PENGARUH KADAR BESI (Fe) DAN SILIKON (Si) DI DALAM POT REDUKSI TERHADAP MUTU PRODUK AKHIR YANG DIHASILKAN DI PT
INALUM
KARYA ILMIAH
MHD AGUS SALIM KABAN 072409025
PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2010
PENGARUH KADAR BESI (Fe) DAN SILIKON (Si) DI DALAM POT REDUKSI TERHADAP MUTU PRODUK AKHIR YANG DIHASILKAN DI PT
KARYA ILMIAH
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
MHD AGUS SALIM KABAN 072409025
PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH KADAR BESI (Fe) DAN SILIKON (Si)
DI DALAM POT REDUKSI TERHADAP MUTU PRODUK AKHIR YANG DIHASILKAN DI PT INALUM
Kategori : KARYA ILMIAH
Nama : MHD AGUS SALIM KABAN
Nomor Induk Mahasiswa : 072409025
Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan, Juni 2010
Diketahui
Departemen KIMIA FMIPA USU Dosen Pembimbing Ketua,
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim.
Assalamu’alaykum warahmatullahi wabarakatuh,
Alhamdulillahi Rabbil‘alamin,
Segala puji bagi Allah SWT, Rabb pencipta alam yang masih memberikan rahmat dan hidayahNya dan begitu banyak kenikmatan yang tak terhingga kepada penulis, sehingga akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat bertangkai salam dimohonkan agar selalu tercurah kepada teladan seluruh umat muslim, Rasulullah SAW, yang dengan perjuangan beliau kita menikmati kedamaian, karena perjuangan beliau yang membawa kita dari alam kegelapan ke alam yang penuh cinta ini. Karena kenikmatan itulah, hingga akhirnya penulis mampu menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “ PENGARUH KADAR BESI (Fe) DAN SILIKON (Si) DI DALAM POT REDUKSI TERHADAP MUTU PRODUK AKHIR YANG DIHASILKAN DI PT INALUM “.
Dalam penyusunan karya ilmiah ini dilakukan berdasarkan pengalaman dan pengetahuan penulis selama melakukan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di PT Indonesia Asahan Aluminium (INALUM) Kuala Tanjung Kabupaten Batubara tepatnya di seksi operasi tungku reduksi aluminium selama rentang waktu 21 Desember hingga 01 Januari 2010.
sangat diharapkan kritik dan saran terhadap segala bentuk kekurangan dalam penyusunan karya ilmiah ini.
Dalam kesempatan ini penulis bersyukur dan ingin mengucapkan terima kasih secara tertulis, kepada :
1. Seorang wanita yang telah mengandung, melahirkan, membesarkan serta
mendidik penulis hingga akhirnya sampai seperti saat ini, semoga segala bentuk kasih sayang tak terhingga yang telah diberikan menjadikan motivasi bagi penulis untuk selalu bangkit dan mencapai apa yang diinginkan. Ayahanda tercinta yang telah memberikan pengajaran moral kepada penulis, hingga akhirnya bisa menjadi orang – orang yang berguna bagi agama, orang tua, masyarakat, negara. Kepada kedua orang tua saya, agar selalu mendo’akan semoga anakmu ini bisa terus berbakti kepadamu.
2. Abang dan adik penulis yang telah memberikan semangat terhadap penulis, terkadang penulis bisa mengambil hikmah dari setiap perbuatan yang telah dicontohkan oleh mereka berdua. Semoga kita memiliki semangat yang luar biasa untuk terus berbakti kepada kedua orang tua.
3. Kakek (Alm. M. P. Kaban), cucumu ini telah selesai kuliahnya, sekarang Insyaallah menjadi sarjana muda, juga kepada nenek biring, semoga tetap sehat selalu dan bisa melihat cucumu ini sukses.
4. Dosen pembimbing penulis, Prof. Dr. Zul Alfian, M.Sc, yang telah membimbing dengan kesabaran. Semoga segala kebaikan yang diberikan dapat menjadi amal sholeh di hadapan sang pencipta.
akhirnya karya ilmiah ini bisa selesai karena motivasi seorang muslim untuk mencapai tujuannya, demi kebangkitan dinullah ini.
6. Bapak Ahmad Sabran, selaku pembimbing lapangan selama penulis melakukan PKL di PT Inalum. Syukran katsiran akhi atas segala bantuan yang telah diberikan, canda tawa kita bersama selama OJT di gedung reduksi
melakukan PKL. Semoga Allah memberikan kesempatan untuk kembali bertemu dalam naungan cintaNya.
7. Kepada bapak Ranap Napitupulu, walau hanya beberapa hari tapi memberi kesan tersendiri kepada penulis.
8. Dekan FMIPA USU, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Si.
9. Ketua departemen kimia, Ibu Dr. Rumondang Bulan Nasution, M.S juga kepada seluruh staf pengajar di departemen kimia yang telah memberikan begitu banyak pengetahuan kepada penulis selama masa perkuliahan. Semoga apa yang diberikan mampu penulis aplikasikan sehingga bermanfaat bagi orang lain.
