Penentuan Jumlah Pitch (Perekat) Yang Terkandung Dalam Gas Buang Pada Pemanggangan Anoda Untuk Produksi Anoda Karbon Di PT. INALUM

(1)

Vordinan Limbong : Penentuan Jumlah Pitch (Perekat) Yang Terkandung Dalam Gas Buang Pada Pemanggangan Anoda Untuk Produksi Anoda Karbon Di PT. INALUM, 2008.

PENENTUAN JUMLAH PITCH (PEREKAT) YANG

TERKANDUNG DALAM GAS BUANG PADA

PEMANGGANGAN ANODA UNTUK

PRODUKSI ANODA KARBON

DI PT. INALUM

KARYA ILMIAH

VORDINAN LIMBONG

052409014

PROGRAM STUDI DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI

DEPATEMEN KIMA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PENENTUAN JUMLAH PITCH (PEREKAT) YANG TERKANDUNG DALAM GAS BUANG PADA PEMANGGANGAN ANODA UNTUK PRODUKSI

ANODA KARBON DI PT. INALUM

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

VORDINAN LIMBONG 052409014

PROGRAM STUDI DIPLOMA-3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENENTUAN JUMLAH PITCH (PEREKAT)

YANG TEKANDUNG DALAM GAS BUANG PADA PEMANGGANGAN ANODA UNTUK PRODUKSI ANODA KARBON DI PT. INALUM

Kategori : KARYA ILMIAH

Nama : VORDINAN LIMBONG

Nomor Induk Mahasiswa : 052409014

Program Studi : DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Disetujui di Medan, Juli 2008

Diketahui

Departemen Kimia FMIPA USU

Ketua Pembimbing

(4)

PERNYATAAN

PENENTUAN JUMLAH PITCH (PEREKAT) YANG TERKANDUNG DALAM GAS BUANG PADA PEMANGGANGAN ANODA UNTUK PRODUKSI

ANODA KARBON DI PT. INALUM

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 2008

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas kasih karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Ilmiah ini dengan baik. Penyusunan Karya Ilmiah ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat untuk meraih gelar Ahli Madya pada program Diploma-3 Kimia Industri di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan.

Karya Ilmiah ini disusun berdasarkan hasil dari praktek kerja lapangan yang dilaksankan penulis di PT. Indonesia Asahan Aluminium Kuala Tanjung dengan judul:

“PENENTUAN JUMLAH PITCH (PEREKAT) YANG TERKANDUNG DALAM GAS BUANG PADA PEMANGGANGAN ANODA UNTUK

PRODUKSI ANODA KARBON DI PT. INALUM”

Dalam melaksankan Praktek Kerja Lapangan sampai pada penyusunan Karya Ilmiah ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan, bimbingan, dorongan, dan masukan yang berguna sehingga Praktek Keja Lapangan dapat terlaksana dengan baik dan Karya Ilmiah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.

Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua saya L. Limbong dan R. br Simbolon serta kakak saya Ernijen Limbong, dan Entina Limbong dan juga abang saya Pebrin Limbong yang memberikan dorongan moril maupun material kepada penulis

2. Drs. Ribu Surbakti,MS, selaku dosen Pembimbing yang telah memberikan pengarahan serta saran yang sangat bermanfaat kepada penulis sampai selaesainya penulisan karya ilmiah ini

3. Bapak Dr. Eddy Marlinto, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, medan

4. Ibu Drs.Rumondang Bulan,MS, selaku ketua Jurusan Departemen Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam–USU

5. Seluruh Dosen dan Staf FMIPA USU yang telah mendidik dan membantu penulis selama perkuliahan

6. Bapak P. Simbolon dan Bapak Prima Zulfa MA selaku pembimbing Praktek Kerja Lapangan yang telah banyak memberikan bimbingan maupun petunjuk saat berlangsungnya PKL di PT. INALUM

7. Buat teman-teman satu PKL : Henry Harianja, Dian C. Simatupang, Elfrida Manurung, Dwiva S, Arvina M, Beni, dan Poniman yang banyak membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini

8. Teman-teman satu Geng : Markam, Bona, Sudirman, Pujiman, Boy, Hatake, Ian, Osbal, dan juga Alexander yang selalu bisa diajak berdiskusi untuk menyelesaikan tugas akhir ini

9. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa/i jurusan Kimia Industri angkatan 2005 yang tak mungkin disebutkan satu persatu

10. Teman-teman satu kost : Jeng Leli, Jeng Butet, Jeng Eprina, Kasiro, dan Faska yang selalu memberikan semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini

(6)

buat Dominika juga yang selalu memberi Doa dan semangat dalam penyelesaian tugas akhir ini

Penulis menyadari bahwa Karya Ilmiah ini masih jauh dari sempurna, baik dalam metoda yang dipakai maupun dalam penyajian tata bahasanya. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan Karya Ilmiah ini.

Akhir kata semoga Karya Ilmiah ini bermanfaat dan menambah wawasan bagi kita semua, dan kiranya kita tetap berada pada lindungannya.

Medan, Juli 2008 Penulis

(7)

ABSTRAK

Pada proses pemanggangan anoda, pemanggangan dilakukan dengan cara mengalirkan gas panas hasil pembakaran burner didalam tungku. Gas buang dari proses pemanggangan ini sebelum dialirkan ke udara bebas, harus dibersihkan terlebih dahulu dari gas-gas beracun agar terhindar dari pencemaran lingkungan.

(8)

DETRMINATION SUM UP THE PITCH IMPLIED IN THE GAS THROW AWAY AT BAKING ANODE TO PRODUCE THE CARBON ANODE

IN PT. INALUM

ABSTRACT

At grilling process of anode, the grilling done by conducting hot gas as result of combustion burner in stove. Gas throw away from this grilling process, before poured into air, have to be cleaned beforehand poison gas so that protected from environmental contamination.

