Pengaruh Kadar AlF3 dan CaF2 pada Komposisi Bath Terhadap Efisiensi Arus di PT Inalum Kuala Tanjung

PENGARUH KADAR

PADA KOMPOSISI

BATH

TERHADAP EFISIENSI ARUS

DI PT.INALUM KUALA TANJUNG

TUGAS AKHIR

WAHIDA FEBRIANA

092401040

PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2012

PENGARUH KADAR PADA KOMPOSISI BATH TERHADAP EFISIENSI ARUS

DI PT.INALUM KUALA TANJUNG

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

WAHIDA FEBRIANA 092401040

PROGRAM STUDI DIPLOMA III KIMIA INDUSTRI DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2012

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH KADAR DAN PADA

KOMPOSISI BATH TERHADAP EFISIENSI ARUS

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : WAHIDA FEBRIANA

Nomor Induk Mahasiswa : 092401040

Program Studi : D3 KIMIA INDUSTRI

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui, Medan, Juni 2012 Disetujui oleh

Program Studi D3 Kimia Dosen Pembimbing

Ketua,

Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si. Dr. Rumondang Bulan, MS.

NIP : 195512181987012001 NIP : 195408301985032001

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan, MS. NIP : 195408301985032001

PERNYATAAN

PENGARUH KADAR PADA KOMPOSISI BATH

TERHADAP EFISIENSI ARUS DI PT.INALUM KUALA TANJUNG

TUGAS AKHIR

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

Medan, Juli 2012

WAHIDA FEBRIANA 092401040

PENGHARGAAN

Bismillahirrahmanirrahiim

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

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

2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS sebagai Ketua Departemen Kimia FMIPA USU dan sebagai dosen pembimbing yang dengan ikhlas telah meluangkan waktu, saran, petunjuk untuk membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Ibu Dra. Emma Zaidar, M.Sc sebagai Ketua Program studi D-3 Kimia FMIPA USU 4. Teman - teman satu PKL penulis yaitu Surya, Dila, Udin, Hendru, dan Maskur yang

mana sama-sama menimba ilmu di PT. INALUM dan memberikan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Teman – teman penulis Mandayani, In In Situmorang, Ervina, Raisa Grace, Nurul Ulfa, Ade Khana, dan Dewi Indah yang memberi dukungan selama ini.

6. Teman khusus penulis Putra Eka Sudjana yang memberi semangat dan mambantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

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

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

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

ABSTRAK

Dalam produksi aluminium proses elektrolisa membutuhkan media larutan elektrolit yaitu berupa bath (kriolit). Bath memiliki komposisi diantaranya AlF3 dan CaF2 yang dapat mempengaruhi keasaman bath (Sa). AlF3 merupakan komponen penting di dalam bath untuk menurunkan titik lebur bath dan juga sebagai katalis. Keasaman bath pada operasi tungku reduksi berkisar antara 8,5% - 11,5%. Keasaman bath yang tinggi akan menyebabkan liquid temperatur turun dan kemampuan melarutkan alumina (Al2O3) berkurang ini akan mengganggu produktivitas aluminium yang menyebabkan efisiensi arus berkurang. Oleh karena itu, komposisi keasaman bath harus dikontrol untuk efisiensi arus yang optimal.

THE CONTENT EFFECT OF AlF3 AND CaF2 IN COMPOSITION BATH TO CURRENT EFFICIENCY

AT PT INALUM KUALA TANJUNG

ABSTRACT

In the production of aluminum electrolysis process requires medium is an electrolyte solution bath (cryolite). Bath has a composition such as AlF3 and CaF2 which can affect the acidity of the bath (Sa). AlF3 is an important component in the bath to lower the melting point bath and also as a catalyst. Acidity of the bath on the reduction furnace operation ranged between 8.5% - 11.5%. High acidity of the bath which will cause a decrease in liquid temperature and the ability to dissolve the alumina (Al2O3) is reduced this will reduce the productivity of aluminum which causes the current efficiency decreases. Therefore, the composition of the acidity of the bath should be controlled for optimum current efficiency.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Tabel x

Daftar Gambar xi

Bab I Pendahuluan 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 3

1.3 Tujuan 3

1.4 Manfaat 3

Bab II Tinjauan Pustaka 4

2.1 Sejarah Aluminium 4

2.1.1 Aluminium 5

2.2 Alumina 6

2.2.1 Kecepatan Melarut Alumina (Al2O3) Pada Cairan Kriolit8

2.3 Larutan Elektrolit (Bath) 9

2.3.1 Keasaman Bath 12

2.3.2 Temperatur Liquidus 12

2.3.3 Superheat 14

2.3.4 Komposisi Bath 14

2.4 Soda Abu (Na2CO3) 15

2.5 Aluminium Fluorida (AlF3) 15

2.6 Elektrolisis 16

2.6.1 Hukum Elektrolisis Faraday 18

2.7 Elektrolisis Aluminium 20

2.7.1 Reaksi Utama Elektrolisis Aluminium 22

2.8 Efisiensi Arus 23

2.9 Efek Anoda (Anode Effect) 24

Bab III Bahan dan Metode 26

3.1 Alat dan Bahan 26

3.1.1 Alat 26

3.1.2 Bahan 26

3.2 Prosedur 27

Bab IV Hasil dan Pembahasan 29

4.1 Hasil 29

4.2 Perhitungan 31

4.3 Pembahasan 33

Bab V Kesimpulan dan Saran 36

5.1 Kesimpulan 36

5.2 Saran 37

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sifat – Sifat Fisik dan Kimia dari Aluminium 6

Tabel 2.2 Spesifikasi Alumina 7

Tabel 2.3 Sifat – Sifat Kriolit dan Kegunaannya 9

Tabel 2.4 Spesifikasi Soda Abu (Na2CO3) 15

Tabel 2.5 Spesifikasi AlF3 16

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Komponen Bath Pada Tungku Reduksi 29

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan LT (Liquidus Temperatur) 30

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan CE (Current Eficiency) 30

DAFTAR GAMBAR

Halaman

ABSTRAK

Dalam produksi aluminium proses elektrolisa membutuhkan media larutan elektrolit yaitu berupa bath (kriolit). Bath memiliki komposisi diantaranya AlF3 dan CaF2 yang dapat mempengaruhi keasaman bath (Sa). AlF3 merupakan komponen penting di dalam bath untuk menurunkan titik lebur bath dan juga sebagai katalis. Keasaman bath pada operasi tungku reduksi berkisar antara 8,5% - 11,5%. Keasaman bath yang tinggi akan menyebabkan liquid temperatur turun dan kemampuan melarutkan alumina (Al2O3) berkurang ini akan mengganggu produktivitas aluminium yang menyebabkan efisiensi arus berkurang. Oleh karena itu, komposisi keasaman bath harus dikontrol untuk efisiensi arus yang optimal.