10.Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, M. Sc, M. Phil, selaku ketua program studi D-III Kimia Industri FMIPA USU, atas segala upaya yang diberikan untuk mengembangkan program studi D-III Kimia Industri ini.
11.Terkhusus buat bang Bandi, terima kasih buat nasihat yang diberikan.
13.Teman – teman seperjuangan selama hampir 3 tahun di Kimia Industri stambuk 2007, semoga hari – hari yang kita lalui selalu ada perbaikan menuju perubahan yang lebih baik. Saya memohon maaf terhadap kesalahan yang selama ini dilakukan, baik sengaja maupun tak sengaja.
14.Pejuang dakwah di UKMI Al Falak FMIPA USU, all ikhwan 2007 Emir, Jefri,
Lestio Hadi, Heru, Yudha, Dedi. All akhwat 2007, Lia Purnamasari, Resti, Sri, Lia Agustina, Rifki, Nova, Angel, Henny, Alsha, Rini, Ria dan semua saudara/ i yang penulis lupa menuliskan namanya. Ikwanifillah, jazakumullah khair atas kerja sama kita semua selama berada di UKMI Al Falak. Semoga perjuangan dan pengorbanan kita tidak hanya selama di Al Falak, kembangkan semangat kita semua.
15.Untuk pementor pertama saya bang Fredy, berikutnya bang Fadhlan, bang Kabul, bang Mahruzar, bang Amin, bang Yopi, bang Shabri, bang Eko, kak Nana, kak Sarah, kak Muti, kak Tika, kak Irma, kak Jane, dll. Terima kasih atas dukungan dan semangat yang terus diberikan, teladan yang ditunjukkan.
16.Generasi penerus dakwah di UKMI Al Falak, adik – adik stambuk 2008 dan 2009, Subhan, Heru, Hadi, Annas, Tongku Ahmad, Surya, Dian, Ganda, Fikri, Fandi, Jundi, Zulkifli, Evie, Melly, Jannah, dan teman – teman lainnya. Teruskan perjuangan ini, jangan berhenti dan menyerah disini saja. Berikan yang terbaik untuk dakwah ini, seimbangkan segala potensi yang ada.
17.Adik – adik di Kimia Industri stambuk 2008 dan 2009, terus semangat untuk menyelesaikan studinya.
18.Al bazar voice, semoga kita bisa terus bersama, syiar lewat syair.
Dedi, kak Nana, Fikri, Hariani, makasih atas pinjaman sarananya, juga untuk neng Uchie.
20.In the future, seseorang yang nantinya akan menyempurnakan setengah agama penulis, yang akan menambah mujahadah, kesabaran, keistiqomahan penulis. Semoga Allah memberikan yang terbaik bagi penulis.
Semoga Allah membalas segala kebaikan yang telah diberikan kepada penulis, semakin didekatkan kepada Allah rabbil’alamin, diistiqomahkan dalam menjalani perjuangan dakwah ini, dan semoga kita semua dikumpulkan Allah SWT di dalam surgaNya. Amin ya rabbal’alamin.
Saya juga meminta maaf secara khusus kepada semua pihak yang mengenal saya, apabila banyak canda tawa, perkataan, tingkah laku yang tidak berkenan di hati. Semoga Allah mengampuni segala dosa kita semua. Akhir kata, saya ucapkan terima kasih.
Billahi taufiq wal hidayah, assalamu’alaykum warahmatullahi wabarakatuh.
Medan, 23 Mei 2010
Penulis
ABSTRAK
Aluminium merupakan salah satu unsur di alam yang sangat banyak kegunaannya bagi manusia. Aluminium batangan (ingot) diperoleh dari pencetakan aluminium cair (molten). Bahan baku yang digunakan antara lain adalah alumina (Al2O3), anoda,
katoda, kliorit (Na3AlF6),soda abu (Na2CO3) dan aluminium florida (AlF3).
