 2467 oC.

Aluminium adalah logam berwarna putih silver. Memiliki potensi redoks -1,66 V, bilangan oksidasi +3, dan jari-jari atom yang kecil yaitu 57 pm untuk stabilitas dari senyawa aluminium.

(18)

kelarutan Al3+ meningkat. Reaksi jenis ini meningkatkan jumlah Al3+ dalam keadaan

encer. Berikut ion yang dibentuk dalam larutan aluminium hidroksida pada pH dibawah 5,5 : Al(OH)2+, Al(OH)2+, dan Al3+.

Aluminium murni tidak stabil dalam proses oksidasi. Dalam keadaan berhubungan dengan udara aluminium membentuk lapisan tipis oksida diats permukaan serta membentuk lapisan pelindung yang tahan terhadap korosi.

Aluminium oksida membentuk dua bentuk isomer α – Al2O3 dan γ – Al2O3.

(Seiler,1994)

2.2 Sejarah Aluminium

Aluminium ditemukan kira-kira sekitar 160 tahun yang lalu dan mulai diproduksi skala industri sekitar 90 tahun yang lalu. Berikut sejarah perkembangan

tentang penemuan aluminium

1. Pada tahun 1782, seorang ilmuwan Prancis bernama Lavoiser telah menduga bahwa aluminium merupakan logam yang terkandung di dalam alumina,

2. Pada tahun 1807, ahli kimia Inggris bernama Humphrey Davy berhasil memisahkan alumina secara elektrokimia logam dan yang diperoleh dari

pengujian tersebut adalah aluminium,

3. Pada tahun 1821, biji sumber aluminium ditemukan di Prancis Selatan,

tepatnya di kota Lesbaux, yang dinamakan bauksit,

4. Pada tahun 1825, ahli kimia Denmark, Orsted berhasil memisahkan aluminium murni dengan cara memanaskan aluminium chloride dengan kalium amalgam

(19)

5. Pada tahun 1886, mahasiswa Oberlin College di Ohio, Amerika Serikat

bernama Charles Martin – Hall menemukan dengan cara melarutkan alumina (Al2O3) dalam lelehan kliorit (Na3AlF6) pada temperatur 960 OC dalam

bentuk kotak yang dilapisi logam karbon dan kemudian melewatkan arus listrik melalui ruang tersebut. Cara ini dikenal dengan proses Hall – Heroult, karena ini terjadi pada tahun yang sama dengan seorang Prancis yang bernama

Paul Heroult,

6. Pada tahun 1888, ahli kimia Jerman Karlf Josef Bayern menemukan cara

memperoleh alumina dari bauksit secara pelarutan kimia. Sampai saat ini cara Bayer masih digunakan untuk memproduksi alumina dari bauksit secara industry dan disebut dengan proses Bayer. (Davis, Jr, 1993)

2.3 Bahan Baku Aluminium

Untuk memproduksi aluminium diperlukan :

2.3.1 Bahan Baku Utama

2.3.1.1Alumina

Adapun pembagian dari alumina berdasarkan ukuran partikelnya adalah :

1. Alumina Sandy ( γ- Al2O3)

Alumina sandy banyak ditemukan di Amerika, yang berbentuk serbuk yang diproduksi pada pembakaran yang lebih rendah dari alumina floury. Alumina sandy

(20)

Alumina floury banyak ditemukan di Eropa, dimana alumina jenis ini

diperoleh melalui proses Bayer, selanjutnya diproses lagi untuk memperoleh aluminium cair. Proses yang digunakan adalah Hall – Heroult, prinsip yang dipakai

melalui reduksi alumina. Reduksi dilakukan secara elektrolisa terhadap alumina yang dilarutkan dalam larutan elektrolit cair dan dialirkan arus listrik. Dengan mengalirkan arus listrik tersebut pada kedua elektroda (anoda dan katoda) maka akan terjadi proses

elektrolisa, sehingga terbentuk endapan aluminium cair pada katoda. (Grjotheim, 1998)

Alumina diperoleh dari bauksit melalui beberapa proses Bayer. Bauksit merupakan bahan baku Al yang terdiri dari Al2O3 (aluminium oksida) dan memiliki

kemurnian yang berbeda seperti besi oksida, aluminium silica dan titanium oksida. Aluminium oksida (Al2O3) atau alumina biasanya beruba Kristal ion. Tetapi ion

oksida (O-2) dipolarosasi oleh ion aluminium sehingga sebagian ikatannya bersifat

kovalen. Aluminium oksida meleleh pada 2035oC. Zat ini tidak larut dalam air, stabil dan keras. Aluminium oksida adalah amfoter. Zat ini melarut dengan lambat dalam

asam encer maupun basa encer.