THE CONTENT EFFECT OF AlF3 AND CaF2 IN COMPOSITION BATH TO CURRENT EFFICIENCY

AT PT INALUM KUALA TANJUNG

ABSTRACT

In the production of aluminum electrolysis process requires medium is an electrolyte solution bath (cryolite). Bath has a composition such as AlF3 and CaF2 which can affect the acidity of the bath (Sa). AlF3 is an important component in the bath to lower the melting point bath and also as a catalyst. Acidity of the bath on the reduction furnace operation ranged between 8.5% - 11.5%. High acidity of the bath which will cause a decrease in liquid temperature and the ability to dissolve the alumina (Al2O3) is reduced this will reduce the productivity of aluminum which causes the current efficiency decreases. Therefore, the composition of the acidity of the bath should be controlled for optimum current efficiency.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Aluminium ialah unsur melimpah ketiga terbanyak dalam kerak bumi (sesudah oksigen dan silikon), mencapai 8,2% dari massa total. Karena sifatnya yang sangat menguntungkan, penggunaan aluminium terus berkembang. Ini terlihat dari semakin banyaknya alat-alat yang diproduksi dengan menggunakan aluminium. Sehingga berkembanglah industri peleburan aluminium di berbagai negara, tidak terkecuali Indonesia, dimana pada 6 Januari 1976 di Jakarta dibentuklah PT. Indonesia Asahan Aluminium (INALUM) yang merupakan perusahaan joint venture antara Pemerintah Republik Indonesia dengan Nippon Asahan Aluminium Co.Ltd. (NAA).

PT. Inalum membangun pabrik peleburan yang beroperasi dengan kapasitas terpasang 510 pot yang terbagi dalam 3 gedung, sehingga di masing-masing gedung terdapat 170 pot. Dimana jenis tungku yang digunakan adalah Prebaked Anode Furnace (PAF) yaitu suatu sistem dimana anoda dipanggang terlebih dahulu (prebaked) sebelum dipergunakan (PT. INALUM, 2011)

Proses peleburan aluminium di PT. Inalum dilakukan dengan sistem elektrolisa dengan cara mereduksi alumina menjadi aluminium dengan menggunakan alumina, karbon, dan listrik sebagai material utama. Dimana material ini akan dimasukkan ke dalam tungku reduksi dengan temperatur operasi 955°C (± 10ºC), kuat arus yang dipakai adalah 190-200 kA dengan tegangan tiap pot sekitar 4,2 – 4,4 volt. Selain material utama, ada juga material penunjang yang fungsinya tidak kalah penting dengan material utama, yaitu kriolit, soda abu dan aluminium florida.

Produksi aluminium di PT. Inalum tidak selalu sesuai dengan yang diharapkan. Dimana umumnya persentase produk secara aktual lebih rendah dibandingkan dengan persentase produk secara teoritis. Ini diakibatkan karena beberapa faktor, salah satunya adalah keasaman bath (Sa) yang terlalu tinggi, yang dapat menyebabkan alumina tak dapat terlarut menjadi aluminium.

Elektrolit yang banyak mengandung sodium fluorida (NaF) akan meningkatkan Efisiensi Arus atau Current Efficiency (CE) karena bath seperti ini biasanya mengandung AlF3, LiF, MgF2 dan CaF2 adalah aditif yang dapat menaikkan CE. Konsentrasi AlF3 yang kecil pada bath akan menurunkan CE. Efisensi arus atau (Current Efficiency, CE) merupakan persentase perbandingan antara jumlah metal yang dihasilkan dari pot dengan jumlah metal yang dihasilkan secara teoritis.

Current Efficiency (CE) =

teoritis secara metal Berat tapping di yang metal Berat

x 100 %

Dalam sel elektrolisis modern, rata-rata CE adalah 95 – 96%, hal ini tergantung kepada prosedur teknis yang dilakukan (PT.INALUM, 2011).

3 dan 2 yang merupakan salah satu komposisi bath mempengaruhi keasaman,Efisiensi Arus, Temperatur Liqiudus di dalam tungku reduksi. Dalam hal ini

permasalahannya adalah bagaimana pengaruh kadar ₃ dan ₂ terhadap Temperatur

Liqiudus yang mempengaruhi Current Efficiency.

1.3. Tujuan

a) Untuk mengetahui kadar ₃ dan ₂ di dalam tungku reduksi

b) Untuk mengetahui dampak pada tungku reduksi akibat kekurangan dan kelebihan ₃ c) Untuk mengetahui hubungan Temperatur Liqiudus terhadap Efisiensi Arus

1.4. Manfaat

a) Dapat memberikan masukan bagi perusahaan dalam Sistem Pengontrolan Keasaman bath (Sa) terhadap Efisiensi Arus

b) Dapat menambah pengetahuan penulis tentang hubungan Temperatur Liqiudus terhadap Efisiensi Arus terhadap operasi tungku reduksi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sejarah Aluminium

Orang pertama yang telah berhasil memisahkan aluminium adalah H.Davy yaitu pada tahun 1808. Pada tahun 1825 Oersted dapat menghasilkan aluminium yang lebih murni dengan jalan memanaskan natrium amalgama dan natrium aluminium klorida. Pada tahun 1854, Henari Saint Clavil Deauville memproduksi aluminium dari natrium aluminium klorida dengan pemanasan menggunakan logam natrium sebagai katalisator. Proses ini telah berlangsung kurang lebih 35 tahun.

Pada tahun 1886 Charles Hall dari USA menghasilkan aluminium dari proses elektrolisa alumina yang dipisahkan dari campuran kriolit (Na3AlF6). Pada tahun yang sama Poult Heroult dari prancis mendapatkan hak paten dari negaranya untuk proses yang sama dengan Hall. Pada tahun 1983 kapasitas produksi aluminium dengan metode Hall-Heroult ini meningkat dan berkembang pesat (Grjotheim , 1988).

2.1.1. Aluminium

Aluminium ialah unsur melimpah ketiga terbanyak dalam kerak bumi (sesudah oksigen dan silikon), mencapai 8,2 % dari massa total. Bijih 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 % silikat 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. Bauksit mentah dilarutkan dalam natrium hidroksida

Al2O3 (s) + 2 OH (aq) + 3 H2O (l) → 2 Al(OH)4 (aq)

Dan dipisahkan dari besi oksida terhidrasi serta zat asing tak larut lainnya dengan penyaringan (Oxtoby, 2003).

Aluminium diperoleh dari jenis-jenis tanah liat tertentu (bauksit). Bauksit mula- mula dipisahkan lebih dahulu tanah-tawas murninya (oksida aluminium). Setelah itu pada oksida aluminium cair itu dikalsinasikan suatu prosedur elektrik. Oleh karena suhu lumer oksidaaluminium sangat tinggi yaitu 2050oC maka pengolahan aluminium sangat sukar. Logam aluminium mempunyai rumus kimia Al, mempunyai berat jenis 2,6 – 2,7 dengan titik cair sebesar 659oC. Aluminium adalah logam lunak, dan lebih keras dari pada timah putih, tetapi lebih lunak dari pada seng. Warna dari aluminium adalah putih kebiru-biruan. Aluminium dapat dihasilkan melalui proses elektrolisis. Proses elektrolisis yang dikembangkan untuk produksi

industrial adalah proses elektrolisis Hall-Heroult. Proses tersebut merupakan elektrolisis larutan alumina (Al2O3) di dalam lelehan kriolit (Na3AlF6) pada temperature 960oC sehingga dihasilkan aluminium cair.

