PENGARUH KONSENTRASI NATRIUM OKSIDA (Na2O) DALAM ALUMINA (Al2O3) TERHADAP KRIOLIT (Na3AlF6) YANG DIHASILKAN
PADA TUNGKU REDUKSI DI PT INALUM
KARYA ILMIAH
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar ahli madya
MUHAMMAD EMIR AULIA 072409024
PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ii
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH KONSENTRASI NATRIUM OKSIDA
(Na2O) DALAM ALUMINA (Al2O3) TERHADAP
KRIOLIT (Na3AlF6) YANG DIHASILKAN PADA
TUNGKU REDUKSI DI PT INALUM
Kategori : KARYA ILMIAH
Nama : MUHAMMAD EMIR AULIA
Nomor Induk Mahasiswa : 072409024
Program Studi : D3 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) (Dr. Ribu Surbakti, MS)
iii
PERNYATAAN
PENGARUH KONSENTRASI NATRIUM OKSIDA (Na2O) DALAM ALUMINA
(Al2O3) TERHADAP KRIOLIT (Na3AlF6) YANG DIHASILKAN PADA TUNGKU
REDUKSI 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, Mei 2010
iv
PENGHARGAAN
Bismillaahirrohmaanirrohiim
Alhamdulillaahi robbil ‘aalamiin penulis ucapkan sebagai ungkapan rasa
syukur kepada Allah Subhaanahu wa Ta’aala Yang Maha Esa atas kuasa-Nya yang
tetap mencurahkan berkah, rahmat kasih sayang, nikmat jasadiyah dan ruhiyah, taufiq
dan hidayah sehingga penulis dapat menjalani hidup ini dengan rangkaian ibroh penuh
makna. Shalawat dan salam semoga tetap dilimpahkan kepada Rasulullah Muhammad
bin Abdullah shollallaahu ‘alaihi wa sallam yang telah mengemban risalah dan
mengalirkan nilai-nilai Islam dalam rangkaian tarbiyah kepada umat seluruh alam.
Tahmid dan sholawat yang penulis ucapkan ini merupakan wujud rasa syukur karena
atas ridho Allah penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini sebagai salah satu
syarat untuk meraih gelar Ahli Madya pada Program Studi Kimia Industri Diploma
Kimia Industri di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sumatera Utara.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari
kesempurnaan karena keterbatasan penulis baik deri segi pengetahuan, waktu,
maupun kemampuan penulis. Meskipun demikian penulis mengharapkan karya ilmiah
ini dapat bermanfaat bagi penulis secara pribadi dan bagi semua pihak yang membaca
karya ilmiah ini serta bermanfaat bagi Universitas Sumatera Utara.
Karyan Ilmiah ini penulis persembahkan kepada kedua orangtua tercinta,
ummiy almahbuubah Misriani dan abiy almahbuub Abdul Aziz, kepada akhiy alkabir
v
ashshooghir Wahyu Andika dan Aldi Abdillah, sebagai keluarga tercinta, serta eNai
yang selalu memberikan doa, cinta dan kasih sayang serta menjadi motivasi dan
inspirasi bagi penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini.
Dalam masa menyelesaikan karya ilmiah ini, penulis telah banyak
mendapatkan dukungan, bantuan dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan
keikhlasan dan kerendahan hati penulis juga ingin menyampaikan rasa terima kasih
dan penghargaan kepada :
1. Keluarga Besar Asmo Sukarto (alm), keluarga penulis, pakde Syam (alm) dan
keluarga, wak Edy Sujadi, wak Rodhiyah, pakde Thalib dan keluarga, paklek
Nasrun dan keluarga, paklek Pangat, bulek Rosdhiyah, bulek Ida, bang Fahmi,
bang Ghani, kak Kia, Nadia, Rian, dan Virgi, yang telah memberikan
dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung kepada penulis.
2. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Dekan FMIPA USU.
3. Bapak Dr. Ribu Surbakti MS, sebagai dosen pembimbing yang telah
memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis.
4. Bapak Prof. Dr. H. Harry Agusnar M.Sc, M.Phil, sebagai Koordinator
Program Studi D3 Kimia Industri FMIPA USU.
5. Seluruh staf pengajar D3 Kimia Industri FMIPA USU yang telah memberikan
ilmunya kepada penulis
6. Bang Bandi dan seluruh staf pegawai kantor jurusan, yang dengan sabar
memberikan tuntunan dan arahan kepada penulis dalam proses penyelesaian
karya ilmiah ini secara akademik.
7. Bapak Ahmad Sabran, Bapak Nyono Atmo, Bapak Faisal Hidayat, Bapak
vi
karyawan PT INALUM yang telah banyak membantu penulis pada saat OJT di
PT INALUM.
8. Saudara penulis selama berjuang di UKMI AL FALAK, pementor penulis
bang Shabri Abdurrahman, bang Fadhlan Mishwari, bang Yopie, bang Faisal
Firdaus, bang Freddy, bang Amin, bang Eko, Yudha, Agus, Dedy, Lestio Hadi,
Oki, Jefri, Syahril, Hadi Kurniawan, Subhan, Heru, Annas, Tongku, Surya,
Firman, Billy, Fahmi, Fandi, Jundi, Fendi, Ganda, Fikri, Fadhul, Fadhil,
Ismail, Alvin, Sule, Zubeir, Muslim dan kullu ikhwah fillaah yang tidak dapat
disebutkan semuanya disini. Jazaakallaah ya ikhwaniy atas segala dukungan
dan doa, syukron juga bagi antum yang udah berganti-gantian meminjamkan
laptop. Semoga Allah membalas amal kita dengan ridho-Nya. Allaahu Akbar.
