Bahan baku dalam proses Hall-Heroult terdiri dari alumina, elektrolit, katoda dan anoda. Proses hall-Heroult memproduksi aluminium dengan cara mereduksi
aluminium dari bahan baku alumina dalam proses elektrolisis yang digerakkan oleh arus searah yang mengalir dari anoda ke katoda dengan kriolit sebagai elektrolit.
Kedua elektroda yang digunakan terbuat dari bahan karbon Grjotheim, K., 1988.
2.3.1. Mekanisme Elektrolisa Hall-Heroult
Produksi aluminium dilakukan dalam sel elektrolisis atau pot. Alumina
Al O
dipisahkan dalam elektrolit cair bath pada temperatur 960 C di dalam sel baja segiempat yang besar yang saling berjajar dengan katoda blok karbon dan dilapisi
bricks. Aliran listrik searah direct current, DC dengan arus yang tinggi dan tegangan
yang rendah dilewatkan melalui blok karbon anoda yang dicelupkan dalam elektrolit cair bath, kemudian melewati lapisan aluminium cair molten yang mengumpul
diatas katoda karbon pada bagian bawah sel, lalu selanjutnya menuju ke katoda. Batang baja dalam blok katoda membawa aliran listrik ke sel selanjutnya melalui
sistem busbar aluminium. Rapat arus
0,7-1,2 Ac
m
Kedalaman metal 14-40 cm
Universitas Sumatera Utara
Elektrolisis
Al O
terjadi dalam lapisan elektrolit cair bath yaitu lapisan diantara anoda dan metal cair. Ion aluminium dalam
Al O
direduksi untuk membentuk aluminium cair, yang kemudian mengumpul diatas katoda pada bagian
bawah sel. Ion oksida bereaksi dengan anoda karbon dan menghasilkan karbondioksida. Ini dikenal sebagai proses Hall-Heroult yang ditunjukkan oleh reaksi:
2
Al O
+ 3C → 4Al + 3
CO
Aluminium cair dihisap tapping dari sel kedalam “ceret” raksasa dan di bawa ke pabrik pencetakan casthouse dimana, aluminium cair itu akan dibentuk menjadi
ingot untuk diproses lebih lanjut Dalam industri peleburan aluminium, ada terdapat dua jenis tungku reduksi
yang dipergunakan yaitu Prebaked Anode Furnace PAF dan Soderberg Anode Furnace
SAF. Perbedaan kedua tipe tungku tersebut terletak pada cara pemanggangan anodanya, dalam sistem PAF anoda dipanggang terlebih dahulu
prebaked sebelum dipergunakan. Sedangkan pada sistem SAF tidak dilakukan pemanggangan pendahuluan, melainkan dimasukkan langsung ke dalam tungku
reduksi. Pabrik peleburan aluminium di Kuala Tanjung menggunakan sistem PAF yang telah dikembangkan oleh Sumitomo Aluminium Smelting Co.Ltd Siahaan,B.,
1985. Tipe pot tungku reduksiyang menggunakan tekhnologi Sumitomo SM-17-
SE = Sumitomo, 170 kA design, Side by side End riser dengan sistem Centre Work
Universitas Sumatera Utara
Pre Baked CWPB . Arus listrik searah DC yang digunakan sebesar 188-200 kA
sekarang ini kapasitas terpasang di INALUM adalah 190,3 kA, dengan tegangan tiap pot tungku reduksi sekitar 4,2-4,4 volt. Pot satu dengan pot lainnya dihubungkan
secara listrik seri dan diletakkan bersisian Side by Side. Daya yang digunakan untuk satu pot kira-kira setara dengan 1600 rumah berdaya listrik 500 watt.
Reaksi keseluruhan pada industri elektrolisis alumina menggunakan anoda karbon adalah sebagai berikut:
2
Al O
+ 3
C
→ 4
Al
+ 3
CO
Mekanisme reaksi yang paling sering terjadi adalah reduksi
Al O
secara langsung dengan reaksi:
Al O
→
AlO + Al O
Al O
→
Al + 2O
Dari reaksi diatas terbukti bahwa
Al
akan bergerak ke katoda, sedangkan
O
akan bergerak menuju anoda.
Reaksi pada katoda :
Al + 3e
→
Al l
Reaksi pada anoda :
2O
→
O + 4e
Lalu selanjutnya
O
akan bereaksi dengan karbon anoda:
C s + O g
→
CO g C s + CO g
→
2CO g
Universitas Sumatera Utara
Dari proses peleburan aluminium ini, selain menghasilkan gas
CO
dan CO, dihasilkan pula gas HF yang diketahui sangat berbahaya bagi kesehatan, melalui
reaksi:
2AlF + 3H O
→
Al O + 6HF, dan 2Na AlF
+ 3H O
→
2Al O + 6NaF
+ HF
Gas-gas yang dihasilkan selanjutnya akan dihisap oleh main exhaust fan dan masuk ke dalam DSS Dry Scrubbing System, dimana sistem ini berfungsi menyaring debu dan
mengadsorbsi gas flourida yang berasal dari pot reduksi gas HF akan bereaksi dengan fresh
alumina yang berasal dari silo dan menghasilkan reacted alumina. Selanjutnya gas-gas yang sudah bersih tersebut dibuang ke atmosfer melalui exhaust stack
PT.INALUM, 2011.
2.3.2. Jenis Sel yang digunakan dalam proses Hall-Heroult