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik dan Kimia dari aluminium

Item Kualifikasi

Nomor atom 13

Nomor massa 26,9815

Bentuk Kristal (25oC) Kubus pusat muka

Densitas 2,699 g/cm3

Struktur atom terluar 3S23P1

Titik leleh (1 atm) 660,1oC

Titik didih (1 atm 2327oC

Panas peleburan 94,6 kal/

Panas jenis 0,280 kal/ goC

(PT INALUM, 2011).

dan korosi. Alumina (Al2O3) diperoleh dari pengolahan biji bauksit yang mengandung 50-60% Al2O3; 1-20% Fe2O3; 1-10% silika; sedikit sekali titanium, zirkonium dan oksida logam transisi lain; dan sisanya (20-30%) adalah air.

Aluminium sebagai salah satu unsur logam yang terdapat berlimpah di alam dan merupakan unsur terbanyak ketiga setelah oksigen. Unsur ini sangat reaktif sehingga di alam tidak pernah ditemui aluminium dalam keadaan native. Di alam aluminium berupa oksida, diantaranya adalah bauksit (Al2O3.H2O) dan oksida ini sangat stabil sehingga tidak dapat direduksi seperti logam – logam lain. Reduksi aluminium hanya dapat dilakukan dengan elektrolisis. Namun sebelum proses elektrolisis aluminium terlebih dahulu melewati proses bayer yaitu proses pelepasan senyawa hidrat dari bauksit hingga terbentuk alumina, yang kemudian akan dielektrolisis dengan proses Hall-Heroult.

Tahapan proses bayer: a. Ekstraksi:

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

2 NaAlO2 + 4 H2O 2 NaOH + Al2O3.3H2O c. Kalsinasi

Al2O3.3H2O Al2O3 + H2O Tabel 2.2. Spesifikasi alumina

Item Satuan Spesifikasi

SiO2 % 0,03 max

Fe2O3 % 0,03 max

TiO2 % 0,005 max

Na2O % 0,600 max

CaO % 0,060 max

Al2O3 (dalam keadaan kering) % 98,40 min

Specific surface area m2/g 40-80

Particle size

+ 100 # % 12,0 max

+ 150 # % 25 min

− 325# % 12,0 max

Angle of refuse Deg 30-34

2.2.1. Kecepatan Melarut Alumina (Al2O3) Pada Cairan Kriolit

Kecepatan alumina (Al2O3) didalam cairan kriolit dipengaruhi oleh temperatur pemanasan alumina (Al2O3) dan beberapa bahan tambahan yang ditambahkan kedalam lelehan kriolit. Alumina (Al2O3) yang dikalsinasi antara 800oC - 900oC mempunyai kecepatan melarut yang besar di dalam cairan kriolit.

floury.

Pada pot peleburan (tungku reduksi), alumina (Al2O3) dimasukkan kedalam pot dengan memecahkan kerak diatas bath/kriolit terlebih dahulu. Jelaslah alumina (Al2O3) tidak larut seluruhnya di dalam bath/kriolit secara tiba-tiba setelah penambahan, dan beberapa material langsung tenggelam ke dasar pot/tungku membentuk sludge (lumpur) dibawah lapisan mtal. Terjadinya sludge (lumpur) dalam jumlah yang banyak didalam pot/tungku akan merugikan setiap operasi, dimana sludge (lumpur) didasar pot mengandung 40 % alumina (Al2O3) (Anonymous, 1998).

2.3. Larutan Elektrolit (Bath)

Komposisi utama dari larutan elektrolit (bath) adalah kriolit (Na3AlF6). Lelehan kriolit, yang berdisosiasi sempurna menjadi ion-ion Na+ dan AlF63-, merupakan pelarut yang baik untuk aluminium oksida dalam elektrolit. Kriolit meleleh pada suhu 1000oC, tetapi titik lelehnya turun dengan adanya aluminium oksida terlarut, sehingga suhu operasi sel hanya sekitar 950oC. Dibandingkan dengan titik leleh Al2O3 murni (2050oC), suhu tersebut merupakan suhu yang rendah (Oxtoby, 2003). Sifat-sifat yang diperlukan untuk kriolit (Na3AlF6) adalah :

Tabel 2.3 Sifat-sifat kriolit dan kegunaannya

Sifat-sifat kriolit (Na3AlF6) Berguna untuk

Memiliki temperatur kristalisasi primer rendah

a. Menghindari terjadinya reoksidasi b. Menjamin terbentuknya kerak samping

Memiliki konduktivitas listrik baik a. Menurunkan temperatur bath b. Memperbaiki produktivitas

c. Dapat melarutkan alumina (Al2O3) dalam jumlah besar

d. Memiliki berat jenis yang rendah, yang berguna agar metal dan bath terpisah e. Stabil dalam keadaan cair

f. Memiliki tegangan permukaan yang baik dimana dapat mengurangi reoksidasi

Memiliki viskositas yang sesuai a. Mengurangi kecepatan sedimentasi

b. Mengurangi emisi gas

c. Mengurangi gerakan partikel aluminium dan karbon

Pengendalian komposisi elektrolit merupakan hal yang sangat penting dalam proses produksi aluminium. Oleh karena titik leleh kriolit murni adalah 1009oC, elektrolit itu mengandung kalsium flourida (CaF2) dan sisa AlF3, yang bersama alumina yang terlarut dapat menurunkan titik leleh cukup rendah sehingga sel itu dapat beroperasi pada suhu sekitar 940oC – 980oC. Kelebihan AlF3 juga dapat meningkatkan efisiensi. Perbandingan berat NaF/AlF3 didalam kriolit adalah 1,50 ; kelebihan AlF3 didalam kriolit (Na3AlF6) 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 kedalam pelapis dan isolasi.

Komponen utama penyusun elektrolit adalah kriolit (Na3AlF6) yang berfungsi sebagai pelarut dan alumina yang berfungsi sebagai zat terlarut, serta beberapa zat aditif lainnya. Kriolit

b. Tegangan komposisi lebih tinggi

c. Konduktivitas elektrolitnya cukup tinggi. d. Titik leburnya relatif rendah

e. Tidak dapat bereaksi dengan aluminium dan karbon f. Cukup encer sebagai pelarut

g. Masa jenisnya cukup rendah, bila dalam keadaan sama-sama cair h. Tekanan uapnya relatif rendah.