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ... ii

Pernyataan ... iii

Penghargaan ... iv

Abstrak ... vi

Abstract ... vii

Daftar Isi ... viii

Daftar Tabel ... ix

Daftar Gambar ... xi

BAB I: PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Identifikasi Permasalahan ... 3

1.3 Tujuan ... 3

1.4 Manfaat ... 4

BAB II: TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Alumina dan Aluminium ... 5

2.1.1 Pembagian Alumina ... 5

2.1.2 Sifat-Sifat Aluminium Ingot ... 6

2.2 Anoda ... 10

2.2.1 Bahan Dasar Anoda ... 11

(10)

2.2.3 Akibat Kekurangan Pitch Pada Pembuatan anoda ... 13

2.2.4 Akibat Kelebihan Pitch Pada Pembuatan Anoda ... 13

2.3 Proses Pembuatan Anoda Mentah ... 14

2.4 Proses Pemanggangan Anoda ... 16

2.4.1 Bahan Baku Pada Proses Pemanggangan ... 20

2.4.2 Fasilitas Peralatan Pada Proses Pemanggangan ... 21

2.5 Operasi Pembersihan Gas Buang ... 23

BAB III: METODOLOGI PERCOBAAN ... 25

3.1 Alat dan Bahan ... 25

3.1.1 Alat ... 25

3.1.2 Bahan ... 26

3.2 Prosedur ... 26

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1 Hasil ... 27

4.1.1 Data ... 27

4.2 Perhitungan ... 27

4.2.1 Analisa Data ... 27

4.3 Pembahasan... 29

BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN ... 31

5.1 Kesimpulan ... 31

5.2 Saran ... 31

(11)

DAFTAR TABEL

Halaman

(12)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Gambar 2.1. : Urutan Pengeluaran Isi Tungku dan Selisih Waktu Pada tungku Pemanggangan ... 12 2. Gambar 2.2. : Posisi Bahan Baku di Dalam Tungku Pemanggangan PT. INALUM

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pabrik peleburan aluminium PT. Indonesia Asahan Aluminium (INALUM) – Kuala Tanjung, mengolah alumina menjadi aluminium batangan (Ingot) dengan proses elektrolisa pada tungku-tungku reduksi. Dimana reaksi elektrolisa yang terjadi adalah Sebagai berikut :

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

(14)

Pada proses tersebut diperlukan anoda karbon yang akan dipergunakan sebagai elektroda. Untuk memproduksi anoda dilakukan pada pabrik karbon. Pabrik karbon terdiri dari tiga pabrik, yaitu :

1. Pabrik Anoda Mentah (Green Plant) 2. Pabrik Pemanggangan (Baking Plant) 3. Pabrik Penangkaian (Rodding Plant)

Pada tungku pemanggangan anoda (anoda baking furnace) merupakan peralatan yang mengelolah blok anoda dari blok anoda mentah (green block) menjadi blok panggang (baking blok) digunakan untuk memproduksi aluminium cair menjadi aluminium batangan (Ingot) di PT.Indonesia Asahan Aluminium (INALUM). Anoda baking furnace yang digunakan pada saat ini adalah jenis tungku pemanggangan anoda jenis tertutup. Gedung pemanggangan dibagi dalam dua gedung, dimana gedung yang satu dengan gedung yang lain beroperasi secara terpisah.

Pemanggangan yang dilakukan pada pabrik pemanggangan (baking plant) ini bertujuan mencairkan pitch pada blok anoda mentah (green blok), dimana pitch yang mencair ini akan mengikat kokas dalam anoda, uap (fume) yang terdapat dalam green block akan terlepas selama pemanggangan dan terbawa oleh aliran gas panas dalam tungku (furnace). Pemanggangan ini dilakukan hingga mencapai temperatur 1225 OC.

(15)

pengendap listrik (detarrer) akan menangkap dan membersihkan debu- debu halus coal tar pitch dari gas buang hasil pembakaran yang lewat pendingin gas

(gas cooler).

Dimana alat ini Pengendap listrik (Detarrer) daya tampungnya terbatas karena pitch yang keluar dari gas cooler ini sangat banyak.

Atas dasar ini penulis tertarik bagaimana cara mengatasi jumlah pitch (perekat) yang masuk kedalam detarrer dan apabila detarrer penuh maka operasi harus dihentikan, dan apabila tidak dihentikan maka pitch akan terikut untuk di buang keudara bebas melalui cerobong asap. Untuk menghindari udara disekitar pabrik tidak tercemar (polusi), maka penulis tertarik untuk memilih judul :

“ PENENTUAN JUMLAH PITCH (PEREKAT) YANG TERKANDUNG

DALAM GAS BUANG PADA PEMANGGANGAN ANODA (BAKING

ANODE) UNTUK PRODUKSI ANODA KARBON DI PT. INALUM”

1.2. Identifikasi Permasalahan

Pitch merupakan salah satu bahan beracun yang dapat menyebabkan pencemaran udara, oleh karena itu perlu dilakukan pembersihan terlebih dahulu yaitu di unit pembersihan gas buang.

Dalam hal ini yang menjadi inti permasalahannya adalah seberapa besar jumlah pitch yang tertangkap pada arus listrik 140 mA yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan disekitar pabrik, begitu juga dengan arus 135, 130, dan 120 mA.

(16)

a) Untuk menentukan jumlah pitch yang terkandung dalam gas buang di PT. INALUM

b) Untuk mengetahui kondisi pengendap listrik pada proses pembersihan gas buang di PT. INALUM

c) Untuk mengetahui jumlah pitch yang layak ditampung oleh detarrer dalam operasi pembersihan gas buang dipabrik pemanggangan PT. INALUM.

1.4. Manfaat

a) Dapat memberikan kemajuan dan keberhasilan kerja tungku pemanggangan (baking furnace) dalam meningkatkan hasil dan mutu produk dari perusahaan b) Dapat memberikan masukan bagi perusahaan dalam mengoperasikan sistem

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1. Alumina Dan Aluminium

Alumina atau Aluminium oksida (Al2O3) adalah bahan baku yang sangat penting didalam proses pembuatan aluminium batangan (ingot) yang didapat dari pemprosesan biji bauksit. Setelah menjadi alumina barulah dapat diproses menjadi aluminium dengan pemprosesan lebih lanjut. Kadar alumina dalam bauksit antara 40 – 60 % dan sisanya silika, titania, oksida besi, dan pengotor lainnya.