3. Al2O3 (s) + 6 H+ (aq) 2 Al3+(aq) + 3 H2O(l)

4. Al2O3 (s) + 2 OH- (aq) + 3 H2O  2 Al(OH)4-

PT. INALUM tidak menghasilkan alumina sendiri tetapi diperoleh dari negara

(21)

Tabel 2.1. Spesifikasi Alumina

Item Satuan Spesifikasi

Loss on Ignition (300-10000C) % 1,00 maks

SiO2 % 0,03 maks

Fe2O3 % 0,03 maks

TiO2 % 0,005 maks

Na2O % 0,600 maks

CaO % 0,060 maks

Al2O3 % 98,40 min

Spesific Surface Area M2/g 40-80

Particle Size

+ 100 mesh % 12,0 maks

+ 150 mesh % 25 min

- 325 mesh % 12,0 maks

Angle of Refuse Deg 30-34

(22)

2.3.1.2Anoda

Anoda adalah elektroda bermuatan listrik positif. Jenis anoda yang dipakai adalah jenis anoda prebaked, anoda yang digunakan di seksi reduksi dibuat di gedung

karbon dengan bahan kokas dan hard pitch

Dalam Proses elektrolisis reaksi yang dapat terjadi pada anoda adalah :

C (s) + O2 (g) CO2 (g)

C (s) + CO2 (g) 2 CO (g)

Jika potensial sel elektrolisis lebih besar dari 1,02 volt maka reaksi yang dapat terjadi adalah :

2 Al2O3 (sat) + 3 C (s) 4 Al (l) + 3 CO2 (g)

Anoda karbon berfungsi sebagai reduktor dalam proses elektrolisis alumina. Anoda karbon diproduksi pada pabrik karbon (Carbon Plant). Komposisi karbon

terdiri dari 60% kokas minyak, 15% hardpitch, dan 20% butt (puntung anoda). Sifat-sifat anoda yang dipakai adalah :

1. Tahan terhadap perubahan panas (heat shock) sehingga sulit retak pada saat

beroperasi pada temperatur tinggi.

2. Angka muai panas yang rendah agar anoda sulit terlepas dari tangkai anoda pada temperatur tinggi.

(23)

4. Konduktivitas listrik tinggi (0,0036 – 0,0091 ohm.cm) agar aliran listrik

efektif.

Bahan Baku Penunjang

2.3.1.3Katoda

Katoda adalah elektroda bermuatan listrik negatif. Ditinjau dari bahan bakunya

dan prose pembuatannya, katoda dibagi atas 4 jenis, yaitu :

1. Blok katoda Amorphous, bahan bakunya antrasit, dipanggang pada

suhu ± 1.200oC

2. Blok katoda semi graphitic, bahan bakunya grafit, dipanggang pada suhu ± 1.200oC

3. Blok katoda semi graphitic, bahan bakunya yang mengalami proses pemanasan sampai suhu ± 2.300oC

4. Blok katoda graphitic, bahan bakunya kokas mengalami proses

grafitasi suhu ± 3.000o.

(Jody, B. J., dkk, 1992)

Reaksi yang dapat terjadi di sekitar katoda adalah dekomposisi ion AlF 4-dari kriolit menjadi ion Al3+ dan ion F- :

AlF4- Al3+ + 4F-

(24)

Dan reaksi antara natrium dari kriolit dengan Al :

Al (l) + 3 Na+ 3 Na + Al3+

2.3.2 Bahan Baku Penunjang

2.3.2.1Kriolit

Kriolit dapat mengandung CaF2 dan AlF3 yang dapat membentuk kriolit Na3AlF6.

Sifat-sifat kriolit adalah :

1. Konduktivitas listrik baik.

2. Memiliki berat jenis yang rendah. 3. Temperatur kristalisasi primer rendah.

4. Stabil dalam keadaan cair.

5. Dapat melarutkan alumina dalam jumlah besar.

Untuk memperbaiki sifat- sifat kriolit tersebut, bath biasanya ditambah dengan beberapa bahan tambahan seperti fluorida, alkil metal, AlF3 dan CaF2.