Pada tekanan atmosfer aluminium fluoride (AlF3) tidak dapat dijumpai dalam bentuk cair. Cairan kriolit-alumina juga mengandung kalsium fluorida (CaF2) atau natrium flourida (NaF) membentuk komposisi kriolit 3NaF-AlF3. Kriolit sebagai elektrolit dalam reduksi aluminium juga harus memenuhi syarat-syarat elektrolit yang dibutuhkan sebagai berikut :

a. Temperatur kristalisasi primer rendah b. Konduktivitas listrik yang baik

c. Dapat melarutkan alumina dalam jumlah besar d. Mempunyai berat jenis kecil

e. Stabil dalam keadaan cair

Oleh karena itu untuk memperbaiki sifat-sifat dari elektrolit yang ada maka biasanya dilakukan penambahan atau pencampuran dengan beberapa zat aditif, seperti : Flourida atau

klorida dari logam alkali, AlF3 dan CaF2 dan juga biasa digunakan MgF2, LiF, dan NaCl (Grjotheim, 1982).

2.3.1. Keasaman Bath

Keasaman bath dinyatakan dalam banyaknya kadar AlF3 yang terkandung di dalam bath. Biasanya keasaman bath sekitar 9 – 11%. Keasaman bath sangat berpengaruh terhadap terhadap temperatur bath, biasanya bila kadar keasaman rendah maka temperatur bath akan tinggi dan sebaliknya bila kadar keasaman tinggi maka temperatur bath akan rendah. Namun tidak selamanya keasaman berbanding terbalik dengan temperatur bath ada kalanya pada saat keasaman rendah temperatur juga rendah, hal ini tergantung pada kondisi pot terutama jumlah metal dan voltase pot.

Pada saat start up, keasaman bath sangat rendah yaitu sekitar 1 - 2%, hal ini terjadi karena adanya penambahan soda abu. Setelah beberapa hari, pemasukan soda abu mulai dikurangi kemudian dimasukkan AlF3 agar keasaman menjadi naik dan akan terbentuk lapisan-lapisan pada dinding pot.

2.3.2. Temperatur Liquidus

pengurangan AlF3 maka temperatur liquidus akan bergerak turun ataupun naik. Berikut adalah gambar diagram fasa sistem NaF – AlF3 dalam gambar 2.1.

Gambar 2.1. Diagram Fasa Sistem NaF – AlF3

Dalam literatur, beberapa hubungan liquidus temperature kriolit untuk sistem multi komponen ditemukan pada persamaan Solheim.

= 1011 + 0.50 × −0.13 × . − 3.45 × 1 + 0.0173 × + 0.124 × × −0.00542 × × .

−_{1 + 0.0936 × −0.0017 ×}7.93 × _{−0.0023 × ×} −_{1 + 0.0047 ×}8.90 ×_{+ 0.0010 ×} −3.95 ×

TL = liquidus temperature (0C)

CAlF3 = konsentrasi aluminium fluorida (wt%) CCaF2 = konsentrasi kalsium fluorida (wt%) CAl2O3 = konsentrasi alumina (wt%)

CLiF = konsentrasi lithium fluorida (wt%) CMgF2 = konsentrasi magnesium fluorida (wt%)

2.3.3. Superheat

Superheat secara sederhana didefinisikan sebagai selisih antara BT dan LT. Lebih mudah mengoperasikan pada SH yang lebih tinggi, juga dikarenakan membantu dalam aspek pelarutan alumina. Pada teorinya, SH selalu bernilai positif. Namun, SH bisa didapat bernilai negatif.

2.3.4. Komposisi Bath

Elektrolit yang banyak mengandung sodium fluorida (NaF) akan meningkatkan CE karena bath seperti ini biasanya mengandung AlF3, LiF, MgF2 dan CaF2 adalah aditif yang dapat menaikkan CE. Konsentrasi AlF3 yang kecil pada bath akan menurunkan CE.

2.4. 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. Berikut adalah tabel spesifikasi soda abu (Na2CO3) yang digunakan oleh PT. INALUM.

Tabel 2.4. Spesifikasi Soda Abu (Na2CO3)

Komposisi Loss on Ignitation

(LOI)

Fe2O3 NaCl Insoluble

water

Na2CO3 App. Density

(gr/cm3)

Unit

Kemurnian 1,0 max 0,01 max 0,5 max 0,2 max 99,0 min 1,0 min %

2.5. Aluminium Fluorida (AlF3)

Aluminium fluorida berfungsi menjaga temperatur bath dan merupakan bahan yang dituangkan secara manual jika AlF3 kurang didalam bath. Spesifikasi AlF3 yang digunakan oleh PT

INALUM dapat dilihat pada tabel 2.3.

AlF3 merupakan aditif yang dimasukkan setiap hari untuk mengimbangi penguapan gas fluorida dan menjaga kompisi bath tetap stabil. Selain itu, kriolit akan terbentuk akibat terjadinya reaksi antara AlF3 dengan Na2O.

4 AlF + 3Na O→2Na AlF + Al O

Fungsi utama AlF3 adalah menurunkan temperatur liquidus bath, sehingga pot bisa dioperasikan pada temperatur yang lebih rendah. Bath cair terkadang perlu di keluarkan dari dalam pot bila tidak sesuai dengan standar tinggi bath, 22 ± 2 cm, dan apabila terjadi kekurangan, AlF3 akan ditambahkan ke dalam pot. Pemasukan ataupun pengeluaran dilakukan secara manual.

Tabel 2.5. Spesifikasi AlF3

Item Unit Spesifikasi

AlF3 % 93 min

SiO2 % 0,25 max

P2O5 % 0,02 max

Fe2O3 % 0,07 max

Moisture (Water Content) % 0,35 max

+ 200 mesh % 50-75

+ 320 mesh % 75 min

(PT.INALUM, 2011).

2.6. Elektrolisis

Elektrolisis adalah peristiwa penguraian elektrolit oleh arus listrik searah dengan menggunakan dua macam elektroda. Elektroda tersebut adalah katoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub negatif) dan anoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub positif).

Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, yaitu anion (ion negatif) ditarik oleh anoda dan jumlah elektronnya berkurang sehingga bilangan oksidasinya bertambah.

a. Ion OH- dioksidasi menjadi H2O dan O2. Reaksinya: 4OH-(aq) → 2H2O ( l ) + O2(g) + 4e

-b. Ion sisa asam yang mengandung oksigen (misalnya NO3-, SO42-) tidak dioksidasi, yang dioksidasi air. Reaksinya:

2H2O( l )→ 4H+(aq) + O2(g) + 4e-

c. Ion sisa asam yang lain dioksidasi menjadi molekul. Contoh: 2Cl-(aq)→ Cl2 (g) + 2e-

Pada katoda terjadi reaksi reduksi, yaitu kation (ion positif) ditarik oleh katoda dan menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya berkurang.

