Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
karbon membentuk anoda dan larutan kriolit didalam tank dan dibersihkan dengan anhidrat aluminium oksida alumina sebagai tambahan.
Anoda karbon biasanya dipakai berulang – ulang setiap waktu dibawah kondisi normal dan anoda dipakai untuk mereduksi proses aluminium dan harga untuk setiap
anoda dibutuhkan biaya yang cukup tinggi. Aliran elektrik pada umumnya menggunakan larutan kriolit untuk
menghasilkan larutan aluminium. Pada temperatur sekitar 1000
o
C. Pada titik ini logam aluminium diproses menjadi logam dan dikumpulkan dibawah sel. Secara
bertahap larutan logam aluminium dialirkan kecetakan , pendinginan dan pembentukan aluminium batangan. Proses aluminium dasarnya adalah lebih dari 99,9
murni selanjutnya elektrolitik memberikan logam sekitar 99,9 murni. Nilai elektronika memiliki kekuatan yang paling penting dalam produksi
aluminium. Sebagai pertimbangan lokasi gedung aluminium dekat sumber tenaga rendah, lebih baik dekat sumber material dasar atau dekat perdagangan untuk
menyelesaikan produk. Untuk pertama kali pelanggan dari perusahaan Niagar Falls gedung aluminium. Digedung hidroelektrik memiliki kekuatan teknisi sungai berasal
dari lembah dan Colombia dan sungai lawrence juga menyediakan listrik untuk gedung aluminium.
Jesse.,H.,1963
2.1.2. Proses Elektrolisa Aluminium
Pada tahun 1886 ketika dua orang ilmuan kimia, yaitu Charles M Hall dari Amerika dan Paul Heroult dari Prancis. Dalam waktu yang hampir bersamaan
mengemukakan sebuah proses elektrolisa praktis untuk memproduksi aliminium. Faktor utama keberhasilan proses Hall-Heroult adalah pada penggunaan larutan
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
cryolit Na
3
AlF
6
sebagai pelarut alumina. Elektrolisa memilki kemungkinan untuk terjadi apabila ion dapat bergerak menuju elektroda adalah dengan cara melarutkan
senyawa yang terelektrolisa didalam air. Hal ini tidak mungkin terjadi pada kasus aluminium karena air lebih mudah tereduksi ketimbang aluminium Al
3+
, sebagaimana ditunjukkan standart potensial reduksi dibawah ini :
Al
3+
+ 3e Al
o
= - 166 V 2H
2
O + 2e H
2
+ 2OH
- o
= - 0,83 V
Pergerakan ion tidak dapat dihasilkan dengan cara melarutkan garam- garamnya. Tetapi lebur Al
2
O
3
sangat membutuhkan suhu yang sangat tinggi yaitu sekitar 2050
o
C, untuk melarutkan logam oksida. Campuran alumina Al
2
O
3
dan Na
3
AlF
6
ternyata dapat larut pada suhu 1000
o
C dan hasil campuran logam dapat digunakan untuk memperoleh logam aluminium secara elektrolisa. Setelah
ditemukannya prosesHall-Heroult, harga logam aluminium sangat berubah menurun sangat dratis dan proses ini menjadi satu-satunya proses peleburan aluminium yang
sangat praktis dan ekonomis serta banyak digunakan dalam dunia industri pembuatan aluminium.
Bauksit tidak sepenuhnya terdiri dari alumina aluminium oksida, tetapi juga terdiri dari oksida besi, silikon dan titanium serta beberapa material silika yang
bervariasi. Untuk mendapatkan serbuk-serbuk alumina maka batuan-batuan bauksit dilarutkan dengan natrium klorida NaCl.
