BAB II (1)

Fire brick

Side block

Cathode Block

Cathode bar

Raming paste

Anode

Side cover

Alumina hopper

blade

Gas HF ducting

Anode rod

Anode bus bar

Molten aluminium

bath

BAB II

OPERASI POTREDUKSI

2.1 Aliran Proses Produksi Aluminium

Pabrik peleburan aluminium PT. INALUM beroperasi dengan kapasitas

terpasang 510 pot, terbagi dalam tiga gedung, sehingga di masing-masing gedung

terdapat 170 pot. Arus listrik searah yang digunakan 170 ~ 186 KA, dengan

tegangan tiap pot sekitar 4,3 volt. Pot satu dengan pot lainnya dihubungkan secara

listrik seri dan diletakkan bersisian. Daya yang digunakan untuk satu potadalah

800kw, ini kira-kira setara dengan 1600 rumah berdaya listrik 500 watt. Pot

reduksi dapat dilihat pada gambar II.1

Gambar II.1 Potreduksi

Siklus tungku reduksi dapat dikategorikan dalam 6 kelompok sebagi berikut:

2.1.1 Pot Rekonstruksi

2.1.1.1 Cathode Fastening (CF)

Cathode fastening adalah pekerjaan

penggabungan antara cathode block dan cathode bar

20

21

menjadi satu bagian batang katoda utuh (cathode

assembly) sebelum digunakan dalam rekonstruksi pot

dengan menggunakan besi tuang. Besi tuang

berfungsi untuk menyambungkan cathode block

dancathode bar. Bahan-bahan yang dipakai untuk

mencampuran besi tuang yaitu pig iron sebagai bahan

utama dengan bahan-bahan tambahan seperti: Ferro

Silica, Ferro Phosphor, dan Carbon. Pekerjaan cathode

fastening terdiri dari 7 langkah proses, yaitu :

1. Proses pemeriksaan bahan yang akan digunakan.

Dalam proses pemeriksaan ini biasanya dilakukan

joint inspection dengan seksi SMP. Bahan-bahan

yang digunakan dalam cathode fastening antara

lain :

a. Cathode block

b. Cathode bar

c. Pig iron

d. Ferro silica

e. Ferro phospor

f. Bahan aditif flux dan carbon powder

2. Pembersihan cathode bar

3. Dilakukan dengan menggunakan shot blast

machine, dimana bertujuan untuk menghilangkan

korosi-korosi yang terdapat pada cathode bar.

4. Setting cathode block dan cathode bar. Setting

dilakukan pada heating frame.

5. Pemanasan

Pemanasan ini dilakukan selain untuk

menghilangkan kadar air juga untuk memanaskan

cathode bar sehingga mencapai temperatur ± 650

22

OC untuk menghindari crack akibat thermal shock

pada saat penuangan cast iron.

6. Peleburan pig iron didalam induction furnace

Sebelum dilebur pig irondipanaskan untk

menghilangkan kadar air. Kemudian pig iron

dilebur dengan menambahkan ferro silica, ferro

phospor, flux dan carbon powder untuk

membentuk cast iron.

7. Puring atau penuangan cast iron

Penuangan cast iron ini bertujuan untuk

menyatukan cathode block dengan cathode

bardengan temperatur cast iron antara 1260-1340 oC.

8. Pendinginan

Untuk menghindari pendinginanyang tiba-tiba

maka setelah dituang, cathode assembly (lihat

gambar 4.2) ditutup dengan menggunakan heat

cover yang dibuat secara khusus dari bahan kao

wool dan dilapisi dengan wire mesh yang disebut

fine flex. Pendinginan ini berlangsung selama 8

jam.

23

Gambar II.2 Alur Proses Cathode Fastening

2.1.1.2 Cathode Paste (CP)

Cathode paste merupakan salah satu sub seksi

yang bertanggung jawab dalam pot

rekonstruksi.Terdapat 4 jenis blok katoda ditinjau dari

bahan baku dan proses pembuatannya, yaitu :

1. Blok katoda Amorphous, bahan bakunya antrasit:

dibakingpada temperatur ±1200 oC.

2. Blok katoda semi Graphitic, bahan bakunya grafit: dibaking

pada temperatur ±1200 oC.

3. Blok katoda semi Graphitized, bahan bakunya grafit: mengalami

proses heat treatmentsampai temperatur ±2300 oC.

4. Blok katoda Graphitized, bahan bakunya kokas: mengalami

gravitasi sampai temperatur ±3000 oC.

Pemilihan jenis blok katoda ini ditentukan oleh

desain pot dan arus listrik yang digunakan. Cathode

lining adalah proses rekonstruksi pot yang telah mati,

baik secara keseluruhan (full repair)maupun secara

sebagian (partial repair) termasuk didalam pekerjaan

setting bottom dan sidewall brick maupun pekerjaan

ramming. Adapun untuk kegiatan kerjanya adalah

sebagai berikut :

1. Bottom castable

Pemasukan castable C-13 sebanyak ± 1900 kg

kedalam dasar pot berfungsi sebagai penahan

panas dan untuk meratakan permukaan katode

blok.

