Pengaruh Pemakaian Butt (Puntung Anoda) Terhadap Penambahan Coal Tar Pitch Pada Kualitas Anoda Di PT INALUM

PENGARUH PEMAKAIAN BUTT (PUNTUNG ANODA)

TERHADAP PENAMBAHAN COAL TAR PITCH PADA

KUALITAS ANODA DI PT INALUM

KARYA ILMIAH

SYAHLENI

072409005

DEPARTEMEN KIMIA

PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

PENGARUH PEMAKAIAN BUTT (PUNTUNG ANODA)

TERHADAP PENAMBAHAN COAL TAR PITCH PADA

KUALITAS ANODA DI PT INALUM

KARYA ILMIAH

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

SYAHLENI

072409005

DEPARTEMEN KIMIA

PROGRAM STUDI D3 KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH PEMAKAIAN BUTT (PUNTUNG ANODA) TERHADAP PENAMBAHAN COAL TAR

PITCH PADA KUALITAS ANODA DI PT

INALUM

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : SYAHLENI

Nomor Induk Mahasiswa : 072409005

Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM ( FMIPA ) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, April 2010

Diketahui

Departemen KIMIA FMIPA USU Dosen Pembimbing Ketua

( Dr. Rumondang Bulan, MS.) ( Dr. Rumondang Bulan,MS. ) NIP : 195408301985032001 NIP : 195408301985032001

PERNYATAAN

PENGARUH PEMAKAIAN BUTT (PUNTUNG ANODA) TERHADAP

PENAMBAHAN COAL TAR PITCH PADA KUALITAS ANODA DI PT INALUM

KARYA ILMIAH

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

Medan, April 2010

SYAHLENI 072409005

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahim

Alhamdulillahi-rabbil’alamin penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya serta kasih saying-Nya kepada kita semua serta salawat dan salam kita ucapkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW. Sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Ahli Madya pada program Diploma 3 Kimia Industri di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya ilmiah ini jauh dari kata kesempurnaan karena keterbatasan penulis baik dari segi kemampuan, pengetahuan dan waktu, tetapi penulis ini berharap karya ilmiah ini dapat berguna bagi penulis dan semua pihak yang membaca karya ilmiah ini khususnya serta lingkungan Universitas Sumatera Utara pada umumnya. Penulis mengucapkan terima kasih atas segala kritik dan saran yang membangun untuk kesempurnaan karya ilmiah ini.

Selama penulisan karya ilmiah ini penulis banyak mendapatkan doa dan dukungan, bantuan dan petunjuk dari dari semua pihak, maka pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya :

1. Ibunda saya tercinta Maryamah dan Ayahanda tersayang Alm.Usman Ulung,

keluarga kandung saya bang Adan beserta istri dan anak, Anyah, dan kak Inur yang telah memberikan doa dan dukungan baik secara moril maupun materi yang begitu berarti bagi saya selama masa perkuliahan.

2. Kepada Prof. Dr. Eddy Marlianto,MSc sebagai Dekan FMIPA USU

3. Kepada Prof. Dr. Harry Agusnar, MSc, M.Phill sebagai Ketua Program

Kimia Industri

4. Dosen Pembimbing saya Dr.Rumondang Bulan, MS yang telah sabar selama

5. Bapak Kusnandar, Bapak Kudri, Bapak Akmal, Bapak Agus, sebagai pembimbing lapangan di PT INALUM yang telah membantu saya selama PKL.

6. Bapak Ismadi selaku Manager SCP, ibu Ferry, dan Bapak Ali Hasian yang

telah banyak membantu selama saya PKL di PT INALUM

7. Teman-teman satu kost 16 f yaitu kak Wulan, Mira, kak Rara, Ulan dan kak

Dila khususnya yang telah memberikan dukungan materi selama menyelesaikan karya ilmiah ini

8. Teman-teman PKL saya Titin, Parni, Lisik, Lia, Hendra, Gugun.

9. Teman-teman satu angkatan 2007 di Kimia Industri yang telah memberikan

dukungan selama menyelesaikan karya ilmiah ini.

Hanya doa yang dapat penulis sampaikan kepada Allah SWT. Mudah-mudahan kebaikan yang diterima penulis dari semua pihak yang telah membantu, kiranya allah SWT dapat membalas kebaikan tersebut. Penulis dengan segala kemampuan berusaha menyelesaikan karya ilmiah ini degan sebaik-baiknya. Apabila ada kekurangan kritik dan saran penulis terima dengan senang hati.

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

Medan, April 2010

Penulis

ABSTRAK

Produksi aluminium dilakukan melalui proses elektrolisa dengan menggunakan anoda karbon. Pembuatan anoda karbon dengan pemakaian butt yang berlebihan dapat berpengaruh terhadap kualitas anoda. Karena butt yang kembali dari tungku reduksi masih mengandung butt dust yang akan mempengaruhi nilai reaktivitas dan apparent

density terhadap anoda. Untuk meningkatkan nilai reaktivitas dan apparent density,

maka dibuat modifikasi anoda baru dengan melakukan penambahan coal tar pitch yang optimal sebagai perekat. Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa penambahan coal tar pitch yang optimal adalah 15,1% sehingga diperoleh nilai AD

THE INFLUENCE CONSUMPTION BUTT OF THE ADDING COAL TAR PITCH TO ANODE QUALITY IN PT INALUM

ABSTRACT

The production of aluminium done the way electrolisa process with the use carbon anode. Production of carbon anode with consumption of the more butt influence for anode quality. Because butt revert from reduction furnace still contain butt dust will influence reactivity value and apparent density of anode. To increase reactivity value and apparent density of anode so it is make the new anode modification with done to adding coal tar pitch the optimum as binder. According to observation result show that adding coal tar pitch optimum is 15,01% so that got apparent density value is 1,597,

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN iii

PERNYATAAN iv

PENGHARGAAN v

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

BAB I PENDAHULUAN 1

I.1 Latar Belakang 1

I.2 Permasalahan 2

I.3 Tujuan 3

I.4 Manfaat 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1 Aluminium 4

2.2 Proses Peleburan Aluminium 4

2.3 Bahan Baku Utama Proses Elektrolisa 5

2.3.1 Alumina 5

2.3.2 Anoda Karbon 6

2.3.3 Katoda 7

2.4 Bahan Baku Penunjang 7

2.4.1 Kriolit 7

2.4.2 Soda Abu (Na2CO3) 8

2.4.3 Aluminium Fluorida(ALF3) 8

2.5 Proses elektrolisa 8

2.6 Bahan Baku Pembuatan Anoda Karbon 9

2.6.1 Kokas 9

2.6.2 Coal Tar Pitch 11

2.6.3 Butt(Puntung Anoda) 15

2.6.4 Green Scrap dan Baked Scrap 17

2.7 Pengaruh Bahan Baku Terhadap Kualitas Anoda 17

2.7.1 Pengaruh Penggunaan Butt 17

2.7.2 Pengaruh Coal Tar Pitch 18

2.7.3 Pengaruh Kokas 19

2.8 Konsumsi Anoda 19

BAB 3 BAHAN DAN METODE 27

3.1 Alat dan Bahan 26

3.1.1 Alat 26

3.1.2 Bahan 27

3.2 Prosedur 27

3.2.1 Penghancuran Butt 27

3.2.2 Pencairan Coal Tar Pitch 28

3.2.3 Pembuatan Anoda Mentah atau Green Block(GB) 29

3.2.4 Pemanggangan Anoda Mentah atau Green Block(GB) 29

3.2.5 Penangkaian Anoda (Rodding) 30

3.2.6 Penentuan Nilai RCO2 31

3.2.7 Penentuan Nilai RO2 32

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 33

4.1 Hasil 33

4.2 Pembahasan 34

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 37

5.1 Kesimpulan 37

5.2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Spesifikasi Alumina 6

Tabel 2.4 Spesifikasi Kokas 10

Tabel 2.5 Spesifikasi Coal Tar Pitch 12

Tabel 4.1 Data Hasil Pengamatan Sifat-Sifat Blok Anoda Mentah

DAFTAR GAMBAR

Halaman

ABSTRAK

Produksi aluminium dilakukan melalui proses elektrolisa dengan menggunakan anoda karbon. Pembuatan anoda karbon dengan pemakaian butt yang berlebihan dapat berpengaruh terhadap kualitas anoda. Karena butt yang kembali dari tungku reduksi masih mengandung butt dust yang akan mempengaruhi nilai reaktivitas dan apparent

density terhadap anoda. Untuk meningkatkan nilai reaktivitas dan apparent density,

maka dibuat modifikasi anoda baru dengan melakukan penambahan coal tar pitch yang optimal sebagai perekat. Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa penambahan coal tar pitch yang optimal adalah 15,1% sehingga diperoleh nilai AD

THE INFLUENCE CONSUMPTION BUTT OF THE ADDING COAL TAR PITCH TO ANODE QUALITY IN PT INALUM

ABSTRACT

The production of aluminium done the way electrolisa process with the use carbon anode. Production of carbon anode with consumption of the more butt influence for anode quality. Because butt revert from reduction furnace still contain butt dust will influence reactivity value and apparent density of anode. To increase reactivity value and apparent density of anode so it is make the new anode modification with done to adding coal tar pitch the optimum as binder. According to observation result show that adding coal tar pitch optimum is 15,01% so that got apparent density value is 1,597,

BAB I PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Anoda yang digunakan di PT. INALUM adalah anoda yang dibentuk dari adonan

kokas, coal tar pitch, butt (puntung anoda) dan green scrap (sekrap mentah)

melalui proses penyaringan, pencampuran, pemanasan pengadonan, pencetakan

dan pemanggangan. Campuran adonan terdiri dari 85% filler dan 15% binder.