Logam oksida lainnya pada awalnya berbentuk larutan, larutan tersebut terdiri dari ion alumina Al
2
O
3
yang terpisah dari endapan oksida lainnya dan diasamkan dengan menggunakan gas karbon dioksida, menghasilkan endapan alumina hidrat :
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
2 CO
2g
+ 2 AlO
2 -
aq
+ n + 1 H
2
O
l
HCO
3 -
aq
+ Al
2
O
3
n.H
2
O
s
Alumina yang dimurnikan kemudian dicampurkan dengan kriolit dan cairan logam dan kemudian ion aluminium direduksi menjadi logam aluminium pada sebuah
sel elektrolisa. Karena larutan elektrolit terdiri dari banyak ion aluminium, dan proses kimianua belum sempurna. Dibawah ini merupakan reaksi alumina dengan anion
kriolit :
Al
2
O
3
+ 4 AlF
6
3 Al
2
OF
6 2-
+ 6 F
–
Reaksi elektrodanya adalah sebagai berikut : Reaksi Katoda
: AlF
6 3+
+ 3e Al + 6 F
–
Reaksi Anoda :
2 AlOF
6 2-
+ 12 F
-
4 AlF
6 3-
+ CO
2
+ 4e
-
Reaksi yang terjadi pada sel elektrolisa dapat dituliskan sebagai berikut :
2 Al
2
O
3
+ 3 C 4 Al + 3 CO
2
Aluminium yang diproduksi pada proses elektrolisa ini menghasilkan kemurnian yang tinggi yaitu sebesar 99,5. Untuk dapat digunakan sebagai struktur
material. Aluminium dikombinasikan dengan logam lain seperti Zn digunakan untuk pembuatan Mn mangan yang digunakan untuk pembuatan peralatan memasak,
tangki yang terbuat dari logam dan lain sebagainya. Hasil produksi aluminium
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
digunakan sebanyak 5 untuk pembuatan keperluan barang-barang elektronik di kawasan Amerika Serikat. Steven. S., 3003
Cara memperolah aluminium murni mencakup empat tahap : 1.
Penyiapan bauxit pelumatan, pencucian, pengeringan, penggerusan. 2.
Penjernian bauxit menjadi tanah tawas murni oksid aluminium Al
2
O
3
melalui cara Bayer.
3. Penyerapan zat asam reduksi tanah tawa hingga menjadi aliminium mentah
melalui elektrolisa lebur dengan kryolith sebagai bahan pelarut Na
3
AlF
6
. 4.
Peleburan alih wujud menjadi aluminium murni 99,5 – 99,8 Al. Karl Gruber.,1985
Anoda dan Kegunaannya
Anoda adalah elektroda dengan muatan listrik positif dalam proses elktrolisa. Anoda merupakan elektroda tempat terjadinya reaksi oksidasi. Tujuan utama
pembuatan anoda anode di PT.INALUM adalah untuk menyediakan sumber anoda bagi keperluan proses peleburan aluminium sehingga kemurnian produk aluminium
sangat dipengaruhi oleh kualitas bahan baku yang digunakan dan kualitas anoda yang dihasilkan.
Anoda yang digunakan pada peleburan aluminium sesuai dengan proses Hall- Haroult merupakan material karbon. Berdasarkan keperluan proses peleburan
aluminium, anoda dibagi menjadi dua jenis yaitu : 1.
Sorderberg Anode Furnace SAF 2.
Prebaked Anode Furnace PAF SAF adalah sistem pot yang menggunakan anoda pasta tercetak dalam bentuk
briket. Anoda ini diumpankan secara berkesinambungan. Pemanggangan pasta anoda
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
berasal dari panas yang ditimbulkan oleh bath. Arus listrik pada anoda jenis ini mengalir stud vertikal.
Sedangkan PAF adalah sistem pot yang menggunakan anoda yang pasta karbonnya dicetak dan dipanggang baked di Anode Baking Furnace pada temperatur
1100 – 1200
o
C. Anoda baking kemudian diberi tangkai rod yang berfungsi sebagai penyangga dan penghantar arus listrik dalam proses elektrolisa. Untuk lebih jelas
dapat dilihat pada gambar 2. Jenis anoda yang digunakan d PT.INALUM adalah anoda jenis PAF.
