PENENTUAN KADAR BESI DALAM ALUMINIUM CAIR
TERHADAP KUALITAS PRODUK AKHIR
DI PT.INALUM KUALA TANJUNG
TUGAS AKHIR
SITI NURJANNAH
082409010
PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENENTUAN KADAR BESI DALAM ALUMINIUM CAIR
TERHADAPO KUALITAS PRODUK AKHIR
DI PT.INALUM KUALA TANJUNG
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli
Madya
SITI NURJANNAH
082409010
PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENENTUAN KADAR BESI DALAM ALUMINIUM
CAIR TERHADAP KUALITAS PRODUK AKHIR
DI PT.INALUM KUALA TANJUNG
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : SITI NURJANNAH
Nomor Induk Mahasiswa : 082409010
Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYATAAN
PENENTUAN KADAR BESI DALAM ALUMINIUM CAIR TERHADAP KUALITAS PRODUK AKHIR DI PT.INALUM KUALA TANJUNG
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Mei 2011
PEBGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahiim
Puji dan syukur penulis haturkan ke-hadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dalam waktu yang telah ditetapkan. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Program Diploma III Kimia Industri.Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya penulis mendapatkan banyak bantuan, maka dengan segala kerendahan hati, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Keluargaku tercinta, Ayahanda Muhadi dan Ibunda Triswati serta Adik saya Ipat, Habsyah, dan Yusuf yang memberikan semangat serta perhatian yang cukup besar selama masa perkuliahan saya.
2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc sebagai
Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU.
3. Ibu Dra. Emma Zaidar, M.Sc dan Ibu Dra. Herlince Sihotang, M.Si sebagai Ketua dan Sekretaris Program studi D-3 Kimia FMIPA USU.
4. Ibu Dr. Marpongahtun, M.Sc sebagai dosen pembimbing yang dengan ikhlas telah meluangkan waktu, saran, petunjuk untuk membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak dan Ibu Dosen di Departemen Kimia program studi D-3 Kimia Industri
yang telah banyak memberikan ilmu dan motivasi selama saya mengikuti pendidikan.
6. Teman spesial bagi penulis Dwi Prastyo yang telah memberikan motivasi,
perhatian dan waktunya selama pengerjaan tugas akhir ini.
7. Teman-teman satu PKL penulis yaitu Tami, Dinna , Ayu, Rio, Anugerah, Dennie, Eva yang mana sama-sama menimba ilmu di PT. INALUM dan memberikan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Seluruh teman-teman satu angkatan 2008 yang tidak bisa penulis sebutkan
namanya yang telah memberikan suasana indah semasa perkuliahan di KIMIA INDUSTRI
Hanya do’a yang dapat penulis sampaikan kepada Allah SWT. Mudah-mudahan kebaikan yang diterima penulis dari semua pihak yang telah membantu, kiranya Allah SWT membalas kebaikan tersebut. Penulis dengan segala kemampuan berusaha menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya.
ABSTRAK
DETERMINE THE IRON CONCENTRATION OF MOLTEN IN QUALITY OF THE FINAL PRODUCT IN PT.INALUM KUALA TANJUNG
ABSTRAC
DAFTAR ISI
2.1 Sejarah Umum Aluminium 4
2.2 Alumina 5
2.3 Aluminium 6
2.4 Sifat-Sifat dan Kegunaan Aluminium 7
2.4.1 Sifat-Sifat Aluminium 7
2.4.2 Kegunaan Aluminium 8
2.5 Produksi Aluminium 10
2.5.1 Bahan Baku 10
2.5.2 Peleburan 10
2.5.3 Proses Hall Heroult 10
2.6 Penyebab Naiknya Kadar Besi di dalam Aluminium 11
2.7 Proses Pengolahan Aluminium di Casting Plant 12
2.8 Standar Pengendalian Grade Produk 16
BAB 3 BAHAN DAN METODE PERCOBAAN 18
3.1 Alat 18
3.2 Bahan 18
3.3 Prosedur Kerja 19
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 22
4.1 Hasil 22
4.2 Perhitungan 23
4.3 Pembahasan 27
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 28
5.1 Kesimpulan 29
5.2 Saran 29
DAFTAR PUSTAKA 30
DAFTAR LAMPIRAN
1 Standar Pengendalian Grade Produk 31
ABSTRAK
DETERMINE THE IRON CONCENTRATION OF MOLTEN IN QUALITY OF THE FINAL PRODUCT IN PT.INALUM KUALA TANJUNG
ABSTRAC
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perseroan Terbatas Indonesia Asahan Aluminium (PT.INALUM) adalah perusahaan
peleburan aluminium yang merupakan kerjasama antara 12 perusahaan Jepang yang
tergabung dalam NAA (Nippon Aluminium Asahan) dengan pemerintah Indonesia
memiliki saham 41,12% dan NAA Jepang 58,88%. Aluminium cair dapat direduksi
dengan cara elektrolisa alumina (Al2O3) yang dilarutkan dengan garam kriolit (Na3AlF6).
