Studi Penerapan Total Productive Maintenance (TPM) Pada Mesin Pengaduk Ko-Kneader di Anode Green Plant PT. Indonesia Asahan Aluminium (Persero)

BAB II
MESIN PENGADUK KO-KNEADER

2.1 Proses Produksi Aluminium.
Listrik yang dihasilkan melalui PLTA PT. INALUM (Persero), yang
terletak di Sungai Asahan, disalurkan ke Pabrik Peleburan Aluminium di Kuala
Tanjung melalui 275 KV jaringan transmisi. Bahan baku untuk Aluminium
dibongkar di pelabuhan PT INALUM (Persero) dan dimasukkan ke dalam silo
masing-masing melalui belt conveyor. Alumina di dalam silo kemudian dialirkan
ke Dry Scrubber System untuk direaksikan dengan gas HF dari tungku reduksi.
Reacted alumina tersebut kemudian dibawa ke Hopper Pot dengan Anode
Changing Crane (ACC) dan dimasukkan ke dalam tungku reduksi. Kokas yang
ada di dalam silo dicampur dengan butt atau puntung anoda dan dipanaskan dulu.
Material-material tersebut dicampur dengan pitch sebagai perekatnya. Kemudian
material tersebut dicetak di Shaking Machine menjadi blok karbon mentah. Blok
tersebut kemudian dipanggang di baking furnace.Anoda yang sudah dipanggang
kemudian dibawa ke pabrik penangkaian untuk diberikan tangkai, namanya Anode
Assembly. Anode assembly ini kemudian dibawa ke Pabrik Reduksi dengan
kendaraan khusus, Anode Transport Car (ATC) untuk digunakan sebagai
elektroda dalam proses elektrolisa. Setelah anoda tersebut dipakai selama kurang
lebih 28 hari di dalam pot, puntung anoda tersebut diganti dengan yang

baru.Puntung tersebut kemudian dipecah di pabrik penangkaian untuk kemudian
dipakai lagi. Di dalam tungku reduksi, alumina akan dielektrolisa menjadi
aluminium cair. Setiap 32 jam, setiap pot akan dihisap 1,8 sampai 2 ton
aluminium. Aluminium cair ini kemudian dibawa ke pabrik Penuangan dengan
Metal Transport Car (MTC) dan dituangkan ke dalam Holding Furnace. Setelah
mendapat proses lanjutan, aluminium cair ini dicetak di Casting Machine menjadi
ingot, beratnya 22,7 kg per batang. Aluminium batangan (ingot) ini kemudian
diikat dan siap untuk dipasarkan. PT. INALUM (Persero) memiliki tiga pabrik
utama, yaitu pabrik karbon, pabrik produksi dan pabrik penuangan serta fasilitas

5

Universitas Sumatera Utara

pendukung lainnya. Penelitian ini dilaksanakan dengan objek penelitian yaitu
Mesin Pengaduk KO-Kneader yang terdapat di pabrik Anoda Karbon. 1
2.2 Pabrik Anoda Karbon.
Blok anoda karbon yang disebut Baked Block (BB) diproduksi di pabrik
karbon dengan menggunakan bahan baku berupa kokas (Petroleum Coke) yang
didatangkan dari Jepang dan Amerika, dan Pitch keras (hard pitch) yang telah

dicairkan dan berfungsi sebagai binder/perekat yang diimpor dari Jepang.
Disamping itu, sisa anoda dari tungku reduksi (Butt) dan bongkahan bekas dari
pabrik pemanggangan masih digunakan sebagai bahan untuk pembuatan anoda
blok.
Proses pembuatan anoda blok ini terdiri atas :
1). Pembuatan Blok Anoda Mentah di pabrik Anoda Mentah (Green Plant).
Kokas yang berasal dari penyimpanan kokas (Coke Silo) dibawa ke
pabrik anoda mentah menggunakan ban berjalan yang disebut belt conveyor
dan bucket elevator. Selanjutnya dilakukan penyaringan secara gravitasi
dengan menjatuhkan kokas dari tingkat 8 sehingga tersaring sesuai dengan
ukurannya. Setelah penyaringan, maka diperoleh kokas dengan ukuran
sebagai berikut:
a.