Karbon merupakan bahan baku pembuatan anoda yang terdiri dari coke, butt dan green scrap sebagai filler serta hard pitch sebagai binder. Selain berfungsi
sebagai reaktan yang terjadi reduktor pada proses elektrolisa, alumina menjadi aluminium, anoda karbon juga berfungsi untuk menghantar arus listrik menuju katoda
melalui elektrolit. Material karbon dipiih sebagai anoda dengan alasan-alasan sebagai berikut :
1. Memiliki daya tahan panas yang tinggi
2. Konduktivitas panas yang tinggi
3. Ketahanan yang tinggi terhadap perubahan panas mendadak
4. Densitas yang rendah, apperent density : 1,4 – 1,7
5. Ketahanan yang tinggi terhadap bahan-bahan kimia
6. Harganya relatif murah
Namun demikian material karbon memiliki kelemahan, diantaranya karbon mudah teroksidasi oleh :
1. Oksigen pada temperatur 500
o
C 2.
Karbondioksida pada temperatur 900
o
C 3.
Air pada temperatur 700
o
C
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
Bahan Dasar Anoda
Anoda karbon tersusun atas bahan 85 pengisi utama filler dimana 60 kokas dan 25 butt dan 15 Coal Tar Pitch CTP sebagai bahan pengikat binder.
Komposisi ini berbeda-beda untuk setiap pabrik peleburan. Sekrap mentah yang merupakan buangan dari adonan mentah kembali bahan tersebut menjadi bahan
tambahan pembuatan anoda. Sifat dari anoda sangat dipengaruhi oleh komposisi granulometrik, komposisi granulometrik adalah perbandingan ukuran partikel yang
digunakan sebagai bahan dasar pembuatan anoda. Material ini dipilih sebagai bahan penyusun anoda dengan alasan sebagai
berikut : a.
Memiliki daya panas yang tinggi dimana titik Sublimasi mencapai 4200
o
C pada 1 atm dan titik leleh 3700
o
C pada tekanan 100 atm. b.
Konduktifitas elektrik yang tinggi 4-10 . 10
-3
ohmcm. c.
Konduktifitas panas yang tinggi sama dengan logam rata-rata. d.
Ekspansi panas yang rendah ± 0,5 kali tembaga. e.
Densitas yang rendah yaitu apparent density : 1,4-1,7 spesific grafity max 2,6 f.
Ketahan yang tinggi terhadap bahan-bahan kimia. g.
Harga relatif murah, namun demikian material karbon memiliki kelemahan, karena karbon mudah terokasidasi dengan perlakuan sebagai berikut :
1. Oksigen pada temperatur 500
o
C 2.
Karbon dioksida pada temperatur 900
o
C. 3.
Air pada temperatur 700
o
C Grjothein, Kai and Halvor., 1993
Bagian Anoda
Anoda merupakan bahan yang sangat penting dalam proses reduksi aluminium ingot. Anoda terdiri dari dua bagian :
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
1. Filler bahan pengisi yang terdiri dari ;
a. Kokas Kokas diperoleh dengan jalan memanaskan batubara tanpa pemasukan udara.
Jikalau udara dimasukkan maka batubara akan terbakar. Kokas yang didapat dari fabrikasi kokas mempunyai kekuatan tekan yang tinggi. Oleh sebab itu kokas dapat
digunakan dalam dapur. Beumer Ing., 1994 Kokas yang digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan blok anoda
mentah adalah merupakan residu dari hasil minyak bumi yang terdiri dari beberapa material dengan komposisi tertentu sesuai dengan table 2.1.
Tabel 2.1. Spesifikasi standard kokas yang diizinkan oleh PT. INALUM
Spesifikasi Satuan
Nilaivalue Moisture
0,3 Max. Volatiles Matter
0,45 Max. Ash
0,25 Max. Sulphur
1,5 Max. Si
ppm 200 Max.
Fe ppm
300 Max. Ni
ppm 150 Max.
Na ppm
150 Max. Ca
ppm 150 Max.
V B D -20 ~ +48 mesh gcc
0,84 Min. Real density
gcc 2,06 Min.
