Pengaruh Temperatur Bath Terhadap Alumina Solubility Pada Tungku Reduksi Di PT Inalum Kuala Tanjung

PENGARUH TEMPERATUR BATH TERHADAP ALUMINA SOLUBILITY PADA TUNGKU REDUKSI

DI PT INALUM KUALA TANJUNG

KARYA ILMIAH

SYAHRI RAHMAN 072409013

DEPARTEMEN KIMIA

PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

PENGARUH TEMPERATUR BATH TERHADAP ALUMINA SOLUBILITY PADA TUNGKU REDUKSI

DI PT INALUM KUALA TANJUNG

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

SYAHRI RAHMAN 072409013

DEPARTEMEN KIMIA

PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH TEMPERATUR BATH TERHADAP ALUMINA SOLUBILITY PADA TUNGKU REDUKSI

DI PT INALUM KUALA TANJUNG

Nama : SYAHRI RAHMAN Nomor Induk Mahasiswa : 072409013

Program Studi : KIMIA INDUSTRI D-3 Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Mei 2010

Diketahui / Disetujui

Departemen KIMIA FMIPA USU Dosen Pembimbing Ketua,

DR. Rumondang Bulan, MS Drs. Darwin Yunus Nasution, MS NIP : 195408301985032001 NIP : 1955081019810310006

PERNYATAAN

PENGARUH TEMPERATUR BATH TERHADAP ALUMINA SOLUBILITY PADA TUNGKU REDUKSI

DI PT INALUM KUALA TANJUNG

KARYA ILMIAH

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

Medan, Juni 2010

SYAHRI RAHMAN 072409013

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul PENGARUH TEMPERATUR BATH TERHADAP ALUMINA SOLUBILITY PADA TUNGKU REDUKSI DI PT INALUM KUALA TANJUNG.

Karya ilmiah ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada program studi Kimia Industri D-3 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua beserta seluruh keluarga tercinta yang banyak memberikan dukungan moril dan materil serta doa yang tidak henti-hentinya untuk penulis 2. Bapak Drs. Darwin Yunus Nasution, MS selaku dosen pembimbing yang

bersedia meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu penulis menyelesaikan karya ilmiah ini

3. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

4. Ibu DR. Rumondang Bulan, MS selaku ketua Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

5. Bapak Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, Mphill selaku ketua program studi DIII Kimia Industri Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

6. Seluruh staff pengajar dan pegawai Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

7. PT. INALUM atas kesempatan yang diberikan keepada penulis untuk melaksakan Praktek Kerja Lapangan

8. Pimpinan managerial, staff dan seluruh karyawan PT. INALUM, khususnya Bapak Ahmad Sabran dan Bapak Suyanto yang bersedia membimbing penulis selama melaksakan Praktek Kerja Lapangan

9. Sahabat-sahabat penulis khususnya Ani, Arif, Agus, Dian MP, Riza, Hamzah yang telah memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan karya ilmiah ini

10.Rekan-rekan di Kimia Industri stambuk 2007 yang telah memberikan informasi dan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini 11.Kak wati yang selalu memberi nasehat dan inspirasi untuk menulis karya

ilmiah ini.

12.Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini yang tidak mungkin penulis sebutkan satu persatu

Penulis menyadari bahwa Karya Ilmiah ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karea itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang membangun demi kesempurnaan Karya Ilmiah ini. Semoga Karya Ilmiah ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juni 2010

Penulis

ABSTRAK

Alumina solibility adalah konsentrasi maksimum alumina yang dapat diisikan ke dalam kriolit. Beberapa faktor yang mempengaruhi kuantitas alumina solubility adalah temperatur kriolit (Na3AlF6), %AlF3 dan %CaF2 di dalam kriolit.

Dari data pengamatan diketahui bahwa semakin tinggi temperature bath yang digunakan, maka semakin besar alumina solubility yang dihasilkan.

Effect Bath Temperature Toward Alumina Solubility At Reduction Stove In PT INALUM-KUALA TANJUNG

ABSTRACT

Alumina solubility is maximum aluminium oxide concentration of the cryolite electrolyte depend on its composition. The factors that affect to the quantity of alumina solubility are cryolite temperature (NA3AlF6), %AlF3, and %CaF2 in cryolite.

From observation data, know that if cryolite temperature high, so alumina solubility provided high too.

