Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton/Tahun cover 1

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM OKSIDA
DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER
KAPASITAS 1.000.000 TON/TAHUN

Oleh:
Ahmad Qomaruddin

I 0511001

Rozi Ferdika

I 0511047

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA
commit to user

2016

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

TUGAS AKHIR
PRARANCANGAN PABRIK ALUMINIUM OKSIDA
DARI BAUKSIT DENGAN PROSES BAYER
KAPASITAS 1.000.000 TON/TAHUN

Oleh:
Ahmad Qomaruddin

I 0511001

Rozi Ferdika

I 0511047

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user

2016

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user
ii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

LEMBAR KONSULTASI

Nama
Judul Tugas Akhir
Tanggal Mulai
Pembimbing I
Pembimbing II

: 1. Ahmad Qomaruddin
I 0511001
2. Rozi Ferdika
I 0511047
: Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit
dengan Proses bayer Kapasitas 1.000.000 ton/tahun.
: 5 Januari 2015
: Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T.
: YC. Danarto, S.T., M.T.

No. Tanggal



Paraf

Konsultasi

Pemb I Pemb II

Keterangan

Jumlah konsultasi dengan masing – masing pembimbing minimal sebanyak 8
kali untuk dapat dinyatakan selesai.
Dinyatakan selesai
Tanggal:
Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T.
NIP. 197405092000032002
commit to user
iii

YC. Danarto, S.T., M.T.
NIP. 197308272000121001

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur hanya milik Allah SWT karena dengan kehendak-Nya
penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini saya
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang turut membantu dalam
melaksanakan penelitian dan penulisan laporan ini hingga dapat terselesaikan
dengan baik, khususnya kepada:
1. Ibu, ayah, dan segenap keluarga tercinta atas doa dan dukungan penuh kepada
penulis.

2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Kimia
atas bimbingannya
3. Dr. Sperisa Distantina, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang berkenan
membagi pengalaman dan pengetahuan beliau di dunia industri, memberikan
motivasi, arahan dan bimbingan dari pengajuan proposal, pengerjaan tugas
akhir hingga penyelesaian penyusunan laporan ini.
4. YC. Danarto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak
memberikan saran/masukan yang sangat berguna dalam hal penyusunan
laporan tugas akhir.
5. Seluruh dosen, laboran, dan administrasi Jurusan Teknik Kimia atas ilmu,
arahan, dan bantuannya selama ini.
6. Teman – teman Teknik Kimia UNS, khususnya angkatan 2011.
7. Seluruh pihak yang telah membantu, yang tidak dapat disebutkan satu per
satu.
Penulis memohon maaf apabila selama pengerjaan tugas akhir hingga
penyelesaian laporan ini menimbulkan hal-hal yang kurang berkenan. Penulis
sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan
kemajuan di masa depan.
Surakarta, April 2016
commit to user

iv

Penulis

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... x
INTISARI ........................................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik. ......................................................... 1
1.2 Penentuan Kapasitas Perancangan ........................................................ 3
1.2.1 Prediksi Kebutuhan Aluminium Oksida ...................................... 4

1.2.2 Ketersediaan Bahan Baku ........................................................... 5
1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri ........................................... 6
1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ....................................................................... 6
1.4 Tinjauan Pustaka ................................................................................... 10
1.4.1

Macam-Macam Proses ............................................................. 10

1.4.2

Alasan Pemilihan Proses .......................................................... 17

1.4.3

Kegunaan Produk ...................................................................... 19

1.4.4

Sifat Fisis dan Kimia................................................................. 20

1.4.5

Tinjauan Proses ......................................................................... 22

BAB II DESKRIPSI PROSES ........................................................................... 27
2.1 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk ..................................................... 27
2.1.1 Spesifikasi Bahan Baku .............................................................. 27
2.1.2 Spesifikasi Produk ...................................................................... 28
2.2 Konsep Proses ....................................................................................... 29
2.2.1 Mekanisme Reaksi ...................................................................... 29
2.2.2 Kondisi Operasi .......................................................................... 33
2.2.3 Tinjauan Kinetika........................................................................ 34
commit............................................................
to user
2.2.4 Tinjauan Termodinamika
36

v

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

2.3 Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ............................................ 39
2.3.1

DigramAlir Kualitatif ............................................................... 39

2.3.2

Diagram Alir Kuantitatif ........................................................... 40

2.3.3

Diagram Alir Proses.................................................................. 40

2.3.4

Langkah Proses ......................................................................... 47

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas .......................................................... 52
2.4.1

Neraca Massa ............................................................................ 52

2.4.2

Neraca Panas ............................................................................. 60