RATES INFLUENCE OF IRON (Fe) AND SILICON (Si) IN THE POT REDUCTION TO END PRODUCT QUALITY IN PT INALUM PRODUCED
ABSTRACT
Aluminum is one element in nature that is very much usefulness to humans. Aluminum bar (ingot) aluminum molding is obtained from liquid (molten). Raw materials used include alumina (Al2O3), anode, cathode, kliorit (Na3AlF6), soda ash
(Na2CO3) and aluminum fluoride (AlF3). Generated a lot of aluminum bars contain
DAFTAR ISI
2.1.5. Proses Elektrolisa Aluminium 10
2.2. Alumina 12
2.3. Besi 15
2.4. Silika 16
2.6. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Aluminium Batangan (Ingot) 17 dan Cara Penanggulangannya
2.7. Standar Pengendalian Grade Produk 18
BAB 3. METODOLOGI 21
3.1. Alat – Alat 21
3.2. Bahan 21
3.3. Prosedur Kerja 22
BAB 4. DATA DAN PEMBAHASAN 23
4.1. Data 23
4.2. Pembahasan 26
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 28
5.1. Kesimpulan 28
5.2. Saran 28
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Spesifikasi AlF3 8
Tabel 2.2. Spesifikasi Alumina yang Digunakan di PT INALUM 13
Tabel 2.3. Sifat – Sifat Fisik Aluminium 14
Tabel 2.4. Standar Kualitas Aluminium Batangan (Ingot) 19 Tabel 4.1. Pengukuran Kadar Fe dan Si di Potline 3 23
ABSTRAK
Aluminium merupakan salah satu unsur di alam yang sangat banyak kegunaannya bagi manusia. Aluminium batangan (ingot) diperoleh dari pencetakan aluminium cair (molten). Bahan baku yang digunakan antara lain adalah alumina (Al2O3), anoda,
katoda, kliorit (Na3AlF6),soda abu (Na2CO3) dan aluminium florida (AlF3).
RATES INFLUENCE OF IRON (Fe) AND SILICON (Si) IN THE POT REDUCTION TO END PRODUCT QUALITY IN PT INALUM PRODUCED
ABSTRACT
Aluminum is one element in nature that is very much usefulness to humans. Aluminum bar (ingot) aluminum molding is obtained from liquid (molten). Raw materials used include alumina (Al2O3), anode, cathode, kliorit (Na3AlF6), soda ash
(Na2CO3) and aluminum fluoride (AlF3). Generated a lot of aluminum bars contain
BAB 1
PENDAHULUAN
1. 1. Latar Belakang
Industri peleburan aluminium mulai berkembang sejak Charles Hall dan Paul Heroult yang secara terpisah menemukan proses produksi aluminium yang lebih sederhana pada tahun 1886, yaitu dengan cara mereduksi aluminium (Al) dari bahan baku alumina (Al2O3) dengan proses elektrolisis. Dalam proses ini, bahan karbon (C)
dipakai sebagai elektroda, kriolit (Na3AlF6) sebagai larutan elektrolit, dan arus listrik
searah (DC) sebagai sumber energi pemisah Al dari senyawa alumina (Al2O3), dan
menjaga agar elektrolit maupun metal cair yang terbentuk tetap terjaga dalam fase cair di dalam tungku reduksi.
PT Indonesia Asahan Aluminium (INALUM) mencoba mengembangkan metode yang telah ditemukan oleh Hall – Haroult dengan mendirikan industri peleburan aluminium. Industri peleburan aluminium merupakan industri yang padat energi (high energy consumption), khususnya terhadap energi listrik. Pabrik peleburan ini terletak
Adapun aluminium yang dihasilkan adalah aluminium yang berbentuk batangan (ingot) dengan berat perbatangnya 22,7 kg. Desain produksi PT Inalum adalah 225.000 ton per tahun. Aluminium yang dihasilkan merupakan bahan baku industri hilir yang dapat menghasilkan barang-barang seperti : bahan bangunan, alat rumah tangga, industri pesawat terbang, industri properti, dan sebagainya.
Aluminium dihasilkan dari bijih aluminium alam, yang dijumpai sebagai tambang bauksit yang mengandung kandungan utama aluminium oksida. Kandungan dari bauksit ini terdiri atas 60% alumina (Al2O3), 30% besi oksida (Fe2O3), sejumlah SiO
dan lainnya.
Aluminium mempunyai sifat penghantar panas yang tinggi dan juga mempunyai daya tahan terhadap karat yang sangat baik. Oleh karena itu permintaan akan aluminium dari tahun ke tahun terus mengalami peningkatan. Hal ini ditandai dengan semakin banyaknya permintaan aluminium di kalangan konsumen.
Dari uraian diatas, maka dapat dijadikan suatu alas an bagi penulis untuk memilih judul, yaitu : “PENGARUH KADAR BESI (Fe) DAN SILIKON (Si) DI DALAM POT REDUKSI TERHADAP MUTU PRODUK AKHIR YANG DIHASILKAN DI PT INALUM”
1. 2. Permasalahan
Kadar zat pengotor berupa besi (Fe) dan silikon (Si) yang masih terkandung di dalam logam aluminium cair yang akan dihasilkan, yang berpengaruh terhadap grade aluminium yang dihasilkan.
1. 3. Tujuan
Untuk mengetahui kesesuaian antara aluminium yang dihasilkan dengan standarisasi grade aluminium yang telah ditentukan di PT Inalum.