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

PENGHARGAAN iv

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL x

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1Latar Belakang 1

1.2Permasalahan 2

1.3Tujuan 3

1.4Manfaat 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Aluminium 4

2.2 Sejarah Aluminium 6

2.3 Proses pengolahan alumina 7

2.4 Jenis Sel yang digunakan dalam proses Hall-Heroult 8 2.5 Pengendalian komposisi kriolit 9

2.6 Pengendalian gas HF 10

2.7 Kebutuhan Alumina 11

2.8 Anode effect 11

BAB III METODE PERCOBAAN 14

3.1 Alat-alat yang digunakan 14

3.2 Bahan-bahan 14

3.3 Prosedur Kerja 14

4.1 Data Percobaan 17

4.2 Perhitungan 17

4.3 Pembahasan 22

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 24

5.1 Kesimpulan 24

5.2 Saran 25

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Data Operasi Pot PT INALUM 17

ABSTRAK

Alumina solibility adalah konsentrasi maksimum alumina yang dapat diisikan ke dalam kriolit. Beberapa faktor yang mempengaruhi kuantitas alumina solubility adalah temperatur kriolit (Na3AlF6), %AlF3 dan %CaF2 di dalam kriolit.

Dari data pengamatan diketahui bahwa semakin tinggi temperature bath yang digunakan, maka semakin besar alumina solubility yang dihasilkan.

Effect Bath Temperature Toward Alumina Solubility At Reduction Stove In PT INALUM-KUALA TANJUNG

ABSTRACT

Alumina solubility is maximum aluminium oxide concentration of the cryolite electrolyte depend on its composition. The factors that affect to the quantity of alumina solubility are cryolite temperature (NA3AlF6), %AlF3, and %CaF2 in cryolite.

From observation data, know that if cryolite temperature high, so alumina solubility provided high too.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

PT INALUM adalah perusahan patungan antara pemerintah Indonesia dengan 12 perusahaan Jepang yang tergabung dalam NAA (Nippon Asahan Aluminium), dengan perbandingan saham 41,12% untuk pemerintah Indonesia dan 59,88% untuk NAA. PT INALUM adalah satu-satunya perusahaan peleburan aluinium di Indonesia bahkan di Asia Tenggara.

PT INALUM memproduksi aluminium melalui proses elektrolisa yang menggunakan prinsip Hall-Heroult. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi aluminium ini adalah alumina yang diperoleh dari biji-biji bauksit melalui proses Bayer.

Aluminium mempunyai titik lebur 2000oC, namun dengan proses elektrolisa metode Hall-Heroult yang menggunakan larutan kriolit (Na3AlF6), aluminium dapat diperoleh pada temperatur 1000oC , dan dengan memasukkan zat additif seperti AlF3, CaF2 dan bahan-bahan lain yang mungkin terdapat di dalam bahan baku, maka aluminium dapat diperoleh pada temperatur 960oC sampai 970oC.

Pengaturan konsentrasi alumina dalam larutan kriolit adalah salah satu bagian yang terpenting dalam berlangsungnya proses elektrolisa, konsentrasi alumina di dalam kriolit harus dijaga antara 2-4%. Jika konsentrasi alumina di dalam kriolit terlalu rendah (di bawah 2%), maka akan terbentuk lumpur di dalam tungku reduksi yang dapat menambah penggunaan arus listrik, dan jika konsentrasi alumina terlalu

tinggi (di atas 4%), maka akan terjadi anode effect yang dapat merusak kesetimbangan pot dan menambah penggunaan arus listrik.

Ada dua hal yang bisa dilakukan untuk menjaga keseimbangan konsentrasi alumina di dalam kriolit , yaitu dengan mengatur temperatur kriolit dan dengan mengatur pemasukan alumina ke dalam kriolit.

Meningkatnya temperatur kriolit, akan memperbesar alumina solubility, maka akan meningkatkan produktivitas aluminium. Namun banyak efek negatif yang akan ditimbulkan dengan meningkatkan temperatur kriolit. Oleh karena itu, penulis tertarik untuk mengetahui Pengaruh Temperatur Bath Terhadap Alumina Solubility Pada Tungku Reduksi di PT INALUM Kuala Tanjung (Anonymous,2007).