2.3.2.2 Soda Abu (Na2CO3)

Soda abu berfungsi memperkuat struktur katoda dan dinding samping agar sulit

tererosi. Lapisan dinding samping dengan Na2CO3 dilakukan pada tahap transisi untuk

membantu proses pembentukan kerak samping. Selain mencegah erosi oleh bath, soda abu berfungsi sebagai isolasi termal.

(25)

Komposisi Loss on Ignitation (LOI)

Fe2O3 NaCl Insoluble water

2.3.2.3 Aluminium Fluorida (AlF3)

Aluminium fluorida berfungsi menjaga keasaman bath dan merupakan bahan yang dituangkan secara manual jika kelebihan AlF3 kurang didalam bath. Spesifikasi

AlF3 yang digunakan oleh PT INALUM adalah:

Tabel 2.1. Spesifikasi AlF3

Item Unit Spesifikasi

AlF3 % 93 minimal

SiO2 % 0,25 maksimal

P2O5 % 0,02 maksimal

Fe2O3 % 0,07 maksimal

(26)

Loss on Ignitation 300-1000oC % 0,85 maksimal

Bulk density gram/cc 0,7 minimal

Particle Size (Tyler Mesh) Typical

+ 150 mesh % 25-60

+ 200 mesh % 50-75

+ 320 mesh % 75 inimal

(PT Inalum, 2009)

2.4 Aliran Proses Pembuatan Aluminium

2.4.1 Diagram Alir Bahan Baku

Bahan-bahan untuk keperluan produksi Aluminium pertama sekali didatangkan melalui pelabuhan. Bahan-bahan tersebut adalah alumina, kokas, hard

pitch. Alumina akan dimasukkan ke silo alumina (alumina silo), kokas kedalam silo

kokas (coke silo), pitch kedalam pitch storage house. Pemasukan bahan-bahan tersebut menggunakan ban berjalan (belt conveyer).

Alumina yang berada didalam silo alumina kemudian kemudian dibawa ke dry

scrubber system untuk direaksikan dengan gas HF yang berasal dari pot. Hasil dari

reaksi ini adalah reacted alumina yang akan dimasukkan kedalam hopper pot dengan

menggunakan Anode Changing Crane (ACC). Dari hopper pot, reacted alumina akan dimasukkan kedalam tungku reduksi.

(27)

berfungsi sebagai perekat (binder). Campuran ketiga bahan ini akan dicetak

menggunakan Shaking Machine di Anode Green Plant dan selanjutnya mengalami pemanggangan pada baking furnace. Hasilnya adalah blok anoda (anode block) di

Pabrik Pemanggangan Anoda (Anode Baking Plant).

Blok-blok anoda kemudian akan dipasangi tangkai (anode assembly) di Anode

Baking Plant. Anoda tersebut kemudian akan dikirimkan ke Pabrik Reduksi

(Reduction Plant) untuk keperluan proses elektrolisis alumina menjadi aluminium. Setelah + 28 hari anoda diganti dan sisa-sisa anoda (butt) dibersihkan. Butt ini

kemudian akan dihancurkan dan dimasukkan ke silo butt. Butt kemudian dipakai kembali (recycle) sebagai bahan pembuatan anoda bersama kokas dan pitch.

Pada tungku reduksi akan terjadi proses elektrolisis alumina. Proses ini akan

menghasilkan gas HF yang akan dialirkan ke dry scrubber system untuk bereaksi dengan alumina dan dibersihkan lalu dibuang melalui cerobong gas cleaning system. Aluminium cair (molten) yang dihasilkan dibawa ke Pencetakan (Casting Shop)

menggunakan Metal Transport Car (MTC). Di casting shop aluminium cair dimasukkan kedalam holding furnace, lalu dituang ke mesin pencetakan (casting

machine) untuk dicetak menjadi ingot aluminium dengan berat masing-masing ingot

(28)

Gambar 2.1. Laju Aliran Material

2.6.2 Fasilitas Utama di Gas Cleaning

2.4.2.1 Fresh Alumina Handling System

Sistem ini menangani penyimpanan fresh alumina di dalam silo alumina dan pengirimannya ke dry scrubbing system. Banyaknya alumina yang dikirimkan diukur dengan flowmeter.