9. Sahabat, abang, kakak dan saudara di Microbiology Study Club (MSC) yang
telah banyak membagi ilmunya dengan penulis. Bang Kabul Warsito yang
sabar, Bang Fendi, Kak Ummi, Kak Mus, Mirza, Asril, Umeda chan, Dwi,
Yanti, Ria W, Laura, Resti, Alex dan teman-teman MSC yang mungkin
penulis belum kenal dan tidak bisa disebutkan disini.
10.Saudara-saudara yang tergabung dengan penulis, Muhammad Emir Aulia,
dalam tim nasyid Al Bazar Voice, Heru Nur Cholis, Lestio Hadi, Jefri
Ardiansyah, dan Mhd. Agus Salim Kaban, yang telah bersama saling
menghibur dan bersyiar.
11.Sahabat PKL satu partner dr USU, Arif, Putri, Jefri, Agus dan Syahri, serta
teman-teman PKL lainnya dari FMIPA & FT USU, ITM, dan UISU; bang
Yudhi, bang Yudha, bang Eka, bang Bambang, bang Fauzi, bang Tamba, bang
Eko, bang Taufan, bang Putra, bang Edianto, bang Yanto, Aswin, Andre dan
vii
12.Karyawan fotokopi FMIPA USU, Kak Wati yang telah memberikan beberapa
bantuan dalam beberapa hal mengenai penyiapan karya ilmiah dan hal-hal
lainnya,
13.Seluruh keluarga besar IMAKIN JAYA yang telah banyak memberikan
pengalaman yang luar biasa serta mendukung penulis dalam berbagai hal.
14.Sahabat dari IM3, Mizwar, Zulham, Novi, Rizki dan kawan-kawan lainnya
yang telah banyak memberi dukungan baik secara langsung maupun tidak
langsung dalam perjuangan semasa penyelesaian karya ilmiah ini.
15.Saudara-saudara di UKMI seluruh USU, PHBI, HTI, KAM RABBANI, SGC
dan SRC yang telah menghiasi perjuangan bersama dengan penulis
Penulis
viii
ABSTRAK
Bauksit mengandung alumina (Al2O3) sebagai bahan baku dalam peleburan
aluminium dengan menggunakan proses elektrolisa Hall-Heroult. Spesifikasi alumina
mengandung Na2O dalam konsentrasi tertentu yang dapat mempengaruhi produksi
kriolit. Kriolit digunakan sebagai elektrolit dan dapat melarutkan alumina. Proses
peleburan aliminium dalam tungku reduksi harus berjalan seimbang. Oleh karena itu
jumlah produksi kriolit harus diketahui dengan memperhitungkan pengaruh Na2O
dalam keseimbangan material pada tungku reduksi, dimana Na2O maksimal di PT
INALUM adalah 0,600 % berdasarkan spesifikasi bahan baku. Hal ini dilakukan agar
diperoleh keseimbangan material yang maksimal dan proses operasi tungku reduksi
ix
SODIUM OXIDE (Na2O) CONCENTRATION EFFECT IN ALUMINA (Al2O3) TO
CRYOLITE (Na3AlF6) THAT PRODUCED IN REDUCTION POT AT PT INALUM
ABSTRACT
Bauxite contains alumina (Al2O3) as material in aluminium smelting by using
Hall-Heroult electrolysis process. Alumina specification contains Na2O at its
concentration that influences cryolite production. Cryolite is used as electrolyte and
can to dissolves alumina. Aluminium smelting process at reduction pot must be
balance. Thus, cryolite production has to be known by Na2O effect calculation in
material balance at reduction pot, where maximum Na2O in PT INALUM is 0,600 %
based on material specification. That must be done to get maximum material balance
x
DAFTAR ISI
Halaman
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
PENGHARGAAN iv
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Permasalahan 3
1.3.Tujuan dan Manfaat 3
1.3.1. Tujuan 3
1.3.2. Manfaat 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1.Alumina dan Aluminium 4
2.2.Sejarah Aluminium 5
2.3.Bahan Baku Peleburan Aluminium 6
2.3.1. Bahan Baku Utama Proses Elektrolisis Aluminium 6
2.3.1.1. Alumina 6
2.3.1.2. Anoda Karbon 7
2.3.1.2. Katoda 8
2.3.2. Bahan Baku Penunjang Peleburan Aluminium 8
2.3.2.1. Kriolit 8
2.3.2.2. Soda Abu (Na2CO3) 9
2.3.2.3. Aluminium Floriuda (AlF3) 9
2.4.Aliran Proses Peleburan Aluminium 10
2.4.1. Diagram Alir Bahan Baku Peleburan Aluminium 10
2.4.2. Fasilitas Utama di Gas Cleaning 12
2.5.Proses Elektrolisis Aluminium 13
xi
BAB 3 METODOLOGI 20
3.1.Bahan 20
3.2.Alat 20
3.3.Prosedur Kerja 22
3.3.1. Start-up dengan Pemanasan Gas 22
3.3.2. Start-up dengan Pemanasan Listrik 23
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 25
4.1.Data 25
4.2.Perhitungan 27
4.3.Pembahasan 30
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 32
5.1.Kesimpulan 32
5.2.Saran 33
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Spesifikasi Alumina 7
Tabel 2.2. Spesifikasi Soda Abu (Na2CO3) 9
Tabel 2.3. Spesifikasi AlF3 10
Tabel 4.1. Data Bath Material Bulan Desember 2009 25
Tabel 4.2. Data Sampling Alumina Pada Bulan Desember 2009 26
Tabel 4.2.1. Input Bath Material Balance 29
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Aliran Material 12
Gambar 2.2. Reaksi Penangkapan Gas HF 15
Gambar 2.3. Reduksi Alumina 16
Gambar 2.4. Gaya Magnetik Pada Tungku Reduksi 17
viii
ABSTRAK
Bauksit mengandung alumina (Al2O3) sebagai bahan baku dalam peleburan