Kasar-1 (Coarse-1) : 3-18 mm

b. Kasar-2 (Coarse-2) : 1-3 mm
c.

Menengah (medium) : 1-0,2 mm

d. Debu (Dust) : < 0,2 mm
Hal-hal yang perlu dikontrol untuk anoda mentah yang baik adalah :
1) Kontrol kokas : pengaturan terhadap komposisi ukuran kokas, karena
akan mempengaruhi pemakaian coal tar pitch.

1”

Pabrik Peleburan Aluminium”, diakses dari http://www.inalum.co.id/article/pabrik-peleburanaluminium.html, pada tanggal 3 Juni 2016 pukul 21.20 WIB.

6

Universitas Sumatera Utara

2) Temperatur pencampuran : temperatur sangat mempengaruhi pasta yang
dihasilkan, dari pencampuran kokas dan coal tar pitch.
3) Proses pencetakan blok anoda dilakukan di shaking machine.
2). Pemanggangan Blok anoda mentah di Pabrik Pemanggangan Anoda (Baking
Plant).
Blok anoda mentah dari pabrik anoda mentah diangkut ke pabrik

pemanggangan menggunakan Chain conveyor. Di PT INALUM (Persero)
terdapat 106 tungku pemanggangan anoda yang berukuran 5 x 6 x 5 meter.
Kapasitas 1 tungku adalah 75 anoda. Proses pemanggangan ini terdiri atas 5
tahap :
1. Anode Baking Crane (ABC)
2. Pemanasan awal (Preheating)
3. Pembakaran awal (Firing)
4. Pendinginan (Cooling System)
5. Pengeluaran blok anoda (Discharging) dari furnace.
3). Penangkaian Anoda Karbon di pabrik penangkaian (Rodding Plant).
Anoda yang telah dipanggang di baking plant diangkut ke pabrik
penangkaian untuk diberi tangkai. Anoda-anoda yang telah diberi tangkai ini
siap untuk digunakan di pabrik peleburan aluminium. Tangkai yang
digunakan terbuat dari aluminium yang pada awalnya didatangkan dari
Jepang. Tangkai ini dapat digunakan berulang kali, dengan kata lain bahwa
tangkai yang digunakan adalah tangkai yang sudah dipakai sebelumnya di
tungku reduksi. Pada saat pencetakan anoda mentah, pada sisi atas anoda
tersebut telah dibuat lubang sebagai tempat pemasangan tangkai. Agar blok
anoda dan tangkai dapat bersatu dengan kuat, maka digunakan besi tuang
(Cast Iron). Setelah diberi tangkai, anoda tersebut disemprot dengan

aluminium cair untuk mengurangi terjadinya oksidasi antara karbon dan
udara.

7

Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Mesin Pengaduk / KO-Kneader.
Mesin KO-Kneaderadalah mesin pengadukan material pasta untuk
pembuatan anoda block yang terdiri dari coal tar pitch, kokas, dan butt di Anode
Green Plant .Mesin ini banyak digunakan untuk pekerjaan di bidang teknologi
proses produksi. Mesin KO-Kneaderterdapat di Anode green Plant yang dipakai
oleh PT. INALUM (PERSERO). Mesin KO-Kneaderyang dipakai oleh PT.
INALUM (Persero) adalah mesin yang diproduksi oleh Buss Ltd Basle
Switzerland, salah satu perusahaan pembuat mesin industri yang terkenal di
Swiss.
Diakui bahwa pengolahan dalam tahap terkonsentrasi dengan sedikit tidak
pelarut, juga dikenal sebagai "pengolahan kering", akan meningkatkan hasil
proses per satuan volume, dan karena itu akan lebih menguntungkan.
Jenis pengadukan berdasarkan kecepatan pengadukannya dibedakan

menjadi 2, yaitu pengadukan cepat dan pengadukan lambat. Sedangkan proses
pengadukan berdasarkan jenis alat, atau cara pengadukannya dibagi menjadi 3 :
1. Pengadukan mekanis
2. Pengadukan hidrolis
3. Pengadukan pneumatis.
Mesin KO-Kneaderyang digunakan di PT. INALUM (PERSERO)
menggunakan proses pengadukan lambat, agar pencampuran tar pitch, kokas, dan
butt teraduk secara sempurna, dan merata. Coal tar pitch mempunyai suhu antara
150 oC di dalam mesin KO-Kneader, sementara butt dan kokas memiliki suhu 150
o