1.Dry Scrubbing System

Sistem ini berfungsi menyaring debu dan mengadsorbsi gas fluoride yang berasal dari pot reduksi. Fresh alumina dari silo, dialirkan melalui air slide kedalam

reactor dan direaksikan dengan gas buang dari pot reduksi. Gas dihisap dari pot

(29)

kemudian disaring di dalam bag filter. Udara yang sudah bersih dibuang ke atmosfer

melalui exhaust stack.

Untuk menjaga tekanan di dalam bag filter stabil, alumina dan debu yang

menempel di kain bag filter perlu dihembus secara periodic dengan udara bertekanan rendah yang diatur melalui damper. Udara ini berasal dari reverse flow fan. Alumina yang jatuh kemudian ditampung didalam hopper bag filter, dialirkan dan

disirkulasikan kembali kedalam reactor untuk bereaksi kembali dengan gas buang. Dengan cara demikian, kontak antara gas buang dengan alumina di dalam reactor

lebih efektif. Setelah reaksi adsorpsi selesai melalui sistem overflow, alumina dari

hopper bag filter dikeluarkan dan dialirkan memakai air slide menuju bin reacted

alumina.

2. Reacted Alumina Handling System

Sistem ini menangani penyimpanan sementara reacted alumina di bin reacted

alumina. Reacted alumina kemudian dialirkan menuju Bath Material Mixing Centre

(BMMC) untuk dicampur dengan material bath. Campuran alumina dan material bath kemudian disimpan sementara di day-bin melalui belt conveyer. Campuran ini

selanjutnya digunakan di pot reduksi sebagai bahan baku.

2.7 Reaksi Elektrolisis

Reaksi Utama Elektrolisis Alumina

Pada industri elektrolisis alumina dengan menggunakan anoda karbon adalah sebagai berikut :

(30)

Reaksi ini berlangsung pada temperatur sekitar 945o – 965o, beda potensial 1,18 volt.

Mekanisme reaksi yang paling sering terjadi adalah reduksi Al2O3 secara langsung

dengan reaksi :

Al2O3 AlO2- + AlO+

AlO2 Al3+ + 2 O

2-Reaksi katodik : 2 Al3+ + 6e- 6 Al

Reaksi anodik : 3 O2-3/2 O2 + 6e-

Reaksi diatas adalah reaksi utama, reaksi ini tidak mengabaikan fakta bahwa Na mengendap pada katoda.

2.6 Kegunaan Aluminium

Dilihat dari segi kuantitas dan kualitas, kegunaan aluminium dapat mengatasi

kegunaan logam lain kecuali besi. Karena itu aluminium sangat penting dalam kehidupan sehari – hari dan berpengaruh terhadap perkembangan ekonomi dunia,

dikarenakan aluminium diprediksi akan menjadi komoditi ekspor dunia.

Aluminium murni mempunyai kekuatan tegangan yang rendah, tetapi

mempunyai kemampuan untuk membentuk alloy bersama dengan banyak unsur seperti tembaga, seng, magnesium, mangan dan silikon. Pada saat ini hampir semua bahan yang dianggap aluminium adalah sebenarnya sejenis alloy aluminium bukan

(31)

Apabila digabung secara proses termomekanikal, alloy aluminium

menunjukkan peningkatan kekuatan dari segi sifat mekanikal. Alloy aluminium membentuk komponen penting dalam pesawat udara dan roket, ini dikarenakan

kekuatan yang meningkat.

Sebagian dari kegunaan – kegunaan aluminium yaitu :

1. Pengankutan (kendaraan, kapal terbang, kendaraan landasan, kapal

laut, dsb)

2. Pembungkus (tin aluminium, keranjang aluminium, dsb)

3. Perawatan air

4. Pembinaan (tingkap, pintu, dwai binaan, dsb)

5. Barangan pengguna tahan lama (perkakas, peralatan dapur, dsb)

6. Talian penghantaran elektrik (berat pengalir aluminium adalah setengah dari berat tembaga dengan kekonduksian yang sama dan lebih murah)

7. Jendela

8. Aluminium murni

(32)