Particle size -
30 ~ 45 Sumber : Work Instruction. 2004 Baking Plant
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
Pembuatan blok anoda mentah dibuat dengan proses pencampuran blending beberapa bahan baku dan dengan ukuran kokas yang bervariasi sesuai dengan
komposisi granulometrik. Adapun ukuran kokas yang digunakan pada pembuatan blok anoda mentah adalah :
Kasar 1 C-1 = 18 – 5 mm
Kasar 2 C-2 = 5 – 1 mm
Medium = 1 – 0,2 mm
Fine = 0,2 mm
b. Sekrap Mentah Sekrap mentah yang digunakan di pabrik anoda mentah berasal dari dua sumber :
1. Pasta yang rusak reject yaitu, capuran material yang tidak layak untuk
di cetak karena tidak memenuhi standard spesifikasi. Pasta reject ini biasanya diakibatkan oleh pencampuran row material yang tidak
sempurna terlalu keras atau terlalu lembek atau tidak homogen dengan sempurna.
2. Blok anoda mentah yang rusak reject misalnya, retak, berpori-pori
terlalu besar pada permukaan porosity, tinggi blok anoda mentah yang tidak sesuai standard, pecah, dll.
Pemakaian sekrap mentah ini jumlahnya tergantung pada persediaan bahan, rata - rata berkisar 0,5 – 2,5 tonjam. Sebelum dicampurkan, sekrap mentah
harus dihancurkan terlebih dahulu untuk mendapatkan ukuran yang tidak terlalu besar. Pemakaian green scrap ini tergantung dari persedian yang ada di pabrik karbon,
rata-rata 0,5 – 0,25 tonjam. Sebelum dicampurkan, green scrap dihancurkan terlebih dahulu yang bertujuan untuk mendapatkan ukuran yang tidak terlalu besar, sehingga
mudah untuk dilakukan pencetakkan. Grjotheim, Kai and B.J. Welch, 1988
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
c. Puntung Anoda Sisa Butt
Butt merupakan salah satu bahan dalam pembuatan blok anoda mentah. Umumnya yang dimaksud dengan butt anoda adalah anoda yang tersisa setelah
digunakan dalam pot reduksi. Sumber anoda sisa ada dua macam yaitu: 1
Sisa anoda yang telah dipakai pada proses elektrolisa pada pot reduksi yang diperoleh setelah anoda dipakai ± 28 hari. Berat puntung anoda sisa berkisar
300 kg. 2
Anoda panggang rusak yang diakibatkan oleh: -
anoda panggang yang mengalami oksidasi -
anoda panggang yang mengalami keretakan crack, dan anoda panggang yang mengalami perubahan bentuk deformasi
- anoda panggang yang mengalami porosity memiliki pori-pori
yang banyak Puntung anoda sisa yang akan digunakan dalam pembuatan blok anoda mentah
harus dibersihkan dahulu dengan crust breaker dan dihancurkan dengan alat penghancur dengan ukuran 18 – 3 mm dan 3mm. Jumlah pemakaian puntung anoda
sisa umumnya 15 – 25 . d.
Coal Tar Pitch CTP Coal tar pitch dalam pembuatan blok anoda mentah berfungsi sebagai
pengikat butiran-butiran kokas pengisi. Coal tar pitch berasal dari hasil residu pengolahan batu bara. Kualitas coal tar pitch harus diperhatikan, apabila kualitas CTP
rendah akan mengganggu produksi aluminium, mengurangi efesiensi, dan meningkatkan impurity. Caol Tar Pitch sering juga disebut dengan Binder yang
berfungsi seagai perekat hingga terbentuk pasta. Pitch dalam pencampuran anoda membasahi permukaan kokas dan partikel butt dan menimimbulkan perubahan pasta
Astri Ramadhani : Pengaruh Temperatur Pasta Terhadap Mutu Anoda Di PT. Indonesia Asahan Aluminium, 2010.
menjadi green anode selama pencentakan. Sebelum digunakan CTP harus dicairkan terlebih dahulu dengan menggunakan minyak marlotherm dengan suhu ±200º C
didalam TK-204. CTP yang digunakan di PT. INALUM berasal dari Jepang , Cina, India dan lain – lain dengan spesifikasi tertentu sesuai dengan table 2.2.
Tabel 2.2 Spesifikasi CTP yang digunakan di PT. INALUM
Gambar 2.1. Coal Tar Pitch Distilation
2.3.2. Proses Pembuatan Anoda Mentah Green Block