aluminium dengan menggunakan proses elektrolisa Hall-Heroult. Spesifikasi alumina
mengandung Na2O dalam konsentrasi tertentu yang dapat mempengaruhi produksi
kriolit. Kriolit digunakan sebagai elektrolit dan dapat melarutkan alumina. Proses
peleburan aliminium dalam tungku reduksi harus berjalan seimbang. Oleh karena itu
jumlah produksi kriolit harus diketahui dengan memperhitungkan pengaruh Na2O
dalam keseimbangan material pada tungku reduksi, dimana Na2O maksimal di PT
INALUM adalah 0,600 % berdasarkan spesifikasi bahan baku. Hal ini dilakukan agar
diperoleh keseimbangan material yang maksimal dan proses operasi tungku reduksi
ix
SODIUM OXIDE (Na2O) CONCENTRATION EFFECT IN ALUMINA (Al2O3) TO
CRYOLITE (Na3AlF6) THAT PRODUCED IN REDUCTION POT AT PT INALUM
ABSTRACT
Bauxite contains alumina (Al2O3) as material in aluminium smelting by using
Hall-Heroult electrolysis process. Alumina specification contains Na2O at its
concentration that influences cryolite production. Cryolite is used as electrolyte and
can to dissolves alumina. Aluminium smelting process at reduction pot must be
balance. Thus, cryolite production has to be known by Na2O effect calculation in
material balance at reduction pot, where maximum Na2O in PT INALUM is 0,600 %
based on material specification. That must be done to get maximum material balance
xiv
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Aluminium adalah logam murni yang diperoleh dari alumina (Al2O3), bahan baku
alumina diperoleh dari bauksit. Proses produksi aluminium dilakukan dengan proses
elektrolisa (Hall-Heroult).
Di dalam bahan baku alumina terdapat senyawa-senyawa selain Al2O3 (dalam
keadaan kering) itu sendiri yang dapat mempengaruhi proses produksi aluminium tersebut.
Masing-masing senyawa tersebut memiliki spesifikasi tertentu yang disesuaikan dengan
standar dalam peleburan aluminium di PT INALUM. Senyawa-senyawa tersebut antara lain :
SiO2 , Fe2O3 , TiO2 , Na2O dan CaO. Na2O merupakan salah satu senyawa yang terdapat
dalam bahan baku alumina. Untuk standar spesifikasi Na2O dalam bahan baku di PT
INALUM adalah lebih kecil dari 0,600 % . Na2O berperan langsung dalam pembentukan
kriolit (Na3AlF6).
Kriolit adalah salah satu bahan baku penunjang yang sangat penting yang digunakan
sebagai elektrolit dalam proses elektrolisa peleburan aluminium. Kriolit dapat melarutkan
xv
pengoperasian awal (start-up) pot reduksi dengan banyak yang telah ditentukan sesuai dengan
standar pada pengoperasian awal (start-up) pot reduksi. Pada saat pot beroperasi secara
normal akan terjadi pembentukan kriolit yang dipengaruhi oleh reaksi tertentu yang terjadi di
dalam pot reduksi. Pembentukan kriolit dipengaruhi oleh reaksi antara Na2O dengan
aluminium flourida (AlF3). Senyawa AlF3 juga termasuk bahan baku penunjang yang
ditambahkan ke dalam pot reduksi dengan tujuan untuk menjaga keasaman bath dan
merupakan bahan yang dituangkan secara manual jika AlF3 kurang di dalam bath.
Oleh karena itu, bahan baku alumina secara langsung mempengaruhi reaksi yang
terjadi antara Na2O dengan AlF3 . Melalui reaksi tersebut akan diperoleh perbandingan serta
perhitungan untuk mengetahui banyak kriolit yang dihasilkan dalam pot reduksi dengan
asumsi Na2O yang terdapat dalam alumina habis terpakai. Untuk spesifikasi Na2O sendiri
memiliki persentase yang berbeda-beda pada setiap bahan baku yang masuk ke dalam pabrik
reduksi, meskipun demikian standar Na2O harus tetap sesuai dengan yang diinginkan untuk
proses elektrolisa di tungku reduksi agar pembentukan kriolit di dalam pot tetap stabil.
Berdasarkan uraian di atas, penulis tertarik untuk mengambil judul :
PENGARUH KONSENTRASI NATRIUM OKSIDA (Na2O) DALAM ALUMINA (Al2O3)
TERHADAP KRIOLIT (Na3AlF6) YANG DIHASILKAN PADA TUNGKU REDUKSI DI
xvi
1.2. Permasalahan
Berapa banyak jumlah kriolit (Na3AlF6) yang dihasilkan pada unit tungku reduksi
dengan kadar Na2O yang terdapat dalam spesifikasi bahan baku Al2O3.
Pengaruh yang ditimbulkan jika terjadi kekurangan dan kelebihan Na2O dalan bahan baku
Al2O3.
1.3. Tujuan dan Manfaat
1.3.1. Tujuan
Untuk mengetahui kadar Na2O yang efisien sesuai dengan standar dalam spesifikasi
Al2O3.
Untuk mengetahui dampak yang ditimbulkan oleh kriolit apabila konsentrasi Na2O
tinggi atau rendah.
1.3.2. Manfaat
Dapat mengetahui konsentrasi Na2O dalam spesifikasi Al2O3 yang sesuai standar
untuk produksi aluminium.
Dapat mengetahui jumlah kriolit yang dihasilkan dalam tungku reduksi dari
xvii
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Alumina dan Aluminium
Aluiminium adalah unsur melimpah ketiga terbanyak dalam kerak
bumi (sesudah oksigen dan silikon), mencapai 8,2 % dari massa total.