( Supardi Zainal,1990)

Anoda adalah elektroda yang bermuatan listrik positif dalam proses

elektrolisa. Anoda merupakan elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi (sebagai

reduktor). Anoda yang digunakan dalam proses Hall - Heroult adalah anoda

karbon.

Di PT INALUM, aluminium dapat dibuat dengan menggunakan proses

Hall - Heroult yang mereduksi alumina dengan bantuan anoda karbon melalui

proses elektrolisa. Aluminum terjadi menurut reaksi :

2Al2O3 (aq) + 3C (s) → 4Al (l) + 3CO2 (g)

Reaksi ini terjadi di pot reduksi yang dapat meningkatkan reaktivitas

anoda karbon terhadap karbondioksida sehingga dapat memperpendek usia anoda

karbon yang dipakai. Hal ini disebabkan karena adanya pemakaian butt dalam

apparent density (AD) dan sifat mekaniknya. Butt dapat diklasifikasi berdasarkan

sifat kekerasannya yang mana menggambarkan sifat fisiknya. Untuk mengurangi

hal tersebut maka dilakukan metode untuk mengatasinya dengan penambahan

coal tar pitch secara optimal terhadap bahan-bahan pembuatan anoda karbon.

Jumlah coal tar pitch yang digunakan sangat berpengaruh terhadap AD dan sifat

mekanik anoda karbon, dimana akan mempengaruhi kualitas anoda yang

dihasilkan. Semakin optimal coal tar pitch yang digunakan maka nilai AD dan

sifat mekanik yang kurang bagus akan diperoleh AD dan sifat mekanik yang

diinginkan sehingga dapat memperpanjang usia anoda di pot reduksi.(Hulse. 2000)

Dari uraian diatas, penulis merasa tertarik untuk memilih judul karya

ilmiah :

PENGARUH PEMAKAIAN BUTT (PUNTUNG ANODA) TERHADAP PENAMBAHAN COAL TAR PITCH PADA KUALITAS ANODA DI PT INALUM

1.2.Permasalahan

Bagaimana pengaruh pemakaian butt terhadap penambahan coal tar pitch pada

kualitas anoda di PT INALUM yang digunakan di pot reduksi.

1. Untuk mengetahui pengaruh coal tar pitch terhadap kualitas anoda yang dihasilkan

2. Untuk mengetahui pengaruh pemakaian butt terhadap penambahan coal tar pitch

yang digunakan untuk pembuatan anoda

1.4. Manfaat

1. Dapat menghasilkan aluminum cair (molten) dengan kualitas yang baik tanpa

adanya debu karbon

2. Untuk menghasilkan anoda yang memenuhi standart mutu anoda yang digunakan

untuk proses elektrolisa di pot reduksi.

3. Untuk menghasilkan kualitas anoda yang baik agar dapat digunakan seminimal

mungkin untuk proses elektrolisa

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Aluminium

Aluminium adalah unsur melimpah ketiga terbanyak dalam kerak bumi ( sesudah

oksigen dan silikon), mencapai 8,2% dari massa total. Biji yang paling penting untuk

produksi aluminium ialah bauksit, yaitu aluminium oksida terhidrasi yang

mengandung 50 sampai 60% Al2O3; 1 sampai 20% Fe2O3 ; 1 sampai 10% silica ;

sedikit sekali titanium, zirconium, vanadium, dan oksida logam transisi yang lain; dan

sisanya (20 sampai 30%) adalah air. Bauksit dimurnikan melalui proses Bayer, yang

mengambil manfaat dari fakta bahwa oksida alumina amfoter larut dalam basa kuat

tetapi besi (III) oksida tidak.

2.2 Proses Peleburan Aluminium

Proses peleburan aluminium dilakukan dengan proses Hall – Heroult yaitu

dengan menggunakan anoda karbon sebagai elektroda yang bermuatan positif. Proses

ini juga diaplikasikan di industri. Ada 2 jenis anoda dalam proses Hall – Heroult yang

dikenal, yaitu soederberg anode furnace (SAF) dan prebaked anode furnace (PAF).

Perbedaan utama dari keduanya adalah pada teknik selama proses pemanggangannya

dimana terjadi pelepasan pitch. Soederberg anode furnace (SAF) menggunakan panas

secara terus menerus pada anoda panggang didalam tungku reduksi. Kesulitan yang

menerus selama pemanggangan. Sedangkan pada prebaked anode furnace (PAF)

dipanggang didalam tungku dengan menggunakan gas atau oil dan diisi dengan

teratur. Keuntungan prebaked anode furnace (PAF) adalah konsumsi anoda karbon di

pot reduksi lebih rendah. (Grjotheim, 1988)

Bahan baku utama dari pembuatan anoda karbon adalah kokas sebagai filler

dan coal tar pitch sebagai binder (perekat). Butt dihasilkan setelah proses elektrolisis

bersamaan dengan green scrap ditambahkan pada pembuatan anoda. PAF terbuat dari

65% kokas, 15% pitch dan 20% recycle dari butt. Sedangkan SAF mengandung 25%

hingga 35% coal tar pitch dan selebihnya adalah kokas. Pada SAF tidak

menggunakan puntung anoda. (Hulse, 2000)

2.3. Bahan Baku Utama Proses Elektrolisa 2.3.1 Alumina

Alumina (Al2O3) merupakan material keramik non silikat yang paling penting.

Material ini meleleh pada suhu 2050oC dan mempertahankan kekuatannya bahkan

pada suhu 1500 sampai 1700 oC. Alumina mempunyai ketahanan listrik yang tinggi

dan tahan terhadap kejutan termal dan korosi. ( Oxtoby,2003)

Alumina (Al2O3) diperoleh dari pengolahan biji bauksit dengan proses Bayer.

Proses Bayer terdiri dari tiga tahap reaksi yaitu :

1. Proses Ekstraksi

Al2O3. xH2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + (x+1) H2O

2. Proses Dekomposisi

3. Proses Kalsinasi

Al2O3.3 H2O + kalor → Al2O3 + H2O

Pada proses kalsinasi akan dihasilkan jenis alumina sandy jika operasi

berlangsung pada temperatur rendah jenis alumina floury untuk operasi pada

temperatur tinggi. PT INALUM tidak menghasilkan alumina sendiri tetapi diperoleh

dari negara lain terutama dari Australia.

Spesifikasi alumina dari Australia seperti pada Tabel 2.1

Item Satuan Spesifikasi

SiO2 % 0,03 maks

Fe2O3 % 0,03 maks

TiO2 % 0,005 maks

Na2O % 0,6 maks

CaO % 0,06 maks

Al2O3 (dalam keadaan kering) % 98,4 min

2.3.2 Anoda Karbon

Anoda karbon berfungsi sebagai reduktor dalam proses eletrolisis alumina.

Anoda karbon diproduksi pada pabrik karbon ( carbon plant ). Komposisi anoda

karbon terdiri dari 60% kokas minyak , 15% coal tar pitch (binder), dan 20% butt

(puntung anoda). Sifat-sifat anoda karbon yang dipakai adalah sebagai berikut :

1. Tahan terhadap perubahan panas (heat shock) sehingga sulit retak saat

2. Angka muai panas yang rendah agar anoda sulit terlepas dari tangkai anoda

(rod) pada temperatur tinggi

3. Konduktivitas panas tinggi agar segera mencapai temperatur tinggi pada proses

pemanasan ( baking )

4. Konduktivitas listrik yang tinggi (0,0036 – 0,0091 Ohm.cm) agar aliran listrik

efektif.