2H+ (aq) + 2e- → H2(g)

b. Ion logam alkali (IA) dan alkali tanah (IIA) tidak direduksi, yang direduksi air. 2H2O (aq) + 2e- → H2(g) + 2OH-(aq)

c. Ion logam lain (misalnya Al3+, Ni2+, Ag+ dan lainnya) direduksi. Contoh: Al3+ (aq) + 3e- → Al(s)

Ni2+(aq) + 2e- → Ni(s) Ag+(aq) + e- → Ag (s) Contoh elektrolisis:

a. Elektrolisis larutan HCl dengan elektroda Pt, reaksinya: 2HCl (aq)→ 2H+(aq) + 2Cl- (aq)

Anoda : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e- (Oksidasi)

Katoda : 2H+(aq) + 2e- → H2(g) (Reduksi)

————————————————————————————————— + Total : 2HCl (aq) → H2(g) + Cl2(g) (Redoks)

2.6.1. Hukum Elektrolisis Faraday

Faraday mengamati peristiwa elektrolisis melalui berbagai percobaan yang dia lakukan. Dalam pengamatannya jika arus listrik searah dialirkan ke dalam suatu larutan elektrolit, mengakibatkan perubahan kimia dalam larutan tersebut. Sehingga Faraday menemukan hubungan antara massa yang dibebaskan atau diendapkan dengan arus listrik. Hubungan ini dikenal dengan Hukum Faraday.

sel.

2. Bila sejumlah tertentu arus listrik melalui sel, jumlah mol zat yang berubah di elektroda adalah konstan tidak bergantung jenis zat. Misalnya, kuantitas listrik yang diperlukan untuk mengendapkan 1 mol logam monovalen adalah 96.485 C(Coulomb) tidak bergantung pada jenis logamnya.

Hukum Faraday I : Massa zat yang timbul pada elektroda karena elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melalui larutan.

w ~ Q w = massa zat yang diendapkan (g)

w ~ I.t Q = jumlah arus listrik = muatan listrik (C)

w = e.I.t e = tetapan = (gek : F)

= . . I = kuat arus listrik (A)

= . .

. t = waktu (dt)

gek = massa ekivalen zat (gek)

Ar = massa atom relatif. n = valensi ion.

F = bilangan faraday = 96 500 C.

Massa ekivalen = massa zat yang sebanding dengan 1 mol elektron = 6,02 x 1023 e- 1 gek ~ 1 mol e

-Jika arus listrik 1F dialirkan ke dalam larutan AgNO3 maka akan diendapkan 1gram ekivalen Ag. Ag+ (aq) + e-→ Ag (s)

1 mol e- ~ 1 mol Ag ~ 1 gram ekivalen Ag

Untuk mendapatkan 1 gram ekivalen Ag diperlukan 1 mol e- 1 gram ekivalen Ag = 1 mol e- = 1 mol Ag = 108 gram Ag

Jika listrik 1 F dialirkan ke dalam larutan CuSO4 maka akan diendapkan 1 gek Cu. Cu2+(aq) + 2e- → Cu (s)

2 mol e- ~ 1 mol Cu 1 mol e- ~ ½ mol Cu

1 gek Cu = 1 mol e- = ½ mol Cu = (1/2 x 64) gram Cu = 32 gram Cu

Q = banyaknya arus listrik yang dialirkan (Coulomb) = I . t (Ampere.detik) Muatan 1 e- = 1,6 x 10-19 C

Muatan 1 mol e- = (6,02 x 1023) x (1,6 x 10-19) C ≈ 96 500 C

= 1 F

Hukum Faraday II : Massa dari bermacam-macam zat yang timbul pada elektrolisis dengan jumlah listrik sama, berbanding lurus dengan massa ekivalennya.

m1 : m2 = e1 : e2 m = massa zat (g)

m1 : m2 = : e = massa ekivalen zat

2.7. Elektrolisis Aluminium

Arus listrik dapat digunakan untuk memaksa berlangsungnya reaksi reduksi-oksidasi (redoks) yang tidak spontan, yaitu penguraian elektrolit menjadi unsur-unsurnya.Peristiwa penguraian suatu elektrolit oleh arus listrik disebut elektrolisa.Berkat metode elektrolisa yang ditemukan oleh Sir Humphry Davy pada awal abad ke-19 dan kemudian dikembangkan oleh Michael Faraday, umat manusia dapat memperoleh logam-logam serta unsur-unsur halogen yang tidak dijumpai di alam dalam bentuk unsur bebasnya.

Elektrolisa khususnya bermanfaat untuk produksi logam dengan kecenderungan ionisasi tinggi, misalnya aluminium. Produksi aluminium di industri dengan proses elektrolisa dicapai tahun 1886 secara independen oleh penemu berkebangsaan Amerika Charles Martin Hall (1863-1914) dan penemu berkebangsaan Perancis Paul Louis Toussaint Héroult (1863-(1863-1914) pada waktu yang bersamaan. Keberhasilan proses elektrolisa ini karena penggunaan lelehan Na3AlF6 sebagai pelarut bijih (aluminium oksida; alumina; Al2O3). Sebagai syarat berlangsungnya proses elektrolisa, ion harus dapat bermigrasi ke elektroda. Salah satu cara yang paling jelas agar ion mempunyai mobilitas adalah dengan menggunakan larutan dalam air. Namun, dalam kasus elektrolisa Al2O3, larutan dalam air jelas tidak tepat sebab air lebih mudah direduksi daripada ion aluminium sebagaimana ditunjukkan di bawah ini:

Al + 3e →Al potensial elektroda normal = -1,662 V

Metoda lain adalah dengan menggunakan lelehan garam. Masalahnya Al2O3 meleleh pada suhu sangat tinggi yaitu 2050 °C dan proses elektrolisa pada suhu setinggi ini jelas tidak realistis. Namun, titik leleh campuran Al2O3 dan Na3AlF6 adalah sekitar 1000 °C dan suhu ini mudah dicapai.Prosedur detailnya adalah bijih aluminium, bauksit mengandung berbagai oksida logam sebagai pengotor.Bijih ini diolah dengan alkali, dan hanya oksida aluminium yang amfoter yang larut.Bahan yang tak larut disaring dan CO2 dialirkan ke filtratnya untuk menghasilkan hidrolisis garamnya kemudian Al2O3 akan diendapkan.

Al O ( s) + 2OH ( aq) →2AlO( aq) + H O( l)

2CO + 2AlO ( aq) + ( n + 1) H O( l) →2HCO ( aq) + Al O nH O( s)

Al2O3 yang didapatkan dicampur dengan Na3AlF6 dan kemudian garam lelehnya dielektrolisa.Reaksi dalam sel elektrolisa rumit.Kemungkinan besar awalnya Al2O3 bereaksi dengan Na3AlF6 dan kemudian reaksi elektrolisa berlangsung.

Al O + 4AlF →3Al OF + 6F

Reaksi elektrodanya adalah sebagai berikut:

Elektroda negatif :2Al OF + 12F + C→4AlF + CO + 4e

Elektroda positif :AlF + 3e →Al + 6F

bahwa produksi aluminium membutuhkan arus listrik dalam jumlah sangat besar

2.7.1. Reaksi Utama Elektrolisis Aluminium

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

2Al2O3 (l) + 3C (s) 4 Al (l) + 3CO2 (g)...(4.12)

Reaksi ini berlangsung pada temperatur sekitar 977oC, beda potensial 1,18 volt. Mekanisme reaksi yang paling sering terjadi adalah reduksi Al2O3 secara langsung dengan reaksi :

Al2O3 AlO2- + AlO+ AlO2 Al 3++ 2O

2-Reaksi katodik : 2Al3+ + 6 e- 6 Al

Reaksi anodik : 3 O2- 3/2 O + 6 e- (PT. INALUM, 2011)

2.8. Efisiensi Arus

Efisensi arus atau (Current Efficiency, CE) merupakan persentase perbandingan antara jumlah metal yang dihasilkan dari pot dengan jumlah metal yang dihasilkan secara teoritis.

