Pengaruh Pemasukan Alumina Terhadap Operasi Tungku Reduksi di PT. Inalum Kuala Tanjung

PENGARUH PEMASUKAN ALUMINA

TERHADAP OPERASI TUNGKU REDUKSI

DI PT.INALUM KUALA TANJUNG

TUGAS AKHIR

PUTRA EKA SUDJANA

092401027

PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

PENGARUH PEMASUKAN ALUMINA TERHADAP OPERASI TUNGKU REDUKSI

DI PT.INALUM KUALA TANJUNG

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

PUTRA EKA SUDJANA 092401027

PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2012

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH PEMASUKAN ALUMINA TERHADAP OPERASI TUNGKU REDUKSI Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : PUTRA EKA SUDJANA Nomor Induk Mahasiswa : 092401027

Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI Departemen : KIMIA

Fakultas :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui, Medan, Juni 2012 Disetujui oleh

Program Studi D3 Kimia Dosen Pembimbing Ketua,

Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si. Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si. NIP : 195512181987012001 NIP : 195512181987012001

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan, MS. NIP : 195408301985032001

PERNYATAAN

PENGARUH PEMASUKAN ALUMINA TERHADAP OPERASI TUNGKU REDUKSI

DI PT.INALUM KUALA TANJUNG

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2012

PUTRA EKA SUDJANA 092401027

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahiim

Puji dan syukur penulis haturkan ke-hadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmad dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dalam waktu yang telah ditetapkan. Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Program Diploma III Kimia Industri.Dalam penyusunan tugas akhir ini tentunya penulis mendapatkan banyak bantuan, maka dengan segala kerendahan hati, penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Keluarga penulis tercinta, Ayahanda Juminan, Ibunda Sukariani dan Ibu Mardiani serta Bapak Sukarmin,dan Adik saya Ferantika Sudjana, Adil Tri Sudjana, Isnina Mayang Syafitri dan Dinda Sukmarianti yang telah memberikan semangat serta perhatian yang cukup besar selama masa perkuliahan saya.

2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS sebagai Ketua Departemen Kimia FMIPA USU.

3. Ibu Dra. Emma Zaidar, M.Sc sebagai Ketua Program studi D-3 Kimia FMIPA USU dan sebagai Dosen Pembimbing yang dengan ikhlas telah meluangkan waktu, saran, petunjuk untuk membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak dan Ibu Dosen di Departemen Kimia program studi D-3 Kimia Industri yang telah banyak memberikan ilmu dan motivasi selama saya mengikuti pendidikan.

5. Bapak Faisal Hidayat, Bapak Damianus serta seluruh Bapak Staf PT. Inalum yang telah banyak memberikan bimbingan maupun petunjuk selama berlangsungnya PKL di PT. Inalum

6. Teman khusus penulis Wahida Febriana yang telah membantu dan memberi semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Teman-teman satu PKL penulis yaitu Hendru, Surya, Udin, Maskur,Dila yang mana sama-sama menimba ilmu di PT. INALUM dan memberikan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

8. Seluruh teman-teman satu angkatan 2009 dan adik junior angkatan 2010 yang tidak bisa penulis sebutkan namanya yang telah memberikan suasana indah semasa perkuliahan di D-3 Kimia Industri.

Hanya do’a yang dapat penulis sampaikan kepada Allah SWT. Mudah-mudahan kebaikan yang diterima penulis dari semua pihak yang telah membantu, kiranya Allah SWT membalas kebaikan tersebut. Penulis dengan segala kemampuan berusaha menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya.

Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih dan berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang membaca.

ABSTRAK

Produksi aluminium cair di PT INALUM memerlukan bahan baku utama berupa alumina (Al2O3). Pemasukan alumina (Al2O3) mempunyai dua metode yaitu

Regular Feeding dan Demand Feeding. Metode demand feeding yang digunakan yaitu pemasukan alumina (Al2O3) berdasarkan kebutuhan tungku reduksi. Konsentrasi

alumina (Al2O3) pada operasi tungku reduksi berkisar antara 2% - 4%. Konsentrasi

alumina (Al2O3) < 1% akan menyebabkan terjadinya efek anoda atau anode effect

(AE) dan konsentrasi alumina (Al2O3) > 5% menyebabkan lumpur di dalam tungku

reduksi keduanya dapat mengganggu operasi tungku reduksi yang mempengaruhi produktivitas aluminium.

THE EFFECT OF FEEDING ALUMINA TO THE REDUCTION FURNACE OPERATION

AT PT INALUM KUALA TANJUNG

ABSTRACT

Production of liquid aluminum at PT INALUM require raw material is alumina (Al2O3). Feeding alumina (Al2O3) has two methods Regular Feeding and

Demand Feeding. Demand feeding method used is feeding alumina (Al2O3) based on

the needs of the reduction furnace. The concentration of alumina (Al2O3) on

the reduction furnace operation ranged between 2% - 4%. The concentration of alumina (Al2O3) <1% will result in anode effect (AE) and the concentration of

alumina (Al2O3) > 5% causes the sludge to the reduction furnace, both of which

can interfere with the reduction furnace operation that affect the productivity of aluminum.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Tabel x

Daftar Gambar xi

Bab I Pendahuluan 1

1.1 Latar Belakang 1 1.2 Permasalahan 2

1.3 Tujuan 3

1.4 Manfaat 3

Bab II Tinjauan Pustaka 4

2.1 Aluminium 4 2.1.1 Aluminium 6 2.1.2 Sifat-Sifat Aluminium 7 2.1.3 Kegunaan Aluminum 9

2.2 Alumina 13

2.3 Proses Elektrolisis 15 2.3.1 Mekanisme Elektrolisa Hall-Heroult 17 2.3.2 Jenis Sel yang digunakan dalam Proses Hall-Heroult 20 2.4 Kebutuhan Alumina 21

2.5 Pengelolaan Material Alumina 22 2.5.1 Pemasukan Alumina 23 2.5.2 Metode Pemasukan Alumina 24 2.6 Anode Effect (AE) 26

Bab III Bahan dan Metode 28

3.1 Alat dan Bahan 28 3.1.1 Alat 28 3.1.2 Bahan 29

3.2 Prosedur 29

Bab IV Hasil dan Pembahasan 31

4.1 Hasil 31

4.2 Perhitungan 32 4.3 Pembahasan 32 Bab V Kesimpulan dan Saran 35 5.1 Kesimpulan 35

5.2 Saran 36

Daftar Pustaka 37

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Perbedaan Sifat Alumina Sandy dan Floury 14 Tabel 2.2 Spesifikasi Alumina 15 Tabel 2.3 Kondisi Operasi Sel Reduksi 16 Tabel 2.4 Pembagian Demand Feeding 25 Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Kondisi Tungku Reduksi Pada Proses Elektrolisa 31

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Struktur Trimetil Aluminium 12 Gambar 2.2 Flowsheet Aliran Material Alumina 23 Gambar 2.3 Teeth Blade Memecah Kerak Tengah 26 Gambar 4.1 Hubungan Voltase dengan Konsentrasi Alumina (Al2O3) 33

ABSTRAK

Produksi aluminium cair di PT INALUM memerlukan bahan baku utama berupa alumina (Al2O3). Pemasukan alumina (Al2O3) mempunyai dua metode yaitu

Regular Feeding dan Demand Feeding. Metode demand feeding yang digunakan yaitu pemasukan alumina (Al2O3) berdasarkan kebutuhan tungku reduksi. Konsentrasi

alumina (Al2O3) pada operasi tungku reduksi berkisar antara 2% - 4%. Konsentrasi

alumina (Al2O3) < 1% akan menyebabkan terjadinya efek anoda atau anode effect

(AE) dan konsentrasi alumina (Al2O3) > 5% menyebabkan lumpur di dalam tungku

reduksi keduanya dapat mengganggu operasi tungku reduksi yang mempengaruhi produktivitas aluminium.