2. 1. 1. Pembagian Alumina

Alimina terbagi atas 2 (dua) type : 1. Alumina sandy ( -Al2O3)

(18)

yang terbentuk digunakan pada tungku peleburan karena sifat dari alumina tersebut bebas bergerak dan tidak dipengaruhi gaya dari luar peleburan.

2. Alumina floury ( - Al2O3)

Alumina floury ditemukan di eropa, alumina floury diperoleh dari proses bayer, selanjutnya diproses lagi untuk memperoleh aluminium cair. Proses yang digunakan adalah Hall – Heroult, prinsip proses ini adalah perolehan alumina melalui reduksi alumina. Reduksi dilakukan secara elektrolisa terhadap alumina yang dilarutkan dalam garam elektrolit cair dan dialirkan arus listrik. Dengan megalirkan arus listrik terhadap kedua elektroda (anoda dan katoda) maka akan terjadi proses elektrolisa dan terbentuk endapan aluminium cair pada katoda.

Poses elektrolisa berlangsung didalam dapur tungku peleburan anoda yang disusun sedemikian rupa, sehingga setelah melalui proses elektrolisa tersebut aluminium cair akan mengendap didasar katoda aluminium cair tersebut selanjtnya diambil dan dikirim pada bagian pencetakan (casting Plant) menjadi aluminium ingot yang beratnya sekitar 22,7 kg.

2. 1. 2. Sifat-sifat Aluminium Ingot

Aluminium ingot yang dicetak pada casting plant mempunyai sifat-sifat yang sangat baik diantaranya :

- Ulet - Kuat - Ringan

- Dan dapat menghantar panas

(19)

aluminium merupakan yang paling banyak digunakan pada industri – industri besar dan kecil diantaranya adalah pada industri konstruksi pesawat terbang, konstruksi mesin, kabel listrik dan peralatan dapur lainnya. ( Grjotheim, 1988 )

Aluminium biasanya elemen logam yang sangat keras dan ditemukan didalam tanah dan mengandung mineral silikat.Sejak pada tahun 1886 proses elektrolitik dapat digunakan pada proses pembentukkan ion aluminium, elektolisis tidak dapat mngeluarkan air dalam suatu pengenceran karena ion aluminim sangat sulit untuk mengembalikan ion hidrogen dan elektrolisis ini tidak bisa membawa air secara pada saat pengenceran. Proses komersil ini yang paling banyak ditemukan secara serentak oleh 2 peneliti yaitu Charles M Hall dari Amerika Serikat dan Paul Heroult dari Prancis.

Proses ini dirancang selama 22 tahun lebih lama dari Hall pada kenyataannya proses ini banyak digunakan untuk komersil. Anhidrat AL2O3 dihancurkan dengan

menggunakan larutan cryolit (Na3AlF6) dimana terdapat ion Al3+ dan O2- larutan ini

dielektrolisis dengan menggunakan elemen aluminium pada katoda dan oksigen pada anoda.

Secara diagram skematik elektrolisis sel untuk produksi aluminium terdapat garis tank besi dengan karbon anoda adalah katoda pada sel dan berbentuk balok besar pada karbon membentuk anoda dan larutan cryolit didalam tank dan dibersihkan dengan anhidrat aluminium oksida (alumina) sebagai tambahan.

Ketika aliran ini selesai melewati sel cairan aluminium terdapat di dinding bawah dan kanan bawah tank(katoda). Disini perlu melepaskan oksigen utnuk mengikat karbon dari karbon dioksida.

(20)

Anoda : C + 2O2- CO2 +4e

-Anoda karbon biasanya digunakan secara berulang-ulang setiap waktu dibawah kondisi normal dan anoda dipakai untuk mereduksi proses aluminium dan harga utntuk setiap anoda dibutuhkan biaya yang cukup tinggi.

Aliran elektrik pada umumnya menggunakan larutan kriolit untuk menghasilkan larutan aluminium. Pada temperatur sekitar 1000oC, Pada titik ini logam aluminim diproses menjadi logam dan dikumpulkan dibawah sel.Secara bartahap larutan logam aluminium dialirkan kecetakan, pendinginan dan pembentukkan aluminium batagan. Proses aluminium dasarnya adalah lebih dari 99,9% murni selanjutnya elektrolitik memberikan logam sekitar 99,9% murni.

Nilai elektronika memiliki kekuatan yang paling penting dalam produksi aluminium. Sebagai pertimbangan lokasi gedung aluminium dekat sumber tenaga rendah, lebih baik dekat sumber material dasar atau dekat perdagangan untuk menyelesaikan produk Untuk pertama kali pelanggan dari perusahaan Niagara Falls gedung aluminium. Digedung hidroelektrik memiliki kekuatan teknisi sungai berasal dari lembah dan Colombia dan sungai lawrence juga menyediakan listrik untuk gedung aluminium. ( Jesse.,H.,1963 )

Aluminium merupakan salah satu elemen yang ada dimuka bumi,Pada posisi ketiga setelah oksigen (O2) dan silikon (Si).Aluminium merupakan logam yang sangat

keras,dimana aluminium dapat ditemukan di alam bebas sebagai batuan oksida yang biasa disebut dengan Bauxite (diberi nama les Baux warga perancis yang menemukan pada tahun 1821).

(21)

diproduksi aluminium,tetapi dari hasil yang diperoleh kemurnian aluminium tidak dapat diketahui sebelum atau setelah proses. Akhirnya pada tahun 1854, ditemukan sebuah proses cara memproduksi logam aluminium dengan menggunakan natrium tetapi aluminium dengan menggunakan natrium, tetapi aluminium yang dihasilkan sangat mahal dan jarang sekali ditemukan .