1.2. Permasalahan

Pengaturan temperatur kriolit merupakan bagian yang sangat penting dalam proses elektrolisa agar mendekati elektrolisa yang sempurna, karena temperatur kriolit mempengaruhi jumlah alumina solubility. Namun terlalu kecil atau terlalu besar temperatur kriolit akan merusak kesetimbangan di dalam pot dan menimbulkan efek negatif terhadap proses elektrolisa. Masalahnya adalah berapa temperatur yang optimal untuk digunakan dan apa penyebabnya

1.3. Tujuan

Untuk mengetahui pengaruh temparatur terhadap alumina solubility 1.5. Manfaat

a. Dapat menentukan temperatur kriolit yang paling optimal untuk digunakan pada pot operasi di PT.INALUM

b. Dapat mengetahui cara menjaga temperatur yang optimal pada pot operasi PT.INALUM

c. Dapat menjaga kestabilan pot dan dapat memperpanjang umur pot operasi

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.. Di dalam perakitan kabel, aluminium

yang digabungkan dengan tembaga berpenampang menghasilkan lebih panas yang baik, dan biayanya dapat dihemat hingga 50%.

Lilitan dari aluminium di dalam mesin listrik pada umumnya membutuhkan penmpang yang lebih besar daripada yang terbuat dari tembaga. Tetapi oksidasi anodis menghasilkan lapisan luar yang sangat menyengat, tahan panas dan tipis. Dengan selubung oksid ini penghantar aluminium mencapai tebal yang sama dengan tebal sebuah penghantar tembaga beserta penyekatnya pada nilai hantaran yang setara. (Gruber, K.,1977)

2.2. Sejarah Aluminium

Aluminium pertama sekali ditemukan sekitar 160 tahun yang lalu dan mulai diproduksi secara industri sekitar 90 tahun yang lalu. Sejarah penemuan aluminium dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Pada tahun 1782, seorang ilmuwan Prancis bernama Lavoiser telah menduga bahwa aluminium merupakan logam yang terkandung dalam alumina

2. Pada tahun 1807, seorang ahli kimia Inggris bernama Humphrey Davy berhasil memisahkan alumina secara elektrokimia. Logam yang diperoleh dari pemisahan ini adalah aluminium

3. Pada tahun 1821, bauksit ditemukan di kota Lesbaux wilayah Prancis Selatan. 4. Pada tahun 1825, seorang ahli kimia Denmark, Orsted berhasil memisahkan

aluminium murni dan stabil dengan cara memanaskan aluminium klorida dengan kalium amalgam dan kemudian memisahkan merkurinya dengan destilasi.

5. Pada tahun 1886, seorang mahasiswa dari Oberlin Collage di Ohio Amerika Serikat yang bernama Charles Martin Hall menemukan bahwa aluminium dapat dihasilkan dengan cara melarutkan alumina (Al203) dalam larutan kriolit (Na3AlF6) pada temperatur 960oC dalam bentuk kotak yang dilapisi logam karbon dan kemudian melewatkan arus melalui rung tersebut. Pada tahun yang sama seorang ahli kimia berkebangsaan Prancis bernama Paul Heroult menemukan proses yang sama dengan penemuan Charles Martin Hall, sehingga cara menghasilkan aluminium seperti ini disebut proses Hall-Heroult 6. Pada tahun 1888, seorang ahli kimia Jerman yang bernama Karlf Josept

Bayern menemukan cara menghasilkan alumina dari bauksit dengan cara pelarutan kimia, cara menghasilkan alumina seperti ini disebut dengan Proses Bayer (Jodi B J .,1992)

2.3. Proses Pengolahan alumina

Bauksit merupakan sumber utama alumina dengan kadar sekitar 40-60% dan sisanya berupa silikon, titania, oksida, besi dan pengotor lainnya. Alumina merupakan bahan baku utama dalam bentuk bubuk putih untuk memproduksi aluminium. Alumina diperoleh dari bauksit melalui proses bayer, alumina yang diperoleh dari proses bayer ini mempunyai kemurnian yang tinggi dan dengan konsumsi energi yang rendah.

Proses pengolahan alumina dari bauksit dengan proses bayer dilakukan dengan proses kimia. Proses ini diawali dengan melarutkan bauksit ke dalam natrium hidroksida

Selanjutnya dilakukan pengendapan, sehingga 2NaAlO2 + 4 H2O + kalor  Al203 + 3 H2O dengan temperatur kalsinasi sekitar 1250oC

Alumina yang telah diperoleh dari proses bayer tersebut selanjutnya diproses untuk memperoleh aluminium. Proses yang dilakukan merupakan proses Hall-Heroult. Prinsipnya adalah mereduksi alumina dengan melalui proses elekrolisa. Karena alumina sangat sulit untuk dilarutkan dalam pelarut biasa, maka kriolit (Na3AlF6) digunakan sebagai elektrolitnya.