2. Pemasangan bottom brick

24

Pemasangan brick B-1 sebanyak ± 4500 buah dan

potongan 1 set pada lapis-1 dan 2; brick C-1

sebanyak ± 1250 buah pada lapis-3 (keduanya

sebagai isolite) serta batu tahan api SK-32(lihat

gambar 4.3) pada lapis-4. Disamping itu juga

dilakukan pemasangan superwool 607 sebanyak 4

roll antara sisi samping brick yang sudah

terpasang dengan sisi sel pot. Kecuali brick B-1,

diantara brick diberi mortarHS ± 80 kg untuk

isolite brick dan mortarHF ±200 kg untuk fire brick

yang berfungsi untuk menutup celah yang ada

antar brick. Pemasangan bottom brick berfungsi

untuk menahan panas keluar dari sisi bawah

pot.Dibawah ini terdapat beberapa spesifikasi

brick yang digunakan untuk rekontruksi pot.

3. Setting cathode block

Cathode block 16 buah yang akan dipasang adalah

elektroda bermuatan negatif, yang akan ditangkai

dengan kolektor bar (cathode assembly). Sisi

katoda blok berbentuk sirip-sirip yang berguna

sebagai pengait ikatan saat dilakukan slot

ramming. Sebelum pemasangan diletakan seal plat

besi dan plat non asbestos pada kedua ujung

kolektor bar. Pemasangan katoda blok dilakukan di

atas bottom brick yang telah dilapisi dengan pasta

karbon sebanyak ± 1200 kg. Jarak antar katoda

blok terpasang 35 - 45 mm. Kegiatan pemasangan

ini menggunakanAnode Changing Crane (ACC).

4. Castable under upper collector bar

25

Pemberian castable 13 N sebanyak 950 kg berguna

untuk mengisi sisi bawah dan atas kolektor bar dan

berfungsi untuk menahan agar panas dari sisi

bawah tidak terbuang.

5. Pemasangan brick dinding samping (sidewall brick)

Setelah selesai pemasangan castable dibawah dan

diatas kolektor bar, dipasang brick B-1 sejumlah ±

400 buah dan brick B-1 potong/ cutting brick 1 set

(934 buah) diantara celah kolektor bar. Baru

kemudian dipasang brick tahan api SK-32 sejumlah

± 2860 buah. Pemasangan ini bertujuan untuk

menghindari kehilangan panas dari sisi samping

pot.

6. Setting rand block

Rand block yang dipasang terdiri type A ± 52

buah, type B ± 8 buah, type C ± 4 buah, type D

± 4 buah total 68 buah yang terbuat dari silicon

carbide. Diantara rand block yang terpasang

dilapisi oleh SIC mortar setebal ± 2 mm dengan

total pemakaian ± 100 kg. Pemasangan rand

block ini sebagai penyekat batu dinding damping

juga berfungsi untuk menahan atau mengurangi

panas yang keluar dari sisi samping. Terdapat

spesifikasi randblock yang digunakan di pot

reduksi.

7. Slot ramming (C-Ramming)

Pada saat pemasangan katoda blok, terdapat celah

antara satu blok dengan blok yang lain dengan

jarak sekitar 35 = 45 mm. Maka dilakukan ramming

pada celah tersebut dengan mengisikan pasta

26

dengan jumlah total ± 1900 kg yang bertujuan

untuk melapisi tiap – tiap parit antara katoda blok

yang ada didalam pot reduksi dengan katoda pasta

agar nantinya cairan alumunium dan material bath

yang ada diatas permukaan katoda blok tidak

bocor kebawah.

8. Sidewall ramming

Sidewall ramming (R-Ramming) dilakukan untuk

melapisi dinding samping antara sisi ujung katoda

blok dengan brick samping dengan menggunakan

material pasta katoda sebanyak ± 9800 kg. Hal ini

dilakukan setelah selesai pekerjaan slot ramming.

9. Castable upper randblock

Castable yang dipasang adalah castable HC-AL

sebanyak ± 950 kg yang berguna manahan panas

yang keluar melalui plat deck.

10. Sealingataupenyekatan kolektor bar

Material yang digunakan adalah fire proof plastic

sebanyak ± 50 kg. Penyekatan kolektor bar

dilaksanakan 10 = 14 hari setelah start-up bertujuan

agar panas tidak keluar dari sela kolektor bar dan

mencegah oksidasi udara masuk melalui sela

kolektor bar.