2.3.3 Katoda

Katoda adalah elektroda yang bermuatan listrik negative pada proses

elektrolisa. Ditinjau dari pembuatannya katoda dibagi atas :

1. Blok katoda amourphous, bahan baku antrasit yang dipanggang pada

temperatur ± 1200oC

2. Blok katoda semigraphitic, bahan baku grafit yang dipanggang pada

temperatur ± 1200oC

3. Blok katoda graphitized, bahan baku kokas yang dipanggang pada

temperature ± 3000oC

2.4. Bahan Baku Penunjang

2.4.1 Kriolit ( Na3AlF6 )

Sifat – sifat yang diperlukan untuk kriolit adalah sebagai berikut :

b. Konduktivitas listrik yang baik

c. Dapat melarutkan alumina dalam jumlah yang besar

d. Memiliki berat jenis yang rendah

e. Stabil dalam keadaan cair

2.4.2 Soda Abu (Na2CO3)

Soda abu berfungsi memperkuat struktur katoda dan dinding samping agar

sulit tererosi. Lapisan dinding samping dengan Na2CO3 dilakukan pada tahap transisi

untuk membantu proses pembentukan kerak samping. Selain mencegah erosi oleh

bath soda abu juga berfungsi sebagai isolasi termal.

2.4.3 Aluminium Fluorida (AlF3)

Aluminium fluoride berfungsi menjaga temperatur bath dan merupakan bahan

yang dituangkan secara manual jika AlF3 kurang di dalam bath.

(PT INALUM.,2009)

2.5 Proses elektrolisa

Pada proses elektrolisa secara komersil menggunakan sistem proses Hall –

Heroult. Proses Hall – Heroult melibatkan pengendapan aluminium secara katodik,

dari lelehan kriolit (Na3AlF6) dengan Al2O3 terlarut dalam sel elektrolisis. Setiap sel

terdiri dari kotak baja persegi panjang yang berfungsi sebagai katoda dan grafit pejal

sebagai anoda. Arus yang sangat besar (50.000 sampai 100.000 A) dilewatkan dalam

Secara skematis diagram pada elektrolisis grafit besi bekerja sebagai anoda

dipakai pada proses elektrolisis maka reaksi elektrodanya :

Anoda : C(s) + 2O2 (ℓ) CO2(g) + 4e‾

Katoda : 3e‾ + Al3+(ℓ) Al(ℓ)

( Theodore,L.,2000)

Kriolit meleleh pada suhu operasi sel hanya sekitar 950oC, dibandingkan

dengan titik leleh Al2O3 murni (2050 oC), suhu tersebut merupakan suhu yang rendah

dan inilah sebabnya proses Hall -Heroult bisa berhasil. Lelehan aluminium memiliki

kerapatan yang sedikit lebih besar daripada lelehannya pada suhu 950oC sehingga

materi ini mengumpul didasar sel, untuk selanjutnya disadap secara berkala. Reaksi

sel secara keseluruhan ialah :

2Al2O3 (aq) + 3C (s) → 4Al (l) + 3CO2 (g)

(Oxtoby.,2003)

2.6. Bahan Baku Pembuatan Anoda Karbon

2.6.1 Kokas

Kokas adalah bahan yang digunakan untuk membuat anoda yang berasal dari sisa-sisa

destilasi batu bara dan minyak bumi. Dalam pembuatan anoda dilakukan pengayakan

sehingga kokas terbagi atas ukuaran fisiknya yaitu:

a. Kokas dengan ukuran 18-5 mm disebut kokas kasar 1(C1)

b. Kokas dengan ukuran 5-1mm disebut kokas kasar 2 (C2)

c. Kokas dengan ukuran 1-0,2 mm disebut kokas medium

Kokas yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan anoda tersusun dari

beberapa material. ( PT INALUM,2003).

Tabel 2.4 Spesifikasi kokas PT INALUM

No Parameter Unit

Guaranted Value

HS LS

1 Real density g/cc 2,06 2,06

2 Fixed carbon % 99,6 99,3

3 Ask content % 0,25 0,25

4 Moisture Content % 0,3 0,3

5 Chemical Analysis : Sulfur Ppm 2-3 0,5-1

Vanadium Ppm 225 100

Nikel Ppm 250 250

Silikon Ppm 250 250

Iron Ppm 250 300

Sodium Ppm 200 250

Calcium Ppm 125 125

6 CO2 Reactyviti lose 1000 C % 15 15

7 Air Reactivity at 525 C % 0,3 0,2

Bahan kimia kokas dari proses pembuatannya sangat mempengaruhi kualitas

1. Komposisi kimia dapat menunda pembentukan kokas khususnya senyawa

aromatis. Hal ini mempengaruhi kandungannya dan kondisi pembentukan

kokas dan juga mempengaruhi struktur dan karakteristik kokas mentah.

2. Kandungan kimia dan fisika yang terdapat dalam kokas yang berukuran kecil

dan titik uap dari kokas. ( Hulse,.2000)

2.6.2 Coal Tar Pitch

Coal tar pitch yang digunakan untuk pembuatan anoda dihasilkan dari destilasi

residu minyak bumi pada temperatur yang tinggi . Kualitas coal tar pitch terutama

sangat dipengaruhi oleh operasi tungku pembuat kokas seperti terhadap temperatur,

waktu pemasakan, pemanasan awal, ukuran dan kondisi fisik dari tungku.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat fisika dan kimia pada coal tar pitch dapat

diringkaskan sebagai berikut :

1. Proses karbonisasi dari coal tar pitch khususnya komposisi tar tersebut

2. Metode destilasi tar, bertahap atau kontinue

3. Efisiensi destilasi ( destilasi coal tar pitch pada temperature yang rendah)

4. Penambahan perlakuan coal tar pitch seperti perlakuan panas, destilasi dengan

Tabel 2.5 Spesifikasi dari CTP (Coal Tar Picth) yang digunakan oleh PT

INALUM untuk menghasilkan anoda yang bagus.

No Parameter Unit Guaranted Value

1 Softening Oil oC 111-117

2 Fixed Carbon % - 60

3 Ask Content % + 0,30

4 Toluen Insoluble % - 36

5 Quiline Insoluble % 8-15

6 Chemical Analysis

Sodium Ppm + 180

Calcium Ppm + 80

Silicon Ppm + 400

Iron Ppm + 400

Adapun syarat-syarat penting pada coal tar pitch yang digunakan sebagai binder

adalah sebagai berikut:

1. Kekuatan daya rekatnya (kesatuan ikatannya)

2. Sifat pembasahan yang sangat bagus

3. Cooking value yang tinggi akan menghasilkan struktur kokas yang kuat

sehingga menghasilkan anoda yang lebih kuat

5. Terjadinya penguapan yang baik pada saat anoda dipanggang. (Hulse.,2000)

Beberapa komponen yang terkandung didalam coal tar pitch, yaitu:

a. Quinoline insoluble (QI) atau α-resin

Kandungan QI dalam pitch tergantung dari sumber coal tar pitch, densitas

pemuatan coal tar pitch dalam oven, suhu oven dan siklus proses. Tanpa adanya

kandungan QI, pitch akan dengan cepat merembes kedalam pori-pori kokas (dalam

pembuatan anoda), yang akan mengurangi ketebalan efektif dari binder atau

melemahkan kekuatan elektroda dan akan memungkinkan terbentuknya banyak

pori antar ikatan kokas. Fungsi QI antara lain adalah:

1) Mempunyai pengaruh besar terhadap “coking proses” dari coal tar pitch

diantara partikel kokas dalam anoda karbon

2) Memperbesar kekuatan mekanik anoda

3) Menurunkan tahanan listrik anoda

4) Membantu pembentukan ikatan sesama kokas dalam struktur anoda

5) Menurunkan tegangan permukaan fraksi cairan.

b. β- Resin

Tidak banyak diketahui tentang peranan fraksi ini dalam pitch. Namun ada juga

peneliti yang menetapkan bahwa β- resin berfungsi sebagai pengikat (binder)

dalam pasta. Karena alasan ini telah pula ditetapkan bahwa konsentrasi paling

mempengaruhi secara nyata softening point dari pitch dan dalam proses

polimerisasi dan polikondensasi malah berubah menjadi fraksi α- resin.

