bab v tugas khusus.doc

7/27/2019 BAB V TUGAS KHUSUS.doc

1/23

BAB V

TUGAS KHUSUS5.1 Judul Tugas Khusus

Tugas Khusus di PT. INALUM Kuala Tanjung - Batubara ini berjudul

Pengaruh Konsentrasi Aluminium Fluorida Berlebih Dalam Bath Terhadap

Liquidus Temperature PadaReductionCell

5.2 Waktu dan Pelaksanaan

Kerja Praktek di PT.INALUM Kualatanjung-Batubara berlangsung mulaitanggal 05 Desember s.d 13 Januari 2012

5.3 Latar Belakang Masalah

PT. Inalum memproduksi Aluminium dengan proses elektrolisis. Proses

ini terjadi di dalam pot pada ReductionPlant. Untuk menjaga kualitas dan

kuantitas Aluminium yang dihasilkan pada tiap pot, tentunya kestabilan pot

haruslah selalu dijaga. Salah satu parameter untuk menjaga pot tetap stabil ialahbath temperature (BT). BTsenantiasa dijaga agar tidak keluar dari batasnya yaitu

955 10 0C. Untuk mejaga BT tetap dalam batasannya, maka variabel-variabel

yang mempengaruhinya harus disesuaikan. Variabel-variabel tersebut ialah

liquidus temperature (LT)dansuperheat(SH) sesuai dengan persamaan berikut:

5.4 Perumusan Masalah

Variabel yang paling mempengaruhi besarnya LT ialah konsentrasi AlF3

berlebih dalam bath (excess AlF3, Sa). Dengan menjaga Sa maka BT akan terjaga

sehingga pot dapat beroperasi dengan stabil.

5.5 Tujuan

Tujuan dari tugas khusus ini adalah untuk mengetahui hubungan

konsentrasi AlF3berlebih dalam bath (Sa) terhadap liquidus temperature (LT),

superheat(SH) dan bath temperature (BT) pada pot.

96


2/23

5.5 Metode Pelaksanaan

Secara garis besar metode yang digunakan untuk mengumpulkan dan

mengolah data selama kerja praktek adalah:

1. Masa Orientasi, yaitu penjelasan dan pengarahan secara umum tentang

proses produksi di PT.Inalum

2. Peninjauan lapangan

3. Pengumpulan data yang menyangkut tugas khusus (SQA dan SRC)

4. Penyelesaian tugas khusus dengan bantuan dan arahan dari pembimbing

(SQA dan SRC)

5.6 Tinjauan Pustaka

5.6.1 AlF3

Aluminium fluorida adalah zat adiktif yang berfungsi sebagai katalis.

AlF3 ditambahkan tiap harinya guna menjaga keasaman dalam bath serta

mengimbangi penguapan fluorida ketika pembentukan gas HF.

Tabel 5.1 Spesifikasi komposisi aluminium fluoridaKomponen Batas Konsentrasi

Fluoride 60 %

Aluminium Fluoride (AlF3) 90 %

Calcium Fluoride (CaF2) 2 %

Magnesium Fluoride (MgF2) 0.1 %

Sulfate Ion (SO-24) 0.3 %

Silicium Oxide (SiO3) 0.3* %

Iron Oxide (Fe2O3) 0.1* %

Phosphorus (P) 100 ppm

Loss of Ignition 0.9 %

Ukuran partikel aluminium fluorida haruslah lebih kecil dari 2 mm

*nilai batas ini tergantung dari kemurnian metal yang diperlukan

97


3/23

5.6.2Bath

Bath atau biasa disebut Kriolit ( Na3AlF6) adalah suatu elektrolit yang

merupakan media pengantar arus listrik dari anoda ke katoda pada proses

elektrolisis. Kriolit dapat mengandung CaF2 dan AlF3 yang membentuk kriolit

Na3AlF6. Sifat-sifat yang diperlukan untuk kriolit adalah:

a. Temperatur kristalisasi primer rendah

b. Konduktivitas listrik baik

c. Dapat melarutkan alumina dalam jumlah yang besar

d. Memiliki berat jenis yang rendah

e. Stabil dalam keadaan cair

Untuk memperbaiki sifat-sifat kriolit tersebut, bath biasanya ditambah

dengan beberapa bahan tambahan seperti fluorida, alkali metal, AlF3 dan CaF2.