Peleburan aluminium melalui reduksi alumina yang dilakukan secara elektrolisis dalam larutan elektrolit pada temperatur 960oC. Dengan mengalirkan arus searah ke dalamnya melalui dua elektroda yaitu anoda dan katoda sehingga akan terjadi proses elektrolisa yang akan menghasilkan aluminium cair.

(Burkin A R.,1987) 2.4 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 (3 NaF.AlF3) dan sisanya AlF3 serta CaF 6% sampai 10% berat dan Al2O3 2% sampai 6%. Sebagian kriolit diimpor ke Amerika serikat dari Greenland, tetapi sebagian besar dibuat secara sintetis AlF3 juga dibuat secara sintetis dari hidrogen fluorida dan aluminium hidroksida.

2.5 Pengendalian Komposisi Kriolit

Pengendalian komposisi elektrolit merupakan hal yang sangat penting dalam proses produksi aluminium. Oleh karena itu titik leleh kriolit adalah 1009oC, elektrolit itu mengandung AlF3 dan sisanya fluorida (CaF2) yang bersama alumina yang terlarut, dapat menurunkan titik leleh cukup rendah sehingga sel itu dapat beroperasi pada suhu sekitar 940oC sampai 980oC. Kelebihan AlF3 juga dapat meningkatkan efisiensi. Perbandingan berat NaF/AlF3 di dalam kriolit adalah 1,50; kelebihan AlF3 di dalam kriolit diatur sedemikian rupa, sehingga menghasilkan rasio

NaF/AlF3 sekitar 1,10 sampai 1,40. dalam beberapa minggu pertama setelah sel yang baru diberi pelapis itu beroperasi, elektrolit itu diserap dengan cepat ke dalam pelapis dan isolasi. Absorpsi itu terutama terjadi pada bagian yang mengandung natrium tinggi, sehingga menyebabkan terjadinya penurunan rasio NaF/AlF3 sampai dibawah rasio yang di bawah rasio yang dikehendaki. Hal ini diatasi dengan menambahkan bahan alkali seperti soda abu :

3Na2CO3 + 4AlF3 2(3NaF.AlF3) + Al2O3

Setelah sel beroperasi selama beberapa minggu, elektrolit itu menjadii kekurangan AlF3 karena senyawa-senyawa yang mengandung banyak AlF3 menguap dan karena reaksi dengan sisa soda kaustik di dalam alumina dan hidrolisis dari udara atau bahan yang ditambahkan

3Na2O + 4 AlF3 2(3NaF.AlF3) + Al2O3 3H2O + 2 AlF3 = Al2O3 + 6HF

2.6 Pengendalian gas HF

Fluorida yang menguap serta gas hidrogen fluorida yang keluar dikumpulkan, bersama dengan gas-gas lain yang keluar dari sel, di dalam sangkok atau manifol pengumpul gas dan dilewatkan melalui talang ke suatu fasilitas terpusat untuk pengolahan dan pengumpulan gas. Bahan-bahan butiran dipulihkan di dalam pembasuh kering kemudian HF bereaksi dengan Al2O3 dan kemudian diumpankan ke dalam sel. Pemulihan ini harus edektif sekali, karena sisa fluorida sedikit saja di udara dapat menyebabkan kerusakan pada tumbuh-tumbuhan. Oleh karena ada bagian yang hilang dari elektrolit. AlF3 perlu ditambahkan secara berkala untuk menjaga

komposisi. Gamping yang terdapat sebagai ketidakmurnian sedikit di dalam alumina biasanya sudah cukup untuk menjaga konsentrasi fluorspar karena adanya reaksi : 3CaO + 2AlF3 3CaF2 + Al2O3

2.7 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 CO2 tetapi kebanyakan adalah CO2. (Austin G T.,1990)

2.8 Anode effect

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

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat-alat

- Round bar

- Corong untuk bath - Case bath

- Batang besi - Kereta alat

- Alat pengukur temperatur - Gate

- AlF3 car - Sanisistor - Blue box - Colector bar - Alat pelindung diri 3.2 Bahan-bahan

