Analisa Efisiensi Penyerapan Gas Hydrogen Fluoride (HF) yang Dihasilkan Tungku Reduksi Aluminium oleh Alumina (Al2O3)

ANALISIS EFISIENSI PENYERAPAN GAS
HIDROGEN FLUORIDA (HF) YANG DIHASILKAN
TUNGKU REDUKSI ALUMINIUM OLEH ALUMINA
(Al2O 3)

SKRIPSI

MHD. AGUS SALIM KABAN
100822056

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

Universitas Sumatera Utara

i
PERSETUJUAN

Judul

Kategori
Nama
NIM
Program Studi
Departemen
Fakultas

: Analisa Efisiensi Penyerapan Gas Hydrogen
Fluoride (HF) yang Dihasilkan Tungku Reduksi
Aluminium oleh Alumina (Al2O3)
: Skripsi
: Mhd. Agus Salim Kaban
: 100822056
: Sarjana (S1) Kimia
: Kimia
: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(FMIPA) Universitas Sumatera Utara (USU)

Disetujui di
Medan, Desember 2016
Komisi Pembimbing

:

Pembimbing II,

Prof. Dr. Tamrin, M.Sc.
NIP. 196007 041989 03 1003

Pembimbing I,

Saharman Gea, Ph.D
NIP. 196811 101999 03 1001

Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU
Ketua,

Dr. Rumondang Bulan Nst. MS.
NIP. 195408301985032001

Universitas Sumatera Utara

ii

PERNYATAAN

ANALISIS EFISIENSI PENYERAPAN GAS HIDROGEN FLUORIDA (HF)
YANG DIHASILKAN TUNGKU REDUKSI ALUMINIUM OLEH ALUMINA
(Al2O3)

SKRIPSI

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

Medan,Desember 2016

Mhd. Agus Salim Kaban
100822056

Universitas Sumatera Utara

iii

PENGHARGAAN

Syukur alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karuniaNya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian dan
penulisan skripsi ini sebagaimana mestinya. Adapun skripsi ini disusun untuk
memenuhi syarat mencapai gelar sarjana di bidang kimia.Pada kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih dan kasih sayang yang sebesarbesarnya kepada AlmarhumAyahanda Sarullah Kaban yang dulunya menanti
ananda untuk dapat menyelesaikan perkuliahan, sudah terlalu lama hingga ayah
tidak melihat lagi ananda menyelesaikan studi ini, semoga ayah ikut merasakan
kebahagiaan ini dan ditempatkan di sebaik - baik tempat, Ibunda Lainna
Boangmanalu senantiasa bersabar dan menjadi motivator, mendukung dan
mendoakan setiap aktivitas yang dilakukan, Abangda Muchlasin Syahbuddin
Kaban, Adinda Muhammad Normansyah Kaban serta seluruh keluarga lainnya

yang telah mendoakan, memberikan dukungan serta bantuan moril dan materil
yang tak terhingga nilainya kepada penulis.
Selanjutnya

penulis

ingin

mengucapkan

terima

kasih

kepada

BapakSaharman Gea, Ph.Dselaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Dr.
Tamrin, M.Sc. selaku dosen pembimbing II yang dengan ikhlas dan senantiasa
memberikan bimbingan dan pengarahan selama penulis melakukan penelitian dan
penulisan skripsi ini. Ibu Dr. Rumondang Bulan Nst, MS. dan Bapak Drs. Albert

Pasaribu, M.Sc. selaku ketua dan sekretaris jurusan kimia yang telah
mengesahkan skripsi ini. Bapak Prof. Dr. Tamrin, MSc. selaku dosen wali yang
selalu membimbing penulis dan seluruh dosen Departemen Kimia yang telah
memberikan ilmu dan pengajaran serta para staf pegawai Departemen Kimia.
Ucapan terima kasih kembali penulis sampaikan terkhusus kepada,
inspirator yang siap menjadi generasi Ibnu Sina II, abangnda Kabul Warsito,
senantiasa memberi motivasi dan pengertian atas usaha dalam menyelesaikan
studi ini. Kepada Titin Hartini, terima kasih dek, sudah mau direpotin dengan
segala tingkah dan kekurangan yang ada. Ketua UKMI Al Falak FMIPA USU
beserta pengurus lainnya, terima kasih atas doa dan dukungannya, akhuna Rifqi,