Aluminium cair merupakan produk akhir dari pot – pot reduksi yang akan dibawa dari
gedung reduksi dengan menggunakan mobil pengakut aluminium cair (MTC) yang
dilengkapi dengan vacum ladle kemudian dituang didapur dengan menggunakan crane
hoist dengan memiringkan vacum ladle sebelum proses ini dilakukan terlebih dahulu
dimasukkan cold metal (out product, scrap, scum) kedalam dapur. Temperatur aluminium
cair setelah proses pengisian diharapkan lebih dari 7300C dan jumlah aluminium yang
diamasukkan kedalam dapur ± 30 ton.
PT.INALUM merupakan perusahaan peleburan aluminium yang dapat
menghasilkan produk berupa aluminium batangan (ingot) yang kemurniannya sangat
tinggi. Namun, untuk menghasilkan aluminium batangan yang murni tersebut diperlukan
pula bahan baku yang kemurniannya lebih dari 98% dengan zat pengotornya antara lain
Fe2O3, SiO2, Na2O, dan CaO. Aluminium yang dihasilkan banyak mengandung unsur –
unsur zat pengotor antara lain Fe, Si, Cu, Ti, Mn, V, Ga, Mg, Na, Ni, Zn, Cr dan B. Zat
kandungan Fe tidak terlalu tinggi, maka perlu dilakukan langkah-langkah
penanggulangan sesuai dengan standar pengendalian grade produk yang telah ditetapkan
oleh PT INALUM , agar produk yang dihasilkan sesuai dengan grade yang diinginkan
(PT.INALUM, 2003).
Bahan baku untuk memproduksi aluminium batangan digunakan alumina, pitch
keras dan kokas. Alumina ini diperoleh dari bauksit yang kemudian diolah dengan proses
Bayer. Jika kadar zat-zat pengotor didalam bauksit rendah,maka zat pengotor didalam
alumina juga rendah. Sehingga untuk menghasilkan aluminium batangan yang baik maka
harus dikontrol zat-zat pengotornya yang pada awalnya terdapat pada bahan baku alumina
(Anonim, 1982).
Kadar Fe dalam aluminium dapat mempengaruhi kualitas aluminium, dimana
aluminium akan memiliki permukaan yang tidak rata, berwarna kusam dan mudah
mengalami korosi, sehingga perlu dilakukan pengendalian agar kadar Fe dalam
aluminium tetap terjaga dan sesuai dengan standar PT.INALUM. berdasarkan hal
tersebut, penulis tertarik untuk meneliti cara ”Penentuan Kadar Besi dalam Aluminium
Cair terhadap Kualitas Produk Akhir di PT.INALUM Kuala Tanjung”
1.2Permasalahan
Bagaimana cara mengendalikan zat pengotor Fe yang terdapat dalam aluminium
batangan sehingga kemurniannya tetap terjaga dan grade dari produk aluminium batangan
1.3Tujuan
1. Untuk mengetahui kadar Fe di dalam aluminium cair (molten)
2. Untuk mengetahui pengaruh kadar Fe terhadap mutu akhir aluminium batangan
(ingot).
1.4Manfaat
Untuk mengetahui prosedur pengendalian kadar Fe didalam aluminium cair
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Umum Aluminium
Logam aluminium pertama kali ditemukan pada tahun 1825, tetapi baru dalam jumlah
sedikit sebagai logam berharga. Kesulitan yang belum teratasi sampai waktu yang lama
adalah daya pengikatnya yang besar untuk elemen-elemem tertentu, terutama oksigen,
dan suatu hal yang tidak mungkin pada waktu itu membersihkan logam tersebut dalam
jumlah yang begitu banyak. Masalah ini tetap tidak terpecahkan sampai ada
perkembangan dalam teknologi dan teknik kelistrikan sehingga memungkinkan dengan
proses reduksi secara elektrolisa bisa menyuling sejumlah banyak logam alumina (oksida
aluminium) yang disuling dari bijih aluminium. Produksi aluminium ini sangat tergantung
pada sumber listrik yang murah dan ini adalah merupakan alasan bahwa pabrik-pabrik
pengolahan aluminium kepunyaan Inggris ditemukan di dataran Tinggi Skotlandia
dimana telah dikembangkan sejumlah sumber listrik hidro yang besar.
Sumber aluminium terdapat dalam apa yang disebut dengan bauxites yang mana
mengandung oksida aluminium yang tak murni, bebas air, dan dengan silika juga oksida
besi yang juga merupakan kotoran-kotoran utama. Bauksit ditemukan diseluruh dunia
terutama di daerah tropis dan subtropis, kebanyakan diolah dengan proses penuangan
terbuka. Proses alumina Bayer umumnya digunakan untuk menyuling alumina dari
bauksit yang telah dihancurkan yang terlebih dahulu dibersihkan dengan larutan kaustik
Pada tahun 1886 Charles Hall dari USAmenghasilkan aluminium dari proses
Elektrolisa alumina yang dipisahkan dari campuran kriolit (Na3AlF6). Pada tahun yang
sama Poult Heroult dari Perancis mendapatkan hak paten dari negaranya untuk proses
yang sama dengan Hall. Pada tahun 1983 kapasitas produksi aluminium dengan metode
Hall-Heroult ini meningkat dan berkembanng pesat (Grjothem, 1993).