THE EFFECT OF FEEDING ALUMINA TO THE REDUCTION FURNACE OPERATION

AT PT INALUM KUALA TANJUNG

ABSTRACT

Production of liquid aluminum at PT INALUM require raw material is alumina (Al2O3). Feeding alumina (Al2O3) has two methods Regular Feeding and

Demand Feeding. Demand feeding method used is feeding alumina (Al2O3) based on

the needs of the reduction furnace. The concentration of alumina (Al2O3) on

the reduction furnace operation ranged between 2% - 4%. The concentration of alumina (Al2O3) <1% will result in anode effect (AE) and the concentration of

alumina (Al2O3) > 5% causes the sludge to the reduction furnace, both of which

can interfere with the reduction furnace operation that affect the productivity of aluminum.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Alumunium adalah logam yang terbanyak didunia. Logam ini merupakan bagian dari pada kerak bumi . Namun proses untuk mendapatkan aluminium dari kebanyakan bahan itu masih belum ekonomis. PT. Inalum adalah salah satu perusahaan penghasil aluminium batangan (ingot), yang merupakan sebuah perusahaan patungan antara pemerintah Republik Indonesia dan beberapa perusahaan asing jepang yang tergabung dalam Nippon Asahan Aluminium Co. Ltd, atau disingkat NAA. PT. Inalum memakai proses elektrolisa Hall Heroult dengan tungku reduksi jenis PAF (Prebaced Anode Furnace) dalam 510 pot. Kapasitas terpasang sekitar 225.000 ton aluminium dapat dicapai pada operasi dengan kuat arus 175.000 A pada tegangan 4,25 Volt DC.

Alumina (Al O ) merupakan material utama dalam proses peleburan aluminium. Alumina diperoleh dari pengolahan biji bauksit dengan Proses Bayer yang terdiri dari tiga tahap reaksi, yaitu Proses Ekstraksi, Proses Dekomposisi, dan Proses Kalsinasi. Pada proses peleburan aluminium pada masing – masing tungku reduksi memiliki kebutuhan alumina yang berbeda – beda tergantung pada kondisi tungku reduksi itu sendiri.

Pemasukkan alumina (Feeding Alumina) diatur menggunakan Sistem Kontrol Proses atau Process Computer (Procom). Terdapat dua metoda dalam pengontrolan pemasukkan alumina yaitu Regular Feeding dan Demand Feeding. Kadar alumina di dalam tungku reduksi dapat mempengaruhi keadaan pot reduksi, di mana pada saat kekurangan alumina ≤ 1% akan mengalami Anode Effect (AE) dan ketika kelebihan alumina akan membentuk sludge di dalam tungku reduksi (PT. INALUM, 2011)

1.2. Permasalahan

Kadar alumina di dalam tungku reduksi pada saat kekurangan dan kelebihan alumina dapat mempengaruhi operasi di dalam tungku reduksi. Dalam hal ini permasalahannya adalah bagaimana pemasukkan alumina (Feeding Alumina) dilakukan sesuai kebutuhan tungku reduksi yang mempengaruhi operasi.

1.3. Tujuan

a) Untuk mengetahui jumlah alumina yang masuk pada tungku reduksi

b) Untuk mengetahui dampak pada tungku reduksi akibat kekurangan dan kelebihan alumina

c) Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan metode Demand dan Regular Feeding

1.4. Manfaat

a) Dapat memberikan masukan bagi perusahaan dalam Sistem Pemasukkan Alumina sesuai dengan kebutuhan dan kondisi masing – masing tungku reduksi

b) Dapat menambah pengetahuan penulis tentang Sistem Pemasukan Alumina terhadap operasi tungku reduksi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Aluminium

Aluminium adalah logam ringan yang cukup penting peranannya dalam kehidupan manusia. Aluminium merupakan unsur kimia golongan IIIA dalam sistem periodik unsur. Aluminium memiliki nomor atom 13 dan berat atom 26,9815 sma. Dalam udara bebas aluminium mudah teroksidasi membentuk lapisan tipis oksida yaitu Al₂O₃ yang tahan karat. Aluminium bersifat amfoter yang terkorosi dalam larutan asam maupun basa, tetapi pada pH 4-8 bersifat stabil (Anton J Hartono,1992).

Di dalam dunia usaha logam, ada dua logam ringan yang digunakan secara tersendiri : aluminium dan magnesium. Aluminium adalah logam yang paling banyak digunakan setelah baja. Logam ini ditemukan pada tahun 1827 oleh seorang kimiawan Jerman Friedrich Wohler. Aluminium umumnya ditemukan di atas bumi dalam bentuk senyawa kimia, dan tidak pernah ditemukan dalam keadaan murni.

Bahan dasar terpenting untuk pembuatan aluminium ialah bauksit, Bauksit ditemukan dalam bermacam-macam warna, antara lain putih, merah, kuning dan lain-lain. Di Eropa, bauksit banyak ditemukan di Prancis Italia, Rusia dan Hongaria. Bauksit juga banyak ditemukan di Afrika, Amerika, Asia, dan Australia. Melalui proses elektrolisa diperoleh derajat kemurnian sebesar 99,8%. Dari aluminium murni ini dihasilkan aluminium 99,998% melalui suatu elektrolisa khusus (elektrolisa tiga lapis).

Beberapa sifat dari aluminium murni yaitu berat jenisnya rendah sekitar 2,7 kg/dm3, berwarna putih seperti perak, mengkilap, memiliki daya hantar panas listrik yang baik, ketahanan karatnya tinggi. Aluminium menyelaputi diri di udara dengan sebuah lapisan oksida (pelindung) yang tidak mudah dirusak. Aluminium tidak tahan terhadap alkali dan asam. Karena kekerasannya rendah, aluminium kurang baik untuk diubah bentuk dengan penyerpihan dan cederung untuk melumas. Untuk ini diperlukan sudut serpih yang besar, kecepatan sayat yang tinggi dan bahan pelumas yang cocok.

Aluminium sangat lunak dan mudah diregangkan sehingga mudah diubah bentuk dalam keadaan dingin dan panas. Dengan penggilingan dapat dihasilkan selaput setebal 0,004mm. Melalui pemartilan bahkan dapat dicapai ketebalan 0,0005mm. aluminium dapat disolder dan dilas begitu saja. Untuk ini diperlukan bahan pelumer dan bahan las.

Aluminium tidak beracun dan tidak magnetis, merupakan reflektor (pemantul balik) yang baik untuk panas, cahaya dan gelombang-gelombang elektromagnetis. Di dalam elektroteknik, disamping berbagai macam paduan aluminium dalam bentuk lembaran, pipa, batang, benda tuangan, dan profil untuk bahan konstruksi dan sambungan, aluminium dipakai pula dalam jumlah besar sebagai bahan penghantar aluminium. Dalam bentuk tali baja-aluminium digunakan untuk transmisi tegangan tinggi dengan pembebanan mekanis tertinggi. Kawat baja yang dilapis seng dan dipersatukan secara kokoh dengan aluminium dapat menghasilkan penghantar arus yang memiliki ketahanan yang tinggi.

2.1.1. Sejarah Aluminium

Aluminium adalah logam yang terbanyak di dunia. Logam 8 % dari bagian pada kerak bumi. Boleh dikatakan setiap negara mempunyai persediaan bahan yang mengandung aluminium, tetapi proses untuk mendapatkan aluminium logam dari kebanyakan bahan itu masih belum ekonomis. Logam aluminium pertama kali dibuat dalam bentuk murni oleh Oersted, pada tahun 1825, yang memanaskan ammonium klorida NH Cl dengan amalgam kalium-raksa (K-Hg).