2.5 Lay Out Pabrik dan Peralatan Proses .................................................... 68
2.5.1

Lay Out Pabrik .......................................................................... 68

2.5.2

Lay Out Peralatan...................................................................... 70

BAB III SPESIFIKASI ALAT .......................................................................... 74
3.1 Size Reduction ....................................................................................... 74
3.2 Screen .................................................................................................... 75
3.3 Mixer ..................................................................................................... 76
3.4 Digester ................................................................................................. 77
3.5 Thickener .............................................................................................. 80
3.6 Precipitator ........................................................................................... 81
3.7 Centrifuge ............................................................................................. 84
3.8 Rotary Kiln ............................................................................................ 85
3.9 Rotary Cooler ....................................................................................... 86
3.10 Stockpile ............................................................................................... 86
3.11 Storage ................................................................................................. 87
3.12 Silo ....................................................................................................... 88
3.13 Pompa .................................................................................................. 90
3.14 Belt Conveyor ....................................................................................... 92
3.15 Bucket Elevator .................................................................................... 93
3.16 Blower .................................................................................................. 94
3.17 Hopper ................................................................................................. 94
BAB IV UNIT PENDUKUNG PROSES ......................................................... 95
commit to user
4.1 Unit Pengadaan Air ...............................................................................
96

vi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

4.2 Unit Pengadaan Udara Tekan ............................................................... 104
4.3 Unit Pengadaan Listrik ......................................................................... 105
4.4 Unit Pengadaan Bahan Bakar ............................................................... 112
4.5 Unit Pengolahan Limbah ...................................................................... 113
4.6 Laboratorium ........................................................................................ 115
BAB V MANAJEMEN PERUSAHAAN ......................................................... 120
5.1 Bentuk Perusahan ................................................................................. 120
5.2 Struktur Organisasi ............................................................................... 121
5.3 Tugas dan Wewenang ........................................................................... 124
5.3.1

Pemegang Saham ...................................................................... 124

5.3.2

Dewan Komisaris ...................................................................... 124

5.3.3

Dewan Direksi .......................................................................... 124

5.3.4

Staf Ahli .................................................................................... 126

5.3.5

Penelitian dan Pengembangan (Litbang) .................................. 126

5.3.6

Kepala Bagian ........................................................................... 126

5.3.7

Kepala Seksi ............................................................................. 130

5.4 Pembagian Jam Kerja Karyawan .......................................................... 130
5.5 Status Karyawan dan Sistem Upah ....................................................... 133
5.6 Kesejahteraan Sosial Karyawan ............................................................ 136
BAB VI ANALISA EKONOMI ........................................................................ 140
6.1 Penaksiran Harga Peralatan .................................................................. 142
6.2 Penentuan Total Capital Investment (TCI) ........................................... 143
6.3 Biaya Produksi Total (Total Production Cost) ..................................... 146
6.4 Keuntungan Produksi ............................................................................ 149
6.5 Analisa Kelayakan ................................................................................ 149
Daftar Pustaka ..................................................................................................... 153
Lampiran

commit to user

vii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1

Data Impor Aluminium Oksida Indonesia ......................................... 4

Tabel 1.2

Kapasitas Produksi Pabrik Aluminium Oksida di Dunia ................... 7

Tabel 1.3

Perbandingan Proses Pemurnian Aluminium Oksida ...................... 18

Tabel 2.1

Harga ΔH°f masing-masing komponen ........................................... 36

Tabel 2.2

Harga ΔH°f masing-masing komponen ........................................... 38

Tabel 2.3

Neraca Massa Cone Crusher ............................................................ 52

Tabel 2.4

Neraca Massa Tee-01 ....................................................................... 53

Tabel 2.5

Neraca Massa Rod Mill .................................................................... 53

Tabel 2.6

Neraca Massa Vibrating Screen ....................................................... 54

Tabel 2.7

Neraca Massa Hopper ...................................................................... 54

Tabel 2.8

Neraca Massa Mixer ......................................................................... 55

Tabel 2.9

Neraca Massa Digester .................................................................... 55