2.2 Alumina
Alumina merupakan bahan baku di dalam proses elektrolisa dan digunakan sesuai dengan
kesetimbangan stiokiometri, yang banyaknya mencapai 1,89 kg dalam suatu massa,
sebagai contoh : 1,89 kg Al2O3 akan menghasilkan 1 kg aluminium. Alumina pertana kali
ditemukan oleh orang Perancis tahun 1921. Alumina mempunyai morfologi bubuk
berwarna putih dengan berat molekul 102, titik lelehnya pada suhu 20500C dan specific
gravity 3,5-4,0 gr/cm3.
Alumina (Al2O3) merupakan senyawa oksida dari aluminium yang diperoleh dari
proses pemurnian bauksit (Al2O3 x H2O) yang disebut dengan proses Bayer, yang
dilakukan pada tekanan 3 atm dan temperatur 1600C yang didasarkan kelarutan alumina.
Proses Bayer terdiri dari tiga tahap reaksi, yaitu:
1. Pelarutan terhadap bauksit dengan menggunakan NaOH (proses Ekstraksi)
Al2O3.xH2O + 2 NaOH 2 NaAlO2 + (x +1) H2O
2. Selanjutnya dilakukan proses Dekomposisi
2 NaAlO2 + 4 H2O 2 NaOH + Al2O3. 3 H2O
3. Alumina trihidrat yang terbentuk selanjutnya dikalsinasi menjadi alumina
Al2O3.3H2O + kalor Al2O3 + H2O
Alumina yang diperoleh dari proses Bayer di atas, kemudian diproses lanjut untuk
mendapatkan aluminium. Proses yang digunakan pada saat ini adalah proses Hall-Heroult
( PT.INALUM,2003).
2.3 Aluminium
Aluminium adalah logam putih yang liat dan dapat ditempa, bubuknya berwarna abu-abu.
Aluminium melebur pada suhu 6950C. Apabila terkena udara permukaan unsur
aluminium teroksidasi tetapi lapisan oksidasi ini melindungi aluminium dari oksida lebih
lanjut. Asam klorida encer dengan mudah melarutkan logam aluminium. Pelarutan lebih
lambat dalam asam sulfat encer atau asam nitrat encer :
2 Al + 6H+ 2 Al3+ + 3 H2
Proses pelarutan dapat dipercepat dengan menambahkan sedikit merkurium (II) klorida
pada campuran. Asam klorida pekat juga melarutkan aluminium :
2 Al + 6 HCl 2 Al3+ + 3 H2 + 6 Cl
-Asam sulfat pekat melarutkan aluminium denagn membebaskan belerang yang
dioksidasi:
2 Al + 6 H2SO4 2 Al3+ + 3SO42- + 3 SO2 + 6 H2O
Asam nitrat pekat membuat logam menjadi pasif. Dengan hidroksida – hidroksida alkali
terbentuk larutan tetrahidroksoaluminat:
2 Al + 2 OH- + 6 H2O 2 [Al(OH)4]- + 3H2
Ion – ion aluminium (Al3+) membentuk garam – garam yang tak berwarna dengan
dalam keadaan padat saja. Dalam larutan air aluminium terhidrolisis dan membentuk
aluminium hidroksida Al(OH)3. Aluminium sulfat membentuk garam – garam rangkap
dengan sulfat dari kation – kation monovalen dengan bentuk – bentuk kristal yang
menarik, disebut tawas (Vogel,1990).
2.4 Sifat-Sifat dan Kegunaan Aluminium
2.4.1 Sifat-Sifat Aluminium
Aluminium adalah barang tambang yang didapat dalam skala besar dalam bentuk bauksit
(Al2O3.2H2O). Bauksit mengandung Fe2O3,SiO2 dan zat pengotor lainnya. Maka untuk
memisahkan aluminium murni dari senyawanya, zat-zat pengotor ini harus dipisahkan
dari bauksit. Proses pemisahan ini dilakukan dengan proses Bayer. Proses Bayer meliputi
penambahan larutan natrium hidroksida (NaOH) yang kemudian menghasilkan larutan
natrium alumina dan natrium silikat. Besi merupakan hasil sampingan yang didapat dalam
bentuk padatan. Apabila CO2 dialirkan terus- menerus maka akan menghasilkan larutan,
natrium silikat tertinggal didalam larutan sementara aluminium diendapkan sebagai
aluminium hidroksida. Hidroksida dapat disaring, dicuci dan dipanaskan membentuk
alumina murni dengan metode elektrolisa alumina (Al2O3). Elektrolisis ini dilakukan
karena aluminium bersifat elektropositif.
Selain elektropositif, aluminium memiliki sifat kimia sebagai berikut:
1. Titik leleh : 933,470K ( 660,320)
2. Titik didih : 2.7290K ( 2.5190C)
4. Kalor penguapan : 294,0 kj/mol
5. Warna : putih, keperakan
6. Densitas : 2.730 kg/m3
7. Konduktivitas termal : 0,51 kal/cm/0C/s
pada suhu 200C
Dengan penambahan sifat-sifat diatas, aluminium mempunyai ketahanan korosif
yang baik, dan dapat ditempah dengan mudah. Aluminium juga pengoksidasi yang baik
(Anonim, 1982).