Universitas Sumatera Utara

iv

salut atas perjuangannya dalam membantu urusan yang merepotkan dan menyita
banyak waktu, diucapkan jazakumullah khairan katsiran. Muhammad Emir Aulia,
sahabat dan saudara yang selalu menginspirasi penulis, semoga Allah kekalkan
persaudaraan kita ya bro.
Rekan - rekan asisten laboratorium Kimia Fisika, mulai dari Diana,

danken, syukron katsir atas bantuan yang diberikan, kesabaran dan begitu banyak
saran dalam menyelesaikan skripsi ini. Irene dan asisten lainnya, terima kasih buat
bantuan yang diberikan.Abangnda Edi Satrio, mohon maaf atas kekurangan yang
ada serta terima kasih atas bantuan dan pengertian selama ini.
Janji yang akhirnya tertunai untuk keluarga kecilku, abi akhirnya bisa
menyelesaikan studi yang sangat panjang ini nak, semoga perjuangan ini menjadi
ibrah bagi kalian agar tak terulang sama seperti abi. Istriku yang senantiasa setia
menemani proses penyelesaian skripsi ini, yang juga setia menemani proses
perjalanan hidup hingga akhirnya kita dapatkan ridho Allah dan dikumpulkan di
dalam surga Allah Swt. Abi sayang dan mencintai kalian.
Sahabat-sahabat yang selalu memberikan dukungan dan motivasi kepada
penulis serta rekan-rekan seperjuangan Kimia stambuk 2010 dan juga sahabat
yang tak mampu disebutkan satu per satu.Penulis menyadari kekurangan materil
dan keterbatasan literatur yang disajikan dalam skripsi ini.Oleh karena itu, penulis
mengharapkan tanggapan

dan saran yang bersifat membangun demi

kesempurnaan skripsi ini.Semoga skripsi ini bermanfaat dan menjadi informasi
yang baru bagi penelitian selanjutnya.

Penulis

Universitas Sumatera Utara

v

ANALISIS EFISIENSI PENYERAPAN GAS HIDROGEN FLUORIDA
(HF) YANG DIHASILKAN TUNGKU REDUKSI ALUMINIUM OLEH
ALUMINA (Al2O3)

ABSTRAK

Peleburan aluminium menerapkan proses elektrolisa yang telah ditemukan oleh
Hall - Heroult. Proses ini membutuhkan anoda, katoda dan larutan elektrolit
sebagai pelebur bahan baku alumina yang didapat dari pemurnian bauksit. Dalam
proses ini gas hydrogen fluoride (HF) menjadi hasil samping setelah karbon
dioksida (CO2), dan proses ini berlangsung setiap saat sehingga gas HF yang
dihasilkan merupakan hasil reaksi antara kliorit (Na3AlF6) dengan gas H2selalu
ada. Dalam hal untuk mengurangi emisi gas HF yang dibuang ke udara bebas

maka gas HF direaksikan dengan alumina yang berfungsi sebagai adsorben di
dalam reaktor dengan mengatur aliran alumina terhadap gas HF. Untuk
mengetahui kadar gas HF yang keluar dari cerobong asap serta menentukan
efisiensi penyerapan, perlu dilakukan analisa efisiensi penyerapan gas HF oleh
alumina dengan bantuan elektroda selektif ion meter. Analisa yang dilakukan
menunjukkan efisiensi penyerapan yang ada di PT Indonesia Asahan Aluminium
(Persero) sangat optimal, ini dibuktikan dari hasil penyerapan sebesar 99.83%
dengan konsentrasi gas HF yang dibuang sebesar 0.33mgF/m3.
Kata kunci: elektrolisa, hydrogen fluoride, emisi, PT Inalum, efisiensi

Universitas Sumatera Utara

vi

ANALYSIS OF ADSORPTION EFFICIENT OF HYDROGEN FLUORIDE
WHICH GENERATED POT REDUCTION BY ALUMINA

ABSTRACT

Aluminum smelting electroliysis implement process that have been found by

Hall-Heroult. This process requires the anode, cathode and electrolyte solution as
the raw material alumina smelter in the can from bauxite refining. in this process
of hydrogen fluoride gas (HF) be so byproduct after carbon dioxide (CO2), and
this process takes place every time. so that the resulting gas HF always there. HF
gas produced is the result of the reaction between the carbon anode chlorine
cliorite (Na3AlF6).HF gas is reacted with the alumina which serves as adsorbent
inside the reactor by regulating the flow of alumina to the gas HF, This is done to
reduce or even eliminate HF gas coming out of the chimney. if HF gas that comes
out in a quantity that many will cause poisoning and even death.HF to determine
levels of gas coming out of the chimney.necessary to analyze the efficiency of gas
absorption by the alumina HF. in this case, the efficiency of absorption in PT
Indonesia AsahanAluminium (Persero) is optimal. This is evidenced from the
results of absorption, respectively for 99.85% and 99.86% with gas concentration
HF disposed of 0.33 mg/Nm3 and 0.20 mg/Nm3.