Pada tahun1886 ketika dua orang ilmuan yaitu Charles M Hall dari Amerika dan Paul Heroult dari perancis, dalam waktu yang hampir secara bersamaan mengemukakan sebuah proses elektrolisa praktis untuk memproduksi aluminium.Faktor kunci keberhasilan proses Hall-Heroult pada penggunaan larutan cryilote (Na3AlF6) sebagai pelarut alumina. Elektrolisa memiliki kemungkinan untuk

memproduksi ion dapat bergerak menuju elektroda adalah dengan cara melarutkan senyawa yang terelektrolisa didalam air. Hal ini tidak mungkin terjadi pada kasus aluminium karena air lebih muda tereduksi ketimbang aluminium (AL3+), sebagaimana ditunjukkan standart potensial reduksi dibawah ini :

Al 3+ + 3e Al Eo = -166 V 2H2O +2e H2 +2OH- Eo = - 0,83 V

Pergerakan ion tidak dapat dihasilkan dengan cara melarutkan garam-garamnya.Tetapi titik leburnya AL2O3 sangat membutuhkan suhu yang sangat tinggi

yaitu sekitar 2050oC, untuk melarutkan logam oksida. Campuran alumina AL2O3 dan

NaALF6 ternyata dapat larut pada suhu 1000oC dan hasil campuran logam dapat

(22)

Bauxite tidak sepenuhnya terdiri dari alumina (aluminium oksida), tetapi juga terdiri dari oksida besi,silikon dan titanium serta beberapa material silika yang bervariasi. Untuk mendapatkan serbuk-serbuk alumina maka batuan-batuan bauksit dilarutkan dengan natrium klorida (NaCl).

Al2O3(s) + 2 OH- 2Al2O-(aq) + H2O(l)

Logam oksida lainnya pada awalnya berbentuk larutan, larutan tersebut terdiri dari ion alumina (ALO2-) yang terpisah dari endapan oksida lainnya dan diasamkan dengan

menggunakan gas karbon dioksida, menghasilkan endapan alumina hidrat : 2 CO2(g) + 2AlO2-(aq) + (n +1)H2O(l) HCO3-(aq) + Al2O3 n.H2O(s)

Alumina yang dimurnikan kemudian dicampurkan dengan kriolit dan cairan logam dan kemudian ion aluminium direduksi menjadi logam aluminium pada sebuah sell elektrolisa . Karena larutan elektrolit terdiri dari banyak ion aluminium, dan proses kimianya belum sempurna. Dibawah ini merupakan reaksi alumina dengan anion kriolit :

Al2O3 + 4 AlF6 3 Al2OF62- + 6F-

Reaksi elektrodanya adalah sebagai berikut :

Reaksi Katoda :AlF63+ + 3e Al + 6 F-

Reaksi Anoda :2AlOF62- +12 F- + C 4AlF63- + CO2+ 4e

-Reaksi yang terjadi pada sell elektrolisa dapat dituliskan sebagai berikut ; 2Al2O3 + 3 C 4Al + 3 CO2

Aluminium yang diproduksi pada proses elektrolisa ini menghasilkan kemurnian

(23)

dengan Mn (mangan) digunakan untuk pembuatan peralatan memasak, tangki yang terbuat dari logam dan lain sebagainya. Hasil produksi aluminium digunakan sebayak 5% untuk pembuatan keperluan barang –barang elektronik dikawasan Amerika Serikat. ( Steven,S.,2003 )

2. 2. Anoda

Anoda adalah elektroda dengan muatan listrik positif dalam proses elektrolisa. Anoda merupakan elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi. Anoda yang digunakan pada proses hall-heroult adalah anoda karbon. Karbon merupakan bahan pembentukan anoda, akan berkonsumsi menjadi dioksida selama proses elektrolisa.

Selain berfungsi sebagai reaktan yang terjadi reduktor pada reaksi elektrolisa, alumina menjadi aluminium, anoda karbon juga berfungsi untuk menghantar arus listrik menuju katoda (kutup negatif) melalui elektrolit.

2. 2.1. Bahan Dasar Anoda

Anoda karbon tersusun atas bahan 85 % pengisi utama (filler) dimana (60 % kokas dan 25 % butt) dan 15 % Coal Tar Pitch (CTP) sebagai bahan pengikat (binder). Komposisi ini berbeda-beda untuk setiap pabrik peleburan. Sekrap mentah yang merupakan buangan dari adonan mentah kembali bahan tersebut menjadi bahan tambahan pembuatan anoda. Sifat dari anoda sangat dipengaruhi oleh komposisi granulometrik, komposisi granulometrik adalah perbandingan ukuran partikel yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan anoda.

2. 2. 2. Bagian Anoda

(24)

1. Filler (bahan pengisi) yang terdiri dari a. Kokas

Kokas digunakan sebagai bahan baku pembuatan anoda yang diperoleh dari minyak bumi dan batu bara. Dalam operasinya, kokas ini akan diayak hingga diperoleh beberapa kelas yang dibedakan ukuran fisiknya.

- Kokas dengan ukuran 5 -18 mm disebut coarse 1 (C1) - Kokas dengan ukuran 1 -15 mm disebut coarse 2 (C2) - kokas dengan ukuran 0,2 – 1 mm disebut medium - Kokas dengan ukuran dibawah 0,2 mm disebut fine b. Butt (Puntung Anoda)

Puntung anoda ini berasal dari anoda yang tereduksi di pot reduksi (tungku peleburan aluminium) selama proses elektrolisa, sebelum sampai ke silo di green plant butt ini terlebih dahulu digiling di pabrik penangkaian (rodding plant).