Pada tahun 1854, Henri Sainte-Claire Deville membuat aluminium dari natrium-aluminium klorida dengan jalan memanaskan dengan logam natrium. Proses ini beroperasi selama 35 tahun dan logamnya dijual dengan harga $ 220 per kilogram. Pada tahun 1886 Charles Hall mulai memproduksi aluminium dengan skala besar seperti sekarang, yaitu melalui elektrolisis alumina didalam kriolit (Na AlF ) lebur. Pada tahun itu pula, Paul Heroult mendapat hak paten dar Prancis 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 per kilogram. Industri ini berkembang dengan baik, berdasarkan suatu pasaran yang sehat dan berkembang atas dasar penelitian mengenai sifat-sifat aluminium dan cara-cara pemakaian yang ekonomis bagi bahan itu (Austin, G.T., 1990).

2.1.2. Sifat-sifat Aluminium

Dalam tiga dasawarsa terakhir ini aluminium telah menjadi salah satu logam industri yang paling luas penggunaannya di dunia. Aluminium banyak digunakan didalam semua sektor utama industri seperti angkutan, konstruksi, listrik, peti kemas dan kemasan, alat rumah tangga serta peralatan mekanis.

Penggunaan aluminium yang luas disebabkan aluminium memiliki sifat-sifat yang lebih baik dari logam lainnya seperti :

a. Ringan : memiliki bobot sekitar 1/3 dari bobot besi dan baja, atau tembaga dan karenanya banyak digunakan dalam industri transportasi seperti angkutan udara.

b. Kuat : terutama bila dipadu dengan logam lain. Digunakan untuk pembuatan produk yang memerlukan kekuatan tinggi seperti pesawat terbang, kapal laut, bejana tekan, kendaraan dan lain-lain.

c. Mudah dibentuk dengan semua proses pengerjaan logam. Mudah dirakit karena dapat disambung dengan logam/material lainnya melalui pengelasan, brazing,

solder, adhesive bonding, sambungan mekanis, atau dengan teknik penyambungan lainnya.

d. Tahan korosi : sifatnya durabel sehingga baik dipakai untuk lingkungan yang dipengaruhi oleh unsur-unsur seperti air, udara, suhu dan unsur-unsur kimia lainnya, baik di ruang angkasa atau bahkan sampai ke dasar laut.

e. Konduktor listrik : setiap satu kilogram aluminium dapat menghantarkan arus listrik dua kali lebih besar jika dibandingkan dengan tembaga. Karena aluminium relatif tidak mahal dan ringan, maka aluminium sangat baik untuk kabel-kabel listrik overhead maupun bawah tanah.

f. Konduktor panas : sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada mesin-mesin/alat-alat pemindah panas sehingga dapat memberikan penghematan energi.

g. Memantulkan sinar dan panas : Dapat dibuat sedemikian rupa sehingga memiliki kemampuan pantul yang tinggi yaitu sekitar 95% dibandingkan dengan kekuatan pantul sebuah cermin. Sifat pantul ini menjadikan aluminium sangat baik untuk peralatan penahan radiasi panas.

h. Non magnetik : dan karenanya sangat baik untuk penggunaan pada peralatan listrik atau elektronik, pemancar radio atau TV. dan lain-lain, dimana diperlukan faktor magnetisasi negatif.

i. Tak beracun : dan karenanya sangat baik untuk penggunaan pada industri makanan, minuman, dan obat-obatan, yaitu untuik peti kemas dan pembungkus.

j. Memiliki ketangguhan yang baik : dalam keadaan dingin dan tidak seperti logam lainnya yang menjadi getas bila didinginkan. Sifat ini sangat baik untuk penggunaan pada pemrosesan maupun transportasi LNG dimana suhu gas cair LNG ini dapat mencapai dibawah -150ºC.

k. Menarik : dan karena itu aluminium sering digunakan tanpa diberi proses pengerjaan akhir. Tampak permukaan aluminium sangat menarik dan karena itu cocok untuk perabot rumah (hiasan), bahan bangunan dan mobil. Disamping itu aluminium dapat diberi surface treatment, dapat dikilapkan, disikat atau dicat dengan berbagai warna, dan juga diberi proses anodisasi. Proses ini menghasilkan lapisan yang juga dapat melindungi logam dari goresan dan jenis abrasi lainnya.

l. Mampu diproses ulang-guna yaitu dengan mengolahnya kembali melalui proses peleburan dan selanjutnya dibentuk menjadi produk seperti yang diinginkan Proses ulang-guna ini dapat menghemat energi, modal dan bahan baku yang berharga (Daryus, A., 2008).

2.1.3. Kegunaan Aluminium

Aluminium banyak digunakan sebagai peralatan dapur, bahan konstruksi bangunan dan ribuan aplikasi lainnya dimanan logam yang mudah dibuat, kuat dan ringan diperlukan. Walaupun 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.

1. Senyawa

Senyawa yang memiliki kegunaan besar adalah aluminium oksida,sulfat, dan larutan sulfat dalam kalium. Oksida aluminium, alumina muncul secara alami sebagai

ruby, safir, corundum dan emery dan digunakan dalam pembuatan kaca dan tungku pemanas.

Aluminium oksida adalah sebuah senyawa kimia dari aluminium dan oksigen, dengan rumus kimia Al O Nama mineralnya adalah alumina, dan dalam bidang pertambangan, keramik dan teknik material senyawa ini lebih banyak disebut dengan nama alumina.

Aluminium oksida adalah insulator (penghambat) panas dan listrik yang baik. Umumnya Al O terdapat dalam bentuk kristalin yang disebut corundum atau α -aluminum oksida. Al O dipakai sebagai bahan abrasive dan sebagai komponen dalam alat pemotong, karena sifat kekerasannya.

Aluminium oksida berperan penting dalam ketahanan logam aluminium terhadap perkaratan dengan udara. Logam aluminium sebenarnya amat mudah bereaksi dengan oksigen di udara. Aluminium bereaksi dengan oksigen membentuk aluminium oksida, yang terbentuk sebagai lapisan tipis yang dengan cepat menutupi permukaan aluminium. Lapisan ini melindungi logam aluminium dari oksidasi lebih lanjut Ketebalan lapisan ini dapat ditingkatkan melalui proses anodisasi. Beberapa alloy (paduan logam), seperti perunggu aluminium, memanfaatkan sifat ini dengan menambahkan aluminium pada alloy untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Al O yang dihasilkan melalui anodisasi bersifat amorf, namun beberapa proses oksidasi seperti plasma electrolytic oxidation menghasilkan sebagian besar Al O dalam bentuk kristalin, yang meningkatkan kekerasannya. Secara alami, aluminium oksida terdapat dalam bentuk kristal corundum. Batu mulia rubi dan sapphire tersusun atas corundum dengan warna-warna khas yang disebabkan kadar ketidakmurnian dalam struktur corundum.

Aluminium oksida, atau alumina, merupakan komponen utama dalam bauksit bijih aluminium yang utama. Pabrik alumina terbesar di dunia adalah Alcoa, Alcan, dan Rusal. Perusahaan yang memiliki spesialisasi dalam produksi dari aluminium oksida dan aluminium hidroksida misalnya adalah Alcan dan Almatis. Bijih bauksit

terdiri dari Al O , Fe O , and SiO yang tidak murni. Campuran ini dimurnikan terlebih dahulu melalui Proses Bayer:

Al O + 3 H O + 2 NaOH + panas → 2 NaAl( OH)

Fe O tidak larut dalam basa yang dihasilkan, sehingga bisa dipisahkan melalui penyaringan. SiO larut dalam bentuk silikat Si( ) . Ketika cairan yang dihasilkan didinginkan, terjadi endapan Al( OH) , sedangkan silikat masih larut dalam cairan tersebut. Al( OH) yang dihasilkan kemudian dipanaskan, dan yang terbentuk adalah alumina.