Dari uraian ini jelas bahwa QI adalah fraksi yang paling berpengaruh dan

karenanya yang paling diperhatikan dalam penentuan spesifikasi pitch dalam

fungsinya sebagai binder dalam pembuatan anoda. Hal lain yang juga harus

diperhatikan dalam penentuan pitch yang hendak digunakan adalah :

1. Softening Point

Softetening point menentukan tingkat kekerasan dari pada pitch, dan lebih

disukai dengan harga tinggi sepanjang tidak mengganggu proses operasi. Hal

ini diperoleh dari pengamatan bahwa kenaikan softening point mempunyai

pengaruh sebagai berikut:

a. Daya hantar dan kekutan anoda akan semakin baik

b. Oksidasi selektif dan dusting di pot reduksi semakin berkurang

c. Menaikkan cooking value

2. Impurity

Kandungan senyawa inorganik seperti NI, V, Na, Ca diyakini sebagai

pembawa sifat yang tidak menguntungkan dalam pitch. Senyawa-senyawa ini

berfungsi sebagai katalisator terhadap RCO2, airburn, dan oksidasi selektif

dari anoda didalam tungku reduksi. Oleh karena itu sedapat mungkin harus

3. Cooking Value/ Fixed carbon

Cooking value diartikan sebagai perubahan dari pitch menjadi kokas. Pitch

dengan cooking value yang tinggi sangat diinginkan. Dengan adanya cooking

value yang tinggi akan diperoleh anoda yang lebih kuat, persoalan dusting

yang lebih kecil. ( Zainal.,1990 )

Sifat pitch yang sangat berpengaruh pada kualitas anoda adalah cooking value.

Cooking value pada coal tar pitch tersebut menunjukkan pengaruh pada apparent density anoda panggang (baked block). ( Hulse.,2000 )

2.6.3 Butt ( Puntung Anoda )

Didalam sel prebaked, anoda tidak mungkin untuk dikonsumsi secara

kesuluruhannya selama proses elektrolisa karena potensial metal akan terkontaminasi

akan menjadi masalah ditungku reduksi. Sisa dari anoda disebut “Butt”. Butt

direcycle untuk ditambahkan kedalam pembuatan anoda yang baru. Natrium bisa

timbul didalam kuantitas yang signifikan jika bath (Na3AlF6) tidak habis dibuang dari

recycle butt. Hal ini dapat menyebabkan kontaminasi terhadap anoda yang baru

dicetak. Tingkat kebersihan butt berpengaruh terhadap sifat fisika anoda termasuk

kekuatan mekanik ( mechanical strength), penyerapan udara ( air permeability ) dan

reaktivitas CO2. Sifat-sifat butt yang baik untuk digunakan pada proses pembuatan

anoda adalah sebagai berikut :

a. Butt yang keras

b. Kandungan sodium yang rendah

d. Reaktivitas O2 dan reaktivitas CO2 yang rendah

Butt yang lembut dihasilkan dari CO2 yang berlebihan dan udara panas (air

burning) terhadap siklus anoda yang terakhir. Hal ini sebenarnya dapat menimbulkan

masalah pada kualitas anoda atau terlalu banyak pemakaian anoda di tungku reduksi.

Kandungan Butt

Kandungan butt adalah sebuah komponen yang dihasilkan dari pembakaran

pitch yang mana digunakan sebagai pengisi porositas molekul dalam jumlah partikel

kokas yang besar. Pitch yang dibutuhkan sangat berbeda pada pemakaian butt.

Tingkat butt yang tinggi dalam menurunkan syarat pitch adanya recycle partikel butt

dalam anoda akan meningkatkan jumlah pemakaian pitch yang optimum.

Pengaruh pemakaian butt terhadap pemakaian coal tar pitch yang optimum

dapat dilihat pada gambar berikut:

- 1,6

- 1,2

- 0,8

- 0,4

0

0 10 20 30

Butt Fraction (%)

Gambar 2.1 Pengaruh pemakaian butt terhadap penambahan pitch

P it ch C ont ent A dj us tm ent ( %)

2.6.4. Green Scrap (Sekrap Mentah) dan Baked Scrap ( Sekrap Masak)

Selama proses pembuatan anoda, bahan sekrap dihasilkan dari proses start-up

(awal), pemberhentian operasi, variasi operasi dan yang reject ( green dan baked ) dari

pencetakan anoda. Hal ini disebut green scrap (sekrap mentah) atau baked skrap

( skrap masak) yang tidak jadi. Green dan baked scrap adalah recycle pasta dalam

pabrik pembuatan anoda. Green scrap dapat dihasilkan karena pemakaian pitch yang

berlebihan. Green scrap ini ditambahkan sebagai penambahan bahan pembuatan

anoda. Green scrap merupakan pasta yang belum layak dicetak.

2.7 Pengaruh Bahan Baku terhadap Kualitas Anoda

Untuk mendapatkan kualitas anoda yang baik, maka perlu dilakukan usaha dengan

penekanan pada bahan baku dan AD anoda tersebut.

2.7.1. Pengaruh Penggunaan Butt

Adanya butt didalam bahan pembuatan anoda mempunyai dampak langsung

pada densitas anoda dan sifat mekanik serta butt yang sebagai bahan pembuatan anoda

bentuknya lebih kasar.

Butt dapat diklasifikasikan oleh sifat kekerasannya yang mana

menggambarkan sifat fisiknya dan memberikan dampak reaktivitas udara pada anoda.

Ukuran kekerasan didasarkan pada kekuatan tekan dari butt. Pada umumnya butt yang

lembut mengakibatkan AD yang lebih rendah dan meningkatkan porositas pada

pembuatan anoda yang baru. Kemudian menyebabkan kekuatan mekanik yang rendah

dan permeabilitas udara yang tinggi. Butt yang lembut bersifat lebih reaktiv dan

recycle butt. Sifat butt yang keras lebih menyerupai sifat kokas. Butt yang keras

memiliki temperatur pembakaran yang tinggi dalam udara, reactivity udara dan

reactivity karbondioksida yang rendah dan memiliki persamaan sifat pada anoda

karbon. (Hulse.,2000)

2.7.2 Pengaruh Coal Tar Pitch

Bahan baku pitch juga berpengaruh terhadap kualitas anoda terutama untuk

mengurangi terjadinya selective burning yang disebabkan oleh reaktivitas pitch yang

lebih tinggi dari pada kokas. Dari literatur yang diperoleh bahwa pitch dengan titik

pelunakan (softening point) yang lebih tinggi akan mengakibatkan penurunan tahanan

listrik, peningkatan kekuatan tekan, penurunan permeabilitas udara dan peningkatan

modulus elastisitas dari anoda.

Peningkatan kemurnian pitch dan kokas, pengurangan porositas dari kokas,

dan titik pelunakan yang lebih tinggi dari pitch adalah karakteristik bahan baku yang

diinginkan untuk mendapatkan anoda dengan kualitas yang baik.

Misalkan untuk kasus AD rendah, ternyata pengurangan berat tidak dapat

menormalkan AD, maka penambahan pitch akan dilakukan. Sebaliknya bila AD tinggi,

ternyata penambahan pitch tidak berpengaruh, maka pengurangan pitch dilakukan

agar AD kembali normal. Tetapi sering penambahan pitch mengakibatkan overbinder

sehingga terjadi sticking. Sticking adalah kelengketan yang terjadi pada anoda

panggang karena jumlah pitch melampaui kondisi optimumnya. Sticking bisa terjadi

antara anoda dengan anoda dan antara anoda dengan kokas pelapisnya. Untuk

menghindari sticking karena overbinder perlu dicari perbandingan yang ideal antara

2.7.3 Pengaruh Kokas

Untuk mendapatkan kualitas yang baik terhadap anoda,karaktersitik dari kokas

sangat berkaitan terutama karakteristik porositas, struktur dan kemurnian dari kokas.