Keberadaannya umumnya bersamaan dengan silikon dalam aluminosilikat dari
feldspar dan mika dan di dalam lempung, yaitu aluminium oksida terhidrasi
yang mengandung 50 % sampai 60 % Al2O3: 1 % sampai 20 % Fe2O3: 1 %
sampai 10 % silika: sedikit sekali titanium, zirkonium, vanadium, dan oksida
logam transisi yang lain: dan sisanya (20 % sampai 30 %) adalah air. Bauksit
sebagai bahan baku peleburan aluminium dimurnikan melalui proses Bayer,
yang mengambil manfaat dimana fakta menunjukkan bahwa oksida alumina
amfoter larut dalam basa kuat tetapi besi (III) oksida tidak. Bauksit mentah
dilarutkan dalam natrium hidroksida
Al2O3(s) + 2 OH-(aq) + 3 H2O(l) 2 Al(OH)4-(aq)
dan dipisahkan dari besi oksida dalam bentuk terhidrasi serta zat asing terlarut
lainnya dengan penyaringan. Aluminium oksida dalam bentuk terhidrasi murni
mengendap bila larutan didinginkan sampai lewat-jenuh dan dipancing
xviii
2 Al(OH)4-(aq) Al2O3.3H2O(s) + 2 OH-(aq)
Air hidrasi dibuang melalui kalsinasi pada suhu tinggi sekitar 12000C. (David
W.Oxtoby, 2003)
2.2. Sejarah Aluminium
Logam aluminium pertama kali dibuat dalam bentuk murni oleh H.C.
Oersted, pada tahun 1825, yang memanaskan amonium klorida dengan
amalgum kalium-raksa. Pada tahun 1854, Henri Saint-Cleire Deville membuat
aluminium dari natrium-aluminium klorida dengan jalan memanaskannya
dengan logam natrium. Proses ini beroperasi selama 35 tahun dan logamnya
dijual dengan harga $ 220 per kilogram. Pada tahun 1886, harganya sudah
turun menjadi $ 17 per kilogram. Pada tahun 1886, Charles Hall mulai
memproduksi aluminium dengan proses skala besar seperti sekarang, yaitu
melalui elektrolisis alumina di dalam kriolit lebur. Pada tahun itu pula, Paul
Heroult mendapat paten (Perancis) untuk proses serupa dengan proses Hall.
Hingga pada tahun 1893, produksi aluminium menurut cara Hall ini sudah
sedemikian meningkat, sehingga harganya sudah jatuh menjadi $ 4,40
perkilogram. Industri ini berkembang dengan mantap, berdasarkan suatu
pasaran yang sehat dan berkembang atas dasar penelitian mengenai sifat-sifat
aluminium dan cara-cara pemakaian yang ekonomis bagi bahan itu. Dengan
berkembangnya produksi itu, biaya pun berkurang dan ini diteruskan untuk
dinikmati oleh para konsumen. Harganya bahkan mencapai 33 sen per
xix
menjadi $ 1,58 per kilogram pada tahun 1980, yang mencerminkan adanya
inflasi dan kenaikan biaya listrik. (George T. Austin, 1996)
2.3. Bahan Baku
2.3.1. Bahan Baku Utama Proses Elektrolisis
2.3.1.2. Alumina
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 yang terbentuk digunakan pada tungku peleburan karena sifat
dari alumina tersebut yang bergerak bebas dan tidak dipengaruhi oleh gaya
dari luar.
2. Alumina floury (α – Al2O3)
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.
xx
PT. INALUM tidak menghasilkan alumina sendiri tetapi diperoleh dari negara
lain terutama dari negara Australia. Spesifikasi alumina yang diperlukan untuk
peleburan aluminium adalah :
Tabel 2.1. Spesifikasi Alumina
Item Satuan Spesifikasi
Loss on Ignition (300-10000C) % maksimal 1,00
SiO2 % maksimal 0,03
Fe2O3 % maksimal 0,03
TiO2 % maksimal 0,005
Na2O % maksimal 0,600
CaO % maksimal 0,060
Al2O3 % minimal 98,40
Spesific Surface Area M2/g 40-80
Particle Size
+ 100 mesh % maksimal12,0
+ 150 mesh % minimal 25
- 325 mesh % maksimal 12,0
Angle of Refuse Deg 30-34
xxi
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.
3) Konduktivitas panas tinggi agar segera mencapai temperatur tinggi pada proses
pemanasan (baking).
4) Konduktivitas listrik tinggi (0,0036 – 0,0091 ohm.cm) agar aliran listrik efektif.
2.3.1.3. Katoda
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)
xxii
2.3.2.1. Kriolit
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. Spesifikasi soda abu yang digunakan
oleh PT INALUM adalah:
Tabel 2.2. Spesifikasi Soda Abu (Na2CO3)
Komposisi Loss on
Ignitation
(LOI)
Fe2O3 NaCl Insoluble
water
Na2CO3 App.
Density
(gr/cm3)
Unit
xxiii
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 2.3. Spesifikasi AlF3
Item Satuan Spesifikasi
AlF3 % min 93
SiO2 % max 0,25
P2O5 % max 0,02
Fe2O3 % max 0,07
Moisture (Water Content) % max 0,35
Loss on Ignitation 300-1000oC % max 0,85
Bulk density gram/cc max 0,7
Particle Size (Tyler Mesh) Typical
+ 150 mesh % 25-60
+ 200 mesh % 50-75
xxiv
2.4. Aliran Proses Peleburan 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 belt
conveyer.
Alumina yang berada didalam silo alumina kemudian kemudian dibawa ke dry
scrubber system untuk direaksikan dengan gas hidrogen flourida (HF) yang berasal dari
pot tungku reduksi. 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.