2Al( OH) + panas → Al O + 3 H O

Setiap tahunnya, 65 juta ton alumina digunakan, lebih dari 90%-nya digunakan dalam produksi logam aluminium. Aluminium hidroksida digunakan dalam pembuatan bahan kimia pengelolaan air seperti aluminium sulfat, polialuminium klorida, dan natrium aluminat. Bertonton alumina juga digunakan dalam pembuatan zeolit, pelapisan pigmen titania dan pemadam api. Aluminium oksida memiliki kekerasan 9 dalam skala Mohr. Hal ini menyebabkannya banyak digunakan sebagai abrasif untuk menggantikan intan yang jauh lebih mahal. Beberapa jenis ampelas, dan pembersih CD/DVD juga menggunakan aluminium oksida.

2. Senyawa organo-aluminum

Senyawa-senyawa organo-aluminum digunakan dalam jumlah besar untuk polimerisasi olefin, dan di industri dihasilkan dari logam aluminum, hidrogen, dan olefin seperti reaksi berikut:

2Al + 3H + 6CH =CHR → Al ( CH = CHR)

Senyawa ini berupa dimer kecuali yang mengandung gugushidrokarbon yang meruah. Misalnya, trimetilaluminum, Al2( CH )6, adalah dimer dengan gugus metil menjembatani atom aluminum dengan ikatan tuna elektron (Gambar 2.1). Senyawa organoaluminum sangat reaktif dan terbakar secara spontan di udara. Senyawa-senyawa ini bereaksi dengan hebat dengan air dan membentuk hidrokarbon jenuh, dengan aluminium berubah menjadi aluminium hidroksida sesuai reaksi berikut:

Al ( CH CH ) + 3 H O → Al( OH) + 3C H

Oleh karena itu, senyawa-senyawa ini harus ditangani di laboratorium dalam atmosfer yang inert sempurna.

Katalis Ziegler-Natta, yang terdiri atas senyawa organoaluminium dan senyawa logam transisi membuat fenomena dalam katalisis polimerisasi, katalis ini dikembangkan tahun 1950-an, dan dianugerahi Nobel tahun 1963. Senyawa alkil logam transisi terbentuk bila senyawa organoaluminum bereaksi dengan senyawa logam transisi. Senyawa alkil logam transisi yang terbentuk dapat diisolasi bila ligan penstabil terkordinasi dengan atom logam pusat.

2.2. Alumina

Alumina merupakan persenyawaan kimia antara logam aluminium dengan oksigen (Al O ). Alumina ditemukan dialam dalam bentuk bauksit. Alumina merupakan bahan baku utama dalam proses elektrolisa aluminium. Alumina mempunyai morfologi sebagai bubuk berwarna putih dengan berat molekul 102, titik leleh pada 2050˚C dan spesifikasi grafity 3,4 - 4,0.

Dalam industri peleburan aluminium, alumina memegang 3 fungsi penting yaitu :

2. sebagai insulasi termal untuk mengurangi kehilangan panas dari atas tungku reduksi, dan untuk mempertahankan temperatur operasi

3. melindungi anoda dari oksidasi udara

Dalam pembuatannya, alumina dapat di buat dengan beberapa proses salah satunya dengan proses bayer. Proses pembuatan alumina (Al O ) dari bijih bauksit dengan proses bayer. Proses bayer terdiri dari tiga tahap reaksi yaitu :

a. Proses Ekstraksi

Al O . xH O + 2NaOH → 2NaAlO + (x+1)H O b. Proses Dekomposisi

2NaAlO + 4H O → 2NaOH + Al O .3H O c. Proses Kalsinasi

Al O .3H O + Kalor Al O + H O

Pada proses kalsinasi akan dihasilkan 2 jenis alumina, yaitu :

1. Alumina Sandy, yaitu alumina yang diperoleh dengan kalsinasi jika operasi berlangsung pada temperatur rendah.

2. Alumina Fluory, yaitu alumina yang diperoleh dengan proses kalsinasi jika operasi berlangsung pada temperatur tinggi.

Tabel 2.1 Perbedaan Sifat Alumina Sandy dan Floury

Tipe Oksida Satuan Sandy Floury Keterangan

Alumina % 5 90 By X - Ray Hilang Pijar % 1.9 0.2 1100ºC

Berat Jenis g.cm 3.50 3.90 Bulk Density Loose g.cm 1.3 1.0

Bulk Density Packeed g.cm 1.3 2 BET Permukaan Spesifik m .g 42

Sudut Jatuh Derajat 30

Tabel 2.2 Spesifikasi Alumina

Item Satuan Spesifikasi

Loss on Ignition (300-1000˚C) % 1,00 maks

SiO2 % 0,03 maks

Fe2O3 % 0,03 maks

TiO2 % 0,005 maks

Na2O % 0,600 maks

CaO % 0,060 maks

Al2O3 % 98,40 min

Spesific Surface Area m2/g 40-80 Particle Size

+ 150 mesh % 25 min

- 325 mesh % 12,0 maks

Angle of Refuse Deg 30-34

2.3. Proses Elektrolisis

Elektrolisis adalah peristiwa kimia yang melibatkan dua atau lebih spesies kimia yang berbeda, yang terjadi pada kedua elektroda (Anoda dan katoda) dan berlangsung bila aliran listrik searah, DC (Direct Current) dialirkan kedalam suatu pelarut elektrolit. Produksi aluminium dibuat didalam elektrolit cell atau disebut “pot”. Alumina tidak bisa dilarutkan di dalam larutan kriolit (Na AlF ) pada suhu ± 960ºC. ampere tinggi, volt rendah dan listrik aktif di aliri melelui wadah berisi anoda karbon yang terendam dalam larutan alaktrolit.

Elektrolisis Al O yang terjadi dalam larutan (antara lapisan anoda dan larutan logam). Ion-ion aluminium didalam Al O dikurangi tujuannya untuk membentuk larutan aluminium yang berkumpul dibawah cell katoda. Ion-ion oxide bereaksi dengan anoda karbon hingga memproduksi karbon dioksida. Proses ini dikenal dengan proses Hall-Heroult, dipresentasikan dengan reaksi

2 Al O (solution) + 3C (s) → 4 Al (l) + 3CO (g)

Mekanisme yang terjadi dalam proses tersebut adalah alumina diumpankan kedalam elektrolit dan terpisah menjadi ion aluminium yang bermuatan positif (Al ) dan ion oksigen yang bermuatan negatif (O ). Arus searah dialirkan ke dalam tiap-tiap sel, sehingga menggerakkan ion-ion menuju arah yang berlawanan. Ion oksigen bergerak ke arah anoda, lalu bereaksi dengan karbon membentuk karbondioksida, sedangkan ion aluminium bergerak kearah katoda, lalu akan kehilangan muatannya membentuk aluminium.

Kondisi operasi sel elektrolisis di industri pada umumnya dapat dilihat pada tabel 2.3. Kondisi operasi ini meliputi temperature bath, komposisi bath, jarak antara anoda dan katoda, tegangan sel, rapat arus, dan kedalaman logam cair.

Tabel 2.3 Kondisi Operasi Sel Reduksi

Variabel Rentang Kondisi

Temperatur 940-960 C Jarak antar kutub 4-6 cm Excess AlF dalam Na AlF 3-10 % Rasio molar bath 2,2-2,9 Konsentrasi Al O 2-8 %

Jumlah CaF 2-8 % Potensial sel 4-5 V

Bahan baku dalam proses Hall-Heroult terdiri dari alumina, elektrolit, katoda dan anoda. Proses hall-Heroult memproduksi aluminium dengan cara mereduksi aluminium dari bahan baku alumina dalam proses elektrolisis yang digerakkan oleh arus searah yang mengalir dari anoda ke katoda dengan kriolit sebagai elektrolit. Kedua elektroda yang digunakan terbuat dari bahan karbon (Grjotheim, K., 1988).

