Pengaruh Kadar AlF3 dan CaF2 pada Komposisi Bath Terhadap Efisiensi Arus di PT Inalum Kuala Tanjung
1
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
Universitas Sumatera Utara
2
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
Universitas Sumatera Utara
3
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
Ketua,
Dosen Pembimbing
Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si.
NIP : 195512181987012001
Dr. Rumondang Bulan, MS.
NIP : 195408301985032001
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS.
NIP : 195408301985032001
Universitas Sumatera Utara
4
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
Universitas Sumatera Utara
5
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
Universitas Sumatera Utara
6
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.
Universitas Sumatera Utara
7
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.
Universitas Sumatera Utara
8
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.
Universitas Sumatera Utara
9
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
Tinjauan Pustaka
4
2.1 Sejarah Aluminium
4
2.1.1 Aluminium
5
Bab II
2.2 Alumina
6
2.2.1 Kecepatan Melarut Alumina (Al2O3) Pada Cairan Kriolit 8
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
Universitas Sumatera Utara
10
2.7 Elektrolisis Aluminium
2.7.1 Reaksi Utama Elektrolisis Aluminium
20
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 Pustaka
38
Universitas Sumatera Utara
11
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
Universitas Sumatera Utara
12
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Fasa Sistem NaF – AlF3
13
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
2
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
Universitas Sumatera Utara
3
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
Ketua,
Dosen Pembimbing
Dra. Emma Zaidar Nasution, M.Si.
NIP : 195512181987012001
Dr. Rumondang Bulan, MS.
NIP : 195408301985032001
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,
Dr. Rumondang Bulan, MS.
NIP : 195408301985032001
Universitas Sumatera Utara
4
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
Universitas Sumatera Utara
5
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
Universitas Sumatera Utara
6
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.
Universitas Sumatera Utara
7
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.
Universitas Sumatera Utara
8
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.
Universitas Sumatera Utara
9
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
Tinjauan Pustaka
4
2.1 Sejarah Aluminium
4
2.1.1 Aluminium
5
Bab II
2.2 Alumina
6
2.2.1 Kecepatan Melarut Alumina (Al2O3) Pada Cairan Kriolit 8
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
Universitas Sumatera Utara
10
2.7 Elektrolisis Aluminium
2.7.1 Reaksi Utama Elektrolisis Aluminium
20
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 Pustaka
38
Universitas Sumatera Utara
11
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
Universitas Sumatera Utara
12
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Fasa Sistem NaF – AlF3
13
Universitas Sumatera Utara