2.4.2 Kegunaan Aluminium
Sama halnya seperti tembaga, aluminium mempunyai daya hantar panas yang baik dan
sekaligus mempunyai refleksi panas yang besar. Oleh karena refleksi panas yang besar
aluminium dapat digunakan sebagai bahan isolasi. Aluminium mempunyai daya hantar
yang baik. Sehingga aluminium banyak digunakan sebagai bahan penghantar listrik.
Untuk keperluan itu aluminium harus dimurnikan semurni mungkin. Untuk meningkatkan
kekuatan tariknya, aluminium untuk kabel rentang harus diubah bentuknya dalam
keadaan dingin.
Aluminium sukar dituang, aluminium cair-kental. Oleh karena daya hantar panas
yang baik dan daya oksidasi yang besar aluminium sukar dipatri. Seluruh panas yang
dimasukkan cepat keluar. Sedangkan pekerjaan las sukar dapat dipertahankan bebas
oksidasi. Aluminium sebagai bahan baku digunakan untuk cat antara lain cat aluminium
1. Untuk membuat bak truk dan komponen kendaraan bermotor.
2. Untuk membuat badan pesawat terbang.
3. Untuk kusen, jendela dan rumah
4. Untuk kemasan berbagai produk.
5. Untuk kabel listrik, perabotan rumah tangga dan barang kerajinan.
6. Membuat termit yaitu campuran serbuk aluminium dengan serbuk besi (II) oksida,
digunakan untuk mengelas baja ditempat, misalnya untuk menyambung kereta
api.
7. Untuk jendela
8. Untuk perlengkapan masak (panci, kompor, kuali, dll).
9. Aluminium digunakan pada produksi jam tangan karena aluminium memberikan
daya tahan dan menahan pemudaran dan korosi.
10.Aluminium digunakan sebagai automobile, pesawat terbang, truk, rel kereta api,
kapal laut dan sepeda.
11.Untuk pengemasan (www.club-kimia-nk.Blogspot.com).
2.5 Produksi Aluminium
2.5.1 Bahan baku
Bahan-bahan untuk keperluan produksi aluminium pertama kali didatangkan melalui
pelabuhan. Bahan-bahan tersebut adalah alumina, pitch, dan kokas (coke). Alumina akan
dimasukkan ke dalam silo alumina (alumina silo), kokas ke dalam silo kokas (coke silo)
dan pitch ke dalam pitch stroge house. Bahan-bahan tersebut dimasukkan dengan
2.5.2 Peleburan
Pada tungku reduksi akan terjadi proses elektrolisis alumina menjadi aluminium. Pada
proses ini akan dihasilkan gas HF yang akan dialirkan ke dry scrubber system untuk
bereaksi dengan alumina dan sebagian dibuang melalui cerobong Gas cleaning system.
Aluminium cair yang dihasilkan pada tungku kemudian di bawa ke Casting shop
aluminium menggunakan Metal Transport Car (MTC)( www.fr39.wordpress.com).
2.5.3 Proses Hall-Heroult
Produksi industri aluminium dihasilkan dari pot reduksi alumina dengan proses
Hall-Heroult. Proses Hall-Heroult dinamakan dari nama penemunya pada tahun 1886, lalu
dikembangkan dan dipatenkan. Proses yang digunakan pada Hall-Heroult yaitu
elektro,lisi dengan alumina (Al2O3) yang dilarutkan pada larutan elektrolit yang terdiri
dari larutan kriolit (Na3AlF6). Elektrolit dimodifikasikan dengan penambahan aluminium
Florida (AlF3), kalsium Florida (CaF2), dan pada zat penambahan lainnya. Proses
Hall-Heroult adalah metode yang hanya digunakan untuk memproduksi aluminium pada
industri saat ini. Pada pot reduksi alumina modern terdapat masing-masing anoda karbon
prebaked yang dicelupkan dalam larutan elektrolit, dan ion-ion oksida dari campuran
alumina ditukar secara elektrolisa pada anoda sebagai produk sampingan. Reaksi
aluminium oksida dengan anoda karbon membentuk gas CO2 (Thinstad, 1932).
2.6 Penyebab naiknya kadar Besi di dalam Aluminium
Alumina (Al2O3) yang dipakai sebagai bahan baku dalam industri peleburan aluminium,
Kriolit dengan rumus kimia Na3AlF6 berguna sebagai elektrolit juga sebagai
pelarut alumina dalam proses elektrolisis menjadi aluminium. Pada temperatur 1000oC,
oksida besi akan larut dalam kriolit cair, karena kriolit dapat menurunkan tiotik lebur
alumina tanpa mengurangi kualitas aluminium yang dihasilkan, reaksinya dalah sebagai
berikut:
2Na3AlF6 + Fe2O3 2 FeF3 + 6 NaF + Al2O3
Kriolit itu sendiri digunakan sebagai larutan elektrolit dalam reaksi alumina karena sifat
uniknya, yaitu:
- Dapat melarutkan berbagai jenis oksida yang baik
- Kemampuan melarutkan alumina yang sangat baik
- Tidak bereaksi dengan alumina dan karbon
- Cukup encer sebagai pelarut.