Kokas yang ada dalam silo kokas akan bercampur dengan butt (puntung anoda)
dan mengalami pemanasan. Kemudian dicampur dengan hard pitch yang 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 Anode Baking Plant.
Blok-blok anoda kemudian akan dipasangi tangkai (anode assembly) di Anode
Baking Plant. Anoda tersebut kemudian akan dikirimkan ke 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
xxv
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 Casting Shop menggunakan Metal Transport
Car (MTC). Di casting shop aluminium cair dimasukkan kedalam holding furnace, lalu
dituang ke casting machine untuk dicetak menjadi ingot aluminium dengan berat
masing-masing ingot seberat 50 lbs (22,7 kg).
Gambar 2.1. Aliran Material
2.4.2. Fasilitas Utama di Gas Cleaning
a. 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.
xxvi
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 reduksi
dengan menggunakan main exhaust fan. Debu dan alumina yang bereaksi ini
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.
c. 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.
(PT INALUM, 2009)
xxvii
Aluminium terutama masih sekedar menjadi bahan penelitian di
laboratorium sampai tahun 1886, ketika Charles Hall di Amerika Serikat
(lulusan Oberlin College yang berusia 21 tahun) dan Paul Heroult
(berkebangsaan Perancis, berusia sama) secara sendiri-sendiri menemukan
proses yang efisien untuk memproduksikannya. Pada tahun 1990-an produksi
aluminium di seluruh dunia yang menggunakan proses Hall-Heroult mencapai
1,5 × 107 ton metrik.
Proses Hall-Heroult melibatkan pengendapan aluminium secara
katodik, dari lelehan kriolit (Na3AlF6) yang mengandung Al2O3 terlarut, dalam
sel elektrolisis. Setiap sel terdiri dari kotak baja persegi panjang yang
panjangnya sekitar 6 m, lebar 2 m, dan tinggi 1 m, yang berfungsi sebagai
katode, dan grafit pejal sebagai anode yang mencuat melewati atap sel hingga
ke bak lelehan kriolit. Arus yangh sangat besar (50.000 sampai 100.000 A)
dilewatkan dalam sel, dan sebanyak 100 sel seperti ini disusun secara seri.
Lelehan kriolit, yang berdisosiasi sempurna menjadi ion-ion Na+ dan
AlF63-, merupakan pelarut yang baik untuk aluminium oksida, menghasilkan
distribusi kesetimbangan dari ion-ion seperti Al3+, AlF2+, . . . , AlF63-, dan O
2-dalam elektrolit. Kriolit meleleh pada suhu 1000°C, tetapi titik lelehnya turun
dengan adanya aluminium oksida terlarut, sehingga suhu sel operasi hanya
950°C. Dibandingkan dengan titik leleh Al2O3 murni (2050°C), suhu tersebut
merupakan suhu yang rendah, dan inilah sebabnya proses Hall-Heroult bias
berhasil. Lelehan aluminium memiliki kerapatan yang sedikit lebih besar
daripada lelehennya pada suhu 950°C sehingga materi ini mengumpul di dasar
xxviii
anode yang utama, tetapi zat ini bereaksi dengan electrode grafit menghasilkan
karbon dioksida. (David W. Oxtoby, 2003)
Secara umum reaksi yang terjadi dalam pot tungku reduksi adalah
sebagai berikut :
1. Reaksi Penangkapan Gas Hidrogen Flourida (HF)
Gas HF dapat terbentuk selama proses elektrolisis. Reaksi pembentukan gas
HF adalah sebagai berikut :
Na3AlF6 + 3/2 H2→ Al(l) + 3 NaF(l) + 3 HF(g)
Potensial listrik 1,53 volt pada suhu operasi. Gas HF juga dapat terbentuk melalui
reaksi:
2 AlF3 + H2O → Al2O3(l) + 6 HF
Gas HF selanjutnya akan bereaksi dengan alumina (Al2O3).
HF AlF3 + H2O →
HF
[image:30.595.138.488.454.618.2]AlF3
Gambar 2.2. Reaksi Penangkapan Gas HF
Reaksi (1) : adsorpsi HF pada permukaan alumina
Reaksi (2) : reaksi kimia antara HF dan Al2O3 menghasilkan aluminium fluorida (AlF3)
dan H2O
Al2O3
Al2O3
Al2O3
AlF3
xxix
Reaksi difusi : reaksi difusi ion AlF3 ke dalam alumina dan menghasilkan AlF3
2. Reaksi Pada Anoda
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)
3. Reaksi Pada Katoda
Reaksi yang dapat terjadi di sekitar katoda adalah dekomposisi ion AlF4- dari kriolit
menjadi ion Al3+ dan ion F- :
AlF4-→ Al3+ + 4F-
Reaksi Al3+ :
Al3+ + 3e → Al (l)
Dan reaksi antara natrium dari kriolit dengan Al :
Al (l) + 3 Na+→ 3 Na + Al3+
4. Reaksi Utama Elektrolisis Alumina
Reaksi keseluruhan pada industri elektrolisis alumina dengan menggunakan anoda
karbon adalah sebagai berikut :
xxx
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 → AlO
+ AlO+
AlO2 → Al 3+
+ 2 O2-
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.
[image:32.595.271.381.344.448.2]
Gambar 2.3. Reduksi Alumina
5. Gaya Magnetik
Adanya arus searah dan medan magnetik yang timbul oleh susunan pot akan
menimbulkan gaya magnetik. Gaya magnetik tersebut akan menimbulkan pergerakan
dan konversi aluminium cair didalam pot.
[image:32.595.221.469.619.732.2]xxxi
Intensitas gaya magnetik ditentukan oleh distribusi metal pada katoda dan komponen
arus horizontal pada katoda. Untuk menghilangkan komponen arus horizontal adalah
dengan membuat kerak samping.