Current Efficiency (CE) =

teoritis secara metal Berat tapping di yang metal Berat

x 100 %

Dalam sel elektrolisis modern, rata-rata CE adalah 95 – 96%, hal ini tergantung kepada prosedur teknis yang dilakukan. Besarnya CE dapat dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain:

a. Temperatur operasi

Temperatur operasi harus dijaga karena akan sangat mempengaruhi CE. Bila temperatur operasi terlalu tinggi maka akan mempercepat laju reaksi kabut metal atau reaksi balik, namun bila temperatur operasi terlalu rendah maka bath tidak dapat melarutkan Al2O3 sehingga Al2O3 menjadi lumpur.

b. Kadar alumina

Banyaknya metal yang dihasilkan tergantung pada banyaknya kadar Al2O3 di dalam bath, kadar Al2O3 dalam bath harus tetap berada pada 1 – 3%.

c. Rapat arus

Rapat arus yang tinggi akan menaikkan CE, karena kuantitas metal (aluminium) hilang yang terlarut ke bath tidak meningkat secara proporsional terhadap rapat arus. Persamaan

m = jarak anoda - katoda (cm)

d = rapat arus (A/cm2)

k = konstanta

k = 0,698 :bath kelebihan AlF3

0,550 :bath netral AlF3

0,388 :bath kelebihan NaF

2.9. Efek Anoda (Anode effect)

Anode effect sering terjadi pada proses elektrolisa dari garam logam. Anode effect terjadi saat kekurangan alumina (Al2O3) di dalam larutan elektrolit (Na3AlF6). Tanda fisiknya adalah timbulnya gelembung gas CO2 pada bagian bawah anoda, yang menandakan menurunnya kemampuan elektrolit (Na3AlF6) untuk membasahi anoda. Akhirnya gelembung-gelembung gas CO2 tersebut akan bergabung untuk membentuk suatu lapisan tunggal yang akan menutupi sebagian besar permukaan anoda. Dengan sumber arus listrik yang tetap, beda potensial listrik akan naik lebih dari 30 volt. Hal ini disebabkan oleh gelembung gas CO2 yang besar dan akan menaikkan rapat arus lokal pada anoda. Satu-satunya cara agar arus dapat melalui lapisan gas CO2 pada permukaan anoda adalah dengan cara lompatan listrik (electric arching).

Beda tegangan listrik akan naik perlahan seiring dengan kurangnya alumina (Al2O3) sampai suatu harga konsentrasi kritis tertentu yang berkisar antara 1 % - 2 % berat, tergantung dari rapat arus, suhu, konveksi larutan elektrolit (Na3AlF6), komposisi larutan elektrolit (Na3AlF6) , dan bentuk dari anoda. Anoda effect dapat juga terjadi saat konsentrasi alumina (Al2O3) yang lebih tinggi dengan menaikkan rapat arus (PT. INALUM, 2011).

BAHAN DAN METODE

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1. Alat

- AlF3 bin

- AF car Shinko

- Bath Ladle

- ACC (Anode Changing Crane) Sumitomo

- Raound Bar

- Case Bath

- Corong Bath

- Kereta Bath Shinko

- Bar Pipih

3.1.2. Bahan

- AlF3 - Bath cair

3.2. Prosedur

Pemasukan Bath

- Bath pertama kali dimasukkan pada masa Start – Up dengan cara dimasukkan Bath bubuk dari kereta Bath ke dalam tungku reduksi

- Diambil bath cair dari pot penyedia Bath dengan menggunakan ladle bath yang dibantu dengan ACC

- Dituangkan bath cair dari ladle bath ke dalam tungku reduksi yang sedang start – up

- Dimasukkan bath ke dalam tungku reduksi pada massa setelah start – up secara manual dengan menggunakan kereta bath

Pemasukan AlF3

- Dimasukkan AlF3 dari bin ke dalam hopper AF car

- Dibawa AF car menuju tungku reduksi yang membutuhkan AlF3 - Dituangkan AlF3 dari AF car ke dalam tungku reduksi

Pengambilan Sample Bath Untuk di Analisa Keasaman dan Kandungan Bath

case bath dengan nomor pot dari contoh bath yang diambil). - Ditutup kembali pintu pot bagian Tap.

- Setelah selesai pengambilan contoh bath, dibawa ke stasiun dan siap diantar ke bagian analis untuk dianalisa.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Hasil pengamatan komponen bath pada tungku reduksi di PT. INALUM terdapat pada Tabel 4.1, di bawah ini :

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Komponen Bath Pada Tungku Reduksi

No Pot AlF3 (%) CaF2 (%) Al2O3 (%) Mgf2 (%) LiF (%) Bath Temp

(˚C) Sa

97 13.6 4.6 5 0.5 0 954 10.5

216 11.1 4.8 5 0.5 0 956 8.8

145 11.3 5.2 5 0.5 0 953.4 12.7

213 5.5 3.9 5 0.5 0 955.5 11.2

143 12.6 5 5 0.5 0 957.1 10.9

134 10.1 4.6 5 0.5 0 953.2 14.1

357 12.5 4.5 5 0.5 0 955.3 9.9

211 10.4 4.7 5 0.5 0 958.5 11.8

415 7.5 5.1 5 0.5 0 954.6 13.4

Tabel 4.2 di bawah ini :

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan LT (Liquidus Temperatur)

No Pot

Bath Temp (˚C)

Sa (Keasaman)

LT (Liquidus Temperatur)

97 954 10.5 934.43

216 956 8.8 947.31

145 953.4 12.7 945.49

213 955.5 11.2 966.65

143 957.1 10.9 939.33

134 953.2 14.1 952.07

357 955.3 9.9 940.96

211 958.5 11.8 950.61

415 954.6 13.4 959.51

Hasil perhitungan Current Efficiency (CE) atau efisiensi arus dari perbandingan aluminium aktual yang dihasilkan dengan aluminium teoritis terdapat pada Tabel 4.3 di bawah ini :

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan CE (Current Efficiency)

No Pot I (KA) Sa (Keasaman) (%) MT (Metal Tapping) (Kg/hari) CE (Current Efficiency) (%)

97 190 10.5 1345 87,94

216 190 8.8 1358 88,80

145 190 12.7 1370 89,60

213 190 11.2 1378 90,12

143 190 10.9 1400 91,60

4.2. Perhitungan

 Persamaan Solheim Perhitungan Liquidus Temperatur (LT) dalam persamaan Solheim ( contoh pada pot nomor 97 dalam Tabel 4.1) bsebagai berikut :

= 1011 + 0.50 × −0.13 × . − 3.45 × 1 + 0.0173 ×

+ 0.124 × × −0.00542 × × .