1. 4. Manfaat
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2. 1. Alumina dan aluminium
2.1.1 Aluminium
Aluminium adalah logam yang ringan dan cukup penting dalam kehidupan manusia. Aluminium merupakan unsur kimia golongan IIIA dalam sistim periodik unsur, dengan nomor atom 13 dan berat atom 26,98 gram per mol (sma). Di dalam udara bebas aluminium mudah teroksidasi membentuk lapisan tipis oksida (Al2O3) yang
tahan terhadap korosi. Aluminium juga bersifat amfoter yang mampu bereaksi dengan larutan asam maupun basa. (Anton J. Hartono, 1992)
Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat – sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. (Surdia, T. 2005)
2.1.2 Sejarah Aluminium
Aluminium ditemukan kira-kira sekitar 160 tahun yang lalu dan mulai diproduksi skala industri sekitar 90 tahun yang lalu. Berikut sejarah perkembangan tentang penemuan aluminium :
II. Pada tahun 1807, ahli kimia Inggris bernama Humphrey Davy berhasil memisahkan alumina secara elektrokimia logam dan yang diperoleh dari pengujian tersebut adalah aluminium,
III.Pada tahun 1821, biji sumber aluminium ditemukan di Prancis Selatan, tepatnya di kota Lesbaux, yang dinamakan bauksit,
IV.Pada tahun 1825, ahli kimia Denmark, Orsted berhasil memisahkan aluminium murni dengan cara memanaskan aluminium chloride dengan kalium amalgam dan kemudian memisahkan merkuri dengan cara destilasi,
V. Pada tahun 1886, mahasiswa Oberlin College di Ohio, Amerika Serikat bernama Charles Martin – Hall menemukan dengan cara melarutkan alumina (Al2O3) dalam lelehan kliorit (Na3AlF6) pada temperatur 960 OC dalam bentuk kotak yang dilapisi logam karbon dan kemudian melewatkan arus listrik melalui ruang tersebut. Cara ini dikenal dengan proses Hall – Heroult, karena ini terjadi pada tahun yang sama dengan seorang Prancis yang bernama Paul Heroult,
VI.Pada tahun 1888, ahli kimia Jerman Karlf Josef Bayern menemukan cara memperoleh alumina dari bauksit secara pelarutan kimia. Sampai saat ini cara Bayer masih digunakan untuk memproduksi alumina dari bauksit secara industry dan disebut dengan proses Bayer. (Davis, Jr, 1993)
2.1.3. Bahan Baku Aluminium
Untuk memproduksi aluminium diperlukan :
1. Alumina
Alumina diperoleh dari bauksit melalui beberapa proses Bayer. Bauksit merupakan bahan baku Al yang terdiri dari Al2O3 (aluminium oksida) dan
memiliki kemurnian yang berbeda seperti besi oksida, aluminium silica dan titanium oksida. Aluminium oksida (Al2O3) atau alumina biasanya beruba
Kristal ion. Tetapi ion oksida (O-2) dipolarosasi oleh ion aluminium sehingga sebagian ikatannya bersifat kovalen. Aluminium oksida meleleh pada 2035oC. Zat ini tidak larut dalam air, stabil dan keras. Aluminium oksida adalah amfoter. Zat ini melarut dengan lambat dalam asam encer maupun basa encer.
Al2O3 (s) + 6 H+ (aq) 2 Al3+(aq) + 3 H2O(l)
Al2O3 (s) + 2 OH- (aq) + 3 H2O 2 Al(OH)4-
2. Anoda
Anoda adalah elektroda bermuatan listrik positif. Jenis anoda yang dipakai adalah jenis anoda prebaked, anoda yang digunakan di seksi reduksi dibuat di gedung karbon dengan bahan kokas dan hard pitch.
3. Katoda
Katoda adalah elektroda bermuatan listrik negatif. Ditinjau dari bahan bakunya dan prose pembuatannya, katoda dibagi atas 4 jenis, yaitu :
a. Blok katoda Amorphous, bahan bakunya antrasit, dipanggang pada suhu ± 1.200oC
c. Blok katoda semi graphitic, bahan bakunya yang mengalami proses pemanasan sampai suhu ± 2.300oC
d. Blok katoda graphitic, bahan bakunya kokas mengalami proses grafitasi suhu ± 3.000o (Jody, B. J., dkk, 1992)
B. Bahan baku penunjang
a. 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.
b. Soda Abu (Na2CO3)
Soda abu berfungsi memperkuat struktur katoda dan dinding samping agar sulit tererosi. Lapisan dinding samping dengan Na2CO3 dilakukan pada tahap
c. Aluminium Florida (AlF3)
Aluminium florida berfungsi menjaga keasaman bath dan merupakan bahan yang dituangkan secara manual jika kelebihan AlF3 kurang didalam bath.