2.3.1. Mekanisme Elektrolisa Hall-Heroult

Produksi aluminium dilakukan dalam sel elektrolisis atau pot. Alumina (Al O ) dipisahkan dalam elektrolit cair (bath) pada temperatur 960 C di dalam sel baja segiempat yang besar yang saling berjajar dengan katoda blok karbon dan dilapisi

bricks. Aliran listrik searah (direct current, DC) dengan arus yang tinggi dan tegangan yang rendah dilewatkan melalui blok karbon (anoda) yang dicelupkan dalam elektrolit cair (bath), kemudian melewati lapisan aluminium cair (molten) yang mengumpul diatas katoda karbon pada bagian bawah sel, lalu selanjutnya menuju ke katoda. Batang baja dalam blok katoda membawa aliran listrik ke sel selanjutnya melalui sistem busbar aluminium.

Rapat arus 0,7-1,2 A/cm

Elektrolisis Al O terjadi dalam lapisan elektrolit cair (bath) yaitu lapisan diantara anoda dan metal cair. Ion aluminium dalam Al O direduksi untuk membentuk aluminium cair, yang kemudian mengumpul diatas katoda pada bagian bawah sel. Ion oksida bereaksi dengan anoda karbon dan menghasilkan karbondioksida. Ini dikenal sebagai proses Hall-Heroult yang ditunjukkan oleh reaksi:

2Al O + 3C → 4Al + 3CO

Aluminium cair dihisap (tapping) dari sel kedalam “ceret” raksasa dan di bawa ke pabrik pencetakan (casthouse) dimana, aluminium cair itu akan dibentuk menjadi ingot untuk diproses lebih lanjut

Dalam industri peleburan aluminium, ada terdapat dua jenis tungku reduksi yang dipergunakan yaitu Prebaked Anode Furnace (PAF) dan Soderberg Anode Furnace (SAF). Perbedaan kedua tipe tungku tersebut terletak pada cara pemanggangan anodanya, dalam sistem PAF anoda dipanggang terlebih dahulu (prebaked) sebelum dipergunakan. Sedangkan pada sistem SAF tidak dilakukan pemanggangan pendahuluan, melainkan dimasukkan langsung ke dalam tungku reduksi. Pabrik peleburan aluminium di Kuala Tanjung menggunakan sistem PAF yang telah dikembangkan oleh Sumitomo Aluminium Smelting Co.Ltd (Siahaan,B., 1985).

Tipe pot (tungku reduksi)yang menggunakan tekhnologi Sumitomo (SM-17-SE = Sumitomo, 170 kA design, Side by side End riser) dengan sistem Centre Work

Pre Baked (CWPB). Arus listrik searah (DC) yang digunakan sebesar 188-200 kA (sekarang ini kapasitas terpasang di INALUM adalah 190,3 kA), dengan tegangan tiap pot (tungku reduksi) sekitar 4,2-4,4 volt. Pot satu dengan pot lainnya dihubungkan secara listrik seri dan diletakkan bersisian (Side by Side). Daya yang digunakan untuk satu pot kira-kira setara dengan 1600 rumah berdaya listrik 500 watt.

Reaksi keseluruhan pada industri elektrolisis alumina menggunakan anoda karbon adalah sebagai berikut:

2Al O_{( )} + 3C_{( )} → 4Al_{( )} + 3CO_{( )}

Mekanisme reaksi yang paling sering terjadi adalah reduksi Al O secara langsung dengan reaksi:

Al O →AlO + Al O Al O →Al + 2O

Dari reaksi diatas terbukti bahwa Al akan bergerak ke katoda, sedangkan O akan bergerak menuju anoda.

Reaksi pada katoda : Al + 3e→Al( l)

Reaksi pada anoda : 2O → O + 4e

Lalu selanjutnya O akan bereaksi dengan karbon anoda:

C( s) + O ( g) →CO ( g) C( s) + CO ( g) →2CO( g)

Dari proses peleburan aluminium ini, selain menghasilkan gas CO dan CO, dihasilkan pula gas HF yang diketahui sangat berbahaya bagi kesehatan, melalui reaksi:

2AlF + 3H O→ Al O + 6HF, dan

2Na AlF _{( )}+ 3H O_{( )} → 2Al O _{( )} + 6NaF_{( )} + HF_{( )}

Gas-gas yang dihasilkan selanjutnya akan dihisap oleh main exhaust fan dan masuk ke dalam DSS (Dry Scrubbing System), dimana sistem ini berfungsi menyaring debu dan mengadsorbsi gas flourida yang berasal dari pot reduksi (gas HF akan bereaksi dengan

fresh alumina yang berasal dari silo dan menghasilkan reacted alumina). Selanjutnya gas-gas yang sudah bersih tersebut dibuang ke atmosfer melalui exhaust stack

(PT.INALUM, 2011).

2.3.2. Jenis Sel yang digunakan dalam proses Hall-Heroult

Ada dua jenis sel yang digunakan dalam proses Hall-Heroult, yaitu sel yang menggunakan seperangkat anoda yang telah dipanggang terlebih dahulu (prapanggang) dan anoda yag memanggang sendiri (swapanggang) atau sering disebut anoda Soderberg. Pada kedua jenis anoda ini, anodanya disuspensi dari superstruktur yang menjulur keluar melalui lubang sel dan dihubungkan dengan batangan

penghantar anoda yang dapat bergerak sehingga sisi vertikalnya dapat diukur. Blok-blok anoda yang prapanggangg dibuat dari campuran kokas migas kalsinasi berkadar abu rendah dengan pitch atau ter dan dicetak dalam press hidraulik,kemudian dipanggang sampai suhu 1100ºC.

Sel anoda soderberg mempunyai anoda tunggal yang besar yangmengisi sebagian besar lubang sel. Anoda itu ditempatkan di dalam rumahan baja yang terbuka, yang mempunyai dinding vertical.Anoda itu dipasangkan melalui rumahan tersebut ke dalam kriolit. Pada waktu sel itu dioperasikan untuk pertama kali, suhunya dinaikkan dengan menggunakan pemanasan tahanan listrik sampai mencapai suhu operasi., anoda itu kemudian dihubungkan dengan lapisan partikel kokas pada dasar lubang sel. Arus listrik kemudian dilewatkan melalui sel yang mengalami hubungan singkat itu sampai mencapai suhu yang dikehendaki.

Bahan elektrolit ditambahkan melalui lubang sel disekitar anoda. Pada waktu bahan ini berangsur-angsur melebur, anoda itu dinaikkan sehingga selnya beroperasi. Biasanya jarak anoda dan katoda kira-kira 5cm. Elektrolit lebur itu terdiri terutama dari kriolit (3NaF.AlF ) dan sisanya AlF serta CaF 6% sampai 10% berat dan Al O

2% sampai 6%. Sebagian kriolit diimpor ke Amerika serikat dari Greenland, tetapi sebagian besar dibuat secara sintetis AlF juga dibuat secara sintetis dari hidrogen fluorida dan aluminium hidroksida.

