2.4 Katoda
Katoda adalah elektroda dengan muatan listrik negatif pada proses elektrolisis. Ditinjau dari bahan baku dan proses pembuatannya, blok anoda dibagi menjadi empat jenis,
yaitu : 1.
Blok katoda amourphous, bahan bakunya antrasit, dipanggang pada temperatur ±1200
o
C 2.
Blok katoda semigraphitic, bahan bakunya grafit, dipanggang pada temperatur ±1200
o
C 3.
Blok katoda semigraphitizedm bahan bakunya grafit, mengalami proses heat treatment sampai temperatur ±2300
o
C 4.
Blok katoda graphitized, bahan bakunya kokas, mengalami proses grafitisasi sampai temperatur ±3000
o
C Pemilihan jenis anoda ditentukan oleh desain pot dan arus listrik yang digunakan. Pada
pot jenis PAF prebaked Anode furnace dengan arus listrik yang tinggi, biasanya digunakan blok katoda graphitized.
Reaksi utama yang terjadi didalam katoda adalah reaksi penangkapan elektron oleh ion aluminium Al
3+
menjadi aluminium Al, menurut persaamaan reaksi sebagai berikut : Al
3+
solution + 3e
-
→ All AlF
4-
solution +3e
-
→ All + 4F
-
solution Al
2
OF
4
+ 2e
-
↔ AlF
2-
ads + AlOF
2-
AlF
2-
ads + e
-
→ All + 2F
-
solution
Universitas Sumatera Utara
Di dalam pot lining katoda, terjadi reduksi ion natrium Na
+
menjadi natrium Na. kandungan Na dalam aluminium bergantung pada keberadaan NaF di dalam bath, menurut
persamaan reaksi berikut : 6NaFl + All
→ 3 NaFl + Na
3
ALF
6
Adanya ion natrium dan konsumsi logan natrium pada katoda menyebabkan rugi-rugi energi dan penurunan efisiensi arus Grjotheim,1988 .
2.5 Anoda
Anoda adalah elektroda dengan muatan listrik positif dalam proses elektrolisis. Anoda merupakan elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi. Anoda yang digunakan dalam proses
Hall-Heroult adalah anoda karbon. Karbon yang merupakan bahan pembuatan anoda akan terkonsumsi menjadi karbon dioksida selama proses elektrolisis. Selain berfungsi sebagai
reaktan yang menjadi reduktor pada reaksi elektrolisis alumina menjadi aluminium, anoda karbon juga berfungsi untuk menghantarkan arus listrik dari sumber arus listrik menuju katoda
melalui elektrolit. Dasar pertimbangan pemilihan karbon sebagai anoda adalah sebagai berikut :
1. Konduktivitas elektrik tinggi, 0,0036-0,0091 ohm cm sehingga aliran listrik dapat
mengalir efektif 2.
Daya tahan panas tinggi, titik sublimasi 1 atm 4200
o
C dan titi leleh 1 atm 3700
o
C berguna umtuk operasi yasng berlangsung pada suhu tinggi 965
o
C 3.
Konduktivitas panas tingggi, 3-6 BtuHr ft
o
F, berguna untuk proses pemanasan tungku reduksi agar anoda cepat mencapai suhu tinggi
4. Ekspansi panas yang rendah 0,5 kali tembaga, berguna untuk konstruksi penangkaian
anoda agar anoda tidak terlepas dari tangkainya akibat pemuaian
Universitas Sumatera Utara
5. Ketahanan yang tinggi terhadap perubahan panas mendadak, sehingga tidak mudah
retak atau rusak pada perubahan panas mendadak. 6.
Densitas yang rendah, appearent density 1,4-1,7gcm
3
, sehingga partikel karbon yang terlepas debu tidak terendapkan pada katoda, karena dapat mengotori produk
7. Ketahanan yang tinggi terhadap bahan-bahan kimia terutama inert terhadap elektrolit
8. Harga relatif murah jika dibandingkan dengan elektroda inert yang lain
Didalam pot peleburan, anoda terbagi menjadi dua jenis yaitu : 1.
Anoda Preabaked Yaitu anoda yang pasta karbonnya dicetak dan dipanggang baking di Anoda
baking Furnace pada temperatur 1225
o
C. anoda baking kemudian di beri tangkai irod yang berfungsi sebagai penghantar arus listrik. Selanjutnya anoda yang sudah diberi
tangkai ini digunakan di pot reduksi. 2.
Anoda Soederberg Yaitu anoda yang pasta karbonnya dibentuk bricket dan dimasukkan secara
berkesinambungan ke atas anoda Soederberg yang sedang beroperasi. Pasta anoda akan bergerak perlahan ke bawah melalui kotak bawah persegi. Pemanggangan pada pasta
anoda berasal dari panas yang ditimbulkan oleh bath. Arus listrik pada anoda jenis ini mengalir melalui stud vertikal.
Reaksi utama yang terjadi di anoda adalah reaksi pelepasan elektron dari ion oksigen O
2-
menjadi oksigen O
2
. Akibatnya oksigen bereaksi dengan anoda karbon membentuk CO
2
atau CO. pada kondisi normal, pembentukan CO
2
dengan CO adalah 45-90 dan 55- 10.
Gas-gas ini terbentuk oleh reaksi sebagai berikut Cs +
O
2
g → CO
2
g
Universitas Sumatera Utara
Cs + CO
2
g → 2COg
Reaksi ini adalah reaksi utama karena koefisien kesetimbangan dan laju reaksinya besar. Logam aluminium yang melarut didalam bath akan membentuk kabut metal metal fog pada
kondisi normal. Kabut metal ini akan breaksi dengan CO
2
hasil reaksi Hall-Heroult, membentuk alumina dan gas CO. proses ini disebut reaksi balik reversible reaction, dan
dapat dilihat pada persamaan sebagai berikut : 2 Alsolution + 3CO
2
g → Al
2
O
3
solution + 3COg Grjotheim,1988
2.6 Bahan dasar anoda
Kategori