Tabel.2. 1. Spesifikasi standart kokas untuk jenis pitch coke yang diijinkan oleh

PT. INALUM

PARAMETERS UNIT SPECIFICATION

Real Density g/cc 1,98 Min

Fixed Carbon % 98,5 Min

Ash Content % 0,40 Max

Volatile Matter % 0,5 Max

Moisture (water content) % 0,5 Max

S % 1 Max

(25)

Pitch tersusun dari senyawa-senyawa organik dibentuk dari unsur-unsur Sulfur, Karbon, Oksigen, Hidrogen, Nitrogen. pitch disebut juga dengan Coal Tar Pitch (CTP) yang berfungsi sebagai bahan perekat agar terbentuk pasta. Pitch dalam pencampuran anoda membasahi permukaan kokas dan partikel butt dan menimbulkan gaya kohesi pada perubahan pasta menjadi anoda mentah selama pencetakan. Kandungan pitch yang tidak tepat akan menyebabkan penurunan yang sangat besar pada kwalitas anoda.

Sifat-sifat yang penting untuk diperhatikan adalah softening point dan Quinoline Insoluble (QI). Softening point adalah temperatur dimana pitch yang dibentuk padat pada suhu kamar akan mengalami perubahan fase menjadi cairan yang kental. Semakin tinggi temperatur softening point, semakin tinggi kandungan dikeluarkan dalam pabrik green karbon. Quinoline Insoluble (QI) adalah persentasi dari material pitch yang tidak larut dalam larutan Quinoline pada standar temperatur waktu yang telah ditentukan. Semakin rendah nilai QI, pitch juga meningkatkan kandungan residu karbon didalam anoda dan meningkatkan kecepatan basah dari partikel kokas dalam pencampuran. Apabila Softening Point tinggi, maka viskositas dan titik leleh kokas akan tinggi pula, sedangkan kandungan material mudah menguap (volatile) dapat meningkatkan Baking Block Anode Density (BB AD). Semakin tingginya titik leleh kokas, maka ikatan akan semakin baik sehingga dapat menurunkan porositas pada BB dan dapat meningkat BB AD.

2. 2. 3. Akibat Kekurangan Pitch Pada Pembuatan Anoda

Kekurangan kandungan pitch pada pembuatan anoda karbon mengakibatkan : a. Retak pada blok anoda mentah

(26)

c. Porositas yang tinggi d. Sifat mekanik yang buruk

2. 2. 4. Akibat Kelebihan Pitch Pada Pembuatan Anoda

Kelebihan kandungan pitch pada pembuatan anoda karbon mengakibatkan : a. Mudah berubah bentuk

b. Penyusutan yang berlebihan c. Perubahan bentuk lubang stub d. Retakan pada anoda panggang

Tabel .2. 2. Spesifikasi Coal tar pitch yang digunakan oleh PT. INALUM

PARAMETERS UNIT SPECIFICATION

Softening Point 0C 110 Min

Fixed Carbon % 56 Min

Ash Content % 0,3 Max

Toluene Insoluble % 34 Max

Quinoline Insoluble % 6-16

Specific Gravity g/cc 1,30 Min

(27)

2. 3. Proses Pembuatan Anoda Mentah

Proses ini meliputi beberapa system : a. Penerimaan kokas dan system pemecahan

Sistem ini meliputi pengangkutan kokas dari silo – silo kokas melalui sabuk ban berjalan (belt conveyor), sebelum kokas diangkut oleh pengangkut bersudut (bucket elevator), kokas dipisah-pisah oleh ayakan (seiver) berdasarkan ukuran-ukurannya, kokas dialiri melalui magnetik separator untuk pembersihan dari kandungan-kandungan metal yang terdapat dalam kokas. Kokas murni keluar melalui bucket elevator, kemudian daingkut kelantai delapan gedung Green Plant oleh bucket elevator dan seterusnya diayak dengan seiver untuk dipsah-pisahkan menurut ukuran-ukurannya, yaitu :kasar 1, kasar 2, medium (kasar 3) dan fine. Setelah terpisah lalu dimasukkan ke tempat penyimpanan masing-masing ukuran.

Untuk kokas yang lebih kasar dari kasar 1 dimasukkan kea lat pemecah (Crusher), dimasukkan keruang bucket elevator lagi, kemudian diangkut kembali ke siever untuk dipisah-pisahkan lagi.

b. Sistem penerimaan puntung dan anoda yang rusak

(28)

c. Sistem pengecilan kokas

Sistem ini berfungsi untuk memproduksi partikel kokas ukuran halus (fine) dengan menggunakan alat-alat pipa tebal (tube mill) yang berisi bola-bola keramik dan dengan bantuan udara yang dihasilkan oleh penghisap udara (blower) sebagai media pembawa serbuk fine yang sudah digerus kemudian diangkut oleh udara melalui air separator yang terdiri dari alat yang berputar sehingga akan terpisah ukuran yang besar dari kokas untuk dikembalikan ke tube mill, sedangkan yang halus akan terbawa oleh udara ke cyclone dan terkumpul, sedangkan yang kurang halus akan ditangkap oleh bag penyaring (filter) dan kemudian disimpan dalam penyimpanan fine.

d. Sistem penerimaan dan pencairan Coal tar pitch (CTP)

Pada sistem ini CTP yang disimpan dalam gedung penyimpanan diangkut kedalam pengangkut (skip hoist) dengan menggunakan mobil pengangkut beban (Shavel Car). CTP yang berasal dari skip hoist ini dimasukkan kedalam tangki penciran, pitch yang telah mencair dipompa kedalam tangki untuk menghomogenkan temperatur. Dari tangki lalu dialirkan co-kneader.

e. Sistem penimbangan, preheater dan pengadonan

Sistem ini merupakan sistem utama di pabrik pembuatan anoda mentah. Proses ini diawali dengan penimbangan kokas dan butt yang akan diumpankan kedalam preheater. Penimbangan dilakukan dengan alat konstan conveyor. Preheater berfungsi untuk memanaskan butt dan kokas hingga mencapai temperatur optimum saat proses pengadonan (T 160 oC). Dari preheater kokas dan butt dialirkan ke co-kneader.