C setelah melalui proses Preheater (PH – 201). Secara umum, tujuan pengadukan

lambat dalam pengolahan adalah untuk menghasilkan gerakan secara perlahan
sehingga terjadi kontak antar partikel untuk membentuk gabungan partikel hingga
berukuran besar. Pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukan dengan
gradien kecepatan kecil (20 sampai 100 detik-1) selama 10 hingga 60 menit atau
nilai GTd (bilangan Champ) berkisar 48000 hingga 210000.
Kecepatan pengadukan merupakan parameter penting dalam pengadukan
yang dinyatakan dengan gradien kecepatan. Gradien kecepatan merupakan fungsi

dari tenaga yang disuplai (P):
Dalam hal ini :

8

Universitas Sumatera Utara

�

� = �� .� � ........ (2.1)
P

= Suplai tenaga (N.m/s).

m

= Massa material yang diaduk (kg).

µ

= Viskositas absolut (N.s/m3).

v

= kecepatan (rpm)

2.2.2 KO-Kneaderdi Anode Green Plant PT. INALUM.
1. KO-Kneader– 201 (KN – 201).
KO-Kneader– 201 (KN – 201) adalah tempat pengaduk dan
pencampuran antara coal tar pitch, kokas dan butt. KO-Kneader– 201 (KN –
201) ditandai dengan memiliki pipa penyalur coal tar pitch.

Gambar 2.1 : Pipa Penyalur Tar Pitch

9

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 : KO-Kneader- 201

Tabel 2.1: Kadar Bahan Antara Tar pith, Kokas dan Butt di KO-Kneader– 201.
Coal Tar Pith
FICA-6
%
13.
8

Puntung/

Kokas
CF-201

CF-202

Butt
CF-203

CF-204

CF-205

Kg/jam

%

Kg/jam

%

Kg/jam

%

Kg/jam

%

Kg/jam

%

3588

12.3

2767

27.7

6197

4.0

896

28.0

6297

13.8

Berikut bahan-bahan campuran di KO-Kneader– 201 (KN – 201):
1. Coke (Kokas)
Coke (Kokas) adalah adalah batubara yang ketika dipanaskan pada
temperatur tinggi tanpa udara mengalami tahapan plastis sementara, yaitu
secara berurutan mengalami pelunakan, pengembangan, dan memadat
kembali menjadi kokas.

10

Universitas Sumatera Utara

Kg/
jam
627
5

Gambar 2.3 : Kokas

2. Coal tar pitch
Coal tar pitch atau biasa disebut dengan tar pitch adalah Cairan cokelat
atau hitam viskositas sangat tinggi. Tar ini adalah salah satu oleh-produk
ketika batubara dikarbonisasi untuk membuat kokas.

Gambar 2.4 : Coal tar pitch

3. Puntung / Butt
Puntung / Butt adalah anoda sisa dari proses elektrolisasi di reduction
plant, untuk digunakan ulang menjadi anoda kembali.

Gambar 2.5 : Puntung / Butt

11

Universitas Sumatera Utara

2.KO-Kneader– 202 (KN – 202)
KO-Kneader– 202 (KN – 202) adalah tempat pengadukan kedua antara
tar pith, kokas dan butt. Pengadukan dilakukan agar pencampuran benarbenar sempurna.

KO-Kneader– 202 (KN – 202) ditandai dengan tidak

memiliki pipa penyalur tar pith.