−_{1 + 0.0936 × −0.0017 ×}7.93 × _{−0.0023 × ×} −_{1 + 0.0047 ×}8.90 ×_{+ 0.0010 ×} −3.95 ×

CAl2O3 = konsentrasi alumina (wt%) = (5 %)

CLiF = konsentrasi lithium fluorida (wt%) = (0 %) CMgF2 = konsentrasi magnesium fluorida (wt%) = (0.5%)

Untuk Pot nomor 97

CAlF3 = 13.6 % CCaF2 = 4.6 % CAl2O3 = 5 % CLiF = 0 % CMgF2 = 0.5%

= 1011+ 0.50× 13.6−0.13× 13.62.2 − 3.45× 4.6 1+ 0.0173× 4.6 +0.124× 13.6× 4.6−0.00542× (13.6× 4.6)1.5

− 7.93× 5

1+ 0.0936× 5−0.0017× 52−0.0023× 13.6× 5

− 8.90× 0

1+ 0.0047× 0+ 0.0010× 13.62 −3.95× 0.5

= 934.43

 Perhitungan efisiensi arus atau current efficiency (CE) dalam persamaan di bawah ini (contoh pada pot nomor 97 dalam Tabel 4.3) sebagai berikut :

Current Efficiency (CE) = Beratmetalyangditapping

Berat metal secara teoritis, dengan kuat arus 190.000 A = 190 kA, selama satu hari (24 jam) diperoleh:

P = 0,3354 x I x H x 10-3 P = 0,3354 x 190 x 24 x 10-3

= 1529,42 Kg

Untuk Pot nomor 97

Berat metal secara teoritis = 1529,42 kg

berat metal yang ditapping = 1345 kg

Current Efficiency (CE) = 1345

1529,42 x 100 %

= 87.94%

4.2. Pembahasan

Keadaan kondisi pot yang harus dijaga adalah salah satunya adalah :

1. Bath temperature (BT) :955 ±10 0C

perhitungan solheim dimana jika nilai LT adalah bagian dari Bath Temperatur (BT). Bath Temperatur (BT) diukur tiap harinya dengan menggunakan alat thermosensor. BT selalu diupayakan agar tetap dalam batasannya yaitu 955 ±10 0C untuk menjaga pot beroperasi dengan stabil. Jika BT melebihi batas dan mencapai temperatur > 1000 0C maka akan terjadi reaksi balik. Aluminium akan kembali menjadi alumina dalam fasa gas atau biasa disebut metal fog. Jika BT turun dibawah batas < 940 0C maka bath akan mulai mengeras dan konversi alumina menjadi aluminium menurun yang mengakibatkan munculnya lumpur dalam jumlah yang banyak. BT juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi Current Eficiency (CE). Bila BT melebihi batas operasi maka akan mengakibatkan panas hilang dalam jumlah yang besar. Akibat banyaknya panas yang hilang, mengakibatkan CE menurun.

Salah satu variabel yang mempengaruhi BT ialah Sa. Besarnya Sa ditentukan oleh berapa banyak AlF3 yang dimasukan kedalam pot tiap harinya. AlF3 dituangkan secara manual tiap harinya (pada shift 1 dan shift 3) pada pot yang nilai Sa-nya kurang guna menjaga keasaman dalam bath. Tanpa penambahan AlF3, diperlukan temperatur yang lebih tinggi untuk meleburkan alumina menjadi aliminium. Keasaman pot senantiasa dijaga pada batasan 9,5 ±1,5 (wt%).

Keasaman bath dapat dilihat dari kandungan F-AlF3 dalam bath, kelebihan AlF3 menandakan tingkat keasaman.

Konsentrasi AlF3 dalam bath dapat mempengaruhi kelarutan alumina dalam bath. Makin tinggi Sa maka makin tinggi tingkat kelarutan alumina. Namun bila Sa terlalu tinggi atau keluar dari standar operasi maka dapat menyebabkan LT menurun dan keluar dari batas standar operasi. Sehingga temperatur untuk mengkonversikan alumina menjadi aluminium tidak tercapai.

Kondisi yang ideal ialah dimana panas yang diberikan kepada pot sesuai dengan panas yang dibutuhkan oleh pot. Kelarutan alumina mempengaruhi kondisi tersebut dimana tingkat kelarutan alumina yang tinggi menyebabkan panas yang dibutuhkan juga tinggi.

Namun bila Sa terlalu rendah maka akan menaikan tingkat kelarutan alumina. Tingkat kelarutan alumina yang rendah menyebabkan panas yang dibutuhkan juga rendah. Panas yang diberikan pada pot melebihi panas yang dibutuhkan. Sehingga banyak panas yang tidak terpakai atau selisih antara panas yang diberikan dengan panas yang dibutuhkan bernilai besar mengakibatkan LT meningkat.

Untuk mendapatkan sifat-sifat elektrolit yang lebih baik seperti temperatur liquidis yang lebih rendah maka ke dalam larutan elektrolit ditambahkan bahan aditif. Salah satu bahan aditif

adalah aluminium florida (AlF3), dimana penambahan tersebut didasarkan atas

keasaman bath (% kelebihan aluminium fluorida dalam larutan elektrolit) tersebut dan keasaman bath dipertahankan dalam batas agar tercapai kondisi operasi yang baik.

Efisiensi arus (perbandingan berat aluminium cair yang dihasilkan secara aktual terhadap berat aluminium yang dihitung secara teoritis) dapat ditingkatkan dengan menaikkan tingkat keasaman bath, karena dengan keasaman bath yang tinggi dapat menurunkan temperatur liqudis sehingga akan mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan efisiensi arus. Salah satu

penyebab rendahnya efisiensi arus adalah rendahnya tingkat keasaman elektrolit (bath), hal ini terjadi karena dengan tingkat keasaman yang rendah akan mengakibatkan temperatur operasi akan naik sehingga akan lebih memungkinkan terjadinya reaksi balik aluminium menjadi

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

- Kadar rata – rata AlF3 dari hasil data pengamatan adalah 10,32 dan kadar rata – rata CaF2 adalah 4,7

- Tingkat keasaman bath yang mengandung AlF3 dan CaF2 rendah maka temperatur operasi

naik sehingga terjadi reaksi balik aluminium menjadi alumina menyebabkan efisiensi arus rendah dimana aluminium yang diperoleh lebih sedikit dari aluminium teoritis.

- Nilai Liqiudus Temperatur (LT) berbanding terbalik dengan kadar AlF3 dan CaF2, di mana

jika LT tinggi maka kadar AlF3 dan CaF2 rendah yang menyebabkan aluminium yang diperoleh sedikit dan menurunkan efisiensi arus.