(29)

Pada sistem ini pasta anoda yang telah diaduk dalam co-kneader dikirim ke mesin penggetar atau shaking machine (SM) untuk mencetak blok anoda mentah. Pasta anoda yang berasal dari co-kneader mula-mula ditimbang dalam scale hopper lalu dimasukkan kedalam pencetakan anoda. Pada proses pencetakan anoda mentah, mesin pencetak getar bergetar selama 60 detik. Blok anoda mentah akan menjadi padat disebabkan getaran yang dihasilkan mesin pencetak getar (Shaking Machine). g. Sistem pengangkutan blok anoda mentah

Blok anoda mentah dari shaking machine dilewatkan dengan menggunakan conveyor. Selama berada diatas conveyor blok anoda mentah didinginkan menggunakan penyemprotan air industri selama kurang lebih 48 menit. Kemudian blok anoda didinginkan kembali secara alami diatas conveyor yang akan diteruskan kegedung penyimpanan anoda. Pendinginan secara alami ini berlangsung selama 8 jam, setelah pendinginan blok anoda disimpan dilapangan terbuka.

2. 4. Proses Pemanggangan Anoda

Proses pemanggangan blok anoda terdiri dari beberapa proses, diantaranya adalah sebagai berikut :

a. Proses pengisian (charging)

(30)

dimasukkan kembali kokas penyekat dan terakhir dimasukkan bola keramik dengan jumlah tertentu sebelum ditutup dengan tutup tungku.

b. Proses pemanasan awal (Pre-heating)

Gas panas hasil pembakaran gas minyak berat (heavy oil), dialirkan ke tungku yang sedang melakukan pemanggangan. Kemudian gas panas hasil pembakaran burner didalam tungku dialirkan ke tungku lainnya melalui lobang-lobang pemanas yang terdapat pada batas sager. Proses ini berlangsung selama 180 jam hingga temperatur gas mencapai kira-kira 800 0C.

c. Proses pemanggangan (firing)

Proses pemanasan awal yang telah mencapai temperatur pembakaran, dilanjutkan dengan proses pemanggangan selama 84 jam, yaitu dengan memasukkan pembakar (burner) kedalam tungku melalui lobang yang terdapat pada tutup tungku tersebut. Untuk setiap pergantian pembakaran antara satu tungku dengan tungku lainnya (fire progression).

d. Proses pendinginan (cooling)

Proses pendinginan dilakukan selama 132 jam, setelah proses pemanggangan berakhir. Selama pendinginan berlangsung, gas panas dialirkan ke tungku berikutnya agar tidak ada terjadi kerugian panas.

e. Proses pengeluaran (discharging)

(31)

Gambar : 2. 1. Urutan pengeluaran isi tungku dan selisih waktu pada tungku

Pemanggangan

Pemindahan tutup tungku 48 jam

Pengisian bola keramik 12 jam

Pengisapan kokas penyekat Dan pengeluaran BB bagian atas

8 jm

Pengisapan kokas penyekat Dan pengeluaran BB bagian tengah

8 jm

Pengisapan kokas penyekat Dan pengeluaran BB bagian bawah Serta pengisapan kokas dasar tungku

32 jm

Pendinginan dan pemeriksaan tungku

(32)

setelah proses pemanggangan berakhir. Selama pendinginan berlangsung, gas panas dialirkan ke tungku berikutnya agar tidak ada terjadi kerugian panas.

Gas-gas yang mengalir tersebut antara lain adalah : SOx dan F2. Selain gas

juga terdapat debu fluorida (dust F) dan coal tar pitch (CTP). Gas Sox berasal dari kokas yang digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan blok anoda mentah (green block), dimana kokas mengandung unsur sulphur (S). Sedangkan gas fluoride (F2) berasal dari butt (puntung) yang telah mengalami proses elektrolisa di tungku

reduksi dimana pada proses elektrolisa tersebut mengandung ALF3. Coal tar berasal

dari pitch yang digunakan sebagai bahan pengikat (binder) agar adonan menjadi pasta yang siap untuk dibentuk. Setelah proses pemanggangan dan pendinginan pitch akan diperoleh kembali yang terikut dengan gas buang, yang dilakukan oleh sebuah alat yang disebut detarrer (electric precipitator).

Bagian pemanggangan adalah salah satu bagian dari pabrik karbon yang berfungsi memanggang blok mentah yang dihasilkan oleh bagian karbon mentah sebelum dikirim kebagian penangkaian.

Blok anoda mentah tersebut belum bisa langsung dipakai untuk proses peleburan aluminium sebelum memenuhi persyaratan-persyaratan yang didinginkan oleh proses tersebut, seperti : kekuatan (strength), daya hantar listrik (electric conductivity).

(33)

Bagian pemanggangan anoda ini terdiri dari dua buah gedung yang dibangun sejajar dan mempunyai 106 tungku yang dibagi dalam empat unit. Selain itu juga dilengkapi dengan peralatan-peralatan pendukung dan fasilitas-fasilitas lain, seperti : kren serba guna (ABC), chain conveyor, ketel uap, peralatan listrik dan fasilitas pembersih gas buang.

2. 4. 1. Bahan Baku Pada Proses Pemanggangan

Bahan baku yang digunakan untuk proses pemanggangan adalah anoda mentah, kokas penyekat dan bola keramik.

a. Blok Anoda Mentah

Blok anoda mentah yang akan dipanggang harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan juga harus memenuhi sifat fisik yang meliputi apparent specific gravity dan berat tertentu.

b. Kokas Penyekat

Kokas penyekat digunakan untuk melindungi blok anoda terhadap oksidasi ketika berlangsung proses pemanggangan. Jenis kokas penyekat yang digunakan adalah dari pitch coke atau petroleum coke dengan ukuran butiran tertentu.

c. Bola Keramik

(34)

Gambar : 2. 2. Posisi bahan baku di dalam tungku pemanggangan PT. INALUM

2. 4. 2. Fasilitas Peralatan Proses Pemanggangan

Fasilitas peralatan yang terdapat dibagian pemanggangan anoda terdiri dari gedung, peralatan utama dan peralatan pembantu.

a. Gedung

Gedung tempat pemanggangan terdiri atas dua gedung, yaitu gedung A dan gedung B. Kedua gedung ini terletak sejajar dan mempunyai empat unit tungku (A1, A2, B1, B2). Juga dilengkapi dengan kren serba guna ABC (Anoda Baking Crane) sebanyak lima unit, yaitu tiga unit di gedung A dan dua unit di gedung B.

b. Peralatan Utama

Peralatan utama yang terdapat dibagian pemanggangan adalah tungku pemanggangan tipe tertutup dan kren serba guna ABC.