Bila porositas dari kokas berkurang, maka AD anoda dan konduktivitas panas dari

anoda akan meningkat dan juga penurunan tahanan listrik dari anoda. Struktur yang

baik akan mendukung untuk pencapaian AD yang baik. Kemurnian yang tinggi,

terutama pengurangan dari unsur-unsur yang berperan sebagai katalis terhadap

terjadinya reaksi CO2 dan O2 dengan karbon akan memberikan pengaruh yang sangat

besar terhadap kualitas anoda. Pengaruhnya terutama terhadap menurunnya konsumsi

anoda oleh CO2 dan O2. (Hume.,1999)

2.8 Konsumsi Anoda

Berbagai macam reaksi dalam sel memperbesar konsumsi anoda karbon dipot

reduksi. Hal ini mengakibatkan penurunan jumlah logam dan menambah kelebihan

konsumsi yang mana menjadi tidak ekonomis. Ada beberapa reaksi penyebab utama

konsumsi anoda yang berlebih:

a. Airburn

b. Penyerangan CO2 (carboxyattack)

c. Selective burning

1. Airburn

Airburn merupakan reaksi terhadap oksigen dengan anoda karbon pada

permukaan karbon yang terkena udara. Karbon dioksidasi oleh udara menghasilkan

CO2 pada temperature dengan range 300oC hingga 400oC. Reaksi ini berupa semburan

anoda bagian samping keudara dan bagian atas. Reaksi yang terjadi adalah

O2 + C CO2

Kotoran anoda dapat bereaksi sebagai katalis yang mempercepat reaksi airburn (nikel,

vanadium, dan natrium) atau sebagai penghambat ( sulpur menurunkan aktivitas

natrium sebagai katalis). Faktor utama yang mempengaruhi airburn adalah bahan baku

utama anoda, temperatur pemanggangan terakhir, design parameter sell, ukuran anoda

dalam sell dan penutup anoda atau dispray aluminium sebagai pelindung anoda.

2. Oksidasi CO2

Oksidasi CO2 adalah reaksi CO2 yang dihasilkan dari reaksi reduksi dengan

karbon untuk mengahsilkan carbon monoksida. Reaksi ini terjadi pada pori-pori anoda

dan diatas anoda karbon yang secara langsung berhadapan dengan larutan elektrolit

yang tersusun dari gas CO2 disekitar anoda. Reaksi ini dapat terjadi pada temperature

dibawah 800oC. Reaksinya adalah :

CO2 + C 2CO

Banayak kotoran yang mempengaruhi karbon dioksidasi adalah kalsium, natrium,

dan sulfur. Reaksi karbon dioksidasi dipengaruhi oleh bahan baku, formulasi anoda

mentah, temperatur pemanggangan anoda, permeabilitas anoda dan temperatur bath

3. Selective Burning ( Dusting)

Selective burning terjadi ketika sebuah reaktivitas yang tidak setimbang diantara

phasa kokas yang berbeda. Debu terjadi dari oksidasi dan menggunakan kerja

elektroda dan selective element disekitar anoda diatas larutan elektrolit. Tetapi

biasanya juga terjadi karena phasa binder yang menjadi penyebab utama.

4. Efisiensi arus

Penggunaan gas anoda dan pemakaian kerja yang berlebihan dipengaruhi oleh

reaksi :

2Al + 3CO2 → Al2O3 + 3CO

Aluminium dengan karbondioksida yang menyebabkan kehilangan arus.

2.9 Sifat dan Kualitas Anoda

Selain memperhatikan performansi anoda, kualitas anoda juga menjadi

perhatian untuk mendapatkan biaya produksi yang rendah tetapi tetap mencapai target.

Anoda dengan kualitas yang baik memiliki kriteria sebagai berikut :

1) Ketahanan terhadap oksidasi untuk meminimasi konsumsi anoda yang

berlebih

2) Apparent density yang tinggi dan permeabilitas udara yang rendah penting

untuk konsumsi anoda, dusting dan siklus pergantian anoda

3) Kekuatan mekanik yang cukup

5) Kemurnian yang tinggi untuk menghindari pengotoran aluminium di

tungku reduksi dan konsumsi anoda yang berlebih

6) Ketahanan terhadap thermal shock untuk menghindari gangguan di tungku

Untuk memenuhi kriteria diatas, banyak hal yang harus diperhatikan.

Karakteristik bahan baku sangat berpengaruh pada kualitas anoda. Kualitas anoda

mentah diukur dengan melihat faktor-faktor antara lain:

1. Apparent Density Anoda mentah

Apparent density anoda mentah dihitung dengan membagi berat terhadap

volume anoda setelah pencetakan. Semakin tinggi apparent density anoda mentah

akan membuat kualitas anoda semakin baik.

2. Apparent density Anoda Panggang

Apparent density anoda panggang diukur dari berat anoda panggang dibagi

volume. Apparent density yang tinggi cenderung mengurangi permeabilitas udara

anoda dan dapat memperpanjang siklus pergantian anoda di tungku. Tetapi apparent

density yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan masalah thermal shock. Apparent density anoda panggang diatur dengan :

a) Menyeleksi bahan baku

b) Komposisi granulometri

c) Pitch yang optimal

3. Baking Loss

Baking loss merupakan indikasi kehilangan uap selama proses pemanggangan

blok anoda. Perubahan nilai ini dibawah kondisi konstan dapat menghasilkan

pengeringan pasta.

4. Penyusutan

Kerekatan dari anoda dapat terjadi pada nilai penyusutan yang tinggi. Nilai

negatif adalah sebuah indikasi bahwa pemuaian atau pengembangan yang terjadi.

5. Tahanan listrik

Tahanan listrik anoda karbon yang serendah mungkin adalah kondisi ideal

yang diinginkan. Kondisi itu akan mengurangi pemakaian energi yang terbuang sia-sia

di tungku. Tahanan ini sangat dipengaruhi oleh struktur kokas, apparent density anoda

dan distribusi pori-pori retak, cacat dan kerusakan lain sebagai akibat dari masalah

pengadonan atau pencetakan atau thermal shock selama pendinginan dan

pemanggangan.

6. Kekuatan tekan

Kekuatan anoda terutama tergantung pada kekuatan kokas, titik pelunakan

pitch dalam sejumlah pitch. Penting bagi anoda memiliki kekuatan mekanis yang

cukup agar tahan terhadap pemanggangan selama proses. Perlu kekuatan yang cukup

bagi butt agar dapat memisahkan pengotor darinya.

7. Fluxtural Strength

Fluxtural strength merupakan indikasi yang terjadi karena adanya keretakan

mengindikasikan masalah dalam kestabilan kokas, kondisi pembentukan atau

pemanasan tinggi selama pemanggangan. Sifat mekanik ini sangat penting selama

proses pembuatan anoda dan proses penangkaian blok anoda.

8. Elastisitas atau Young Modulus

Elastisitas adalah sebuah indikasi dari kekakuan anoda ( perbandingan antara

tegangan pada regangan). Ketidakelastisan sebuah blok anoda sangat penting pada

ketahanan arus listrik yang tinggi. Elastisitas ini dapat diukur menggunakan daya

tekan dinamik elastis.

9. Koefisien Pemuaian Panas

Koefisien pemuaian panas yang rendah lebih baik dari ketahanan arus yang tinggi

pada anoda. Hal ini mengurangi ketegangan dari gradient panas pada anoda.

10. Daya Retak

Pengukuran ketahanan untuk perambatan keretakan sangat penting pada

ketahanan arus yang tinggi.

11. Konduktivitas Panas

Konduktivitas panas merupakan pengukuran dari konduksi panas melalui

benda padat. Nilai konduktivitas panas yang rendah dapat mengakibatkan thermal

shock. Tetapi nilai yang tinggi dapat mengakibatkan masalah airburn. Konduktivitas

panas terutama dipengaruhi oleh temperatur pemanggangan.

12. Reaktivitas terhadap CO2 dan O2

Reaktivitas ini penting untuk mengurangi konsumsi anoda berlebih dalam

karbon disel elektrolisis. Hal ini dipengaruhi dengan kuat oleh adanya pengotor bahan

baku dan parameter pemanggangan seperti temperature dan lamanya penahan panas

( soaking time).

13. Thermal shock

Ketika dipasang dalam sel elektrolisis yang panas, gradient temperatur yang

besar terjadi dan menciptakan tegangan thermal dalam anoda dan menyebabkan retak

dari anoda. Retak pada anoda dapat mengakibatkan gangguan serius pada tungku.