Gambar 2.6 : Pipa Penyalur Material Dari KO-Kneader– 201

Gambar 2.7 : KO-Kneader – 202

12

Universitas Sumatera Utara

2.2.3Komponen Mesin PengadukKO-Kneader
1. Motor
Motor KO-Kneaderberfungsi sebagai penggerak putaran pertama di mesin
KO-Kneaderyang menggunakan arus listrik, dan kemudian ditransfer ke gear
box .
Berikut spesifikasi dari motor KO-Kneader:
Type from

: SAM 2115-RBKM

Amp

: 550 A

Kwh

: 225

Wound

: SEP(220V)

Putaran

: 1400 rpm

Duty

: CONT

Standard Spec

: JEC-54 (1956)

Insulation

: F Class

Temp rise

: 70 oC

Weight

: 2900 Kg

Bearing

: LS
OS

NU326C3
622263

Poles

:4

Volts

: 440 V

Manufactured in: Des-1980Toshiba Corporation Tokyo Japan

Gambar 2.8 : Motor KO-Kneader

2.Gear Box
Gear Box berfungsi sebagai perubah putaran yang berasal dari motor
menjadi putaran maju dan mundur, yang kemudian ditransfer ke Rigit
Kopling.

13

Universitas Sumatera Utara

Berikut ini spesifikasi dari gear boxKO-Kneader:
Gear box

: Buss Ltd Basle Switzerland

Gear unit type

: 6160

Stroke in mm

: 160

Gear ratio

: 1 : 14,75

Machine no

: 353260-1

Sales no

: 63000

Gambar 2.9 : Pandangan Atas Gear Box

3. Rigit Kopling
Rigit kopling berfungsi menghubungkan dan memutuskan putaran yang
berasal dari gear box ke heating shaft.

Gambar 2.10 : Rigit Kopling

14

Universitas Sumatera Utara

4. Pompa Oli Pelumas
Pompa oli pelumas berfungsi untuk mempompa oli yang akan disalurkan
ke bearing-bearing, shaft, gear-gear yang berada didalam gear box.
Oli yang digunakan dalam pompa oli pelumas ini adalah mobil gear 320,
yang dibuat oleh PT. PERTAMINA. Sebelum tahun 1990, PT. INALUM
membeli oli pelumas ini dari negara eropa. Tetapi setelah tahun 1990 PT.
INALUM membeli oli tersebut di PT. PERTAMINA karena telah
memproduksi sendiri oli tersebut. Kapasitas oli tersebut adalah 209 liter.
Berikut Spesifikasi dari pompa oli pelumas :
Type

: SN40ER38U3-WI

P

: 25 bar

Nomor

: 12021129

P

: 1.7 Kw

U

: 29.3 l/min

N

: 1450 1/min

V

: 150 min2/s

2012

Gambar 2.11 : Pompa Oli Pelumas

5.Kneading Shaft
Kneading Shaft berfungsi sebagai shaft screw untuk memutarkan material,
serta menggerakkan material pasta, maju dan mundur.

15

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.12 : Kneading Shaft

6.Teeth/ Gigi
Teeth berfungsi sebagai lawan dari ulir screw. Material yang akan diaduk
secara otomatis akan teraduk oleh screw dan teeth yang saling berjumpa, serta
saling rapat, yang mempunyai jarak tertentu. Sehingga dengan jarak
kerapatan tersebut bahan-bahan seperti kokas, coal tar pitch dan puntung/butt
akan tercampur dengan baik.

Gambar 2.13 : Teeth

16

Universitas Sumatera Utara

2.2.4Karakteristik OperasiMesin Pengaduk KO-Kneader
KO-Kneadermemiliki sebuah dua buah shaftyang terdiri dari Kneading
shaft dan Gear box mainshaft. Ketika KO-Kneadersebagian diisi dengan material
kokas, butt dan coal tar pitch,shaft melakukan gerakan berputar, menyebabkan
screw juga berputar mengaduk material,yang terbentuk sebagai hasil dari gaya
mekanis. Karena berbentuk melingkar, bagian kontak screw dengan teeth terjadi
pada sepanjang heating shaft.Oli pelumas yang berasal dari pompa oli
pelumasberperan sangat penting, yang mempunyai fungsisebagai pelumas, yang
membuatheating shaft, gear shaft, roda gigi, serta semua bearing akan
terminimalisir pada setiap gesekannya.
Berikut ini adalah prinsip kerja dari Buss Kneader :