Kadar Fe (besi) didalam molten dapat menjadi tinggi. Hal ini disebabkan oleh
beberapa faktor, antara lain:
a) Pot reduksi: Pot reduksi yang sudah lama, dimana pot tersebut mengalami
pengaratan, sehingga dapat mengakibatkan kadar Fe naik.
b) Ladle: Ladle yang jarang dibersihkan, sehingga kerak molten yang berada
didalamnya dapat mempengaruhi kadar Fe yang ada disekitarnya.
c) Furnace: Furnace terbuat dari besi, sehingga apabila furnace tersebut terkikis
karena terjadinya peristiwa korosi, maka molten yang berada pada furnace dapat
mempengaruhi kadar Fe-nya.
d) Scrapper: Alat pengaduk saat melakukan stirring, karena scrapper tersebut
2.7 Proses Pengolahan Aluminium di Casting Plant
Aluminium cair yang di tapping (diisap) dari pot reduksi, ditampung dengan ladle dan
kemudian ladle tersebut ditimbang dan dibawa dengan MTC (Metal Transport Car)
menuju seksi penuangan untuk dimasukkan ke dalam furnace.
Proses pengerjaan atau pengolahan metal aluminium di casting plant, yaitu:
a) Charging
Charging adalah proses kegiatan pengisian molten dari dalam ladle yang dibawa
oleh MTC menuju seksi penuangan untuk dimasukkan ke dalam furnace dengan
menggunakan hoist crane. Jumlah molten yang dapat diisikan ke dalam furnace
35 ton.
b) Flux Treatment
Molten yang di tapping (dihisap) dari pot-pot reduksi masih mengandung gas-gas
dan oksida-oksida, maka dilakukan beberapa perlakuan seperti penambahan flux
yang berguna untuk:
- Memisahkan aluminium dari dross
- Mengapungkan kandungan oksida
- Pelepasan gas-gas yang larut dalam cairan alumina
Flux yang dipakai adalah De Inclusion Flux 827HS berbentuk powder.
Temperatur saat pengolahan dengan flux 740oC. Konsumsi flux adalah 65
Fungsi dari pengadukan adalah untuk mempercepat proses kimiawi dan
penyempurnaan proses homogenasi. Pengadukan dilakukan 5 menit
menggunakan alat pengaduk yaitu scrapper dengan panjang 6 meter.
d) Holding time
Holding time adalah waktu yang diperlukan untuk menunggu proses kimiawi
hingga seluruh dross dapat mengapung dipermukaan molten. Lama holding time
2,5 jam, dengan temperatur 740oC.
e) Skimming off I\(pengambilan dross)
Dross yang mengapung dipermukaan molten didorong oleh dross pusher menuju
ke pintu furnace, dross yang telah terkumpul kemudian ditarik keluar oleh dross
stretcher.
f) Pengambilan sampel TPM (Test Product Metal)
Untuk menjamin tercapainya grade yang direncanakan, diambil sampel TPM dari
furnace dan selanjutnya dikirim ke bagian SQA (Quality and Ansurance Section)
untuk dianalisa.
Apabila hasil analias TPM menyatakan kadar Fe pada molten sesuai
dengan grade yang diinginkan, dilakukan pencetakan. Tetapi seandainya hasil
analisa TPM menyatakan kadar Fe tinggi pada molten tersebut, maka dilakukan
beberapa langkah-langkah antara lain:
a. Apabila kapasitas furnace (dapur) masih mencukupi untuk menampung
aluminium cair ( 38 ton), dilakukan penambahan aluminium cair dengan
kadar Fe yang lebih rendah dibandingkan dengan yang ada di dalam furnace.
b. Kemudian dilakukan pengadukan beberapa menit.
c. Lalu diambil sampel tersebut untuk dianalisa TPMnya.
d. Apabila hasil TPM menyatakan bahwa aluminium cair tersebut telah selesai
dengan grade yang diinginkan, maka aluminium cair tersebut siap dicetak.
2. Dicetak sebagian (Spect Out)
a. Aluminium cair dengan kadar Fe sangat tinggi dicetak sebagian (Spect Out)
sebanyak beberapa ton untuk dijadikan sebagai Out Product (aluminium
batangan cacat).
b. Setelah dilakukan pencetakan sebagian, aluminium cair yang masih berada
dalam furnace ditambahkan aluminium cair dengan kadar Fe serendah
mungkin.
c. Setelah penambahan aluminium cair, dilakukan pengadukan.
d. Lalu diambil sampel untuk dianalisa TPM nya.
e. Apabila hasil TPM menyatakan bahwa aluminium cair tersebut telah sesuai
dengan grade yang diinginkan, maka siap dilakukan pencetakan.
3. Penurunan Grade (Grade Down)
b. Misalnya apabila produk yang ngin dihasilkan yaitu aluminium batangan
(ingot) dengan grade S1-B, maka gradenya diturunkan manjadi grade G1.
g) Pencetakan
Apabila hasil TPM, temperatur dan persyaratan lain sudah terpenuhi, maka
pencetakan dapat dimulai dengan menekan tombol pengoperasian Cylinder
Hidrolic untuk memiringkan furnace. Pemiringan dapur dilakukan untuk
menuangkan cairan aluminium ke dalam cetakan. Melalui launder, pouring
device, mould tersebut terletak diatas conveyor mesin pencetak yang dilengkapi
dengan tangki air pendinginan. Setelah aluminium cair tersebut membeku menjadi
aluminium batangan, selanjutnya diberi penomoran oleh marking device. Lalu
aluminium batangan dipukul dengan hammering device agar terlepas dari mould.