Keretakan anoda bisa menganggu cara kerja di pot reduksi dan hal ini dipengaruhi

oleh :

a) Karakteristik bahan baku

b) Formulasi pembuatan anoda

c) Gradient pemanggangan anoda

d) Desain sel dan parameter operasi

14. Permeabilitas Udara

Permeabilitas udara adalah indeks dari kemudahan udara mengalir melalui

pori- pori dalam anoda. Permeabilitas anoda seharusnya diminimalkan untuk

membatasi berpindahannya gas ke permukaan anoda yang reaktif di dalam struktur

anoda. Meningkatkan apparent density anoda panggang umumnya mengurangi

permeabilitas udara. Perubahan komposisi dari binder dan jumlah matriks fine juga

dapat mengubah penyerapan. Formulasi fraksi fine ( partikel fraksi debu) biasanya

BAB 3

BAHAN DAN METODE

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1. Alat

1) Crusher (alat penghancur) Edwwag

2) Siever (alat pengayak) Kawasaki

3) Tube Mill (alat penghalus) Reid Hammer

4) Constant Fidder (timbangan) Citect

5) Pre-Heater (alat pemanasa) Furu Kawa

6) Ko- Kneader (alat pengadon) Buss

7) Scale Hopper (timbangan pasta) Auto Kumfu

8) Shaking Machine (alat pencetak) Auto Kumfu

9) Anoda Baking Crane (ABC) NKM

10) Tungku Pemanggangan

11) Pit Cover ( tutup tungku) Reid Hammer

13) Rod Assembly (Tangkai) Nisan

14) Anoda Transport Car (ATC) Nisan

3.1.2. Bahan

1)Kokas

2)Butt

3)Green Scrap

4)Coal Tar Pitch

5)Minyak berat

6)Minyak marlotherm

7)Bola keramik

8)Aluminium Cair (Molten)

3.2 Prosedur

3.2.1 Penghancuran Butt

1. Butt dari reduksi dibawa ke roding plant dengan Anoda Transport Car (ATC)

2. Butt dipecah sehingga terlepas dari rod-nya di Press (PR 401 dan PR 402)

3. Pecahan butt jatuh ke Belt Compeyor (BC 405) dan dipecah di Crusher (CR

402)

5. Butt yang berukuran diatas 80 mm di recycle di crusher (CR 402) dan butt

yang berukuran dibawah 80 mm dibawa ke Belt Convpeyor (BC 406) untuk

memisahkan logam-logam yang terdapat didalam butt melalui Magnet

Separator (MS 402)

6. Butt yang dihasilkan dialirkan ke Belt Conveyor (BC 407) untuk diisi ke silo

(S-403)

7. Butt yang berasal dari silo dialirkan melalui Belt Conveyor untuk dipecah di

Crusher (CR 202) kemudian diayak di Siever (SR 203) hingga diperoleh butt

dengan ukuran < 3 mm dan > 8 mm.

8. Butt dengan ukuran diatas 8 mm dipecah kembali dengan Crusher (CR-202)

kemudian diayak di Siever (SR-203)

9. Butt dengan ukuran 3-18 mm ditampung pada Bin (B-207) dan butt dengan ukuran < 3mm ditampung pada Bin (B-208)

10. Butt dicampur secara homogeny dengan jumlah perbandingan yang sama dan ditampung di Bin (B-205)

3.2.2 Pencairan Coal Tar Pitch

1. Coal tar pitch dibawa dengan menggunakan pay loader yang kemudian

diangkut dengan alat Skipt Hoist (SK-201 A/B) untuk dimasukkan kedalam

tangki (TK-204)

2. Lalu dicairkan dengan menggunakan minyak marlotherm yang ada didalam

tangki

3.2.3. Pembuatan Anoda Mentah atau Green Block (GB)

1. Kokas, butt, dan green scrap ditimbang dengan Constan Fidder lalu

dimasukkan kedalam pre-heater (PH-201)

2. Kemudian dimasukkan kedalam Ko-Kneader (KN-201) bersamaan dengan

dimasukkannya coal tar pitch yang telah mencair untuk diadon

3. Adonan tersebut dimasukkan kembali kedalam Ko-Kneader (KN-202) untuk

pengadonan yang lebih sempurna

4. Adonan yang telah jadi pasta ditimbang dengan Scale Hopper dan dimasukkan

kedalam Shaking Machine untuk dicetak

5. Setelah dicetak anoda dibawa dengan Conveying Machine sambil didinginkan

dengan disiram air

6. Lalu anoda dibawa kegudang dengan menggunakan Belt Conveyor untuk disimpan dan didinginkan secara alami selama ± 8 jam

3.2.4 Pemanggangan Anoda Mentah atau Green Block (GB)

1. Sebelum green block (GB) dipanggang terlebih dahulu dilakukan persiapan

tungku yaitu memeriksa tungku dari kebocoran

2. Apabila ada tungku yang bocor maka tungku tersebut ditutup dengan memakai

fine flex

3. Sebelum dimasukkan anoda terlebih dahulu dasar tungku dilakukan pengisian

packing coke dengan tebal ± 100 mm

4. Anoda dimasukkan kedalamnya selapis demi selapis hingga lapisan terakhir

5. Kemudian diisi packing coke diatas permukaan anoda dan ceramic ball ± tebal

100 mm

6. Setelah itu tungku ditutup dengan pit cover

7. Anoda dipanggang, pemanggangan dilakukan tergantung pada fire progression

yang dipakai

8. Baked block didinginkan, kemudian dihisap ceramic ball dan kokas dengan

menggunakan alat Anode Baking Crane (ABC) dan diangkat anoda selapis

demi selapis hingga lapisan terakhir dengan masing-masing selang waktu 8

jam

9. Anoda dibawa ke gudang penyimpanan untuk disimpan dan didinginkan

kembali

3.2.5. Penangkaian Anoda ( Rodding )

1. Baked Block (BB) dibawa ke pabrik penangkaian dengan menggunakan Belt

conveyor

2. Lubang baked block (BB) dipanasi terlebih dahulu pada temperature 80 ºC dan

pada dinding BB dan pada bagian dasar 200 ºC agar tidak terjadi kejutan panas

yang dapat menimbulkan percikan api

3. Kemudian dibawa ke casting untuk menyambung antara BB dan tangkai

4. Setelah BB dan tangkai tersambung dimasukkan, anode assembly dibawa

5. Kemudian anode assembly dibawa ke SRD ( Smelter Reduction) untuk dipakai

dalam proses elektrolisa dengan menggunakan alat Anode Transport Car

(ATC)

3.2.6. Penentuan Nilai RCO2

1. Core block anoda panggang hasil boring dipotong dengan menggunakan

Diamond Wheel saw dengan ukuran diameter 50 ± 0,4 mm dan panjang 60 ±

0,1 mm dan ditimbang core dengan neraca digital sebagai Wo

2. Core block dicuci sampai bersih, lalu dipanaskan dengan menggunkan drying

oven pada temperature 120 ºC selama 12 jam

3. Sampel didinginkan di dalam desicator sampai mencapai suhu kamar dan

ditimbang dengan neraca digital sebagai W1

4. Sampel yang telah ditimbang dimasukkan kedalam sample holder yang ada

didalam alat RDC-146 dan dipanaskan sampai temperature 960 ºC.

5. Gas CO2 dialirkan ke dalam tungku dengan laju 200NL/jam selam 7 jam

6. Sampel didinginkan selama 2 jam hingga mencapai suhu kamar

7. Dilakukan proses thumbling ( pemisahan anoda dari debu karbon)

8. Core yang bersih dari debu ditimbang dengan neraca digital sebagai W2

9. Dicatat data yang diperoleh

10. Dihitung nilai Reactivity Residu (RR) CO2

3.2.7. Penentuan Nilai RO2

1. Core block anoda panggang hasil boring dipotong dengan menggunakan

Diamond Wheel saw dengan ukuran diameter 50 ± 0,4 mm dan panjang 60 ±

0,1 mm dan ditimbang core dengan neraca digital sebagai Wo

2. Core block dicuci sampai bersih, lalu dipanaskan dengan menggunkan drying

oven pada temperature 120 ºC selama 12 jam

3. Sampel didinginkan di dalam desicator sampai mencapai suhu kamar dan

ditimbang dengan neraca digital sebagai W1

4. Sampel yang telah ditimbang dimasukkan kedalam sample holder yang ada

didalam alat RDC-146 dan dipanaskan sampai temperature 960 ºC.

5. Gas CO2 dialirkan ke dalam tungku dengan laju 200NL/jam selam 7 jam

6. Sampel didinginkan selama 2 jam hingga mencapai suhu kamar

7. Dilakukan proses thumbling ( pemisahan anoda dari debu karbon)

8. Core yang bersih dari debu ditimbang dengan neraca digital sebagai W2

9. Dicatat data yang diperoleh

10. Dihitung nilai Reactivity Residu (RR) CO2

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Anoda karbon yang digunakan harus berkualitas bagus. Parameter kualitas anoda dapat diukur dari sifat-sifat blok anoda tersebut.