Tabel 5.2 Spesifikasi komposisi Kriolit

Komposisi Batasan Konsentrasi

Fluoride 53 %

CalciumFluorida (CaF2) 5 %

Rasiokriolit(nNaF/nAlF3) 2.2 %

SulfateIon (SO-24) 0.25 %

SiliciumOxide (SiO2) 0.1* %

IronOxide (Fe2O3) 0.1* %

Phosphorus (P) 100 Ppm

Moisture 0.3 %

5.6.3Liquidus Temperature

Liquidus Temperature ialah temperatur dimana material mulai memadat

ketika cairan didinginkan. Kriolit adalah sebagai elektrolit yang multi komponen

dan dengan penambahan aluminium fluorida, calcium fluorida dan kadang-kadang

lithium fluorida. Dalam literatur, beberapa hubungan liquidus temperature kriolit

untuk sistem multi komponen ditemukan pada persamaan Solheim.

98


4/23

TL = liquidus temperature (0C)

CAlF3 = konsentrasi aluminium fluorida (wt%)

CCaF2 = konsentrasi kalsium fluorida (wt%)

CAl2O3= konsentrasi alumina (wt%)

CLiF = konsentrasi lithium fluorida (wt%)

CMgF2 = konsentrasi magnesium fluorida (wt%)

5.6.4Superheat

Superheat secara sederhana didefinisikan sebagai selisih antara BT dan

LT. Lebih mudah mengoperasikan pada SH yang lebih tinggi, juga dikarenakan

membantu dalam aspek pelarutan alumina. Pada teorinya, SH selalu bernilai

positif. Namun, SH bisa didapat bernilai negatif.

5.7 Hasil Perhitungan

99

Superheat = BT - LT


5/23

Pengambilan data diambil dari pot nomor 171 dan pot nomor 510 dari

tanggal 1 Juni hingga 7 Juli 2011. Analisis Sa untuk pot line 100 dan 200

dilakukan pada tiap hari Senin dan Kamis. Contoh data tersebut sebagai berikut:

Tabel 5.3 Data pot nomor 171 dari tanggal 2 juni sampai 7 juli 2011

TanggalBT

(Celcius)

C free

AlF3

(wt%)

C CaF2

(wt%)

C

Al2O3

(wt%)

C

MgF2

(wt%)

C LiF

(wt%)

2/6/11 950 12.3 5 5 0.5 0

6/6/11 971 7.2 4 5 0.5 0

9/6/11 965 9.9 4.2 5 0.5 0

13/6/11 950 11.8 4.6 5 0.5 0

16/6/11 964 11.4 4.7 5 0.5 0

20/6/11 948 12.4 4.9 5 0.5 0

23/6/11 946 13.6 4.7 5 0.5 0

27/6/11 955 9.4 4.9 5 0.5 0

30/6/11 953 10.4 4.5 5 0.5 0

4/7/11 951 12.2 4.9 5 0.5 0

7/7/11 949 13 5.1 5 0.5 0

Dengan persamaan Soilhem maka dapat dihitung besar LT pada pot nomor 171

sebagai berikut:

Tabel 5.4 Hasil perhitungan LT dan SH untuk pot nomor 171

TanggalSa

(wt%)

BT

(Celcius)LT (Celcius) SH (Celcius)

2/6/11 12.3 950 939.717165 10.2828347

6/6/11 7.2 971 962.121566 8.878434226

9/6/11 9.9 965 952.910092 12.08990789

13/6/11 11.8 950 943.348283 6.651716656

16/6/11 11.4 964 945.039618 18.96038195

100


6/23

20/6/11 12.4 948 939.449992 8.550008388

23/6/11 13.6 946 933.128856 12.871143627/6/11 9.4 955 952.900651 2.099348683

30/6/11 10.4 953 950.065293 2.934707123

4/7/11 12.2 951 940.507842 10.49215762

7/7/11 13 949 935.609447 13.39055281

5.8 Pembahasan

Reduction Plant mempunyai standar operasi dalam mengoperasikan pot.

Ada empat kondisi yang harus dijaga pada tiap pot yaitu:

1. Bath temperature (BT):955 10 0C

2. Keasaman bath (Sa) : 9,5 1,5 wt%

3. Ketinggian Metal (M) : 25 3 cm

4. Ketinggian bath () : 22 2 cm

Ketinggian bath senantiasa dijaga pada batasan 22 2 cm. Bila ketinggian

bath melebihi batasanya maka berakibat frekuensi pemberian feedingmeningkatdalam waktu yang lama serta AE dapat terjadi yang menyebabkan penurunkan

efisiensi. Ketinggian bath yang melewati batas juga dapat menyebabkan stub

erosion yaitu terkikisnya tangkai anoda yang akan menimbulkan kandungan Fe

dalam metal tinggi. Bila ketinggian bath dibawah batas maka akan mengakibatkan

alumina banyak yang menjadi lumpur karena banyak yang tidak bereaksi

diakibatkan kurangnya elektrolit. Ketinggian bathjuga akan mempengaruhi ACD

(Anode Cathode Distance) yang berakibat perubahan voltase.