Ketika ingot mulai turun ke conveyor berikutnya, maka aluminium ditahan
oleh ingot retainging roller dan ditekan oleh ingot pusher agar tidak sampai jatuh,
kemudian diterima oleh receiving arm menuju ke conveyor berikutnya dan disini
aluminium batangan akan didinginkan kembali dengan semprotan air di cooling
chamber. Kemudian dalam kondisi ini, aluminium batangan dideteksi, karena jika
aluminium batangan kekecilan, kebesaran, cacat, atau kotor, maka dilakukan ingot
discharger sebagai out product dan selanjutnya aluminium batangan yang lolos
dari deteksi tersebut dipindahkan ke line up untuk dipindahkan oleh servo arm ke
stock konveyor. Kecepatan mesin adalah 12 ton/jam. Temperatur pencetakan
720oC. berat ingot 22,7 kg.
Setelah ingot dicetak, lakukan penimbangan berat tumpukan tersebut. Lalu
dilakukan pengikatan dan kemudian aluminium batangan yang telah diikat dengan
strapping band dan diletakkan ke storage yard, yaitu tempat penyimpanan
aluminium batangan(PT.INALUM, 2003).
2.8 Standar Pengendalian Grade Produk
Standar pengendalian grade produk adalah salah satu dari sarana ilmiah yang digunakan
manajemen modern dengan lingkup yang meningkat dengan tetap menjaga
standar-standar kualitas. Sistem ini didasarkan pada hokum-hukum probabilitas dan dapat
digambarkan sebagai suatu sistem untuk pengendalian mutu produksi dalam batas-batas
yang ditentukan dengan menggunakan suatu prosedur penarikan contoh dan analisis dan
hasil-hasil pemeriksaan.
Tujuan utama dari statistik pengendalian grade produk adalah pengurangan
variabilitas secara sistematik dalam karakteristik kunci produk itu. Pengendalian proses
statistik adalah alat utama yang digunakan untuk membuat produk yang benar sejak awal.
Tujuan pokok dari pengendalian proses stastik adalah menyelidiki dengan cepat
terjadinya sebab-sebab pergeseran proses sehingga tindakan pembetulan dapat dilakukan
sebelum banyak unit yang diproduksi.
Jadi, pada proses pengendalian grade di casting plant PT.INALUM, dengan
mengubah variabel-variabel yang ada pada rumus dasar, dapat mengendalikan kadar Fe
Standar pengendalian grade produk dibuat sebagai pedoman untuk mengetahui
kadar maksimum dan minimum dari Fe sesuai dengan grade yang telah ditentukan.
Karena zat-zat tersebut merupakan pengotor daripada kandungan aluminium tersebut.
Selain daripada zat-zat tersebut, banyak lagi unsur-unsur sebagai pengotor yang
terkandung didalam aluminium tersebut, yaitu Ti, Mn, V, Ga, Mg, Na, Ni, Zn, Cr, dan B.
pengaruh terbesar dalam kandungan aluminium tersebut yaitu Fe. Jika kandungan unsur
Fe tersebut diketahui dengan analisa TPM, maka dapat diketahui berapa persen
BAB 3
BAHAN DAN METODE PERCOBAAN
Di seksi penuangan PT. INALUM, memiliki beberapa alat dan bahan yang digunakan
untuk kelangsungan pencetakan aluminium batangan (ingot). Alat dan bahan serta
prosedur akan dijelaskan pada Bab ini.
3.1 Alat
Alat Merk
Furnace Chugairo
Metal Transport Car (MTC) Sumitomo Heavy Industries
Ladle Chugairo
Casting Machine (CM) Sumitomo Heavy Industries
Stock Conveyor (STC) Sumitomo Heavy Industries
Scrapper -
OES (Optical Emision Spectrofotometer) ARL
3.2 Bahan
a. Aluminium Cair (Molten)
b. Aluminium batangan cacat
c. De Inclusion Flux 827 HS
3.3 Prosedur Kerja
1. Aluminium cair (molten) yang berada diseksi reduksi, diambil didalam pot elektrolisis
2. Kemudian molten tersebut dibawa oleh Metal Transport Car (MTC) ke seksi
penuangan (SCA).
3. Setelah sampai di seksi penuangan, molten tersebut dimasukkan ke dalam dapur
(furnace), dimana dapur (furnace) tersebut sebelumnya telah dimasukkan cold metal.
(Furnace disetting suhunya 720oC).
4. Kemudian dilakukan flux treatment (T 740oC) yaitu peenambahan De Inclusion
Flux (45% NaCl, 30% KCl, 15% NaF, 10% Na2SiF6), lalu dilakukan stirring
(pengadukan) selama lebih kurang 5 menit.
5. Setelah dilakukan srirring, ditunggu selama 2,5 jam (holding time), agar flux
treatment dan molten bercampur secara homogen.