- Larutan bath (Na3AlF6) - Alumina (Al2O3) - AlF3

3.3 Prosedur Percobaan

a). Penentuan komposisi bath - Dibuka pintu pot bagian tap

- Ambil bath dari dalam kriolit dengan round bar

- Lepaskan bath dari round bar dan masukkan ke cast bath melalui corong(sesuai nomor cast bath dengan nomor pot dari contoh bath yang diambil)

- tutup kembali pintu pot bagian tap - bawa contoh bath ke bagian analisa

- tentukan komposisi bath dengan metode X-Ray b). Penentuan temperatur bath

- Buka pintu pot bagian tap

- Bebaskan permukaan bath dari kerak, alumina atau lumpur dengan batang besi - Celupkan alat pengukur temperatur bath ke dalam bath

- Tentukan temperatur bath dan dicatat hasilnya - Tutup kembali pintu pot bagian tap

c). Pengaturan temperatur bath 1. Jika temperatur di bawah 960oC

A. Dengan menambahkan bahan-bahan ke dalam bath - Buka pintu pot bagian tap

- Taburkan alumina ke permukaan bath dan dinding samping dengan ACC sampai terbentuk kerak

- Tutup kembali pintu pot bagian tap B. Dengan meningkatkan arus listrik

- Menambahkan arus listrik dengan Power supply

- Hentikan pemasukan bahan-bahan ke dalam bath, seperti alumina, AlF3 dan lain-lain pada saat tertentu sampai temperatur optimal

2. Jika temperatur di atas 965oC

A. Dengan membebaskan kerak pada permukaan bath - Buka pintu pot bagian tap

- Breaker kerak pada permukaan bath dengan ACC atau secara manual dengan batang besi

- Tutup kembali pintu pot bagian tap B. Dengan menggunakan sanisistor

- Pasangan sanisistor pada collector bar - Turunkan arus listrik dengan sanisistor - Buka kembali sanisistor

C. Dengan menambahkan bahan-bahan ke dalam bath - Buka pintu pot bagian tap

- Masukkan AlF3 dengan kadar tertentu atau masukkan alumina dari gate secara manual dengan menggunakan blue box

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan

Tabel. 4.1 Data operai pot PT INALUM

Tgl Npot BT Sa CaF2 tgl potnum bt sa caf2 27-Oct-09 175 938 10.8 5.3 27-Oct-09 172 942 10.8 5.3 2-Nov-09 112 962 9.3 4.8 1-Nov-09 533 965 9.3 4.8 3-Nov-09 527 961 9.6 5.1 19-Oct-09 282 963 9.6 5.1 11-Oct-09 316 970 6.5 4.4 12-Oct-09 479 978 6.5 4.4 15-Oct-09 169 971 8.6 5.1 17-Oct-09 169 977 8.6 5.1

4.2 Perhitungan

1) Keperluan alumina untuk menghasilkan aluminium Reaksi Umum elektrolisa aluminium

2Al2O3 + 3C  4Al + 3CO2 Ar C = 12

Ar Al = 27 Mr Al2O3 = 102 Mr CO2 = 44

mol Al2O3 =

Al koefisien

O Al

koefisien _{2 3}

x mol Al

mol Al2O3 =

4 2 x 27 1000 mol

mol Al2O3 = 18,5 mol

massa Al2O3 = mol Al2O3 x Mr Al2O3 massa Al2O3 = 18,5 x 102

massa Al2O3 = 1887kg

2) Alumina solubility A = 11,9-(0,062 x

3 AlF

C ) - (0,0031 x 3 AlF

C 2) - (0,2 x 2 CaF C ) B = 4,8 - (0,048 x

3 AlF C ) SAT O Al C 3 2 =

B BT x A     1000 Dengan : SAT O Al C 3

2 = konsentrasi maksimum alumina (%) 3

AlF

C = konsentrasi aluminium fluoride (%)

2 CaF

C = konsentrasi kalsium fluoride (%) BT = temperature bath (oC)

a) Untuk 3 AlF

C = 10,8, 2 CaF

C = 5,3 dan BT = 938 A = 11,9-(0,062 x 10,8) - (0,0031 x 10,82) - (0,2 x 5,3) = 9,808816

B = 4,8 - (0,048 x 10,8) = 4,2816

C_AlSAT_O 3 2 =

4,2816 1000 938 9,808816     x = 7,45762

b) Untuk 3 AlF

C = 10,8, 2 CaF

C = 5,3 dan BT = 945 A = 11,9-(0,062 x 10,8) - (0,0031 x 10,82) - (0,2 x 5,3) = 9,808816