Spesifikasi AlF3 yang digunakan oleh PT INALUM adalah:
Tabel 2.1. Spesifikasi AlF3
Jenis Unit Spesifikasi
AlF3 % 93 minimal
SiO2 % 0,25 maksimal
P2O5 % 0,02 maksimal
Fe2O3 % 0,07 maksimal
Moisture (Water Content) % 0,35 maksimal
Loss on Ignitation 300-1000oC % 0,85 maksimal
Bulk density gram/cc 0,7 minimal
Particle Size (Tyler Mesh) Typical
+ 150 mesh % 25-60
+ 200 mesh % 50-75
+ 320 mesh % 75 minimal
2.1.4. Kegunaan Aluminium
Dilihat dari segi kuantitas dan kualitas, kegunaan aluminium dapat mengatasi kegunaan logam lain kecuali besi. Karena itu aluminium sangat penting dalam kehidupan sehari – hari dan berpengaruh terhadap perkembangan ekonomi dunia, dikarenakan aluminium diprediksi akan menjadi komoditi ekspor dunia.
Aluminium murni mempunyai kekuatan tegangan yang rendah, tetapi mempunyai kemampuan untuk membentuk alloy bersama dengan banyak unsur seperti tembaga, seng, magnesium, mangan dan silikon. Pada saat ini hampir semua bahan yang dianggap aluminium adalah sebenarnya sejenis alloy aluminium bukan aluminium murni.
Apabila digabung secara proses termomekanikal, alloy aluminium menunjukkan peningkatan kekuatan dari segi sifat mekanikal. Alloy aluminium membentuk komponen penting dalam pesawat udara dan roket, ini dikarenakan kekuatan yang meningkat.
Sebagian dari kegunaan – kegunaan aluminium yaitu :
1) Pengankutan (kendaraan, kapal terbang, kendaraan landasan, kapal laut, dsb)
2) Pembungkus (tin aluminium, keranjang aluminium, dsb)
3) Perawatan air
4) Pembinaan (tingkap, pintu, dwai binaan, dsb)
6) Talian penghantaran elektrik (berat pengalir aluminium adalah setengah dari berat tembaga dengan kekonduksian yang sama dan lebih murah)
7) Jendela
8) Aluminium murni
9) Serbuk aluminium, yang mempunyai bentuk perak yang biasa digunakan dalam cat. Serpihan aluminium juga dimasukkan dalam cat alas, terutama kayu cat.
2.1.5 Proses Elektrolisis Aluminium
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-,
kesetimbangan dari ion-ion seperti Al3+, AlF2+, . . . , AlF63-, dan O2- 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 sel, untuk selanjutnya disadap secara berkala. Oksigen merupakan produk anode yang utama, tetapi zat ini bereaksi dengan electrode grafit menghasilkan karbon dioksida. (David W. Oxtoby, 2003)
Untuk memperoleh aluminium murni mencakup empat tahap :
1. Penyiapan bauksit (pelumatan, pencucian, pengeringan, penggerusan)
2. Penjernihan bauksit menjadi tanah tawas murni (oksid aluminium Al2O3) melalui
cara Bayer
3. Penyerapan zat asam (reduksi) tanah tawas hingga menjadi aluminium mentah melalui elektrolisa lebur dengan kliorit sebagai bahan pelarut (Na3AlF6)
4. Peleburan alih wujud menjadi aluminium murni (99,5 – 99,8 %).
2.2 Alumina
Adapun pembagian dari alumina berdasarkan ukuran partikelnya adalah :
I. Alumina sandy ( - 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.
II. Alumina floury (α – Al2O3)
Alumina floury banyak ditemukan di Eropa, dimana alumina jenis ini
Tabel 2.2. Spesifikasi Alumina yang digunakan di PT INALUM
Item Satuan Spesifikasi
Loss on Ignition (300-10000C) % 1,00 maksimal
SiO2 % 0,03 maksimal
Fe2O3 % 0,03 maksimal
TiO2 % 0,005 maksimal
Na2O % 0,600 maksimal
CaO % 0,060 maksimal
Al2O3 % 98,40 minimal
Spesific Surface Area M2/g 40-80
Particle Size
+ 100 mesh % 12,0 maksimal
+ 150 mesh % 25 minimal
- 325 mesh % 12,0 maksimal
Angle of Refuse Deg 30-34
Al didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85% berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99%, yaitu dicapai bahan dengan angka sembilannya empat.
Tabel 2.3. Sifat-sifat fisik aluminium
Tahanan listrik koefisien temperatur (/oC)
Koefisien pemuaian (20-100oC)
Catatan : fcc : face centered cubic = kubus bersifat muka
2. 3. Besi
Besi merupakan logam industri terpenting sudah dikenal sejak zaman purba. Besi merupakan unsur terbanyak keempat dalam litosfer bumi (setelah oksigen, silicon, aluminium). Kegunaan besi terpenting ialah pembuatan baja (alloy). Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Besi melebur pada temperatur 1535oC. Zat-zat pencemar ini memegang peranan penting dalam kekuatan struktur besi.