Gambar 2.14 : Prinsip Kinerja BUSS Kneader

Hubungan antara material adonan dengan, screw dan tooth, seperti gambar
di atas terjadi pada bagian heating shaft, dari awal pertemuan antara screw dan
tooth hingga akhir. Hasil material adonan di dalam proses ini,akan secara otomatis
langsung ke aliran keluar. Putaran kneading shaft yang diterima dari gear box
adalah putaran maju mundur, dengan rasio putaran 1 : 14,75 yang berasal dari
motor. Putaran yang berada di kneating shaft tersebut setelah diteliti, memiliki
putaran yang tidak konstan, yaitu sekitar 53 rpm. Sehingga bahan adonanyang
masuk ke dalam KO-Kneaderdan keluar dari KO-Kneaderbelum tentu akan

17

Universitas Sumatera Utara

tercampur secara sempurna, sehingga dibutuhkan mesin KO-KNEADER
tambahan yaitu KO-Kneader202.Di mesin KO-Kneader202 material adonan
diaduk lagi. Dimensi dari mesin KO-Kneader202 dengan KO-Kneader202 relatif
sama. Baik motor, gear box, heating shaft, tooth, dan yang lainnya.

2.3

Pabrik Reduksi
Aluminium merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga mudah

teroksidasi.Karena sifatnya itu, di alam tidak ditemukan aluminiun dalam bentuk
unsur, melainkan senyawa oksida.Umumnya dalam bentuk oksida alumina atau
silikat. Proses produksi aluminium yang digunakan saat ini ditemukan secara
bersamaan oleh Charles Hall di Amerika Serikat dan Paul Herloult di Prancis
pada tahun 1886. Prosesnya adalah elektrolisa larutan alumina (Al2O3) di dalam
lelehan Kriolit (Na3AlF6) pada temperatur 980oC, sehingga menghasilkan
aluminium cair. Pot atau tungku reduksi berbentuk kotak baja persegi yang
dindingnya berlapiskan batu isolasi atau batu tahan api (Brick) dan pasta yang
disebut Castable. Di dasar pot terdapat katoda karbon yang dihubungkan dengan
collector bar, yang berfungsi sebagai penghantar listrik.Di bawah katoda dilapisi
brick.Di PT INALUM (Persero) terdapat 510 unit pot reduksi yang terbagi
menjadi 3 gedung, sehingga di masing-masing gedung terdapat 170 pot. Arus
listrik yang digunakan sebesar 190 KA-195 KA, dengan tegangan rata-rata di
setiap pot 4,3 Volt.
2.3.1 Operasi Pot Reduksi
Pada proses peleburan aluminium dalam pot reduksi dahulu dilakukan
beberapa proses, yaitu :
1. Baking atau Preheating
Baking atau preheating merupakan pamanasan blok katoda secara bertahap,
tujuannya untuk menghindari dasar thermal shock. Operasi ini berlangsung
selama 72 jam. Pada akhir baking temperatur blok katoda sekitar 750 ºC dan
siap untuk di start up.

18

Universitas Sumatera Utara

2. Start Up
Merupakan proses menghidupkan pot yang baru diperbaiki maupun baru
dikonstruksi ulang, sehingga elektrolisa bisa berlangsung.
3. Transisi
Masa transisi merupakan masa peralihan dari start up menuju normal.
Selama tahap ini, komposisi bath, tinggi metal dan tinggi bath harus dijaga
sesuai dengan standarnya. Dalam proses ini terjadi pembentukan kerak
samping yang berguna sebagai pelindung dinding samping dari serangan
bath yang korosif. Meskipun masa transisi ini hanya berlangsung 35 hari,
tetapi sangat menentukan umur dan kestabilan pot.
4.