2.4. Kebutuhan Alumina

Selama beroperasinya sel, terjadi pembentukan kerak di atas permukaan penangas lebur. Alumina ditambahkan ke atas kerak ini dan alumina akan mengalami pemanasan selanjutnya melepaskan kandungan airnya. Kerak itu dipecahkan secara berkala dan alumina itu diaduk ke dalam penangas agar konsentrasinya tetap berada di sekitar 2% sampai 6%. Kebutuhan teoritis alumina adalah 1,89 per kilogram aluminium. Tetapi dalam prakteknya, angkanya kira-kira 1,91. bila kadar alumina di dalam penangas itu sudah berkurang dan efek anoda berlangsung pada anoda itu terbentuk suatu lapisan tipis karbon tetrafluorida di penangas itu tidak dapat lagi membatasi permukaan anoda. Dalam hal ini voltase sel akan naik dan ini terlihat dari lampu peringatan atau lonceng yang dihubungkan dengan sel dan hanya bekerja jika sel beroperasi tidak normal. Bila ini terjadi, alumina kemudian diadukkan ke dalam sel, walaupun waktunya bukanlah waktu penambahan berkala yang direncanakan. Mengenai mekanisme yang sebenarnya dari pelarutan alumina di dalam penangas dan bagaimana mekanisme dekomposisi elektrolitnya masih belum jelas. Tetapi pada akhirnya ialah pembebasan oksigen pada anoda dan pengendapan logam aluminium pada katoda. Oksigen itu bergabung dengan anoda karbon menghasilkan CO dan CO

2.5. Pengelolaan Material Alumina

Bahan-bahan untuk keperluan produksi aluminium pertama sekali didatangkan menggunakan kapal melalui pelabuhan. Bahan-bahan tersebut adalah fresh alumina, kokas (coke) dan hard pitch. Fresh alumina akan dimasukkan ke dalam silo alumina, kokas ke dalam silo kokas dan pitch ke dalam pitch storage house.

Bahan baku untuk keperluan di gedung reduksi berupa fresh alumina dibawa menggunakan belt conveyor ke dalam silo alumina yang berjumlah 3 unit dan masing-masing silo berkapasitas 20.000 ton, kemudian dibawa ke Dry ScrubbingSystem

(DSS) yang berjumlah 27 unit (namun yang beroperasi sekarang 24 unit) yang masing-masing berkapasitas 13 ton dengan menggunakan air slide untuk direaksikan dengan gas HF yang berasal dari pot. Hasil dari reaksi ini adalah reacted alumina yang disimpan dalam alumina bin yang berjumlah 3 unit yang masing-masing berkapasitas 12.000 ton. Alumina dimasukkan ke daybin yang berjumlah 6 unit dan masing-masing berkapasitas 600 ton dengan menggunakan belt conveyor kemudian dari daybin dimasukkan kedalam distribusi bin yang berjumlah 12 unit yang masing-masing berkapasitas 60 ton dengan menggunakan air slide selanjutnya akan dimasukkan ke dalam hopper pot yang berjumlah 510 unit (namun yang beroperasi sekarang 470 unit) yang masing-masing berkapasitas 5 ton dengan menggunakan ACC. Dari hopperpot, Alumina akan dimasukkan ke dalam pot operasi.

Flowsheet aliran material alumina dapat dilihat pada Gambar 2.2 sebagai berikut :

Gambar 2.2 Flowsheet Aliran Material Alumina

ALUM INA

SILO

DRY

SCRUBBER FRESH ALUM I NA

REACTED

ALUM I NA

BIN

DAY BIN

DISTRIBU TION

BI N

ACC

POT

2.5.1. Pemasukan Alumina

Alumina feeding sebagian besar biasanya terdapat dalam prosedur sel Hall-Heroult. Jadi, ini dilakukan dengan pengisian dan bentuk yang sangat berbeda dari operasi yang strategis.

Grjotheim telah menjelaskan beberapa karakteristik dan konsekuensi termal untuk tipe aluminium yang berbeda, gambarannya sangat berbeda untuk karakteristik break and feed, kebutuhan panas dan kecenderungan endapannya (sludge), awalnya menunjukkan keuntungan dari teknik feeding tersebut. Keuntungan-keuntungan ini mungkin secara ringkas yang terdapat dibawah ini :

a. Dalam pembentukan lumpur atau endapan (sludge) dapat diperkecil b. Konsentrasi alumina (Al O ) di dalam bath dapat dijaga konstan c. Bilangan dari anode effect (AE) dapat menurun secara drastis

Aplikasi dari proses pengontrolan alumina (Al O ) adalah bentuk dari asumsi bahwa kehabisan dari alumina (Al O ) dengan waktu tertentu. Strategi pengontrolan digunakan untuk menjaga konsentrasi alumina (Al O ) di dalam bath dibagian sempit dengan konsentrasi (± 0,5 % massa) dalam alumina (Al O ) yang rendah pada sisi sel yang minimum.

Aliran atau kecepatan feeding cocok dengan pertambahan berat unit per waktu, tetapi karena pembuangan yang lain mempunyai berat yang sama, dan itu tentu

mempunyai waktu interval yang berlainan. Pada waktu periode tertentu alumina (Al O ) yang masuk ke dalam interval waktu yang singkat kepada aliran normal dari pemakaian alumina (Al O ) dalam sel dan pada periode alumina (Al O ) yang lain pemasukan alumina (Al O ) pada interval yang lama (underfeeding) (Grjotheim, K., 1988).

2.5.2. Metode Pemasukan Alumina

Pemasukan Alumina (Al O ) pada PT. Inalum memiliki dua metode, yaitu

Regular Feeding dan Demand Feeding. Regular Feeding adalah metode pemasukan alumina secara berkala dengan jumlah alumina (Al O ) per waktu yang telah ditentukan. Regular Feeding secara otomatis teah diatur pemasukannya oleh sistem komputer yaitu rata – rata 20kg per 15 menit sekali, di mana pada saat alumina (Al O ) akan masuk kerak tengah akan dipecah oleh teeth blade dan alumina (Al O ) akan masuk ke dalam tungku reduksi. Demand Feeding adalah metode pemasukan alumina (Al O ) berdasarkan kebutuhan dari tungku reduksi, di mana pada saat tungku reduksi dalam keaadaan lapar atau membutuhkan alumina (Al O ) yang dideteksi oleh sistem komputer maka alumina (Al O ) akan dimasukkan ke dalam tungku reduksi.

Metode Demand Feeding memeiliki pembagian pada waktu dan takaran pada pemasukkan alumina (Al O ) untuk mengetahui kapan kondisi pot lapar dan kelebihan alumina (Al O ) . Siklus pembagian metode Demand Feeding dapat dilihat pada tabel 2.4.

Tabel 2.4. Pembagian Demand Feeding

Over Feeding Under Feeding Over Feeding A

(OA) Over Feeding B (OB) Under Feeding A (UA) Under Feeding B (UB) Feeding 100%

(normal)

Feeding ≥ 100%

sampai ΔV- Feeding 70%

Feeding 40% sampai

ΔV+

selama 15 menit (OB + UA) = 120

menit UA = (OB - 120 menit) selama 2 hari

Alumina (Al O ) sebelum masuk ke dalam pot kerak tengah akan dipecah oleh

teeth blade agar alumina (Al O ) dapat masuk dan tidak menumpuk dibagian anoda.

Kerak tengah saat dipecah oleh teeth blade kemudian alumina ( Al O ) masuk dalam tungku reduksi pada Gambar 2.3 sebagai berikut :

Gambar 2.3 Teeth Blade Memecah Kerak Tengah

2.6. Anode Effect (AE)

Anode effect adalah peristiwa naiknya tegangan listrik pot secara tiba-tiba karena kandungan alumina di dalam elektrolit sangat rendah. Anode effect dapat dihentikan dengan menambahkan alumina ke dalam elektrolit sambil menaik turunkan anoda sehingga gas-gas di bawah anoda dapat keluar. Pekerjaan seperti ini dapat dilakukan dengan kompoter maupun secara manual bila program kompoter tidak berhasil menghentikannya. Selain itu, menurunya kadar alumina di dalam kriolit akan

menyebabkan kriolit berhenti membasahi anoda dan gelembung gas akan berkumpul di permukaan anoda., dan bila lapisan ini pecah, maka akan menimbulkan percikan bungan api atau funkenentladung (bahasa German), sehingga anode effect disebut para operatur juga sebagai funken.