[image:33.595.135.534.194.351.2](a) (b)
Gambar 2.5. Pengaruh Kerak Samping Pada Aliran Arus (a) tanpa kerak samping; (b) dengan
kerak samping
(PT INALUM, 2009)
2.6. Kegunaan Aluminium
Konsumsi aluminium masih meningkat. Kombinasi sifat yang agak
jarang terdapat, yaitu ringan dan kuat, membuat aluminium cocok untuk
berbagai penggunaan yang tidak dapat ditampung oleh logam-logam lain. Atas
dasar berat yang sama, aluminium mempunyai konduktivitas dua kali lebih
xxxii
Aluminium biasa dipadukan dengan logam seperti tembaga, magnesium, seng,
silicon, krom dan mangan sehingga kemanfaatannya pun lebih banyak lagi.
Logam aluminium atau paduannya, lebih-lebih paduannya dengan magnesium,
banyak digunakan dalam struktur pesawat terbang, mobil, truk dan gerbong
kereta api, konduktor listrik dan untuk struktur-struktur konstruksi yang dicor
atau ditempa. Bila digunakan dengan baik, aluminium itu tahan korosi.
Kekuatan dan keuletannya meningkat pada suhu di bawah nol; hal ini
berlawanan sekali dengan besi dan baja. (George T. Austin, 1996)
Aluminium dan aloinya telah digunakan dalam berbagai hal. Banyak
diantaranya memanfaatkan kerapatan aluminium yang rendah, suatu
keunggulan disbanding besi atau baja jika diinginkan materi yang lebih ringan
seperti untuk industri transportasi, yang menggunakan aluminium untuk
kendaraan mulai dari mobil sampai satelit. Kondukt ivitas listrik aluminium
yang tinggi dan kerapatannya yang rendah membuatnya sangat berguna untuk
digunakan dalam kabel transmisi listrik. Untuk penggunaannya dalam
bangunan dan gedung. Ketahanannya terhadap korosi merupakan sifat yang
penting, seperti halnya kenyataan bahwa materi ini menjadi lebih kuat pada
suhu di bawah nol. (Baja dan besi ada kalanya menjadi rapuh pada kondisi
tersebut). Produk rumah tangga yang mengandung aluminium antara lain foil,
kaleng minuman ringan dan perabot dapur. (David W. Oxtoby, 2003)
Aluminium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan
konstruksi bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yang mudah
xxxiii
Walau konduktivitas listriknya hanya 60% dari tembaga, tetapi ia
digunakan sebagai bahan transmisi karena ringan. Aluminium murni sangat
lunak dan tidak kuat. Tetapi dapat dicampur dengan tembaga, magnesium,
silikon, mangan, dan unsur-unsur lainnya untuk membentuk sifat-sifat yang
menguntungkan.
Campuran logam ini penting kegunaannya dalam konstruksi pesawat
modern dan roket. Logam ini jika diuapkan di vakum membentuk lapisan yang
memiliki reflektivitas tinggi untuk cahaya yang tampak dan radiasi panas.
Lapisan ini menjaga logam dibawahnya dari proses oksidasi sehingga tidak
menurunkan nilai logam yang dilapisi. Lapisan ini digunakan untuk
memproteksi kaca teleskop dan kegunaan lainnya.
xxxiv
BAB 3
METODOLOGI
3.1. Bahan
1. Bath cair
2. Alumina
3. Kriolit / bath powder
4. Soda abu
3.2. Alat
1. Anode changing crane (ACC)
2. Palaka alumina
3. Ladle kokas
4. Trailer ladle
5. Palaka kokas
6. Pengarah hook
7. Pendorong kokas
8. Sapu ijuk
9. Pengarah nozzle ladle bath
10.Pemegang pendorong kokas
xxxv
12.Hook
13.Corong bath
14.Tongkat besi
15.Kain isolasi panas
16.Forklift
17.Motoruc
18.Pipa funken
19.Selang funken
20.Baju pelindung
21.Pelindung muka
22.Sarung tangan tebal
23.Palaka kriolit (bath powder)
24.Kacamata pengaman
25.Handuk
26.Sepatu pengaman
27.Pasak Hubungan Singkat ( PHS )
28. Motor Jack
xxxvi
3.3. Prosedur Kerja Operasi Pot Tungku Reduksi
3.3.1. Operasi Start-up dengan Pemanasan Gas
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 + 100 kg di sekeliling dinding pot, ini dilakukan agar
tidak banyak panas yang hilang.
4) Dimasukkan bath cair sebanyak 6 ton, kemudian setelah bath telah habis
dituang, maka Pasak Hubungan Singkat (PHS) dicabut, diatur posisi busbar
anoda, sehingga diharapkan akan terjadi funken atau Anoda Effect (AE) dan arus
kembali dinaikkan hingga arus normal, 190 kA.
5) Dimasukkan bath powder dan alumina ke dalam pot.
6) Dimasukkan Na (soda-abu) + 400 kg pada kedua sisi panjang arus masuk dan
arus keluar.
7) Pertahankan funken selama 10 – 15 menit, selama funken dipertahankan voltase
20 – 30 volt , 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.
8) Dimasukkan bath cair yang kedua sebanyak 6 ton.
9) Hood ditutup seluruhnya kemudian peralatan dikembalikan ke tempat yang telah
ditentukan.
10) Setelah satu hari dilakukan metal charging yaitu pemasukan metal cair ke dalam
tungku sebanyak 12 ton.
xxxvii
3.3.2. Operasi Start-up dengan Pemanasan Listrik
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 arus masuk dengan menggunakan sapu
kokas yang dibantu dengan forklift putar dan kokas yang terdapat pada dasar
dihisap dengan ladel kokas sampai habis.