Ketinggian metal juga senantiasa dijaga pada batasan 25 3 cm.

Ketinggian tersebut berpengaruh pada banyaknya aluminium yang di ambil pada

MT. Ketinggian metal juga mempengaruhi ACD.

Superheat (SH) pada tiap pot juga senantiasa diupayakan agar tidak

melebihi 10 0C dan tidak bernilai negatif. Bila SH melebihi 10 0C maka akan

mengakibatkanside legde mulai mencair. Jika SH bernilai negatif maka pot akan

101


7/23

mengalami enigma yaitu perubahan iklim pot yang berakibat bath berubah

fasanya secara drastis menjadi mengeras dan mengakibatkan pot tidak stabil.

BT diukur tiap harinya dengan menggunakan alat thermosensor. BT selalu

diupayakan agar tetap dalam batasannya yaitu 955 10 0C untuk menjaga pot

beroperasi dengan stabil. Jika BT melebihi batas dan mencapai temperatur > 1000

0C maka akan terjadi reaksi balik. Aluminium akan kembali menjadi alumina

dalam fasa gas atau biasa disebut metal fog. Jika BT turun dibawah batas < 940 0C

maka bath akan mulai mengeras dan konversi alumina menjadi aluminium

menurun yang mengakibatkan munculnya lumpur dalam jumlah yang banyak. BT

juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi Current Eficiency (CE).

Bila BT melebihi batas operasi maka akan mengakibatkan panas hilang dalam

jumlah yang besar. Akibat banyaknya panas yang hilang, mengakibatkan CE

menurun.

Salah satu variabel yang mempengaruhi BT ialah Sa. Besarnya Sa

ditentukan oleh berapa banyak AlF3 yang dimasukan kedalam pot tiap harinya.

AlF3 dituangkan secara manual tiap harinya (pada shift 1 dan shift 3) pada potyang nilai Sa-nya kurang guna menjaga keasaman dalam bath. Tanpa

penambahan AlF3, diperlukan temperatur yang lebih tinggi untuk meleburkan

alumina menjadi aliminium. Keasaman pot senantiasa dijaga pada batasan 9,5

1,5 (wt%). Untuk mengetahui keasaman bath didalam pot, dilakukan bath

samplingdengan cara mengambil sampel menggunakan pipa besi. Pengambilan

bath ini sebelumnya dipanaskan untuk menghindari thermal shock, dilakukan

pada tap. Untuk itu sebelumnya tombol untuk tap end diaktifkan, bath kemudian

dimasukkan ke wadah melalui corong di atas kereta sampel dan kemudian dikirim

ke SQA. Sampel bath harus dilakukan dengan cepat agar sendok pengambilan

bath dari logam tidak meleleh. Keasaman bath dapat dilihat dari kandungan F-

AlF3 dalam bath, kelebihan AlF3 menandakan tingkat keasaman.

102


8/23

Grafik 5.1 Perbandingan Sa dengan LT pada pot num 171

Pada grafik diatas menunjukan bahwa perbandingan tingkat keasaman

dengan liquidus temperature ialah berbanding terbalik. Semakin tinggi tingkat

keasaman maka semakin rendah liquidus temperature.

Grafik 5.2 Hubungan Sa dengan LT pada pot num 171

Pada grafik diatas menunjukan bahwa hubungan Sa dengan LT ialah

sangat kuat dengan nilai R2 sebesar 0,985. Tingginya nilai R2 merupakan hal yang

wajar karena merupakan bentuk dari persamaan Solheim. Bila dibandingkan

dengan variabel lainnya maka hubungan Sa dengan LT merupakan yang paling

kuat.

103


9/23

Grafik 5.3 Tingkat hubungan C CaF2 berlebih dengan LT pada pot num 171

Pada grafik diatas menunjukan bahwa hubungan konsentrasi CaF2 berlebih

dengan LT cukup kuat dengan nilai R2 sebesar 0,462. Namun tidak sekuat

hubungan Sa dengan LT.

Grafik 5.4 Perbandingan Sa dengan BT pada pot num 171Pada grafik diatas menunjukan bahwa perbandingan Sa dengan BT

berbanding terbalik. Pada tanggal 6 Juni, pot num 171 mengalami penaikan

temperatur dari 950 0C menjadi 971 0C. Kemudian dengan menaikkan keasaman

dari 7,2 % menjadi 9,9 %, temperatur menurun menjadi 965 0C pada tanggal 9

Juni 2011.