Sifat besi yang mudah mengalami korosi pada berbagai keadaan, sifat elektrokimia besi menjadi bahan kajian sejak lama. Terlihat bahwa oksidasi lebih mudah terjadi oelh adanya gugus yang mengendapkan produknya. Ion ferri mudah tereduksi ke ferro, tetapi dalam keadaan alkali justru ferro berubah menjadi ferri. Agar Fe(OH)3
tidak mengendap, suasananya harus asam.
Reaksi besi dan oksidasi rumit karena didorong dengan adanya kelembaban. Produk karatnya non – stoikiometri dan sifatnya dapat protektif maupun tidak. Besi dapat larut dalam asam mineral encer. Bila asam non – oksidator (tidak ada udara) terbentuk ferro sedangkan bila ada udara atau asam nitrat dan kromat memasifkan besi.
Ion ferro dan ferri dalam larutan mudah saling diubah dengan reaksi redoks ferro hidroksida yang baru diendapkan berwarna putih dengan adanya udara menjadi hijau atau hitam, kemudian membentuk ferri hidroksida merah coklat. Amoniak hanya mengendapkan besi sebagian karena terbentuk kompleks amina.
tetapi besi tidak bernilai dekoratif, tetap terkena korosi, ia hanya dipakai secara terbatas termasuk electroforming pada cetakan karet, gelas, plastik, pada alloy nikelnya dan sebagainya.
2.4. Silika
Silika terdapat luas di alam, seperti pasir, kuarsa, batu api. Kristal silika tidak
berwarna atau merupakan bubuk putih, bau dan tidak berasa, silica tidak larut dalam air dan asam, kecuali hidrogen florida. Dan larut di dalam larutan alkali, dimana akhirnya dipisahkan yang halus dan yang tidak terbentuk. Senyawa SiO2 adalah yang
paling melimpah dari senyawaan dalam kerak bumi.
Asal mula silika adalah dapat dibuat dari larutan silika (air kaca), dengan asam, kemudian dicuci dan dengan pembakaran. Bunga api silica dibuat dari pasir, menguap pada temperatur 3.000oC dengan menggunakan pancaran energy listrik. Bubuk silica digunakan untuk pembuatan gelas, keramik, alat pengelasan, saringan air, mikroskop, kertas, komponen dari beton pengisi kosmetik insektisida.
Silikon dan oksigen merupakan penyusun sebagian besar kerak bumi, dengan oksigen meliputi 47% dan silikon 28% dari massanya. Ikatan silikon oksigen kuat dan bersifat ionic parsial. Ikatan ini membentuk dasar untuk golongan mineral yang disebut silikat, yang merupakan golongan terbesar dari batuan, lempung, pasir dan tanah pada kerak bumi. Silikat menyediakan berbagai macam bahan bangunan seperti batu bata, semen, beton dan kaca. (David W. Oxtoby, 2003)
2.5. Pengaruh Pengotor Besi dan Silika dalam Produk Aluminium
masih banyak mengandung zat-zat pengotor dalam jumlah yang kecil, seperti besi (Fe), silikon (Si), dan pengotor lainnya. Ini dipengaruhi atas bahan baku yang digunakan untuk menghasilkan aluminium. Disamping adanya pengaruh bahan baku, pengotor besi dan silikon juga berasal dari prosesnya sendiri, dimana besi dan silikon dalam aluminium yang dihasilkan dalam sel elektrolisa (pot), dapat bertambah apabila
kondisi di dalam pot kurang baik, sehingga ada pengikisan atau ikut larutnya dinding pot pada saat proses elektrolisa berlangsung.
Jika kadar besi dalam aluminium cair yang akan dicetak masih terlalu tinggi, maka aluminium yang dihasilkan akan lebih mudah terkorosi dan mudah berubah menjadi warna kuning. Sebaliknya, jika kadar silicon di dalam aluminium terlalu tinggi, maka akan menyebabkan aluminium batangan (ingot) yang dihasilkan akan menjadi keras, rapuh dan susah ditempah. Itulah beberapa pengaruh ketika kadar besi dan silikon di dalam aluminium berlebih atau tidak sesuai dengan standar yang ada.
2.6. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Aluminium Batangan (Ingot) dan Cara Penanggulangannya
Faktor yang mempengaruhi kualitas ingot antara lain adalah :
1. Kadar Fe dan Si
2. Flux Treatment
Pemberian flux pada aluminium cair di furnace (dapur) harus sesuai dengan jumlah molten aluminium sehingga pemisahan oksida – oksida yang terkandung dalam molten tersebut dapat terpisah secara sempurna, agar aluminium ingot yang dihasilkan lebih murni
2.7. Standar Pengendalian Grade Produk
Pengendalian grade produk dilakukan agar ada kesesuaian antara kadar Fe dan Si terhadap produk, sehingga produk yang dihasilkan bisa mencapai target yang telah ditetapkan di PT INALUM. Standar pengendalian grade produk berpatokan pada Quality Standard of Aluminium Ingot (QSAI). QSAI merupakan variabel – variabel
Tabel 2.4. Standar Kualitas Aluminium Batangan (Ingot)
Grade/ Tingkat Komposisi Kimia (%)
PT Inalum Class Al Fe Si
S 1 – A - 99,92 min 0,04 maks 0,04 maks
S 1 – B - 99,90 min 0,06 maks 0,04 maks
S 1 Special class 1 99,90 min 0,07 maks 0,05 maks
S 2 Special class 2 99,85 min 0,12 maks 0,08 maks
G 1 Class 1 99,70 min 0,20 maks 0,15 maks
G 2 Class 2 99,50 min 0,40 maks 0,25 maks
G 3 Class 3 99,00 min 0,80 maks 0,50 maks
Catatan : min = minimal : maks = maksimal
Aluminium (ingot) yang dihasilkan PT INALUM sekarang ini adalah grade S1 – B dan G1, yaitu dengan kemurnian aluminium, S1 – B 99,90 % dan G1 99,70 %.