6) Busbar diturunkan ke posisi 360 mm kemudian arus diturunkan sampai 130 kA.
7) Dipasang alat pencabut PHS.
8) Bath cair sebanyak 6 ton yang diambil dari pot penyedia bath dituang ke dalam
pot tungku reduksi.
9) PHS dicabut dan posisi busbar diatur hingga terjadi funken (AE) dan arus
dinaikkan kembali hingga normal.
10) Dimasukkan alumina ke dalam pot.
11) Funken dipertahankan selama 10 – 15 menit dan setelah itu funken dimatikan
dengan jalan menyemprotkan udara kering ke dalam bath cair dengan
menggunakan pipa AE.
12) Bath cair yang kedua sebanyak + 4 – 5 ton dimasukkan ke dalam pot.
13) Hood ditutup seluruhnya kemudian peralatan dikembalikan ke tempat yang telah
xxxviii
14) Setelah satu hari dilakukan metal charging yaitu pemasukkan metal cair ke
dalam tungku sebanyak 12 ton.
xxxix
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Data
Data hasil pengamatan operasi harian pada Departemen Smelter Reduction and
Casting (SRC) pada pabrik peleburan aluminium di PT INALUM, Kuala Tanjung, Kabupaten
[image:41.595.106.513.381.743.2]Batubara.
Tabel 4.1. Data Bath Material Bulan Desember 2009
No Item Jumlah Unit
1 Line current 190,784 kA
2 CE 92,32 %
3 PIO 504 pot
4 UC alumina 1900 kg/T.Al
5 Mixing ratio 210 kg/T.Al
6 S <--- 11,129 T/hari
7 Butt crust 338,594 kg/butt
8 S ---> 24,896 T/hari
xl
10 Crust AC + 1st fl. 41,449 kg/butt
11 Carbon tapping 3,0685 kg/pot.hari
Keterangan : T = ton T.Al = ton aluminium
[image:42.595.100.515.83.158.2]butt = puntung anoda
Tabel 4.2. Data Sampling Alumina Pada Bulan Desember 2009
SAMPLING BY INALUM FOR YEAR 2009 Jumlah Unit pada 18
Desember 2009
ITEM UNIT
LOI (300 ~ 1000) % 0,78
SiO2 % 0,016
Fe2O3 % 0,007
TiO2 % 0,005
Na2O % 0,33
CaO % 0,023
Al2O3 % 99,62
Specific Surface Area m2/g 75
Water Contens 110°C % 0,99
Total Water 44 % RH % 4,27
xli
+ 150 mesh % 11,6
+ 200 mesh % 66,6
+ 250 mesh % 73,4
+ 325 mesh % 91,3
- 325 mesh % 8,7
Tamped Density gr/cc 1,17
Untamped Density gr/cc 1,04
Angle of Repose deg 32,8
xlii
4.2. Perhitungan
1. Produksi Metal
P = 0,3354 . I . CE . t . n
= 0,3554 x 190,784 x 92,32 % x 24 x 504
= 714566,385 kg/hari
2. Kebutuhan alumina
= 714566,385 / 1000 x 1900 / 1000
= 1357,676 T/hari
3. Return crust dari mixing ratio
= 714566,385 / 1000 x 210 / 1000
= 150 T/hari
Return crust terdiri dari 70 : 30 alumina dan bath material ;
alumina = 70 / 100 x 150 = 105 T / hari
bath = 30 / 100 x 150 = 45 T / hari
xliii
Total alumina yang masuk
= 1357 + 105 = 1462 T / hari
Alumina yang efektif masuk ke dalam bath adalah 80 % dan 1,7 % loss
karena gas hisap ;
alumina yang efektif masuk = 80 / 100 x 1462 = 1169,6 T / hari
alumina yang loss karena gas hisap = 1,7 / 100 x 1462 = 24,854 T /
hari
Alumina yang masuk dari AC adalah 200 kg, efektif masuk ke bath hanya 35
% (AC cycle = 28,0 hari) ;
= 18 / 28,0 x 504 x 200 / 1000 x 35 / 100
= 22,68 T / hari
Jadi total alumina feed per hari ;
= 1462 – 24,859 + 22,68
= 1459,826 T / hari
5. Produksi bath di dalam pot
Reaksi : 3NaO2 + 4AlF3 2Na3AlF6 + Al2O3
Dari total feeding alumina masuk mengandung 0.33 % Na2O
Maka jumlah Na2O = 4,8 T / hari (asumsi habis bereaksi)
Maka Na3AlF6 yang diproduksi perhari ;
= (4,8 / (2 x 23 + 16)) x 2 / 3 x 210
= 4,8 / 62 x 2 / 3 x 210
xliv
Diasumsikan Na3AlF6 yang terbentuk 90 % dan 10 % lagi berasal dari bath
material lain :
Produksi bath perhari = 10,8 / 90 %
= 12,04 T / hari
= 0,0238 T / pot / hari
[image:46.595.101.535.331.449.2]= 23,8 kg / pot / hari
Tabel 4.2.1. Input Bath Material Balance
No Input ( T/hari )
Return crust Produksi bath Bath charging Total
1. 45 12,04 11,129 68,169
Tabel 4.2.2. Output Bath Material Balance
No Output ( T/hari )
Butt crust Bath
tapping
Dross
ladle
Crust AC
+ 1st fl.
