2.6.3 Butt
Butt adalah sisa dari anoda karbon puntung dari proses reduksi alumina. Tujuan penggunaan butt sebagai bahan dasar kokas. Terdapat dua sumber butt yang
dapat digunakan, pertama butt yang berasal dari sisa elektrolisis, kedua butt yang berasal dari blok anoda panggang yang tidak memenuhi spesifikasi.
2.6.4 Sekrap Mentah Green Scrap
Sekrap mentah adalah hasil pengadonan antara dry agregate dengan CTP yang mengalami penolakan rejected. Terdapat dua sumber utama scrap mentah, pertama
yang berasal dari pasta yang belum dicetak karena berkualitas rendah, kedua scrap yang berasal dari blok anoda mentah yang velum memenuhi spesifikasi PT Inalum,
2003.
2.7 Konsumsi Anoda
Pada sel elektrolisa aluminium dengan proses Hall-Heroult anoda karbon terkonsumsi selama reduksi alumina berlangsung menurut persamaan sebagai berikut :
2 Al
2
O
3
l + 3Cs 4Als + 3CO
2
g Membentuk gas karbon dioksida dan sejumlah kecil gas karbon monoksida
dari reaksi samping berikut:
Universitas Sumatera Utara
Al
2
O
3sol
+ 3Cs → 2Als + 3COg
Konsumsi berlebih anoda karbon dapat terjadi karena reaksi-reaksi samping berikut:
• Reaksi balik reduksi karbon dioksida yang dihasilkan dengan anoda karbon
disebut reaksi Bourdouard atau reaksi serangan karboksi Cs + CO
2
g → 2COg
• Reaksi anoda dengan oksigen yang terekspos diatas permukaan anoda
airburn Cs + O
2
g → CO
2
g Secara stokiometrik pembentukan Kg aluminium akan mengkonsumsi karbon
sebesar 0,334 Kg berdasarkan reaksi dari proses elektrolisa Hall-Heroult
2.7.1 Konsumsi Elektrokimia
Di pabrik-pabrik peleburan aluminium, besarnya anoda karbon yang terkonsumsi dihubungkan sebagai fungsi dari logam yang dihasil. Perhitungan ini
melibatkan efisiensi arus yang dapat menambah konsumsi karbon. Secara teoritis, konsumsi karbon dari proses elektrokimia dapat dihitung berdasarkan hukun faraday,
adalah sebesar 0,112 gram untuk setiap amper-jam kuat arus yang mengalir. Ketidakefisienan arus yang digunakan dapat terjadi terutama pada rapat arus
yang rendah 0,1-0,3 Acm
2
secara termodinamika pada temperatur operasi sel 960-
Universitas Sumatera Utara
970
o
C elektrolisa akan menghasilkan gas karbon monoksida. Pembentukan aluminium dari reaksi ini akan mengkonsumsi karbon lebih banyak daripada teoritisnya.
Efisiensi arus yang mengalir akan berkurang secara drastis, apabila terjadi reaksi balik. Aluminium yang terlarut dari hasil elektrolisa dapat teroksidasi kembali
oleh karbon dioksida pada anoda. 2Alaq + 3CO
2
g → 2 Al
2
O
3aq
+3COg
2.7.2 Konsumsi Kimia
Selain reaksi elektrokimia, anoda karbon dapat terkonsumsi nelalui serangan- serangan kimia oleh kedua gas utama yang dihasilkan dari reaksi elektrolisa. Reaksi
karbon dengan udara airburn akan meningkat 120 bila terjadi kenaikan temperatur dari 470 ke 500
o
C pada permukaan kontak antara anoda dengan udara. Konsumsi anoda karena airburn ini dapat dikurangi dengan cara melapisi
anoda dengan alumina agar mencegah udara masuk kedalam pori-pori anoda dan mengurangi permukaan atas anoda.
Konsumsi karbon karena reaksi dengan karbondioksida dapat terjadi didalam bath. Reaksi ini akan berjalan lebih cepat bila terdapat pengotor-pengotor yang dapat
menjadi katalis pada material anoda. Pengotor-pengotor tersebut antara lain: vanadium, natrium, nikel, sulfur, kalsium.
Universitas Sumatera Utara
2.7.3 Konsumsi Fisika
Perbedaan reakstivitas antara materi pengikat binder dengan butiran materi pengisi filter pada materi penyusun anoda dapat mengakibatkan selective burning,
dan melemahkan struktur ikatan. Struktur ikatan yang lemah ini menyebabkan pelepasa partikel-partikel pengisi oleh gaya-gaya mekanik, magnetik dan temperatur.