Tabel 2.10 Neraca Massa Thickener .................................................................. 56
Tabel 2.11 Neraca Massa Precipitator .............................................................. 56
Tabel 2.12 Neraca Massa Centrifuge ................................................................. 57
Tabel 2.13 Neraca Massa Washing Vibrating Screen ........................................ 57
Tabel 2.14 Neraca Massa Tee-02 ....................................................................... 57
Tabel 2.15 Neraca Massa Rotary Kiln ............................................................... 58
Tabel 2.16 Neraca Massa Rotary Cooler ........................................................... 58
Tabel 2.17 Neraca Massa Total .......................................................................... 59
Tabel 2.18 Neraca Panas Cone Crusher ............................................................ 61
Tabel 2.19 Neraca Panas Tee-01 ........................................................................ 61
Tabel 2.20 Neraca Panas Rod Mill ..................................................................... 61
Tabel 2.21 Neraca Panas Vibrating Screen ........................................................ 62
Tabel 2.22 Neraca Panas Hopper ....................................................................... 62
Tabel 2.23 Neraca Panas Mixer ......................................................................... 63
Tabel 2.24 Neraca Panas Digester ..................................................................... 63
Tabel 2.25 Neraca Panas Thickener ................................................................... 64
commit...............................................................
to user
Tabel 2.26 Neraca Panas Precipitator
64

viii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Tabel 2.27 Neraca Panas Centrifuge .................................................................. 65
Tabel 2.28 Neraca Panas Washing Vibrating Screen ......................................... 65
Tabel 2.29 Neraca Panas Tee-02 ........................................................................ 65
Tabel 2.30 Neraca Panas Rotary Kiln ................................................................ 66
Tabel 2.31 Neraca Panas Rotary Cooler ............................................................ 66
Tabel 2.32 Neraca Panas Total........................................................................... 67
Tabel 3.1

Spesifikasi Pompa J-01 dan J-02 ..................................................... 90

Tabel 3.2

Spesifikasi Pompa J-03 dan J-04 ..................................................... 91

Tabel 3.3

Spesifikasi Belt Conveyor C-01, C-02, C-03, C-07 dan C-09 ......... 92

Tabel 3.4

Spesifikasi Belt Conveyor C-04, C-05, C-06, C-08 dan C-10 ......... 93

Tabel 4.1

Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. 101

Tabel 4.2

Kebutuhan Air Proses .................................................................... 102

Tabel 4.3

Kebutuhan Air Konsumsi Umum dan Sanitasi .............................. 103

Tabel 4.4

Rekapitulasi Kebutuhan Air ........................................................... 103

Tabel 4.5

Kebutuhan Listrik untuk Keperluan Proses dan Utilitas................ 106

Tabel 4.6

Kebutuhan Lumen dan Lampu untuk Penerangan Luar Ruangan . 108

Tabel 4.7

Kebutuhan Lumen dan Lampu untuk Penerangan Dalam Ruang .. 109

Tabel 4.8

Konsumsi Listrik untuk Penerangan Selama 1 Hari ...................... 110

Tabel 4.9

Total Konsumsi Listrik Pabrik Selama 1 Tahun ............................ 111

Tabel 4.10 Kebutuhan Bahan Bakar ................................................................ 113
Tabel 5.1

Jadwal Pembagian Kelompok Shift................................................ 132

Tabel 5.2

Spesifikasi Karyawan Non Shift Menurut Jabatannya ................... 134

Tabel 5.3

Spesifikasi Karyawan Shift Menurut Jabatannya ........................... 136

Tabel 6.1

Indeks Harga Alat .......................................................................... 143

Tabel 6.2

Modal Tetap ................................................................................... 145

Tabel 6.3

Modal Kerja ................................................................................... 146

Tabel 6.4

Direct Manufacturing Cost ............................................................ 147

Tabel 6.5

Indirect Manufacturing Cost .......................................................... 147

Tabel 6.6

Fixed Manufacturing Cost

Tabel 6.7

General Expense ............................................................................ 148
commit
to user
Hasil Analisis Kelayakan
...............................................................
151

Tabel 6.8

........................................................ 148

ix

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia ....................................... 4
Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Aluminium Oksida ............................................ 9
Gambar 1.3 Diagram Proses Bayer .................................................................... 15
Gambar 1.4 Diagram Proses Sinter .................................................................... 15
Gambar 2.1 Perbandingan Alur Proses Dehidrasi Gibbsite Menjadi Alumina .. 32
Gambar 2.2 Diagram Alir Kualitatif .................................................................. 41
Gambar 2.3 Diagram Alir Kuantitatif ................................................................ 42
Gambar 2.4 Diagram Alir Proses ....................................................................... 46
Gambar 2.5 Lay Out Pabrik ................................................................................ 70
Gambar 2.6 Lay Out Peralatan Proses ............................................................... 72
Gambar 4.1 Skema Pengolahan Air Sungai ....................................................... 99
Gambar 5.1 Struktur Organisasi Pabrik Aluminium Oksida............................ 123
Gambar 6.1 Grafik Analisis Kelayakan ........................................................... 152