B = 4,8 - (0,048 x 10,8) = 4,2816

C_AlSAT_O 3 2 =

4,2816 1000 945 9,808816     x = 7,59474

c) Untuk 3 AlF

C = 9,3, 2 CaF

C = 4,8 dan BT = 962 A = 11,9-(0,062 x 9,3) - (0,0031 x 9,32) - (0,2 x 4,8) = 10,09528

B = 4,8 - (0,048 x 9,3) = 4,3536

C_AlSAT_O 3 2 =

4,3536 1000 962 10,09528     x = 8,528436

d) Untuk 3 AlF

C = 9,3, 2 CaF

C = 4,8 dan BT = 965 A = 11,9-(0,062 x 9,3) - (0,0031 x 9,32) - (0,2 x 4,8) = 10,09528

B = 4,8 - (0,048 x 9,3) = 4,3536

C_AlSAT_O 3 2 =

4,3536 1000 965 10,09528     x = 8,644831

e) Untuk 3 AlF

C = 9,6, 2 CaF

C = 5,1 dan BT = 961 A = 11,9-(0,062 x 9,6) - (0,0031 x 9,62) - (0,2 x 5,1)

= 9,999104

B = 4,8 - (0,048 x 9,6) = 4,3392

C_AlSAT_O 3 2 =

4,3392 1000 961 9,999104     x = 8,413843

f) Untuk 3 AlF

C = 9,6, 2 CaF

C = 5,1 dan BT = 963 A = 11,9-(0,062 x 9,6) - (0,0031 x 9,62) - (0,2 x 5,1) = 9,999104

B = 4,8 - (0,048 x 9,6) = 4,3392

C_AlSAT_O 3 2 =

4,3392 1000 963 9,999104     x = 8,49009

g) Untuk 3 AlF

C = 6,5, 2 CaF

C = 4,4 dan BT = 970 A = 11,9-(0,062 x 6,5) - (0,0031 x 6,52) - (0,2 x 4,4) = 10,48603

B = 4,8 - (0,048 x 6,5) = 4,488

C_AlSAT_O 3 2 =

4,488 1000 970 10,48603     x = 9,146237

h) Untuk 3 AlF

C = 6,5, 2 CaF

C = 4,4 dan BT = 978 A = 11,9-(0,062 x 6,5) - (0,0031 x 6,52) - (0,2 x 4,4) = 10,48603

= 4,488 C_AlSAT_O

3 2 =

4,488 1000 978 10,48603     x = 9,489682

i) Untuk 3 AlF

C = 8,6, 2 CaF

C = 5,1 dan BT = 971 A = 11,9-(0,062 x 8,6) - (0,0031 x 8,62) - (0,2 x 5,1) = 10,11752

B = 4,8 - (0,048 x 8,6) = 4,3872

C_AlSAT_O 3 2 =

4,3872 1000 971 10,11752     x = 8,892061

j) Untuk 3 AlF

C = 8,6, 2 CaF

C = 5,1 dan BT = 977 A = 11,9-(0,062 x 8,6) - (0,0031 x 8,62) - (0,2 x 5,1) = 10,11752

B = 4,8 - (0,048 x 8,6) = 4,3872

C_AlSAT_O 3 2 =

4,3872 1000 977 10,11752     x = 9,135655

Tabel 4.2 Data Referensi alumina solubility

Npot BT Sa CaF2 A B Csat MTpr 175 938 10.8 5.3 9,808816 4,2816 7,45762 1963 172 942 10.8 5.3 9,808816 4,2816 7,59474 2061 112 962 9.3 4.8 10,09528 4,3536 8,528436 1834 533 965 9.3 4.8 10,09528 4,3536 8,644831 2131 527 961 9.6 5.1 10,08328 4,3488 8,636035 1575 282 963 9.6 5.1 9,999104 4,3392 8,413843 1542 316 970 6.5 4.4 10,48603 4,488 9,146237 1664 479 978 6.5 4.4 10,48603 4,488 9,489682 1252 169 971 8.6 5.1 10,11752 4,3872 8,892061 1666 169 977 8.6 5.1 10,11752 4,3872 9,135655 1550

4.2 Pembahasan

Temperatur bath yang paling optimal untuk digunakan dalam proses elektrolisis yaitu antara 960-965oC, dengan temperatur sebesar itu akan menghasilkan alumina solubility antara 8,0-8,5%, dan 2-4% alumina sangat optimal untuk dimasukkan dan dielektrolisis di dalam pot operasi.