Kandungan zat pengotor pada bidang muka binder dan butiran filter akan mengakibatkan selective burning dari anodsa. Mekanisme ini terjadi dengan cara
penglepasan karbon menjadi debu dusting dan terapung di bagian atas bath. Kehilangan partikel karbon yang tidak terkonsumsi secara elektrokimia ini tidak
hanya menambah kebutuhan karbon, tetapi dapat menurunkan kualitas produksi pabrik malalui:
• Peningkatan biaya operasi akibat penambahan karbon yang terkonsumsi
• Penurunan efisiensi arus karena pengaruh insulasi yang meningkatkan
temperatur •
Peningkatan biaya operasional pabrik karena proses skimming pot.
2.7.4 Konsumsi Keseluruhan
Keseluruhannya anoda yang terkonsumsi adalah hasil kombinasi dari berbagai pengaruh dan mekanisme yang telah dijelaskan.
Universitas Sumatera Utara
Korelasi antara masing-masing faktor dengan jumlah anoda yang terkonsumsi dikemukakan oleh Fischer 1991 melalui persamaan:
NC= C + 334CE + 1,2BT-960-1,7CRR + 9,3AP + 8TC – 1,5 ARR NC = konsumsi anoda bersih kgCt Al
C = faktor sel CE = efisiensi arus
BT = temperatur bath
o
C CRR=residu reaktivitas karboksi
AP = permeabilitas udara nPm TC= konduktivitas panas Wm K
ARR= residu reaktivitas udar Hume.M.Sheralyn,1999.
Berbagai macam reaksi yang dilakukan akan mempengaruhi pemakaian karbon anoda. Hal tersebut tidak sampai menghasilkan reduksi logam, hanya saja
pemakaiannya tidak ekonomis dan ramah lingkungan. Secara teori keterbatasan pemakaiaan minimum elektrolit bisa menghasilkan produksi aluminium 334 KgCton
Al. perhitungan koefisien ±49 meningkatkan pemakaian hingga 355 KgCton Al. ada tiga reaksi utama pemakaian anoda:
1. Air burn
Air Burn adalah reaksi oksigen dengan karbon anoda dimana permukaan karbon tersembur keudara. Karbon teroksidasi oleh udara CO
2
pada suhu 300-
Universitas Sumatera Utara
400
o
C. secara kasat mata bentuk reaksi ini adalah semburan anoda keudara berkelok-kelok hingga keatas.
Berikut ini adalah reaksi axothermic O
2
+ C ↔ CO
2
Kepekatan anoda bereaksi sebagai katalisator yang mengakselerasikan reaksi air burn nikel, vanadium dan sodium atau sebagai penghambat sulfur
mengurangi aktivitas sodium sebagai katalisator. Faktor utama yang mempengaruhi air burn adalah bahan dasar anoda,
suhu pembakaran, parameter cell, kedalaman anoda pada cell dan penutup anoda atau leburan aluminium yang menutupi anoda. Anoda-anoda biasanya ditutupi
dengan bahan alumina sehingga air burn tadi lebih rendah. 2.
CO
2
Oksidasi Oksidasi karbon dioksida merupakan reaksi karbon dioksida yang dihasilkan
dari reduksi dominan dengan karbon hingga membentuk karbon monoksida. Terjadi didalam pori-pori anoda daqn dikarbon anoda yang diatas elektrolit yang tersusun
gas CO
2
. reaksi endotermic dikenal dengan reaksi Boundouard atau karboksidasi. Berikut ini reaksi yang dihasilkan dan ini merupakan minor temperatur dibawah
800
o
CO
2
+ C ↔ 2CO
Kepekatan yang peling penting adalah untuk mempengaruhi karbonisasi adalah kalsium, sodium dan sulfuur. Fluidasi arang mempunyai reaksi CO
2
yang terendah dibandingkan dengan reaksi arang. Karbonsidasi terpengaruhi oleh bahan
Universitas Sumatera Utara
dasar anoda, formulasi anoda berwarna hijau, suhu akhior prmbakaran anoda, penyerapan udara dan suhu tempat didalam reduksi.
3. Oksidasi dusting=debu
Oksidasi atau debu terjadi ketika ada reakstivitas ketidakseimbangan antara fase proses arang yang berbeda. Dusting terjadi dari proses oksidasi dan memakai
kerja elektroda dengan selektif saat membakar element disekitar anoda. Junlah kepekatan yang begitu banyak juga menjadi penyebab utama oksidasi.
4. Efisiensi arus
Pemakaian gas anoda dan pemakaian keseluruhan kerja terpengaruhi oleh reaksi 2 Al + 3 CO
2
→ Al
2
O
3 +
3CO aluminium bereaksi dengan karbon sioksida yang menyebabkan kehilangan
arus Hulse.L.K 2000.
2.8 Kualitas Anoda
Kategori