(35)

Setiap satu tungku terdiri dari lima susunan sager dan masing-masing sager mampu memanggang 5 x 3 buah blok anoda mentah. Berarti untuk satu tungku dapat memanggang 75 buah anoda mentah. Konstruksi tungku pemanggangan dapat dilihat pada gambar.

Gambar : 2. 3. Tungku Pemanggangan di PT. INALUM

Pada proses pemanggangan, salah satu yang harus diperhatikan adalah sistem pengaliran minyak pembakar (oil receiving system). Sistem ini berfungsi untuk menerima oil, menyimpan serta menyalurkan pada tempat-tempat yang memerlukan.

Aliran kerja dari oil tersebut adalah sebagai berikut : Oil diterima dari tangki utama melalui pipa dan disimpan didalam tangki. Dari tangki dengan bantuan pompa dialirkan ke ketel dan kesekeliling dapur untuk selanjutnya disemprotkan ke dalam tungku dengan bantuan burner (alat pembakar).

(36)

ditempatkan didalam tungku dan bertopang pada bagian bawah tutup tungku. Burner ini yang menyemprotkan minyak kedalam tungku sehingga terjadi pemanggangan. 2. 5. Operasi Pembersihan Gas Buang

Sumber utama dari pembersihan gas buang ini adalah gas-gas yang beracun yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Gas-gas ini berasal dari tungku pemanggangan yang dialirkan dari hasil pembakaran burner didalam tungku.

Dalam operasi pembersihan gas buang disini, alat utama pada fasilitas ini yaitu gas cooler (pendingin gas) dan electric precipitator (pengendap listrik). Gas cooler digunakan untuk mengontrol temperatur gas buang, tujuannya adalah supaya pengendap listrik dapat bekerja dengan efisiensi maksimal. Karena pengendap listrik ini menangkap semua gas-gas yang masuk kedalam gas cooler setelah temperaturnya stabil, maka detarrer dapat bekerja untuk menangkap gas tersebut. Karena pitch BB-nya tinggi maka tertangkap oleh pengendap listrik, sedangkan gas-gas buang yang lainnya langsung terbuang ke udara bebas (melalui cerobong asap).

(37)

Dalam satu peralatan yang digunakan pada proses pembersihan gas buang adalah unit ketel uap. Ketel uap yang dipakai adalah type MP-803 dengan kapasitas penguapan maksimum 10 kg/cm2.

Proses aliran gas pembakaran adalah sebagai berikut : gas pembakaran yang berasal dari ruang pembakaran mengalir melalui ruang api muka (front smoke box), pipa-pipa api (smoke tube), ruang api belakang (rear smoke box) dan akhirnya dibuang melalui cerobong asap.

Unit ketel ini dilengkapi dengan peralatan-peralatan seperti sistem kontrol otomatis, kontrol keseimbangan pembakaran otomatis, peralatan keamanan operasi dan peralatan kontrol permukaan air otomatis. Fungsi peralatan tersebut adalah :

a. Sitem kontrol otomatis, berfungsi untuk mengatur hidup matinya pembakaran berdasarkan kondisi beban. Bila beban naik, maka pembakaran mengecil dan sebaliknya.

b. Kontrol keseimbangan pembakaran otomatis, befungsi untuk mengatur pembakaran didalam ketel, yaitu dengan mengatur jumlah bahan baker dan udara secara serentak atas dasar perubahan tekanan.

c. Peralatan keamanan operasi, berfungsi untuk menjamin operasi yang aman. Beberapa alat pengaman yang dapat menghentikan pembakaran dan memberi tanda bahaya dalam kondisi tidak normal dipasang pada ketel tersebut.

d. Peralatan kontrol permukaan air otomatis, berfungsi untuk menjaga agar permukaan air dalam ketel tetap berada dalam batas yang diijinkan, yaitu dengan cara mengkonversikan variasi pemukaan air menjadi signal listrik yang memberikan efek on-off nya pompa air pengisi.

(38)

BAB III

METODOLOGI

3. 1. ALAT DAN BAHAN

3. 1. 1. Alat

- Pendingin gas (Gas Cooler)

Berfungsi untuk menurunkan temperatur - Pengedap listrik (electric precipitator)

Berfungsi untuk memisahkan tar (pitch) yang terikut dengan gas buang - Cerobong (stack)

Berfungsi untuk mengeluarkan aliran gas yang telah bersih ke udara bebas - TCV (Temperatur Control Valve)

Berfungsi untuk mengatur perubahan debit air - TIC (Temperatur Indicator Control)

Berfungsi untuk mengontrol temperatur pada sluran gas buang yang keluar, agar temperatur tetap konstan 70 0C ± 10

- Pompa air pendingin

Berfungsi untuk memompakan air pendingin untuk dispraykan pada pendingin gas

- Pot penampung pitch (recovery pitch pot)

Berfungsi untuk menampung pitch yang telah dipisahkan oleh pengendap listrik

(39)

Berfungsi untuk memompakan pitch yang telah ditampung pada pot penampung pitch untuk dipergunakan kembali.

3. 1. 2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan untuk operasi pembersihan gas buang yang ditangkap oleh detarrer ini adalah sebagai berikut :

Pitch (Coal Tar Pitch) yang berasal dari tungku pemanggangan yang dialirkan kedalam gas cooler supaya temperaturnya stabil, maka pitch tersebut ditangkap oleh alat detarrer agar terbuang ke udara bebas.