Apabila masih tetap tidak sesuai dengan standarisasi di PT INALUM, maka dapat dilakukan dengan beberapa cara :
a. Pengadukan ulang
pengambilan sampel dan dibawa ke Smelter Quality Assurance (SQA) untuk dianalisa kembali. Apabila hasil dari Test Product Metal (TPM) menyatakan kadar Fe dan Si di dalam molten masih tinggi dari standar yang diinginkan, maka dilakukan pengurangan atau penambahan molten.
b. Pengurangan dan penambahan aluminium cair (molten)
Pengurangan molten yang berkadar Fe dan Si yang tinggi kemudian ditambahkan molten yang memiliki kadar Fe dan Si yang rendah. Sehingga akan dicapai
keseimbangan di antara keduanya. Apabila pengurangan dan penambahan molten tidak dapat menurunkan kadar Fe dan Si sesuai dengan yang diinginkan, maka dapat dilakukan cara berikutnya, yaitu pencetakan sebagian molten.
c. Pencetakan sebagian molten
Dicetak sebagian molten yang berkadar Fe dan Si tinggi sebanyak 1/3 bagian dari banyaknya molten yang tersedia di dapur. Jika 1/3 bagian yang telah dicetak, maka molten yang tersisa di dalam dapur ditambahkan molten yang berkadar Fe dan Si yang
rendah. Apabila masih tidak dapat memenuhi standar yang ada, maka dilakukan perubahan grade. Misalnya dari grade S1 – B menjadi grade G1.
Dalam pengambilan sampel produk dapat dilakukan dalam 3 tahap, yaitu :
- Sampel yang pertama diambil pada awal pencetakan , yaitu setelah mencetak 30 ton.
- Sampel yang kedua diambil pada pertengahan pencetakan, yaitu setelah mencetak 15 ton.
BAB 3
METODOLOGI
3. 1. Alat – Alat
Alat yang digunakan antara lain :
- Alat penciduk sampel
Digunakan untuk mengambil sampel aluminium cair di dalam dapur
- Optical Emission Spectrofotometer (OES) 3. 2. Bahan
- Aluminium cair - De- inclusion flux 3. 3. Prosedur Kerja
A. Pengisian Aluminium Cair
1. Aluminium cair yang dibawa dari pabrik reduksi dituangkan ke dalam dapur peleburan kemudian diberikan de-inclusion flux untuk mengangkat kotoran – kotoran di dalam aluminium.
2. Kemudian dilakukan skimming off untuk membersihkan kotoran – kotoran yang mengapung di atas permukaan aluminium cair.
B. Pengambilan Sampel Test Product Metal (TPM) Aluminium Cair
samping dapur dengan menggunakan alat penciduk sampel yang diambil ± ½ meter dari kedalaman aluminium cair di dalam dapur. 2. Sampel aluminium yang diambil kemudian didinginkan diruangan
terbuka hingga membeku. Setelah dingin, diberi nomor lot terhadap sampel.
3. Kemudian sampel dikirim ke bagian Smelter Quality Assurance (SQA) untuk mengetahui kemurnian dan kandungan pengotor – pengotornya, antara lain besi (Fe) dan silikon (Si).
C. Cara Kerja Penganalisaan Produk
1. Sampel yang didatangkan dari bagian casting terlebih dahulu dibubut, agar permukaan dari sampel rata, halus, dan bersih.
2. Setelah dibubut, sampel dibawa ke ruang OES (Optical Emission Spectrofotometer)
3. Dibuka ruang eksitasi, lalu diletakkan sampel di atas meja eksitasi 4. Kemudian pintu ruang eksitasi ditutup, lalu tekan tombol “enter” pada
keyboard komputer, maka alat OES akan bekerja dengan sendirinya.
Setelah emisi, maka nilai pengukuran sampel akan terlihat pada layar komputer.