BAB 3

BAHAN DAN METODE

3.1 Peralatan Proses peleburan

a. Tungku peleburan terdiri dari

1. Kerangka tungku

2. Tempat alumina (Alumina Hopper) 3. Pemecah kerak (Blade)

4. Anode Block

5. Khatode Block 6. Gas Duct

7. Penutup tungku (Side Cover) 8. Penjepit anoda (Anode Clamp) 9. Blade

b. Alarm Indikator

c. Anode Changing Crane (ACC)

d. Laddle Metal

e. Laddle Bath

f. Ladle kokas

g . Anode Jacking Flame

(33)

a. Alumina (Al2O3)

b. Anoda Karbon

c. Kriolit (Na3AlF6)

d. Katoda Karbon

e. Aluminium Fluorida (AlF3)

f. Soda Abu (Na2CO3)

g. Metal Cair

h. Tenaga Listrik

3.3Metode Kerja

3.3.1 Start up

3.3.1.1 Metode start up untuk gas baking

1. Gas LPG dimatikan, kemudian burner dilepaskan dari dalam pot.

2. Cover yang ada di sekeliling pot terbuka, kemudian arus diturunkan hingga 130 kA.

3. Ditaburkan serbuk kliorit ditaburkan di sekeliling dinding pot, ini dilakukan

agar tidak banyak panas yang hilang.

4. Dimasukkan bath cair sebanyak 12 ton, kemudian setelah bath telah habis

(34)

5. Dimasukkan alumina ke dalam pot.

6. Pertahankan funken selama 10 – 15 menit dan setelah itu funken dimatikan dengan menyemprotkan udara kering ke dalam bath cair dengan menggunakan

pipa AE, sehingga akan hilanglah gas sisa hasil gas baking. 7. Dimasukkan bath cair yang pertama sebanyak 6 ton.

8. Hood ditutup seluruhnya kemudian peralatan dikembalikan ke tempat yang

telah ditentukan.

9. Setelah satu hari dilakukan metal charging yaitu pemasukan metal cair ke

dalam tungku sebanyak 12 ton. 10. Dicatat data-data operasi start up.

3.3.1.2 Metode Start Up untuk Electric Baking

1. Kokas isolasi dikeluarkan dengan menggunakan ladel kokas.

2. PHS dimasukkan untuk menutup arus listrik, alat control Anode Current

Distribution Device (ACDD) dilepas dan diletakkan di tempat yang telah

ditentukan.

3. Posisi busbar diatur pada 280 mm kemudian anoda diangkat + 100 mm dan anoda diklem menggunakan ACC.

4. Dengan menggunakan motor jack posisi busbar dinaikkan ke posisi 100 mm.

5. Kokas dasar didorong ke bagian sisi panjang arus masuk dengan menggunakan sapu kokas yang dibantu dengan forklift putar dan kokas dasar dihisap dengan

ladel kokas sampai habis.

6. Busbar diturunkan ke posisi 360 mm kemudian arus diturunkan sampai 130

(35)

7. Bath cair sebanyak 6 ton yang diambil dari pot penyedia bath dituang ke

dalam pot.

8. PHS dicabut dan posisi busbar diatur hingga terjadi funken (AE) dan arus

dinaikkan kembali hingga normal 9. Dimasukkan alumina ke dalam pot.

10.Funken dipertahankan selama 10 – 15 menit dan setelah itu funken dimatikan

dengan jalan menyemprotkan udara kering ke dalam bath cair dengan menggunakan pipa AE.

11.Bath cair yang kedua sebanyak + 4 – 5 ton dimasukkan ke dalam pot.

12.Hood ditutup seluruhnya kemudian peralatan dikembalikan ke tempat yang

telah ditentukan.

13. Setelah satu hari dilakukan metal charging yaitu pemasukkan metal cair ke dalam tungku sebanyak 12 ton.

14.Dicatat data-data operasi start up. 3.3.2 Pemasukan Alumina (Alumina Feeding)

Setelah pot reduksi beroperasi secara normal, maka pengisian alumina

(Alumina feeding) dilakukan secara otomatis yang diatur secara komputerisasi.

3.3.3 Pengambilan metal cair (metal tapping – MT)

Metal cair hasil proses produksi, setiap hari diambil dengan disedot dengan menggunakan ladel metal yang digantungakan pada ACC. Banyanknya metal yang diambil dari setiap pot disesuaikan dengan tinggi metalnya yang kondisi pot itu

(36)

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Dari hasil kerja praktek yang dilaksanakan pada proses operasi tungku reduksi,

dilakukan pengamatan langsung ke lapangan dan memperoleh data-data pot yang diambil secara acak.