3. 2. Prosedur

- Gas buang dari tungku pemanasan mula didinginkan pada pendingin gas (gas cooler)

- Gas yang masuk ke gas cooler suhunya mencapai ± 200 0C

- Gas tersebut disemprot secara bersamaan dengan air dan caustic soda (NaOH) - Setelah suhunya 70 ± 10 0C dan pitch nya sudah netral, gas tersebut dialirkan menuju detarrer (electric precipitator)

- Pitch yang terbawa gas buang ditangkap melalui elektroda yang telah dimuati dengan perbedaan tegangan

- Pitch yang telah berhasil ditangkap, ditampung oleh penampung pitch (recovery pitch pot)

- Kemudian pitch tersebut dipanaskan

- Setelah pitch mencair kemudian dikirim kembali ke tungku pemanggangan melalui pompa pitch (recovery pitch pitch pump)

(40)

Menghitung banyaknya jumlah pitch yang terdapat dalam detarrer. Sesuai dengan hukum Faraday-1, dimana rumus kimia dari pitch terdapat dalam unsur-unsur organik yaitu : S.C.O.H.N, sehingga BM dari S. C. O. H. O. N = 75

(41)

1F

Dimana : W = Banyaknya zat yang dihasilkan (gr) BM = Berat molekul dari unsur S. C. O. H. N

1.Contoh Perhitungan pada percobaan pertama. BM .i .t

W = ————— 1F

75 gr/mol x 0,14 Ampere x 3600 detik W = —————————————————

96500 Ampere . detik

mol W = 0,3917 gr

Sehingga dapat dihitung jumlah pitch secara teoritis dengan persamaan dibawah ini : P = W x V

Dimana : P = Jumlah pitch yang diperoleh secara teoritis (gr) W = Banyaknya zat yang dihasilkan (gr)

(42)

H = Waktu (jam) Maka : P = W x I x H

= 0,3917 gr/A . jam x 0,14 A x 24 jam P = 1,3161 g

Tabel 4. 2. Data hasil perhitungan

No Kuat arus yang

Dalam operasi pembersihan gas buang di pabrik pemanggangan ini, oleh karena suatu alat detarrer (pengendap listrik) yang untuk memisahkan kandungan pitch yang terdapat pada gas buang furnace baking plant. Detarrer mempunyai dua elektroda yaitu elektroda positif dan elektroda negatif, berupa rod yang digantungkan diantara kisi-kisi tersebut yang berfungsi menangkap kandungan pitch dengan aliran arus listrik yang mengalir pada kedua elektroda tersebut. Pitch yang tertangkap atau yang menempel pada wire elektroda tersebut sehingga dapat menurunkan kemampuan detarrer untuk menangkap pitch.

(43)

penampung. Apabila terjadi penebalan atau kelebihan pitch yang terdapat di permukaan kisi-kisi maupun di permukaan rod terindikasi dengan mengakibatkan menurunnya arus listrik dari detarrer tersebut. Apabila arus listrik sudah mencapai lebih rendah dari 150 mA. Maka tidak semua pitch tertangkap di dalam detarrer karena mengalami penebalan dan arus yang tidak memungkinkan akibatnya pitch yang terbuang tersebut dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan disekitar pabrik. Sedangkan pada arus listrik lebih rendah dari 150 mA juga masih dilakukan pengoperasian di pabrik sehingga warna asap yang dikeluarkan berwarna hitam. Karena arus listrik 120 mA juga masih dipaksa untuk beroperasi, dimana kita menentukan berapa jumlah pitch yang terdapat pada arus listrik lebih rendah dari 150 mA dapat membuat pencemaran lingkungan akibat arus listrik dibawah dari 150 mA.

Dimana kita harus aktif untuk mengontrol suatu alat tersebut sehingga tidak terjadi arus listrik lebih rendah dari 150 mA. Seharusnya dihentikan dan dilakukan pembersihan dengan steam. Untuk mengcleaning pitch ini digunakan waktu ± 4 jam agar detarrer dapat beroperasi kembali. Kemudian pitch yang di tampung digunakan kembali sebagai bahan bakar pada tungku pemanggangan, setelah melewati kolom gas cooler dan detarrer. Gas buang telah memenuhi persyaratan untuk dibuang ke udara pembuangan dilakukan dengan mengalirkan gas buang dari kolom detarrer.

Dari data yang diperoleh jumlah pitch yang tertangkap pada jumlah arus 140 mA sebesar 1,3161 gr, begitu juga pada arus 135 mA sebesar 1,2237 gr, pada arus 130 mA sebesar 1,1347 gr, dan juda pada arus 120 mA sebesar 0,9668 gr.

(44)

jumlah arus yang digunakan semakin besar maka berat pitch yang tertangkap juga semakin besar.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5. 1. Kesimpulan

Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

- Jumlah pitch yang tertangkap pada arus listrik 140 mA adalah 1,3161 gr - Jumlah pitch yang tertangkap pada arus listrik 135 mA adalah 1,2237 gr - Jumlah pitch yang tertangkap pada arus listrik 130 mA adalah 1,1347 gr - Jumlah pitch yang tertangkap pada arus listrik 120 mA adalah 0,9668 gr

5. 2. Saran

- Pengendalian pencemaran lingkungan disekitar pabrik INALUM harus tetap diperhatikan supaya terhindar dari pencemaran lingkungan

(45)

DAFTAR PUSTAKA

Grjotheim, Kai and B.L. Welc., 1988. Aluminium Smelter Technology, Secon Edition, Aluminium Verlag, Dusseldorf.

PT. Indonesia Asahan Aluminium., 2001. Petunjuk Operasi Percetakan Anoda Karbon, Smelter Baking Anode (SBA), Kuala Tanjung, Asahan.

PT. INALUM., 2004. Work Intruction And Manual Intruction Baking Anode, Inalum Baking Plant.

Jesse, H., 1963. Fundamental Of College Chemistry, Second Edition, Harper & Row Publishers,New York.

(46)