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran sifat-sifat Green Block dan Baked Block

Hal Satuan Tanggal/oktober Standart

16 17 18 22 23 24

M a te ri al No. Pengapalan

Kokas I M-08 M-08 M-08 M-08 M-08 M-08

Kokas II G-22 G-22 G-22 G-22 G-22 G-22

Kokas III EXPC EXPC EXPC EXPC EXPC EXPC

Rasio Pencampuran

Kokas I % 60 60 60 60 60 60

Kokas II % 40 40 40 40 40 40

No. Pengapalan Pitch

Pitch I H-04 H-04 H-04 H-04 H-04 H-04

Pitch II

Rasio pencampuran Pitch

(I) % 100 100 100 100 100 100

Puntung(Butts) _{% 28} 28 _{28 25 25 25 28%}

Binder (Aktual) _{% 14,78 15,01 14,75 14,78 14,59 14,57 15%}

S ifa t a noda No. Lot MGH X 14.8.19 50 15.1.22 51 14.8.28 50 14.8.34 50 14.6.39 01 14.6.40 49

BB AD Core g/cc 1.577 1.597 1.59 1.619 1.578 1.539 1.565 min

ER µΩm 55.1 57.6 54.4 55.9 57 61.1 58 maks

FS kg/cm2 137 118.9 140 140.7 147.1 122.9 110 min

CS kg/cm2 440.6 551.3 534 338.9 522.2 385.1

370 min - 580 maks

YM Gpa 4.26 4.61 10.9 2.97 5.68 4.5 8.0 maks

RRCO2 % 94.47 92,85 94.1 93.55 93.56 88,48 90 min

RRO2 % 90.86 88,6 92.4 91.17 88.46 89.23 70 min

Keterangan :

ER: tahanan listrik RRCO2 : reaktivitas anoda terhadap gas CO2

FS: fluxtural strength RRO2 : reaktivitas anoda terhadap gas O2

CS: kekuatan tekan YM: young modulus

4.2 Pembahasan

Dari data pengamatan diatas terdapat beberapa data yang tidak memenuhi standart

parameter kualitas anoda dari standart PT INALUM. Parameter kualitas anoda

yang dipengaruhi oleh pemakaian butt terhadap penambahan Coal Tar Pitch

adalah:

1. Apparent Density ( Kerapatan Anoda )

Berdasarkan data pengamatan diatas pada tanggal 24 Oktober 2009 dengan

No. Lot 14.6.4049 kualitas anoda terhadap AD belum memenuhi standart PT

INALUM yaitu 1.539. Nilai ini merupakan dibawah standart. Sedangkan

standart PT INALUM densitas tersebut bernilai 1.56 minimum. Hal ini

disebabkan oleh faktor komposisi granulometri ( perbandingan jumlah kokas)

dan juga Coal Tar pitch. Dalam komposisi granulometri diperlukan ketepatan

perbandingan antara kokas kasar I, kokas kasar II, medium, dan Fine. Jika

perbandingan kokas tidak tepat maka akan menyebabkan pori-pori anoda

menjadi tidak rapat. Sehingga membutuhkan CTP yang banyak. Tetapi dalam

hal ini CTP yang digunakan dibawah standart yaitu 14,57 %. Komposisi

granulometri ini mempengaruhi jika terlalu banyak kokas kasar I

dibandingkan dengan fine maka akan memberikan celah pada anoda.

Densitas merupakan penentu umur anoda ditungku reduksi. Semakin tinggi

nilai AD maka semakin rapat ukuran partikel didalam anoda sehingga

memperpanjang umur anoda. Sebaliknya semakin rendah nilai AD maka nilai

kemampuan alir udara dalam anoda semakin besar sehingga menimbulkan

celah pada anoda tersebut dan mudah teroksidasi oleh udara. Akibatnya

banyak terjadi debu pada tungku reduksi yang menyebabkan panas tidak

keluar sehingga terjadi temperatur yang tinggi. Selain itu nilai densitas yang

rendah menyebabkan anoda mudah rontok/banyaknya anoda yang jatuh

kedalam tungku yang akan mempengaruhi kualitas anoda. Banyaknya anoda

yang jatuh menyebabkan terjadinya pergantian anoda sebelum waktunya dan

apabila tidak dilakukan pergantian maka elektrolit akan menyentuh stub yang

menyebabkan timbulnya korosi pada stub anoda sehingga kadar Fe akan

meningkat dalam aluminium yang dihasilkan dan mutu dari aluminium

tersebut akan menurun.

2. Reaktivitas terhadap CO2 (RRCO2)

Berdasarkan data pegamatan nilai reaktivitas terhadap CO2 masih ada

yang tidak memenuhi standar yaitu pada tanggal 24 oktober sebesar 88,48.

Nilai ini masih dibawah standart PT INALUM yaitu 90 min. Reaktivitas

terahadap CO2 adalah parameter yang menyatakan seberapa banyak anoda

karbon yang hilang karena bereaksi dengan gas CO2. Reaktivitas terhadap CO2

yang rendah disebabkan karena penggunaan CTP yang tidak sesuai standart

dan juga karena butt yang kembali dari pabrik reduksi masih mengandung butt

dust. Butt yang masih mengandung butt dust tidak bagus terhadap kualitas

anoda tidak tahan terhadap gas CO2 yang akan menyebabkan anoda terkikis

dan jatuh kebawah. Sehingga akan meningkatkan konsumsi anoda.

Apabila nilai RRCO2 tidak memenuhi standart maka akan

mengakibatkan terjadinya debu karbon. Jika terjadi debu karbon maka akan

meningkatkan temperature tinggi karena kelebihan panas pada tungku akan

terhambat keluar.

3. Reaktivitas terhadap O2 (RRO2)

Berdasarkan data hasil pengukuran kualitas anoda, nilai reaktivitas

terhadap O2 sudah memenuhi standart ketetapan PT INALUM yaitu 70% min.

Reaktivitas terhadap O2 merupakan pengamatan yang menyatakan seberapa

banyak anoda karbon yang hilang karena bereaksi dengan gas O2. Nilai

rekativitas O2 yang rendah disebabkan karena nilai AD yang rendah ( karena

penambahan CTP yang tidak optimal ). Jadi, jika nilai AD rendah maka nilai

RO2 juga rendah sehingga menyebabkan anoda karbon mudah teroksidasi

dengan udara yang akan menimbulkan debu karbon dipermukaan elektrolit

yang menghambat panas untuk keluar dari pot reduksi sehingga temperatur

tinggi.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Dari analisa kerja praktik dan pengamatan beserta pembahasan – pembahasan

yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Pengaruh coal tar pitch terhadap kualitas anoda adalah meningkatkan nilai

apparent density sehingga dapat memperpanjang usia anoda di tungku reduksi

dan meningkatkan RRCO2 dan RRO2 anoda.

2. Pengaruh pemakaian butt terhadap penambahan CTP adalah meningkatkan

terjadinya debu di tungku reduksi. Pemakaian butt yang banyak maka CTP

yang digunakan akan bertambah karena butt yang kembali dari tungku reduksi

masih mengandung butt dust yang mempengaruhi reaktivitas anoda terhadap

gas CO2 sehingga memperpendek umur anoda di tungku reduksi dan mutu

aluminium akan turun.

5.2Saran

1. Untuk meningkatkan kualitas anoda yang baik perlu diperhatikan bahan

bakunya, proses pengadonan serta proses pemanggangan

2. Untuk mengurangi pemakaian anoda tidak hanya dilakukan dengan

penambahan CTP tetapi dapat digunakan metode lain yang lebih baik

DAFTAR PUSTAKA

Grjotheim,K. 1988. Aluminium Smelter Technology. 2nd Edition. Germany :

Aluminium-verlag

Hulse,K.L. 2000. Anode Manufacture. Switzerland : R & D Carbon Ltd

Hume. 1999. Anode Reactivity, Influence of Material Properties. Switzerland : R&D Carbon Ltd

Oxtoby,D.W. 2003. Prinsip – Prinsip Kimia Modern. Jilid 2. Jakarta: Erlangga

PT INALUM. 2003. Manual Operasi Green Plant, Baking Plant and Rodding Plant. Seksi Karbon

PT INALUM. 2009. Modul Pelatihan OJT(On The Job Training) Reduksi.Kuala Tanjung : Seksi Reduksi

Theodore,L. 2000. Chemistry The Central Science. Eighth Edition. New York : Prentice-Hall

Zainal,S. 1990. Pitch, Sifat dan Pengaruhnya dalam Pembuatan Blok Anoda. Kuala Tanjung : Seksi Karbon

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Anoda karbon yang digunakan harus berkualitas bagus. Parameter kualitas anoda dapat diukur dari sifat-sifat blok anoda tersebut.