Table 4.1 Kondisi pot operasi peleburan Al2O3 memakai arus 190 kA dan konsumsi

alumina rata-rata tiap sebanyak 1,9 selama 24 jam

Nomor pot η AE v T

101 93,3 % 0,23 4,277 V 953,4 oC

122 89,24 % 0,23 4,301 V 957,0 oC

201 91,65 % 0,14 4,265 V 956,3 oC

222 92,41 % 0,18 4,304 V 956,4 oC

301 92,18 % 0,16 4,304 V 955,5 oC

322 93,64 % 0,12 4,316 V 954,5 oC

401 92,51 % 0,17 4,324 V 952,5 oC

422 92,18 % 0,14 4,305 V 955,2 oC

(37)

Keterangan :

η = Current Effisiensi

AE = Anode Effect

v = Beda Potesial

T = Temperatur

4.2 Pembahasan

Selama operasi peleburan aluminium berlangsung, kondisi dari setiap pot

reduksi tidaklah selalu sama. Ada kalanya dimana pot beroperasi degan normal, dan terkadang pot beroperasi dalam kondisi tidak normal. Untuk menjaga agar operasi pot

berjalan dengan baik maka dibutuhkan pengawasan secara berkelanjutan. Dari data diatas dapat kita tentukan

a. Konsumsi alumina (C) per hari dapat dihitung dengan cara : C = 0,3554 x I x η x t x uc x n

= 0,3554 x 0,923 x 190 x 24 x 1,90 x 504

= 1351 ton per hari

b. Produksi alumina (P) dapat dihitung dengan cara :

(38)

= 1412 kg

= 1,4 ton per hari

Tabel 4.2. Produksi aluminium cair pada kondisi pot operasi peleburan Al2O3

memakai arus 190 kA dan konsumsi alumina rata-rata tiap

sebanyak 1,9 selama 24 jam

Nomor pot η AE v T P

(39)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dengan konsumsi Al2O3 sebanyak 1351 ton per hari menggunakan arus sebesar

190 v, suhu rata rata tiap pot adalah 955oC current efficiency rata rata 0,923 dan jumlah pot yang beroperasi pada tungku reduksi sebanyak 504 unit, dapat

menghasilkan aluminium cair sebanyak 1,4 ton per hari.

5.2 Saran

Untuk mendapatkan hasil yang optimum pada proses peleburan aluminimum maka sebaiknya suhu dipertahankan secara konstan dan dilakukan pengawasan

(40)

DAFTAR PUSTAKA

Davis, J.R. 1993. Aluminium and Aluminium Alloys. Ohio, USA: Davis and Chargin

Falls.

Hartomo, J. Anton. 1992. Mengenal Lapisan Logam. Yogyakarta : Andi Offset

Jody, B, dkk. 1992. Recyling of Aluminium Salt Cake. London: J. Res Management

and Technology

PT. INALUM.,(2003), ”Proses Produksi Aluminium”, Bahan Bacan Untuk OJT, PT.

INALUM, Kuala anjung, Asahan.

Oxtoby, W. D. 2003. Kimia Modern. Edisi Keempat. Jilid 11. Jakarta : Erlangga

Satija, B.R., (1997), ”A text Book Of Inorganic Chemistry”, Har-Anand Publications

Pvt ltd, New Delhi

Seiler, H.G., (1994), ”Handbook On Metal In Clinic and Analitycal Chemistry”,

Marcel Dekker Inc., New York.

Surdia, T., Saito S. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan Keenam. Jakarta: PT

Figur

Tabel 2.1. Spesifikasi AlF3
Tabel 2 1 Spesifikasi AlF3 . View in document p.25
Gambar 2.1. Laju Aliran Material
Gambar 2 1 Laju Aliran Material . View in document p.28
Table 4.1 Kondisi pot operasi peleburan Al2O3 memakai arus 190 kA dan konsumsi
Table 4 1 Kondisi pot operasi peleburan Al2O3 memakai arus 190 kA dan konsumsi . View in document p.36
Tabel 4.2. Produksi aluminium cair pada kondisi pot operasi peleburan Al2O3
Tabel 4 2 Produksi aluminium cair pada kondisi pot operasi peleburan Al2O3 . View in document p.38

Referensi

Memperbarui...