6. Sebelum dilakukan pengambilan sampel untuk analisa TPM (Test Product Metal)
dilaboratorium (SQA), dilakukan terlebih dahulu skimming off, setengah jam sebelum
sampel dianalisa.
7. Setelah dilakukan skimming off (pengambilan kotoran-kotoran yang ada dipermukaan
molten), lalu diambil sampel didalam furnace untuk dianalisa TPM dengan
menggunakan alat OES (Optical Emission Spectrofotometer).
Cara kerja penganalisaan produk adalah sebagai berikut:
- Sampel yang didatangkan dari casting plant terlebih dahulu dibubut agar
permukaan dari sampel rata, halus, dan bersih.
- Setelah dibubut sampel dibawa ke ruang OES.
- Kemudian ditutup ruang eksitasi, dan tekan “enter” pada keyboard computer,
maka alat OES tersebut akan bekerja. Setelah itu, maka kadar Fe akan terlihat
pada layar komputer.
- Setelah proses penganalisaan selesai, buka kembali ruang eksitasi dan sampel
akan dikeluarkan dari ruang eksitasi.
- Lakukan prosedur tersebut sebanyak 3 kali pada setiap sampel.
8. Apabila hasil analias TPM menyatakan kadar Fe pada molten sesuai dengan grade
yang diinginkan, dilakukan pencetakan. Tetapi seandainya hasil analisa TPM
menyatakan kadar Fe tinggi pada molten tersebut, maka dilakukan beberapa
langkah-langkah antara lain:
a) Penambahan Molten
- Apabila kapasitas furnace masih mencukupi untuk menampung molten ( 38
ton), dilakukan penambahan molten dengan kadar Fe yang lebih rendah
dibandingkan dengan yang ada di dalam furnace.
- Kemudian dilakukan pengadukan beberapa menit.
- Lalu diambil sampel tersebut untuk dianalisa TPMnya.
- Apabila hasil TPM menyatakan bahwa molten tersebut telah selesai dengan
grade yang diinginkan, maka molten tersebut siap dicetak.
b) Dicetak sebagian (Spect Out)
- Molten dengan kadar Fe sangat tinggi dicetak sebagian (Spect Out) sebanyak
beberapa ton untuk dijadikan sebagai Out Product.
- Setelah penambahan molten, ddilakukan stirring.
- Lalu diambil sampel untuk dianalisa TPM nya.
- Apabila hasil TPM menyatakan bahwa molten tersebut telah sesuai dengan
grade yang diinginkan, maka siap dilakukan pencetakan.
c) Penurunan Grade (Grade Down)
- Apabila kadar Fe masih sangat tinggi, setelah dilakukan langkah-langkah
diatas, maka dilakukan langkah terakhir yaitu penurunan grade.
- Misalnya apabila produk yang ngin dihasilkan yaitu aluminium batangan
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Data yang diperoleh dari hasil pengamatan, kadar Fe pada molten dalam furnace
tercantum pada tabel 4.1:
Table 4.1 Kadar Fe pada molten dalam furnace
No. Lot Grd
Dari data pada Tabel 4.1 dapat dilakukan bermacam-macam pengendalian yaitu dengan
cara menggunakan perhitungan-perhitungan yang telah ditetapkan oleh PT.INALUM.
Contoh perhitungan yang dilakukan seperti dibawah ini:
Grade sch : G1 dan Grade hasil : G1
Fe std : 0,194 %
Fe1 TPM : 0,198 %
Hasil analisa kadar Fe pada data diatas menyatakan bahwa kadar Fe masih tinggi
sehingga dilakukan pengendalian dengan penambahan molten dengan kadar Fe yang
rendah. Namun, dikarenakan kapasitas furnace tidak memungkinkan lagi untuk ditambah
molten, maka dilakukan pencetakan sebagian (spect out) molten sebanyak 11.962 kg.
Setelah dicetak sebagian ditambahkan molten dengan kadar Fe yang rendah dengan
perhitungan sebagai berikut:
Fe =
0,194 =
0,194 =
5.796,332 = 7.114,14 - 2.368,476 + 5.910 Fe3
5.910 Fe3 = 5.796,332 – 7.114,14 + 2.368,476
Fe3 =
Fe3 = 0,178 %
Maka, kadar Fe yang harus ditambahkan ke dalam 5.910 kg molten adalah
sebanyak 0,178 % untuk mendapatkan hasil dengan grade yang sama yaitu grade G1.
No. Lot : 192983
Grade sch : G1 dan Grade hasil : G1
Fe std : 0,197 %
Fe TPM : 0,205 %
Perhitungan data ini memiliki kadar Fe yang tinggi sehingga dilakukan pengendalian
dengan cara pencetakan sebagian molten, karena kapasitas furnace tidak cukup lagi untuk
ditambahkan molten. Dari hasil TPM menyatakan bahwa molten yang berada didalam
furnace tersebut mempunyai kadar Fe yang tinggi, sehingga dilakukan pengendalian
dengan cara penambahan 7.440 kg molten dengan kadar Fe 0,166 %. Namun, dikarenakan
kapasitas furnace tidak memungkinkan lagi untuk ditambahkan molten, maka dilakukan
pengendalian dengan cara pencetakan sebagian molten dengan perhitungan sebagai
berikut:
Fe =
0,197 =
0,197 =
8.578,168 – 0,197 = 8.636,36 – 0,205
=
= 7.274 kg.