Anode effect dapat menyebabkan terhambatnya aliran arus dari anoda ke katoda. Anosda effect dapat menyebabkan peningkatkan tegangan permukaan pada anoda atau lapisan elektrolit yang berada pada kerapatan arus kritis. Selain itu kekntalan juga mempengaruhi terjadinya Anode effect karena gelembung gas pada anoda sulit bergerak ke luar. Kekentalan yang tinggi terjadi karena rendahnya temperatur operasi.

Jika selama proses elektrolisa kandungan alumina dalam kriolit rendah, maka akan menyebabkan sudut pembasahan anoda oleh kriolit besar. Akibatnya gelembung-gelembung gas mudah berkumpul pada permukaan anoda yang berada dalam kriolit. Jika hal tersebut sering terjadi dalam pot, maka operasi tidak akan stabil dan akan mempengaruhi produksi dan CE (Current Efficiency) akan rendah.

Anode effect dihasilkan jika kandungan alumina yang terlarut dalam kriolit rendah atau sekitar 1-1,5% dari kriolit.. selama berlangsungnya anode effect tegangan sel meningkat karena intensitas arus listrik dijaga konstan dalam sel-sel yang terhubung dalam satu rangkaian. Tegangan dapat bervariasi dari 10-50 volt, tergantung pada kondisi operasi dari sel terutama di bagian anoda. Walaupun

memberikan banyak dampak negatif terhadap proses elektrolisa maupun kondisi pot, namun anode effect juga sangat penting untuk operasi tungku reduksi. Semua alumina yang ditambahkan terkonsumsi dan pot tersebut tidak mengalami overfeeding atau pemasukan alumina yang berlebihan (Alcan Alesa Engineering Ltd, 2007).

BAB III

BAHAN DAN METODE

3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Alat

- Belt Convenyor Sumitomo - Silo

- Dry Srubbing System - Air Slide

- Main Exhaust Fan Sumitomo - Bag Filter

- Exhaust Stack

- Reverse Flow Fan Sumitomo - Hopper Bag Filter

- Day Bin - Distribusi Bin

- Anode Changing Crane (ACC) Sumitomo - Hopper Pot

- Gate

- Teeth Blade - Tungku Reduksi

3.1.2. Bahan

- Fresh Alumina - HF( )

- Reacted Alumina

3.2. Prosedur

- Dibawa fresh alumina melalui belt convenyor dari pelabuhan menuju silo alumina

- Dialirkan fresh alumina dari silo melalui air slide ke Dry Srubbing System

- Direaksikan fresh alumina dengan gas buang Hidrogen Flourida (HF) dari pot operasi yang dihisap menggunakan main exhaust fan

- Disaring alumina yang bereaksi di dalam bag filter

- Dibuang udara bersih melalui exhaust stack

- Dihembus alumina yang menempel di kain bag filter secara periodik dengan udara bertekanan rendah dari reverse flow fan untuk menjaga tekanan di dalam

bag filter

- Ditampung alumina yang jatuh di dalam hopper bag filter

- Dialirkan dan disirkulasikan kembali ke dalam reaktor untuk berekasi kembali dengan gas buang HF

- Dikeluarkan dan dialirkan alumina dari hopper bag filter memakai belt conveyor menuju day bin

- Dimasukkan ke dalam distribusi bin dengan menggunakan air slide

- Dimasukkan ke dalam hopper pot dari distribusi bin dengan menggunakan ACC (Anode Changing Crane)

- Dipecah kerak tengah di dalam pot menggunakan teeth blade alumina dari

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Hasil pengamatan kondisi tungku reduksi pada proses elektrolisa di PT. INALUM terdapat pada tabel 4.1 di bawah ini :

Tabel 4.1. Hasil Pengamatan Kondisi Tungku Reduksi Pada Proses Elektrolisa

Tanggal No. Pot Voltase (Volt) Arus (KA) Pemasukan Al2O3 (waktu) AL2O3 (kg) Siklus Demand Feeding (waktu) AE (anoda effect) 12/1/2011 344 4.368 190.22 126 1598 7 1 12/2/2011 345 4.284 190.24 150 2166 16 0 12/3/2011 355 4.397 190.24 127 1584 7 1 12/4/2011 356 4.292 190.22 141 1551 6 2 12/5/2011 367 4.279 190.24 149 1912 9 1 12/6/2011 371 4.454 190.24 123 2044 10 2 12/7/2011 381 4.412 190.24 151 1928 11 1 12/8/2011 384 4.554 190.22 117 1542 6 1 12/9/2011 448 4.275 190.22 129 1974 11 2 12/10/2011 449 4.312 190.24 108 1871 9 2

Keterangan

Anoda Effect : Tegangan listrik tungku reduksi naik secara tiba – tiba sampai > 10 volt karena kandungan Al2O3 terlalu rendah ( ≤ 1%)

Demand Feeding : Memasukkan Al2O3 sesuai kebutuhan 4.2. Perhitungan

- Perhitungan teoritis alumina (Al2O3) yang masuk kedalam tungku reduksi

Dik: I =190 kA CE =92% n =1 t =24 jam

P= 0,3354 x I x CE x n x t

= 0,3354 x 190 kA x 92% x 1 x 24 jam = 1407,07 kg

Alumina (Al2O3) yang masuk/hari

1407,07 x 1,89 = 2659,36 kg Al2O3/24 jam

Alumina (Al2O3) yang masuk/menit

4.3. Pembahasan

Metode pemasukan alumina (Al2O3) di PT INALUM terdapat dua metode

yaitu Regular Feeding dan Demand Feeding. Regular Feeding merupakan pemasukkan alumina (Al2O3) berdasarkan konsumsi secara teoritis sedangkan

Demand Feeding merupakan pemasukan alumina (Al2O3) sesuai kebutuhan.Metode

Demand Feeding yang sekarang lebih digunakan oleh PT INALUM, metode ini terbagi dua yaitu Over Feeding yaitu menambah pemasukan agar pot dalam kondisi kecukupan Al2O3, dan Under Feeding mengurangi pemasukan agar pot dalam kondisi

kekurangan Al2O3 tapi tidak sampai terjadi AE. Pembagian demand feeding seperti

pada tabel 4.1. terjadi over feeding A dan B (OA,OB) dan under feeding A dan B (UA,UB). Metode demand feeding ini dimaksudkan untuk mengetahui kapan kondisi pot pada saat kelebihan dan kekurangan alumina (Al2O3).

Kekurangan alumina (Al2O3) dibawah 1% akan menyebabkan terjadinya efek

anoda atau anode effect (AE). AE akan menjadi masalah buat pot karena voltase di dalam pot akan naik dan menyebabkan terjadinya gangguan pada pot dan AE harus segera ditanggulangi. Seperti pada tabel 4.2. pemasukan alumina (Al2O3) dan siklus

demand feeding yang sedikit akan menyebabkan terjadinya kemungkinan AE lebih banyak terjadi segera dilakukan penambahan alumina (Al2O3) sebagai salah satu cara

fluktuasi voltase (noise) menjadi besar nilainya. Kelebihan alumina (Al2O3) juga

menjadi masalah di dalam pot yaitu menyebabkan terbentuknya lumpur (sludge) yang juga berpengaruh terhadap kinerja di dalam tungku reduksi. Pada saat voltase di dalam pot naik maka pot akan membutuhkan alumina (Al2O3) dan voltase turun pot tidak

membutuhkan alumina (Al2O3).