Temperatur bath di bawah 960oC akan mengakibatkan pembentukan lumpur, karena dengan suhu seperti itu akan memperkecil alumina solubility, sedangkan alumina yang dimasukkan telah diatur sedemikian rupa secara berkala untuk konsentrasi 2-4%, sehingga proses elektrolisa berlangsung tidak seimbang.

Temperatur bath di atas 965oC akan meningkatkan pembentukan anode effect, hal ini disebabkan karena konsentrasi alumina yang terdapat di dalam bath terlalu kecil, dan bahan-bahan di dalam bath akan sangat reaktif sehingga meningkatkan

pembentukan gas-gas seperti CO, CO2, CF4 dan lain-lain yang menyebabkan pembentukan anode effect.

Dengan temperatur bath di atas 965oC, selain menimbulkan anode effect, juga dapat merusak pot, karena kereaktifan bahan-bahan akan meningkatkan pergerakan metal di dalam pot yang dapat mengikis cell pot, sehingga dapat menimbulkan kebocoran pada pot dan dapat memperpendek umur pot.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Temperatur bath berbanding lurus dengan alumina solubility, Semakin tinggi temperatur bath, maka semakin besar alumina solubility yang dihasilkan.

5.2 Saran

a. Untuk penulis berikutnya, sebaiknya lebih banyak melakukan kunjungan industry ke perusahaan-perusahaan, agar memiliki pemahaman tentang perusahaan sebelum melakukan praktek kerja lapangan

b. Untuk penulis berikutnya, sebaiknya diberikan waktu yang lebih lama untuk melaksanakan praktek kerja lapangan agar memperoleh wawasan yang lebih luas tentang perusahaan terutama di PT.INALUM yang mempunyai cakupan yang lebih luas.

c. Sebaiknya perusahaan membuat suatu pot percobaan, agar produktivitas aluminium lebih maksimal

DAFTAR PUSTAKA Alcan Alesa Engineering.,Ltd,2007.Electrolysis Seminar Anonymous.2007.

.Max-Hogger.Switzerland Modul Pelatihan Operasi Tungku Reduksi

Anton,J.H.,1992.

.Edisi II.PT INALUM Mengenal Lapisan Logam

Austin,G,T,.1990.

.Andi Offset.Yogyakarta Industri Proses Kimia

Burkin,A,R.,1987.

.Erlangga.Jakarta Production of Aluminium and Alumina Gruber,K.,1977.

.Jhon Willey.New York Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Logam

Jodi,B.J.,1992.

.Angkasa.Bandung Recycling of Aluminium Salt Cake.J Res Management and

= 9,999104

B = 4,8 - (0,048 x 9,6) = 4,3392

C_AlSAT_O

3 2 =

4,3392 1000 961 9,999104     x = 8,413843

f) Untuk

3

AlF

C = 9,6,

2

CaF

C = 5,1 dan BT = 963 A = 11,9-(0,062 x 9,6) - (0,0031 x 9,62) - (0,2 x 5,1) = 9,999104

B = 4,8 - (0,048 x 9,6) = 4,3392

C_AlSAT_O

3 2 =

4,3392 1000 963 9,999104     x = 8,49009

g) Untuk

3

AlF

C = 6,5,

2

CaF

C = 4,4 dan BT = 970 A = 11,9-(0,062 x 6,5) - (0,0031 x 6,52) - (0,2 x 4,4) = 10,48603

B = 4,8 - (0,048 x 6,5) = 4,488

C_AlSAT_O

3 2 =

4,488 1000 970 10,48603     x = 9,146237

h) Untuk

3

AlF

C = 6,5,

2

CaF

C = 4,4 dan BT = 978 A = 11,9-(0,062 x 6,5) - (0,0031 x 6,52) - (0,2 x 4,4) = 10,48603

= 4,488 C_AlSAT_O

3 2 =

4,488 1000 978 10,48603     x = 9,489682

i) Untuk

3

AlF

C = 8,6,

2

CaF

C = 5,1 dan BT = 971 A = 11,9-(0,062 x 8,6) - (0,0031 x 8,62) - (0,2 x 5,1) = 10,11752