Carbon
tapping
Total
1. 111,408 24,8967 7,646 15,12 1,542 160,6127
Bath material = 40 % dari total output
[image:46.595.102.533.559.701.2]xlv
= 64,24508 T/hari
Kelebihan bath material perhari = 3,9239 T/hari
4.3. Pembahasan
Produksi bath di dalam pot tungku reduksi dipengaruhi oleh input material melalui
beberapa tahap. Dengan memperhitungkan produksi metal akan diketahui kebutuhan
alumina selama proses peleburan berlangsung, baik yang dimulai dari start-up maupun
feeding alumina. Produksi metal 714566,385 kg/hari membutuhkan alumina sebanyak
1357,676 T/hari. Selain itu juga terjadi pemakaian return crust dari mixing ratio pada
pot tungku reduksi sebanyak 150 T/hari. Dengan asumsi bahwa return crust terdiri
dari 70% alumina dan 30% bath material, maka terdapat alumina 105 T/hari dan bath
material 45 T/hari, sehingga diperoleh total alumina yang masuk adalah sebanyak
1462 T/hari.
Dari total alumina yang masuk, hanya 80% yang efektif masuk ke dalam bath
sedangkan 1,7% loss karena gas hisap. Dengan demikian alumina yang efektif masuk
ke dalam bath sebanyak 1169,6 T/hari dan yang loss karena gas hisap adalah 24,854
T/hari. Pada saat AC (anode changing) juga dilakukan penambahan alumina sebanyak
200 kg dan yang efektif masuk ke dalam bath hanya 35% dengan siklus AC selama 28
hari, diperoleh alumina yang efektif masuk dari AC sebanyak 22,68 T/hari. Jadi, total
alumina feed perhari adalah 1459,826. Total alumina feed ini diperoleh dengan
xlvi
efektif masuk dari AC, kemudian dikurangi dengan jumlah alumina yang loss karena
gas hisap.
Sesuai dengan reaksi pembentukan kriolit yang dipengaruhi oleh Na2O dan
AlF3, maka dapat diketahui banyaknya Na2O yang diasumsikan habis terpakai.
Dengan kandungan 0,33% Na2O dari total feeding alumina maka diketahui bahwa
Na2O yang habis terpakai sebanyak 4,8 T/hari. Berdasarkan reaksi yang terjadi dan
banyaknya Na2O maka diperoleh banyak Na3AlF6 yang diproduksi adalah 10,8 T/hari.
Bila diasumsikan Na3AlF6 yang terbentuk 90% dan 10% lagi berasal dari bath
material lain maka produksi bath adalah 12,04 T/hari.
Untuk mencapai keseimbangan dalam bath material maka perlu juga untuk
mengetahui banyaknya inpu dan output bath material, dimana diperoleh bahwa total
input bath material adalah sebanyak 68,169 T/hari dan total output bath material
adalah 64,24508 T/hari. Dengan demikian dapat diketahui kelebihan bath material
xlvii
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan, maka dapat diambil
kesimpulan bahwa :
- Spesifikasi bahan baku alumina yang digunakan dalam proses peleburan
aluminium harus selalu dikontrol dengan kadar Na2O maksimal 0,600 %. Hal ini
dilakukan agar pot reduksi tetap dapat beroperasi dengan stabil.
- Na2O berpengaruh terhadap kriolit yang dihasilkan, dimana kriolit juga
berpengaruh dalam hal input dan output material pada tungku reduksi.
- Apabila konsentrasi Na2O dalam bahan baku terlalu kecil, maka kriolit yang
dihasilkan dari reaksi antara Na2O dengan AlF3 akan terlalu sedikit sehingga
operasi pot tungku reduksi akan mengalami kekurangan kriolit yang
mengakibatkan terganggunya kestabilan dalam pot tungku reduksi.
- Apabila konsentrasi Na2O dalam bahan baku terlalu besar, maka kriolit yang
dihasilakan dari reaksi antara Na2O dengan AlF3 akan terlalu banyak sehingga
operasi pot tungku reduksi akan mengalami kelebihan kriolit yang dapat melebihi
kapasitas pot tungku reduksi dan mengganggu kestabilan pot tungku reduksi.
- Kelebihan kriolit akan terlalu banyak menghasilkan output material, sehingga
dapat menimbulkan kesulitan dalam pengelolaan output material yang banyak ini
di areal sekitar pabrik reduksi.
- Sebagaimana yang telah dipaparkan bahwa konsentrasi Na2O pada bulan
Desember 2009 adalah 0,33 %. Dimana pada konsentrasi ini dapat menghasilkan
xlviii
output material yang dihasilkan memiliki jumlah yang tidak berbeda terlalu jauh
dan cenderung tidak mengganggu kestabilan pot tungku reduksi serta pengelolaan
yang lebih baik lagi.
5.2. Saran
Untuk menjaga agar kriolit yang dihasilkan pada pot tungku reduksi tetap
stabil, maka perlu adanya pengontrolan yang baik pada bahan baku alumina. Dalam
bahan baku alumina diperlukan range konsentrasi Na2O yang lebih detail untuk
mengetahui input dan output material yang lebih tepat, sehingga tidak ada masalah
mengenai kekurangan dan kelebihan kriolit pada operasi pot tungku reduksi. Dari
hasil perhitungan konsentrasi Na2O sebanyak 0,33 % termasuk merupakan konsentrasi
yang baik dan menghasilkan output material yang tidak berbeda jauh dengan input
xlix
DAFTAR PUSTAKA
Austin, G. T., 1996. Industri Proses Kimia. Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Grjotheim, Kai and B. L. Welc. 1988. Aluminium Smelter Technology. Second
Edition. Desserldorf: Aluminum Verlag.
Jody, B, dkk. 1992. Recyling of Aluminium Salt Cake. London: J. Res Management
and Technology
Oxtoby, D. W., 2003. Prinsip-prinsip Kimia Modern. Jilid 2. Edisi Keempat. Jakarta: Penerbit
Erlangga.
PT INALUM., 2009. Modul Pelatihan OJT Reduksi. PT INALUM: Kuala Tanjung.