5. Setelah selesai, buka kembali ruang eksitasi dan sampel dapat dikeluarkan dari ruang eksitasi
6. Lakukan pengerjaan eksitasi sebanyak 3 kali pengerjaan pada setiap sampel
BAB 4
DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. Data
Tabel 4.1. merupakan hasil pengukuran di beberapa pot reduksi, dari beberapa pot akan dilakukan Metal Tapping (MT), lalu dicampur di dalam gedung Smelter Casting (pencetakan). Pencampuran dilakukan berdasarkan kadar zat pengotornya, sehingga bisa sesuai dengan standar yang ditetapkan di PT INALUM. Di dalam gedung Smelter Casting terdapat dapur pencetakan yang berkapasitas 30 ton. Dari gedung Smelter
Casting (MT) akan diambil sampel, untuk dianalisa di bagian SQA sebelum akhirnya
dicetak.
Tabel 4.1. Pengukuran kadar Fe dan Si di potline 3
Berikut data hasil analisa sampel yang berasal dari SQA
Tabel 4.2. Hasil analisa kadar Fe dan Si di SQA
No No Lot
(%) Al Rata –
rata
Kadar Pengotor
Fe (%) Si (%)
Perlakuan Perlakuan
1 2 3
Rata - rata
1 2 3
Rata - rata
1 180013 99,82 0,1302 0,1318 0,1311 0,1310 0,0476 0,0478 0,0521 0,0491
2 180020 99,78 0,1621 0,1672 0,1627 0,1640 0,0538 0,0536 0,0573 0,0549
3 180022 99,82 0,1345 0,1325 0,1363 0,1344 0,0379 0,0314 0,0382 0,0358
4 180023 99,80 0,1468 0,1432 0,1482 0,1460 0,0438 0,0436 0,0473 0,0449
4.2. Pembahasan
Dari tabel 4.1. dipaparkan tentang kandungan Fe dan Si di beberapa pot dalam jangka beberapa hari, dari beberapa pot tersebut, akan dilakukan pencampuran ke dalam dapur pencetakan. Misalnya pot nomor 601, 603, 604, dicampur menjadi satu, lalu diambil sampel dan dianalisa hingga akhirnya didapatlah data seperti dalam tabel 4.2.
Sesuai dengan grade yang telah ditentukan di PT INALUM, maka aluminium cair yang akan dicetak berdasarkan data yang ada harus sesuai dengan kemurnian dan grade yang telah ditentukan, yaitu S2 (special class 2) dan G1. Sementara untuk
pencetakan grade S1 belum memungkinkan, dikarenakan kondisi pot yang tidak maksimal untuk mencapai grade tersebut.
Dalam proses pencetakan ini, PT INALUM harus tetap menyesuaikan grade aluminium batangan (ingot) dengan standarnya. Apbila tidak sesuai, baik kurang atau lebihnya tingkat kemurnian aluminium, salah satu faktor yang berpengaruh adalah harga dari aluminium tersebut. Misalnya, ketika ada permintaan untuk aluminium grade G1 dengan kadar 99,70%, tetapi pihak PT INALUM memberikan aluminium
dengan kadar 99,78%. Maka yang terjadi adalah pihak PT INALUM akan mengalami kerugian, begitu juga sebaliknya.
grade G1 masih terlalu tinggi kemurniannya. Oleh sebab itu, perlu dilakukan
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah dilakukan analisa terhadap sampel terhadap aluminium cair atau Test Product Metal diperoleh kadar zat pengotor beserta tingkat kemurnian aluminium, maka dapat
diambil kesimpulan bahwa standar aluminium yang dicetak di PT INALUM masih sesuai dengan apa yang diterapkan pada saat ini di PT INALUM.
Sementara dari hasil data yang diperoleh, kadar zat pengotor tersebut juga telah sesuai dengan standar yang ditetapkan di PT INALUM, yaitu untuk lot nomor 180013, 180020, 180022. dan 180023 dapat dicetak untuk grade G1 dengan kandungan aluminium 99,70%. Sedangkan untuk lot nomor 180024 dapat dicetak untuk grade S2 dengan kandungan aluminium 99,85%.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Davis, J.R. 1993. Aluminium and Aluminium Alloys. Ohio, USA: Davis and Chargin
Falls.
Grjotheim, Kai and B. L. Welc. 1988. Aluminium Smelter Technology. Second
Edition. Desserldorf: Aluminum Verlag.
Hartomo, J. Anton. 1992. Mengenal Lapisan Logam. Yogyakarta : Andi Offset
Jody, B, dkk. 1992. Recyling of Aluminium Salt Cake. London: J. Res Management
and Technology
Karl, Gruber. 1985. Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam. Bandung:
Penerbit Angkasa.
Oxtoby, W. D. 2003. Kimia Modern. Edisi Keempat. Jilid 11. Jakarta : Erlangga
PT Inalum. 2009. Modul OJT. Kuala Tanjung: PT Inalum
Surdia, T., Saito S. 2005. Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan Keenam. Jakarta: PT
Pradnya Paramita