- Dalam prakteknya masih ada pot yang beroperasi dengan tingkat keasaman di bawah atau di atas tingkat keasaman standar keasaman elektrolit yang ditentukan (8,5%-11,5%), agar tercapai efisiensi arus yang tinggi hendaknya keasaman elektrolit dijaga dalam batas standar tertentu.

- Untuk mencapai kondisi operasi yang baik dalam hal peningkatan efisiensi arus, perlu diperhatikan komposisi dari elektrolit terutama keasaman elektrolit tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous., (1998), Memproduksi Aluminium dengan Cara Elektrolisa, Bahan Bacaan untuk OJT, PT. INALUM, Asahan.

Grjotheim, Kai and B.L. Welc., (1998), Aluminium Smelter Technology, Second Edition, Aluminium Verlag, Desserldorf.

Grjotrheim, K and Kuande, H., (1982), Intoduction to Aluminium Electrolysis, Aluminium Verlag, Dusseldorf.

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

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

Liquidus Temperatur (LT) dipengaruhi oleh kadar AlF3 dan CaF2 didapat dari perhitungan solheim dimana jika nilai LT adalah bagian dari Bath Temperatur (BT). Bath Temperatur (BT) diukur tiap harinya dengan menggunakan alat thermosensor. BT selalu diupayakan agar tetap dalam batasannya yaitu 955 ±10 0C untuk menjaga pot beroperasi dengan stabil. Jika BT melebihi batas dan mencapai temperatur > 1000 0C maka akan terjadi reaksi balik. Aluminium akan kembali menjadi alumina dalam fasa gas atau biasa disebut metal fog. Jika BT turun dibawah batas < 940 0C maka bath akan mulai mengeras dan konversi alumina menjadi aluminium menurun yang mengakibatkan munculnya lumpur dalam jumlah yang banyak. BT juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi Current Eficiency (CE). Bila BT melebihi batas operasi maka akan mengakibatkan panas hilang dalam jumlah yang besar. Akibat banyaknya panas yang hilang, mengakibatkan CE menurun.

Salah satu variabel yang mempengaruhi BT ialah Sa. Besarnya Sa ditentukan oleh berapa banyak AlF3 yang dimasukan kedalam pot tiap harinya. AlF3 dituangkan secara manual tiap harinya (pada shift 1 dan shift 3) pada pot yang nilai Sa-nya kurang guna menjaga keasaman dalam bath. Tanpa penambahan AlF3, diperlukan temperatur yang lebih tinggi untuk meleburkan alumina menjadi aliminium. Keasaman pot senantiasa dijaga pada batasan 9,5 ±1,5 (wt%). Keasaman bath dapat dilihat dari kandungan F-AlF3 dalam bath, kelebihan AlF3 menandakan tingkat keasaman.

Konsentrasi AlF3 dalam bath dapat mempengaruhi kelarutan alumina dalam bath. Makin tinggi Sa maka makin tinggi tingkat kelarutan alumina. Namun bila Sa terlalu tinggi atau keluar dari standar operasi maka dapat menyebabkan LT menurun dan keluar dari batas standar operasi. Sehingga temperatur untuk mengkonversikan alumina menjadi aluminium tidak tercapai.

Kondisi yang ideal ialah dimana panas yang diberikan kepada pot sesuai dengan panas yang dibutuhkan oleh pot. Kelarutan alumina mempengaruhi kondisi tersebut dimana tingkat kelarutan alumina yang tinggi menyebabkan panas yang dibutuhkan juga tinggi.

Namun bila Sa terlalu rendah maka akan menaikan tingkat kelarutan alumina. Tingkat kelarutan alumina yang rendah menyebabkan panas yang dibutuhkan juga rendah. Panas yang diberikan pada pot melebihi panas yang dibutuhkan. Sehingga banyak panas yang tidak terpakai atau selisih antara panas yang diberikan dengan panas yang dibutuhkan bernilai besar mengakibatkan LT meningkat.

Untuk mendapatkan sifat-sifat elektrolit yang lebih baik seperti temperatur liquidis yang lebih rendah maka ke dalam larutan elektrolit ditambahkan bahan aditif. Salah satu bahan aditif adalah aluminium florida (AlF3), dimana penambahan tersebut didasarkan atas keasaman bath (% kelebihan aluminium fluorida dalam larutan elektrolit) tersebut dan keasaman bath dipertahankan dalam batas agar tercapai kondisi operasi yang baik.

Efisiensi arus (perbandingan berat aluminium cair yang dihasilkan secara aktual terhadap berat aluminium yang dihitung secara teoritis) dapat ditingkatkan dengan menaikkan tingkat keasaman bath, karena dengan keasaman bath yang tinggi dapat menurunkan temperatur liqudis sehingga akan mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan efisiensi arus. Salah satu

penyebab rendahnya efisiensi arus adalah rendahnya tingkat keasaman elektrolit (bath), hal ini terjadi karena dengan tingkat keasaman yang rendah akan mengakibatkan temperatur operasi akan naik sehingga akan lebih memungkinkan terjadinya reaksi balik aluminium menjadi alumina kembali, maka untuk meningkatkan efisiensi arus perlu pengendalian penambahan AlF3 yang didasarkan atas keasaman elektrolit tersebut, sedangkan dengan tingkat keasaman

elektrolit yang terlalu tinggi hal ini juga akan menurunkan efisiensi arus dan untuk kondisi operasi yang baik maka AlF3 tidak perlu ditambahkan lagi.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

- Kadar rata – rata AlF3 dari hasil data pengamatan adalah 10,32 dan kadar rata – rata CaF2 adalah 4,7

- Tingkat keasaman bath yang mengandung AlF3 dan CaF2 rendah maka temperatur operasi naik sehingga terjadi reaksi balik aluminium menjadi alumina menyebabkan efisiensi arus rendah dimana aluminium yang diperoleh lebih sedikit dari aluminium teoritis.

- Nilai Liqiudus Temperatur (LT) berbanding terbalik dengan kadar AlF3 dan CaF2, di mana jika LT tinggi maka kadar AlF3 dan CaF2 rendah yang menyebabkan aluminium yang diperoleh sedikit dan menurunkan efisiensi arus.

5.2. Saran

- Dalam prakteknya masih ada pot yang beroperasi dengan tingkat keasaman di bawah atau di atas tingkat keasaman standar keasaman elektrolit yang ditentukan (8,5%-11,5%), agar tercapai efisiensi arus yang tinggi hendaknya keasaman elektrolit dijaga dalam batas standar tertentu.

- Untuk mencapai kondisi operasi yang baik dalam hal peningkatan efisiensi arus, perlu diperhatikan komposisi dari elektrolit terutama keasaman elektrolit tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous., (1998), Memproduksi Aluminium dengan Cara Elektrolisa, Bahan Bacaan untuk OJT, PT. INALUM, Asahan.

Grjotheim, Kai and B.L. Welc., (1998), Aluminium Smelter Technology, Second Edition, Aluminium Verlag, Desserldorf.

Grjotrheim, K and Kuande, H., (1982), Intoduction to Aluminium Electrolysis, Aluminium Verlag, Dusseldorf.

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

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