104


10/23

Pada tanggal 23 Juni, temperatur pot menurun dari 948 0C menjadi 946 0C.

Dengan menurunkan keasaman dari 13,6% menjadi 9,4% maka menyebabkan

temperatur naik menjadi 955 0C.

Grafik 5.5 Hubungan Sa dengan BT pada pot num 171

Dari grafik diatas menunjukan bahwa hubungan Sa dengan BT cukup kuat

dengan nilai R2 = 0.691. Pada dasarnya perubahan BT tidak hanya dipengaruhi

oleh Sa saja. BT juga dapat mengalami perubahan dikarenakan noise, anode

spike, dan kelebihan daya.

Hal yang menyebabkan besarnya Sa dapat mengubah BT ialah faktor

kelarutan alumina. Konsentrasi AlF3 dalam bath dapat mempengaruhi kelarutan

alumina dalam bath. Makin tinggi Sa maka makin tinggi tingkat kelarutan

alumina. Namun bila Sa terlalu tinggi atau keluar dari standar operasi maka dapat

menyebabkan BT menurun dan keluar dari batas standar operasi. Sehingga

temperatur untuk mengkonversikan alumina menjadi aluminium tidak tercapai.

Kondisi yang ideal ialah dimana panas yang diberikan kepada pot sesuai

dengan panas yang dibutuhkan oleh pot. Kelarutan alumina mempengaruhi

kondisi tersebut dimana tingkat kelarutan alumina yang tinggi menyebabkan

panas yang dibutuhkan juga tinggi.

Namun bila Sa terlalu rendah maka akan menaikan tingkat kelarutan

alumina. Tingkat kelarutan alumina yang rendah menyebabkan panas yang

dibutuhkan juga rendah. Panas yang diberikan pada pot melebihi panas yang

dibutuhkan. Sehingga banyak panas yang tidak terpakai atau selisih antara panas

105


11/23

yang diberikan dengan panas yang dibutuhkan bernilai besar mengakibatkan BT

meningkat.

5.9 Metode Pelaksanaan

Secara garis besar metode yang digunakan untuk mengumpulkan dan

mengolah data selama kerja praktek adalah :

Masa Orientasi, yaitu penjelasan dan pengarahan secara umum tentang

proses produksi di PT INALUM

Peninjauan lapangan ( Reduction Plant )

Pengumpulan data yang menyangkut tugas khusus

Penyelsaian tugas khusus dengan bantuan dan arahan dari pembimbing

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan dan pengamatan di lapangan maka dapat

disimpulkan :

1. Konsentrasi AlF3 berlebih berbanding terbalik dengan liquidus temperature

dengan nilai R2 = 0.985. Sa merupakan variabel paling mempengaruhi terhadap

perubahan liquidus temperature pada persamaan Solheim

2. Konsentrasi AlF3 (excess AlF3) dalam bath berbanding terbalik dengan bath

temperature dengan nilai R2 = 0.691

3. Berdasarkan nilai hubungan diatas, dapat disimpulkan bahwa penambahan

AlF3 pada pot merupakan salah satu variabel yang penting dalam pengontrolan

bath temperature.

6.2 Saran

1. Perlu adanya pembahasan lebih lanjut mengenai pencapaian nilai minimum

panas yang hilang pada pot

106


12/23

2. Perlu penambahan man powerpada seksi pengambilan sampel

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN

A.1 Perhitungan liquidus temperature

Nilai LT didapat dengan persamaan Solheim

TL = liquidus temperature (0C)

CAlF3 = konsentrasi aluminium fluorida (wt%)

CCaF2 = konsentrasi kalsium fluorida (wt%)

CAl2O3= konsentrasi alumina (wt%)

CLiF = konsentrasi lithium fluorida (wt%)

107


13/23

CMgF2 = konsentrasi magnesium fluorida (wt%)

Contoh perhitungan LT untuk pot num 171 pada tanggal 2 Juni 2011

Data yang didapat:

BT = 950 0C

C free AlF3 = 12,3 %

C free CaF2 = 5 %

C Al2O3 = 5 %

C MgF2 = 0,5 %

C LiF = 0 %

Dimasukkan data data diatas kedalam persamaan Solheim dibawah ini:

TL = 939.720C

Contoh perhitungan LT untuk pot num 510 pada tanggal 1 Juni 2011

Data yang didapat:

BT = 1000 0C

C free AlF3 = 8 %

C free CaF2 = 5 %

C Al2O3 = 5 %

C MgF2 = 0,5 %

C LiF = 0 %

Dimasukkan data data diatas kedalam persamaan Solheim dibawah ini:

108


14/23

TL = 957.170

C

A.2 Perhitungan superheat

Contoh perhitungan SH untuk pot num 171 pada tanggal 2 Juni 2011

Data yang didapat:

BT = 950

0

CLT = 939.72 0C

Superheat = BT LT

SH = 950 939.72 0C

SH = 10.28 0C

Contoh perhitungan SH untuk pot num 510 pada tanggal 1 Juni 2011

Data yang didapat:

BT = 1000 0C

LT = 957.170C

Superheat = BT LT

SH = 1000 957.17 0C

SH = 42,83 0C

109


15/23

LAMPIRAN B

DATA PENGAMATAN

B.1 Tabel data pot nomor 171

TanggalBT

(C)

C free

AlF3

(wt%)

C

CaF2

(wt%)

CAl2O

3 (wt%)

CMgF2

(wt%)

C LiF

(wt%)

LT

(C)

SH

(C)

2/6/2011 950 12.3 5 5 0.5 0939.7

210.28

6/6/2011 971 7.2 4 5 0.5 0 962.1

28.88

9/6/2011 965 9.9 4.2 5 0.5 0952.9

112.09

13/6/2011 950 11.8 4.6 5 0.5 0943.3

56.65

16/6/2011 964 11.4 4.7 5 0.5 0945.0

418.96

20/6/2011 948 12.4 4.9 5 0.5 0 939.4 8.55

110


16/23

5

23/6/2011 946 13.6 4.7 5 0.5 0933.1

312.87

27/6/2011 955 9.4 4.9 5 0.5 0952.9

02.10

30/6/2011 953 10.4 4.5 5 0.5 0950.0

72.93

4/7/2011 951 12.2 4.9 5 0.5 0940.5

110.50

7/7/2011 949 13 5.1 5 0.5 0 935.61

13.39

B.2 Tabel data pot nomor 510

Tanggal BT(C)

C free

AlF3

(wt%)

CCaF2

(wt%)

CAl2O

3 (wt%)

CMgF2

(wt%)

CLiF

(wt%)

LT

(C) SH(C)

6/1/2011 1000 8 5 5 0.5 0 957.17 42.83

6/4/2011 1000 7.1 4.9 5 0.5 0 959.81 40.19

6/8/2011 945 11.7 5.4 5 0.5 0 941.71 3.29

6/11/2011 949 16 3 5 0.5 0 920.99 28.00

111


17/23

6/15/2011 930 16 3.8 5 0.5 0 919.09 10.91

6/18/2011 936 14.3 4.4 5 0.5 0 929.51 6.49

6/22/2011 926 16 4.7 5 0.5 0 916.85 9.15

6/25/2011 940 8.2 5.6 5 0.5 0 954.90 -14.90

6/29/2011 972 6.1 5.8 5 0.5 0 959.31 12.69

7/2/2011 965 6.7 5.8 5 0.5 0 958.13 6.87

7/6/2011 964 6.6 6 5 0.5 0 957.76 6.24

LAMPIRAN C

GRAFIK

112


18/23

Grafik C.1 Perbandingan Sa dengan LT pada pot num 171

Grafik C.2 Perbandingan Sa dengan LT pada pot num51

113


19/23

Grafik C.3 Hubungan Sa dengan LT pada pot num 171

Grafik C.4 Hubungan CaF2 dengan dengan LT pada pot num 17

Grafik C.5 Hubungan Sa dengan LT pada pot num 510

114


20/23

Grafik C.6 Perbandingan Sa dengan BT pot pada pot num 171

Grafik C.7 Perbandingan Sa dengan BT pada pot num 510

115


21/23

Grafik C.8 Hubungan Sa dengan BT pada pot num 171

Grafik C.9 Hubungan Sa dengan BT pada pot num 510

116


22/23

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim.Visi dan Misi PT Inalum.www.inalum.co.id. Tanggal Akses : 10

Desember 2011

2. Grjotheim,Kai and B.L. Welc.1998.Aluminium Smelter Technology. Second

Edition.Desserldorf:Aluminium Verlag

3. Kan-Nak. 2008. Electrolysis Course. Switzerland

4. Muhendra, Rifki. 2008. Laporan Praktek Kerja Lapangan Analisis Bathdengan X-Ray Diffraction (XRD Cubic). Universitas Andalas: Padang

117


23/23

118

bab v tugas khusus.doc

Documents