B = 4,8 - (0,048 x 8,6) = 4,3872

C_AlSAT_O

3 2 =

4,3872 1000 971 10,11752     x = 8,892061

j) Untuk

3

AlF

C = 8,6,

2

CaF

C = 5,1 dan BT = 977 A = 11,9-(0,062 x 8,6) - (0,0031 x 8,62) - (0,2 x 5,1) = 10,11752

B = 4,8 - (0,048 x 8,6) = 4,3872

C_AlSAT_O

3 2 =

4,3872 1000 977 10,11752     x = 9,135655

Tabel 4.2 Data Referensi alumina solubility

Npot BT Sa CaF2 A B Csat MTpr

175 938 10.8 5.3 9,808816 4,2816 7,45762 1963 172 942 10.8 5.3 9,808816 4,2816 7,59474 2061 112 962 9.3 4.8 10,09528 4,3536 8,528436 1834 533 965 9.3 4.8 10,09528 4,3536 8,644831 2131 527 961 9.6 5.1 10,08328 4,3488 8,636035 1575 282 963 9.6 5.1 9,999104 4,3392 8,413843 1542 316 970 6.5 4.4 10,48603 4,488 9,146237 1664 479 978 6.5 4.4 10,48603 4,488 9,489682 1252 169 971 8.6 5.1 10,11752 4,3872 8,892061 1666 169 977 8.6 5.1 10,11752 4,3872 9,135655 1550

4.2 Pembahasan

Temperatur bath yang paling optimal untuk digunakan dalam proses elektrolisis yaitu antara 960-965oC, dengan temperatur sebesar itu akan menghasilkan alumina solubility antara 8,0-8,5%, dan 2-4% alumina sangat optimal untuk dimasukkan dan dielektrolisis di dalam pot operasi.

Temperatur bath di bawah 960oC akan mengakibatkan pembentukan lumpur, karena dengan suhu seperti itu akan memperkecil alumina solubility, sedangkan alumina yang dimasukkan telah diatur sedemikian rupa secara berkala untuk konsentrasi 2-4%, sehingga proses elektrolisa berlangsung tidak seimbang.

Temperatur bath di atas 965oC akan meningkatkan pembentukan anode effect, hal ini disebabkan karena konsentrasi alumina yang terdapat di dalam bath terlalu kecil, dan bahan-bahan di dalam bath akan sangat reaktif sehingga meningkatkan

pembentukan gas-gas seperti CO, CO2, CF4 dan lain-lain yang menyebabkan pembentukan anode effect.

Dengan temperatur bath di atas 965oC, selain menimbulkan anode effect, juga dapat merusak pot, karena kereaktifan bahan-bahan akan meningkatkan pergerakan metal di dalam pot yang dapat mengikis cell pot, sehingga dapat menimbulkan kebocoran pada pot dan dapat memperpendek umur pot.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Temperatur bath berbanding lurus dengan alumina solubility, Semakin tinggi temperatur bath, maka semakin besar alumina solubility yang dihasilkan.

5.2 Saran

a. Untuk penulis berikutnya, sebaiknya lebih banyak melakukan kunjungan industry ke perusahaan-perusahaan, agar memiliki pemahaman tentang perusahaan sebelum melakukan praktek kerja lapangan

b. Untuk penulis berikutnya, sebaiknya diberikan waktu yang lebih lama untuk melaksanakan praktek kerja lapangan agar memperoleh wawasan yang lebih luas tentang perusahaan terutama di PT.INALUM yang mempunyai cakupan yang lebih luas.

c. Sebaiknya perusahaan membuat suatu pot percobaan, agar produktivitas aluminium lebih maksimal

DAFTAR PUSTAKA

Alcan Alesa Engineering.,Ltd,2007.Electrolysis Seminar Anonymous.2007.

.Max-Hogger.Switzerland

Modul Pelatihan Operasi Tungku Reduksi

Anton,J.H.,1992.

.Edisi II.PT INALUM

Mengenal Lapisan Logam

Austin,G,T,.1990.

.Andi Offset.Yogyakarta

Industri Proses Kimia

Burkin,A,R.,1987.

.Erlangga.Jakarta

Production of Aluminium and Alumina

Gruber,K.,1977.

.Jhon Willey.New York

Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Logam

Jodi,B.J.,1992.

.Angkasa.Bandung

Recycling of Aluminium Salt Cake.J Res Management and