Gambar 4.1. Hubungan Voltase dengan Konsentrasi Alumina (Al2O3)

Konsentrasi alumina (Al2O3) yang dimasukkan dan efisensi arus atau current

efficiency (CE) akan berpengaruh pada produktivitas aluminium yang dihasilkan. Pemasukan alumina (Al2O3) yang banyak belum tentu dapat menghasilkan aluminium

yang banyak itu semua juga tergantung CE, pot yang memliki CE tinggi maka metal yang dihasilkan juga akan lebih banyak karena arus yang cukup tinggi meningkatkan kerja perputaran metal di dalam tungku reduksi. Namun jika arus juga terlalu tinggi

putaran metal akan merusak dinding pot yang menyebabkan produk aluminium yang dihasilkan mengandung Fe dan Si yang melebihi standart

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

- Jumlah alumina (Al2O3) yang masuk dalam tungku reduksi secara teoritis adalah

1529,42 Kg / hari, tapi secara aktual jumlah alumina (Al2O3) yang masuk dalam

tungku reduksi berbeda – beda tergantung pada kondisi tungku reduksi.

- Kekurangan alumina (Al2O3) dibawah 1% akan menyebabkan terjadinya efek

anoda (AE) dan kelebihan alumina (Al2O3) akan menyebabkan terbentuknya

lumpur (sludge) yang dapat mengurangi produksi aluminium.

- Kelebihan demand feeding mengetahui kapan kondisi pot pada saat kekurangan dan kelebihan alumina (Al2O3), menjaga konsentrasi alumina (Al2O3) dan

memastikannya terkonsumsi kekurangan metode ini adalah pot sering mengalami anode effect. Kelebihan Regular Feeding pot menerima Al2O3 tepat waktu

5.2. Saran

- Konsentrasi alumina (Al2O3) di dalam pot harus dijaga dan dikontrol antara 2% -

4% agar tidak terjadi kekurangan dan kelebihan alumina (Al2O3).

- PT INALUM harus memperhatikan voltase di dalam tungku reduksi sehingga voltase di dalam tungku reduksi dan proses di dalam tungku reduksi tidak terganggu dan produktivitas aluminium semakin mengalami kemajuan.

DAFTAR PUSTAKA

Alcan Alesa Engineering, Ltd., (2007), Electrolysis Seminar, Max-Hogger, Switzerland.

Anton, J., (1992), Mengenal Lapisan Logam, Edisi Pertama, Andi off set, Yogyakarta. Austin, G, T., (1990), Industri Proses Kimia, Erlangga, Jakarta.

Daryus, A., (2008), Proses Produksi, Universitas Darma Persada, Jakarta.

Grjotheim, Kai and B.L. Welc., (1988), Aluminium Smelter Technology, Second Edition, Aluminium Verlag, Desserldorf.

PT.INALUM., (2011), Modul OJT SRC : Operasi Tungku Reduksi Dan Pendukungnya, PT.INALUM, Asahan.

Siahaan, B., (1985), Sejarah Pembangunan Proyek Asahan, PT. Dai Nippon Gita Karya Printing, Jakarta

4.3. Pembahasan

Metode pemasukan alumina (Al2O3) di PT INALUM terdapat dua metode

yaitu Regular Feeding dan Demand Feeding. Regular Feeding merupakan

pemasukkan alumina (Al2O3) berdasarkan konsumsi secara teoritis sedangkan

Demand Feeding merupakan pemasukan alumina (Al2O3) sesuai kebutuhan.Metode

Demand Feeding yang sekarang lebih digunakan oleh PT INALUM, metode ini terbagi dua yaitu Over Feeding yaitu menambah pemasukan agar pot dalam kondisi

kecukupan Al2O3, dan Under Feeding mengurangi pemasukan agar pot dalam kondisi

kekurangan Al2O3 tapi tidak sampai terjadi AE. Pembagian demand feeding seperti

pada tabel 4.1. terjadi over feeding A dan B (OA,OB) dan under feeding A dan B

(UA,UB). Metode demand feeding ini dimaksudkan untuk mengetahui kapan kondisi

pot pada saat kelebihan dan kekurangan alumina (Al2O3).

Kekurangan alumina (Al2O3) dibawah 1% akan menyebabkan terjadinya efek

anoda atau anode effect (AE). AE akan menjadi masalah buat pot karena voltase di

dalam pot akan naik dan menyebabkan terjadinya gangguan pada pot dan AE harus

segera ditanggulangi. Seperti pada tabel 4.2. pemasukan alumina (Al2O3) dan siklus

demand feeding yang sedikit akan menyebabkan terjadinya kemungkinan AE lebih

banyak terjadi segera dilakukan penambahan alumina (Al2O3) sebagai salah satu cara

fluktuasi voltase (noise) menjadi besar nilainya. Kelebihan alumina (Al2O3) juga

menjadi masalah di dalam pot yaitu menyebabkan terbentuknya lumpur (sludge) yang

juga berpengaruh terhadap kinerja di dalam tungku reduksi. Pada saat voltase di dalam

pot naik maka pot akan membutuhkan alumina (Al2O3) dan voltase turun pot tidak

membutuhkan alumina (Al2O3).

Gambar 4.1. Hubungan Voltase dengan Konsentrasi Alumina (Al2O3)

Konsentrasi alumina (Al2O3) yang dimasukkan dan efisensi arus atau current

efficiency (CE) akan berpengaruh pada produktivitas aluminium yang dihasilkan.

Pemasukan alumina (Al2O3) yang banyak belum tentu dapat menghasilkan aluminium

yang banyak itu semua juga tergantung CE, pot yang memliki CE tinggi maka metal

yang dihasilkan juga akan lebih banyak karena arus yang cukup tinggi meningkatkan

kerja perputaran metal di dalam tungku reduksi. Namun jika arus juga terlalu tinggi

putaran metal akan merusak dinding pot yang menyebabkan produk aluminium yang

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

- Jumlah alumina (Al2O3) yang masuk dalam tungku reduksi secara teoritis adalah

1529,42 Kg / hari, tapi secara aktual jumlah alumina (Al2O3) yang masuk dalam

tungku reduksi berbeda – beda tergantung pada kondisi tungku reduksi.

- Kekurangan alumina (Al2O3) dibawah 1% akan menyebabkan terjadinya efek

anoda (AE) dan kelebihan alumina (Al2O3) akan menyebabkan terbentuknya

lumpur (sludge) yang dapat mengurangi produksi aluminium.

- Kelebihan demand feeding mengetahui kapan kondisi pot pada saat kekurangan

dan kelebihan alumina (Al2O3), menjaga konsentrasi alumina (Al2O3) dan

memastikannya terkonsumsi kekurangan metode ini adalah pot sering mengalami

anode effect. Kelebihan Regular Feeding pot menerima Al2O3 tepat waktu

kekurangan metode ini pemasukan alumina tidak sesuai dengan kebutuhan pot.

5.2. Saran

- Konsentrasi alumina (Al2O3) di dalam pot harus dijaga dan dikontrol antara 2% -

4% agar tidak terjadi kekurangan dan kelebihan alumina (Al2O3).

- PT INALUM harus memperhatikan voltase di dalam tungku reduksi sehingga

voltase di dalam tungku reduksi dan proses di dalam tungku reduksi tidak

DAFTAR PUSTAKA

Alcan Alesa Engineering, Ltd., (2007), Electrolysis Seminar, Max-Hogger, Switzerland.

Anton, J., (1992), Mengenal Lapisan Logam, Edisi Pertama, Andi off set, Yogyakarta. Austin, G, T., (1990), Industri Proses Kimia, Erlangga, Jakarta.

Daryus, A., (2008), Proses Produksi, Universitas Darma Persada, Jakarta.

Grjotheim, Kai and B.L. Welc., (1988), Aluminium Smelter Technology, Second Edition, Aluminium Verlag, Desserldorf.

PT.INALUM., (2011), Modul OJT SRC : Operasi Tungku Reduksi Dan Pendukungnya, PT.INALUM, Asahan.

Siahaan, B., (1985), Sejarah Pembangunan Proyek Asahan, PT. Dai Nippon Gita Karya Printing, Jakarta