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran sifat-sifat Green Block dan Baked Block

Hal Satuan Tanggal/oktober Standart

16 17 18 22 23 24

M a te ri al No. Pengapalan

Kokas I M-08 M-08 M-08 M-08 M-08 M-08 Kokas II G-22 G-22 G-22 G-22 G-22 G-22 Kokas III EXPC EXPC EXPC EXPC EXPC EXPC Rasio

Pencampuran

Kokas I % 60 60 60 60 60 60

Kokas II % 40 40 40 40 40 40

No. Pengapalan Pitch

Pitch I H-04 H-04 H-04 H-04 H-04 H-04

Pitch II

Rasio pencampuran Pitch

(I) % 100 100 100 100 100 100

Puntung(Butts) _{% 28} 28 _{28 25 25 25 28%}

Binder (Aktual) _{% 14,78 15,01 14,75 14,78 14,59 14,57 15%}

S ifa t a noda No. Lot MGH X 14.8.19 50 15.1.22 51 14.8.28 50 14.8.34 50 14.6.39 01 14.6.40 49

BB AD Core g/cc 1.577 1.597 1.59 1.619 1.578 1.539 1.565 min

ER µΩm 55.1 57.6 54.4 55.9 57 61.1 58 maks

FS kg/cm2 137 118.9 140 140.7 147.1 122.9 110 min CS kg/cm2 440.6 551.3 534 338.9 522.2 385.1

370 min - 580 maks

YM Gpa 4.26 4.61 10.9 2.97 5.68 4.5 8.0 maks

RRCO2 % 94.47 92,85 94.1 93.55 93.56 88,48 90 min

RRO2 % 90.86 88,6 92.4 91.17 88.46 89.23 70 min

Keterangan :

ER: tahanan listrik RRCO2 : reaktivitas anoda terhadap gas CO2 FS: fluxtural strength RRO2 : reaktivitas anoda terhadap gas O2 CS: kekuatan tekan YM: young modulus

4.2 Pembahasan

Dari data pengamatan diatas terdapat beberapa data yang tidak memenuhi standart parameter kualitas anoda dari standart PT INALUM. Parameter kualitas anoda yang dipengaruhi oleh pemakaian butt terhadap penambahan Coal Tar Pitch adalah:

1. Apparent Density ( Kerapatan Anoda )

Berdasarkan data pengamatan diatas pada tanggal 24 Oktober 2009 dengan No. Lot 14.6.4049 kualitas anoda terhadap AD belum memenuhi standart PT INALUM yaitu 1.539. Nilai ini merupakan dibawah standart. Sedangkan standart PT INALUM densitas tersebut bernilai 1.56 minimum. Hal ini disebabkan oleh faktor komposisi granulometri ( perbandingan jumlah kokas) dan juga Coal Tar pitch. Dalam komposisi granulometri diperlukan ketepatan perbandingan antara kokas kasar I, kokas kasar II, medium, dan Fine. Jika perbandingan kokas tidak tepat maka akan menyebabkan pori-pori anoda menjadi tidak rapat. Sehingga membutuhkan CTP yang banyak. Tetapi dalam hal ini CTP yang digunakan dibawah standart yaitu 14,57 %. Komposisi granulometri ini mempengaruhi jika terlalu banyak kokas kasar I dibandingkan dengan fine maka akan memberikan celah pada anoda. Sebaliknya jika fine terlalu banyak maka dibutuhkan CTP yang banyak pula.

Densitas merupakan penentu umur anoda ditungku reduksi. Semakin tinggi nilai AD maka semakin rapat ukuran partikel didalam anoda sehingga memperpanjang umur anoda. Sebaliknya semakin rendah nilai AD maka nilai kemampuan alir udara dalam anoda semakin besar sehingga menimbulkan celah pada anoda tersebut dan mudah teroksidasi oleh udara. Akibatnya banyak terjadi debu pada tungku reduksi yang menyebabkan panas tidak keluar sehingga terjadi temperatur yang tinggi. Selain itu nilai densitas yang rendah menyebabkan anoda mudah rontok/banyaknya anoda yang jatuh kedalam tungku yang akan mempengaruhi kualitas anoda. Banyaknya anoda yang jatuh menyebabkan terjadinya pergantian anoda sebelum waktunya dan apabila tidak dilakukan pergantian maka elektrolit akan menyentuh stub yang menyebabkan timbulnya korosi pada stub anoda sehingga kadar Fe akan meningkat dalam aluminium yang dihasilkan dan mutu dari aluminium tersebut akan menurun.

2. Reaktivitas terhadap CO2 (RRCO2)

Berdasarkan data pegamatan nilai reaktivitas terhadap CO2 masih ada yang tidak memenuhi standar yaitu pada tanggal 24 oktober sebesar 88,48. Nilai ini masih dibawah standart PT INALUM yaitu 90 min. Reaktivitas terahadap CO2 adalah parameter yang menyatakan seberapa banyak anoda karbon yang hilang karena bereaksi dengan gas CO2. Reaktivitas terhadap CO2 yang rendah disebabkan karena penggunaan CTP yang tidak sesuai standart dan juga karena butt yang kembali dari pabrik reduksi masih mengandung butt

dust. Butt yang masih mengandung butt dust tidak bagus terhadap kualitas

anoda tidak tahan terhadap gas CO2 yang akan menyebabkan anoda terkikis dan jatuh kebawah. Sehingga akan meningkatkan konsumsi anoda.

Apabila nilai RRCO2 tidak memenuhi standart maka akan mengakibatkan terjadinya debu karbon. Jika terjadi debu karbon maka akan meningkatkan temperature tinggi karena kelebihan panas pada tungku akan terhambat keluar.

3. Reaktivitas terhadap O2 (RRO2)

Berdasarkan data hasil pengukuran kualitas anoda, nilai reaktivitas terhadap O2 sudah memenuhi standart ketetapan PT INALUM yaitu 70% min. Reaktivitas terhadap O2 merupakan pengamatan yang menyatakan seberapa banyak anoda karbon yang hilang karena bereaksi dengan gas O2. Nilai rekativitas O2 yang rendah disebabkan karena nilai AD yang rendah ( karena penambahan CTP yang tidak optimal ). Jadi, jika nilai AD rendah maka nilai RO2 juga rendah sehingga menyebabkan anoda karbon mudah teroksidasi dengan udara yang akan menimbulkan debu karbon dipermukaan elektrolit yang menghambat panas untuk keluar dari pot reduksi sehingga temperatur tinggi.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Dari analisa kerja praktik dan pengamatan beserta pembahasan – pembahasan yang dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Pengaruh coal tar pitch terhadap kualitas anoda adalah meningkatkan nilai apparent density sehingga dapat memperpanjang usia anoda di tungku reduksi dan meningkatkan RRCO2 dan RRO2 anoda.

2. Pengaruh pemakaian butt terhadap penambahan CTP adalah meningkatkan terjadinya debu di tungku reduksi. Pemakaian butt yang banyak maka CTP yang digunakan akan bertambah karena butt yang kembali dari tungku reduksi masih mengandung butt dust yang mempengaruhi reaktivitas anoda terhadap gas CO2 sehingga memperpendek umur anoda di tungku reduksi dan mutu aluminium akan turun.

5.2Saran

1. Untuk meningkatkan kualitas anoda yang baik perlu diperhatikan bahan bakunya, proses pengadonan serta proses pemanggangan

2. Untuk mengurangi pemakaian anoda tidak hanya dilakukan dengan penambahan CTP tetapi dapat digunakan metode lain yang lebih baik seperti pengurangan butt dust pada butt yang dihasilkan ditungku reduksi

DAFTAR PUSTAKA

Grjotheim,K. 1988. Aluminium Smelter Technology. 2nd Edition. Germany : Aluminium-verlag

Hulse,K.L. 2000. Anode Manufacture. Switzerland : R & D Carbon Ltd

Hume. 1999. Anode Reactivity, Influence of Material Properties. Switzerland : R&D Carbon Ltd

Oxtoby,D.W. 2003. Prinsip – Prinsip Kimia Modern. Jilid 2. Jakarta: Erlangga

PT INALUM. 2003. Manual Operasi Green Plant, Baking Plant and Rodding Plant. Seksi Karbon

PT INALUM. 2009. Modul Pelatihan OJT(On The Job Training) Reduksi.Kuala Tanjung : Seksi Reduksi

Theodore,L. 2000. Chemistry The Central Science. Eighth Edition. New York : Prentice-Hall

Zainal,S. 1990. Pitch, Sifat dan Pengaruhnya dalam Pembuatan Blok Anoda. Kuala Tanjung : Seksi Karbon