Dengan perhitungan di atas, maka molten yang harus dicetak sebagian adalah
sebanyak 7.274 kg untuk mendapatkan ingot yang sesuai dengan standar yang sudah
direncanakan.
3. Penurunan Grade (down grade)
No. Lot : 192966
Grade sch : S1-B dan Grade hasil : G1
Fe std : 0,051 %
FeTPM : 0,062%
Perhitungan data ini terjadi penurunan grade, karena setelah dilakukan penambahan
molten sebanyak 4.190 kg ternyata hasil TPM menyatakan bahwa kadar Fe didalam
molten masih tinggi sehingga dilakukan langkah akhir yaitu penurunan grade, dari grade
S1-B menjadi grade G1.
Untuk menurunkan kadar Fe yang tinggi dalam molten, dilakukan dengan
penambahan molten dengan kadar Fe 0,268% dengan perhitungan sebagai berikut:
Fe =
Fe =
Fe =
Fe = 0,089%
Maka, apabila di pot reduksi ada molten dengan kadar Fe 0,628%, maka langkah
pengendaliannya adalah dengan penurunan grade.
4.3 Pembahasan
Sesuai dengan sistem manajemen mutu (ISO 9001:2000) yang terfokus pada permintaan
konsumen, maka produk yang dihasilkan pun harus sesuai dengan permintaan konsumen
dan dengan kualitas standar yang ada.
Kualitas standar dari aluminium batangan (ingot) tersebut telah ditentukan kadar
unsur-unsur yang mempengaruhi kadar aluminium tersebut baik maksimum maupun
minimum untuk masing-masing standar dari grade seperti grade S1-A 0,04, S1-B 0,06,
dan G1 0,200. Zat pengotor yang paling diperhatikan di dalam aluminium adalah kadar
Fe karena akan memiliki permukaan yang tidak rata, warna yang kusam dan
mengakibatkan korosi (kekaratan).
Oleh sebab itu, selama proses pembuatan ingot dari molten, kadar Fe yang
dihasilkan ada yang tidak sesuai dengan standar di PT.INALUM maka dilakukan
pengendalian pada kadar Fe tersebut. Pada lot 192886 dengan Grade G1 memiliki kadar
Fe 0,198%, seharusnya kadar Fe pada Grade G1 yaitu 0,194% maka harus adanya
pengendalian pada lot ini dengan cara dilakukan penambahan molten agar kadar Fe yang
G1 memiliki kadar Fe 0,205%, seharusnya kadar Fe pada Grade G1 0,198% maka harus
adanya pengendalian pada lot ini dengan cara pencetakan sebagian (spect out) sehingga
pada lot ini dengan Grade G1 memiliki kadar Fe yang sesuai dengan standar
PT.INALUM. Lot 192966 dengan Grade S1-B yang memiliki kadar Fe 0,062%,
seharusnya kadar Fe pada Grade S1-B yaitu 0,051% maka harus adanya pengendalian
pada lot ini dengan cara penurunan Grade karena kadar Fe pada S1-B tidak dapat
diturunkan lagi sehingga Grade yang diturunkan. Dengan kadar Fe yang tidak sesuai
dengan standar di PT.INALUM ingot yang dihasilkan memiliki struktur yang tidak rata
dan warna yang kusam serta mudah mengalami korosi. Sehingga perlu dilakukan cara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
a) Kadar Fe pada grade S1-A maksimum 0,04 %, kadar Fe pada grade S1-B
maksimum 0,06 %, kadar Fe pada grade G1 maksimum 0,200 %.
b) Pengaruh kadar Fe terhadap mutu akhir ingot yaitu dengan kadar Fe yang tinggi
akan memiliki permukaan yang tidak rata, warna yang kusam dan mudah
mengalami korosi sedangkan kadar Fe yang sesuai dengan standar PT.INALUM
akan memiliki permukaan yang rata dan mengkilap serta tidak mengalami korosi.
5.2 Saran
Sebaiknya untuk analisa selanjutnya harus memperhatikan kadar zat pengotor
lainnya selain Fe agar mutu ingot tetap terjaga sehingga ingot yang dihasilkan
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1982 . Petunjuk Operasi Pencetakan Ingot. PT.INALUM, Kuala Tanjung
Grothem, K., 1993. Introduction to Aluminium Electrolysis. Second Edition. Aluminium
Verlag Marketing and Communication; USA
Heine, R.W., 1967. Principle of Metal Casting. Second Edition. Mc Graw Hill
Publishing Company, New Delhi
Love, G., 1986. Kerja Logam. Erlangga, Jakarta
PT.INALUM., 2003. Pelatihan di Pabrik Peleburan PT.INALUM. PT.INALUM,
Kuala Tanjung
Thinstad, J., 1932. Aluminium Electrolisis Fundamental of The Hall-Herroult Proccess.
Third Edition. Aluminium Verlag Marketing and Communication, USA
Vogel. 1990. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro.
PT. Kalman Media Pustaka, Jakarta