Operasi normal
Operasi normal adalah keadaan dimana pot sudah berada dalam keadaan
stabil dan dapat dioperasikan untuk proses elektrolisa. Selama pot dalam
keadaan normal, pekerjaan utama yang biasa dilakukan antara lain :

a. Penggantian anoda (anode changing) dan penaikan busbar anoda.
b. Pengambilan aluminium cair (Metal Tapping)
c. Pemasukan material
d. Pemecahan kerak dan pemasukan alumina
e. Pengontrolan Voltase dan penanggulangan Noise:
1.

Penghentian Anode Effect

2. Pengukuran parameter-parameter
Pada operasi normal, paremeter-perameter yang perlu diukur adalah :
a. Pengukuran tinggi bath dan tinggi metal.
b. Pengukuran keasaman.
c. Pengukuran kemurnian metal.
d. Pengukuran

distribusi

tegangan

pot,

tinggi

lumpur

dan

jumlahmetal.
e.

Pengukuran temperatur bath.

19

Universitas Sumatera Utara

5. Cut Out Pot
Cut out pot dilakukan bila terjadi kondisi sudah memburuk dan tidak
memungkinkan untuk operasi lagi. Tanda-tanda pot mulai memburuk
diantaranya Kadar Fe dan Si di dalam metal cair meningkat dan tidak bisa
diturunkan lagi. Hal ini biasanya terjadi apabila blok katoda retak atau
berlubang, sehingga baja kolektor yang terletak dibawah blok katoda dapat
tererosi dan larut dalam metal cair, hal ini akan mengakibatkan kandungan
Fe naik. Sedangkan kenaikan kadar Si terjadi apabila dinding pot samping
tererosi, sehingga silika yang terkandung dalam isolasi akan larut dan
menaikkan kadar Si dalam metal cair.
Operasi pot yang sulit terjadi apabila gangguan (noise) voltage sulit
dikendalikan, suhu dan tegangan sering naik dan sulit diturunkan.Hal ini
mengakibatkan Anode Effect yang timbul sulit dihentikan. Pot biasanya
dimatikan untuk dilakukan perbaikan, sehingga akan dapat digunakan
kembali jika kerusakannya telah diperbaiki.

2.4

Pabrik Pencetakan
Aluminium cair yang dihasilkan di pabrik peleburan (Reduction Plant)

yang telah dihisap oleh vacuum laddle dibawa dengan Metal Transport Car ke
pabrik penuangan. Di pabrik pencetakan (casting shop) temperatur aluminium cair
tetap dijaga dan ditaburi flux untuk memurnikannya. Dross yang terbentuk
dipermukaan aluminium cair diambil, lalu didinginkan di tempat pendinginan
dross. Terdapat 10 unit dapur di pabrik pencetakan, yang terdiri dari 1 unit dapur
pelebur (Melting Furnace) dan 9 unit dapur penampung (holding furnace) dengan
masing-masing kapasitas 30 ton aluminium cair. Sebelum diisikan ke dalam
dapur, Metal Transport Car beserta laddle dan isinya ditimbang pada 40 ton
scale. Aluminium yang sudah murni diatur temperaturnya, kemudian dituangkan
ke casting machine melalui suatu pengalir, dimana aluminium ini akan membeku
membentuk aluminium batangan (ingot). Ingot yang keluar dari casting machine
masuk ke konveyor pendingin, lalu dipindahkan ke conveyor penumpuk dengan
mengggunakan servo arm. Setelah tumpukan ingot ditimbang, selanjutnya

20

Universitas Sumatera Utara

dipindahkan ke lapangan pendingin dengan menggunakan Forklift, sedangkan
ingot yang sudah dingin dilakukan proses bundling, kemudian disimpan ke
lapangan penyimpangan ingot. Di PT INALUM (Persero) terdapat 7 unit casting
machine untuk pencetakan ingot 50 pon (22,7 Kg) dengan kapasitas 12 ton/jam
untuk masing-masing unit casting. 2

2

Loc.cit. http://www.inalum.co.id/article/pabrik-peleburan-aluminium.html, pada tanggal 3 Juni
2016 pukul 21.20 WIB.

21

Universitas Sumatera Utara