Universitas Sumatera Utara

vii

DAFTAR ISI

Halaman
Persetujuan
i
Pernyataan
ii
Penghargaan
iii
Abstrak
v
Abstract
vi
Daftar Isi
vii
Daftar Tabel
ix
Daftar Gambar
x
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Permasalahan
2
1.3. Batasan Masalah
2
1.4. Tujuan Penelitian
3
1.5. Manfaat Penelitian
3
1.6.Lokasi Penelitian
3
1.7. Metodologi Penelitian
3
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Alumina
5
2.2. Aluminium
10
2.2.1. Sifat-sifatAluminium
11
2.3.Adsorpsi
13

Universitas Sumatera Utara

viii

2.3.1. Adsorben
15
2.4.Elektrolisa
17
2.4.1. Properti Larutan Elektrolit
19
2.4.1.1. Keasaman Bath
19
2.4.1.2. Temperatur Liquidus
19
2.4.1.3. Voltase Pot
20
2.4.2. Siklus Operasi Tungku Reduksi
21
2.4.2.1. Perakitan Katoda dan Rekonstruksi Pot
21
2.4.2.2. Baking (Preheating)
24
2.4.2.3. Start Up
25
2.4.2.4. Masa Transisi
25
2.4.2.5. Operasi Normal
26
2.4.2.6. Cut-Out
26
2.5.Produksi Aluminium
27
2.5.1. Efisiensi Arus
28
2.6.Gas HF
29
2.6.1. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Terbentuknya Gas HF
30
2.6.2. Pengaruh Operasi Tungku Reduksi Terhadap Pembentukan
Fluorida
30
2.6.3. Gas – Gas yang Dikeluarkan dari Tungku Reduksi
31
2.6.4. Adsorbsi Gas HF
31
2.7. Gas Ideal
32
Bab 3 Metode Penelitian
33
3.1. Alat – Alat yang Digunakan
33

Universitas Sumatera Utara

ix

3.2. Bahan – Bahan yang digunakan
33
3.3. Prosedur Kerja
34
3.3.1.Pembuatan Larutan yang Digunakan
34
3.3.2.Pengambilan Sampel Gas
35
3.3.3.Penentuan Kadar Fluorida dengan Cara Elektroda Selektif
Ion Fluorida
35
3.3.4.Flowsheet
37
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil
4.1.1.Kuantitas Gas HF
4.1.2.Kuantitas Fresh Alumina
4.1.3.Larutan Standar
4.2. Pembahasan
42
4.2.1.Menentukan Kadar HF pada Stack
4.2.2.Penentuan Efisiensi Penyerapan Gas HF
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran

38
38
40
41

42
43

45
45

Daftar Pustaka
Lampiran

Universitas Sumatera Utara

x

DAFTAR TABEL
Nomor

Judul

Halaman Tabel

2.1.

Spesifikasi Alumina

9

2.2.

Properties of Activated Carbon

14

2.3.

Properties of Activated Alumina

15

4.1.

Data Hasil Pengukuran Volume Gas

36

4.2.

Data hasil pengukuran ion meter terhadap sampel gas

37

4.3.

Data hasil perhitungan efisiensi gas HF

39

Universitas Sumatera Utara

xi

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul

Halaman Gambar

2.1.

Tahap transformasi kristal alumina

5

2.2.

Kristal korondum alumina

5

2.3.

Peta penyebaran produksi bauksit dunia

6

2.4.

Proses Bayer

7

2.5.

Analisa SEM (a) alumina , (b) alumina pemanasan 700oC

8

2.6.

Peralatan Adsorpsi HF Penelitian William D. Lamb, dkk

14

2.7.

Aliran material pada pot reduksi

16

2.8.

Diagram Fasa NaF-AlF3

18

2.9.

Proses Cathode Fastening

21

2.10.

Diagram Proses Produksi Aluminium

2.11.

Hubungan Konsentrasi Alumina dengan Resistansi di dalam Bath 26

24

Universitas Sumatera Utara