commit to user

x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

INTISARI
Ahmad Qomaruddin, Rozi Fedika, 2016, Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida
Dari Bauksit Dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton/Tahun, Program Studi
Sarjana Teknik Kimia, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Bauksit adalah bahan baku utama dalam proses pengolahan aluminium oksida
(Al2O3), sedangkan aluminium oksida adalah bahan baku utama dalam industri peleburan
aluminium. Masih terdapat mata rantai terputus dalam industri bauksit-alumunium di
Indonesia, yaitu belum adanya industri aluminium oksida. Terbitnya UU No. 4 tahun
2009 dan Peraturan Menteri ESDM tentang nilai tambah mineral, akan meningkatkan
daya saing aluminium oksida dan aluminium Indonesia di dunia sehingga dirancanglah
pabrik aluminium oksida kapasitas 1.000.000 ton/tahun dengan kemurnian aluminium
oksida sebesar 99,6%. Bahan baku untuk pembuatan Al2O3 berupa bauksit 402.538,79
kg/jam dan NaOH 5.157,63 kg/jam yang menghasilkan 126.262,63 kg/jam Al2O3,
sehingga kebutuhan spesifik bauksit sebesar 3,19 kg/kg aluminium oksida dan NaOH
sebesar 0,04 kg/kg aluminium oksida. Pabrik aluminium oksida direncanakan berdiri di
Sanggau, Kalimantan Barat pada tahun 2016 dengan pertimbangan dekat dengan lokasi
bahan baku dan beroperasi pada tahun 2018. Pada tahun 2018, harga bauksit
diproyeksikan senilai US$ 0,029/kg, sedangkan NaOH 48% berharga US$ 5,125/kg.
Harga produk Al2O3 senilai US$ 0,567/kg.
Proses Bayer masih menjadi andalan di dunia untuk pemrosesan bauksit menjadi
aluminium oksida. Proses Bayer dibagi dalam lima tahap. Tahap pertama adalah
pengecilan ukuran bauksit. Kemudian tahap digestion, di mana bauksit dan NaOH
diumpankan ke dalam digester yang berbentuk Reaktor Alir Tangki Berpengaduk
(RATB) yang dilengkapi koil pemanas pada temperatur 143°C dan tekanan 4 bar untuk
menghasilkan NaAlO2. Konversi Al2O3.3H2O menjadi NaAlO2 sebesar 90%. Tahap
selanjutnya adalah residu padatan dipisahkan dari larutan hasil reaksi. Tahap ketiga
merupakan tahap presipitasi untuk memisahkan Al2O3.3H2O dari larutan NaAlO2 dengan
menambahkan kristal Al2O3.3H2O untuk menginisiasi presipitasi. Reaksi berlangsung
pada suhu 80°C dan tekanan 1 bar dalam Crystallizer Tangki Berpengaduk. Konversi
NaAlO2 sebesar 100%. Selanjutnya pada tahap kalsinasi, Al2O3.3H2O dikalsinasi di
Rotary Kiln pada suhu 79,25-970°C dan tekanan 1 bar untuk menghilangkan free
moisture dan chemically-connected water , yang menghasilkan padatan Al2O3. Konversi
Al2O3.3H2O menjadi Al2O3 sebesar 100%.
Unit pendukung proses meliputi unit pengadaan air (air pendingin, umpan boiler ,
air proses, konsumsi umum dan sanitasi) yang bersumber dari Sungai Kapuas sebesar
7,04 kg/kg produk, unit pengadaan steam sebesar 8,16 kg/kg produk, unit pengadaan
udara tekan sebesar 0,0016 m3/kg produk, unit pengadaan listrik sebesar 0,16 kW/kg
produk yang disuplai dari PLN dan generator cadangan, serta unit pengadaan bahan bakar
dari gas alam sebesar 0,29 kg/kg produk. Unit pengolahan limbah tersedia untuk
pengolahan limbah pabrik baik berupa padat, cairan dan gas.
Bentuk perusahaan yang dipilih adalah Perseroan Terbatas (PT). Jumlah
karyawan keseluruhan adalah 356 orang, yang terdiri dari karyawan shift berjumlah 288
orang dan karyawan non-shift 68 orang.
Hasil analisis ekonomi menunjukkan Return of Investment (ROI) sebesar 25,18%
sebelum pajak dan 18,89% sesudah pajak. Pay Out Time (POT) didapatkan sebesar 2,9
tahun sebelum pajak dan 3,6 tahun sesudah pajak. Break Even Point (BEP) sebesar
41,25%, Shut Down Point (SDP) sebesar 11,38%, dan Discounted Cash Flow (DCF)
sebesar 25,53%. Dari hasil analisis ekonomi, dapat disimpulkan bahwa pabrik aluminium
user
oksida layak dipertimbangkan untuk commit
realisasi to
pembangunannya.

xi