Tidak semua potcut outakan direkontruksi secara

keseluruhan (full repair). Beberapa diantaranya

dilakukan rekontruksi (lihat gambar II.3) sebagian

(partial repair) dengan syarat- syarat sebagai berikut:

1. Umur Pot£ 2200 hari

2. Jumlah kolektor bar yang putus ³ 1 buah

3. Kolektor bar cooling £ 1 buah

27

4. Kelengkungan blade maksimum 100mm

5. Tambal kolektor bar maksimum ukurannya 200 x

200 mm dan maksimum 2 lokasi yang berbeda

Perbaikan pot partial untuk mempersiapkan

secepatnya pot cut out untuk dapat di start-up

kembali tanpa mengganti lapisan brick dasar dan

cathode block. P/R partial pada bagian katoda

biasanya menggunakan bahan yang merupakan bahan

hasil recycle dari bahanyang tak terpakai dari hasil

pembongkaran cathode block yang direkontruksi

secara total atau cathode block yang reject. Blok yang

reject atau sisa ini kemudian dihancurkan di Rodding

Plant untuk dibuat sebagai bahan penambal kerusakan

yang terjadi pada cathode block. Sedangkan untuk

firebrick, side blocks dan ramming paste yang

mengalami kerusakan kecil maka akan direkontruksi

dengan mengganti bagian yang rusak tersebut dengan

bagian yang baru. Urutan kegiatan diantaranya

adalah:

1. Setting sidewall brick

Penggantian sidewall brick adalah pada lokasi yang

rusak, akan diganti dengan brick yang baru

maupun yang bekas (kondisi yang masih

digunakan).

2. Setting rand block

Setting rand block juga menggunakan campuran

blok yang baru (jika kerusakan rand block melebihi

150 mm) dan yang bekas kondisi yang masih

digunakan).

3. Penempelan permukaan cathode block (patching)

28

Permukaan katoda blok dibersihkan dahulu dari

bath beku dan material lainnya. Pada saat

pembersihan dilakukan pengamatan dan terhadap

tinggi permukaan, keretakan, kondisi kanal slot

ramming, metalyang menyusup ke kanal dan

katoda blok.Bersamaan dengan itu, material

carbon powder, soft pitch (10 – 12,5% dari berat

carbon powder) , hard pitch (4,5 –5% dari berat

carbon powder), anthracene oil (0,75% dari berat

carbon powder), dicampur dan dipanaskan sampai

temperatur 150 ± 5 oC dan dibawa ke lokasi

penambalan (pot). Juga dilakukan pemanasan

kepada rammer dan soft pitch untuk perekat.

Permukaan cathode block dipanaskan ± 45 menit

sampai temperatur 60 ± 5 oC. Setelah persiapan

selesai maka dilakukan penambahan permukaan

cathode block.

4. Sidewall ramming

Pasta yang digunakan untuk sidewall ramming

partial sebanyak 8500 kg.

5. Castable upper randblock

6. Sealing

29

Gambar II.3 Pot yang telah direkonstruksi

2.1.2 Baking (Preheating)

Baking adalah pemanasan permukaan blok katoda secara bertahap,

tujuannya menghindari thermal shock yang mungkin terjadi bila pot yang

masih dingin tiba-tiba dioperasikan pada temperatur tinggi. Secara umum

ada dua metoda proses baking yang digunakan saat ini, yaitu :

1. Reduction Cell Electrical Bake-out atau Resistance Preheating

atau Coke Bed Preheating

Dalam prosesnya, metoda ini diterapkan terhadap pot yang telah

direkonstruksi sebagian atau penuh (partial or full

reconstruction) tanpa ada sisa bath dan metal beku di dalam

pottersebut. Pemanggangan dilakukan dengan menggunakan

arus listrik dan shunt resistor dan berlangsung sampai distribusi

temperatur pada permukaan katoda mencapai ± 800-900 oC (±

selama 72 jam, tergantung dimensi pot dan kuat arus yang

dipakai). Selain itu metoda ini juga menggunakan coke (kokas)

sebagai media penghantar arus/panas dari anoda ke katoda dan

sebagai isolasi terhadap oksidasi.

2. Reduction Cell Fuel Bake-out atau Fuel Fired Baking atau

Thermal Preheating

Metoda kedua ini adalah metoda baking yang menggunakan

bahan bakar minyak atau gas LPG sebagai bahan bakar dan

dilengkapi dengan burner (semacam nozzle untuk

menginjeksikan nyala api/panas ke dalam pot). Gas Baking

System termasuk ke dalam kelompok metoda ini dan

menggunakan gas LPG sebagai bahan bakar di dalam prosesnya.

Pada umumnya, pabrik peleburan aluminium (alumunium smelter) di

negara maju yang krisis energi listrik banyak menggunakan metoda gas

baking pada setiap proses baking sehingga mereka tidak lagi menggunakan

30

arus listrik pada saat baking tetapi memanfaatkan arus tersebut untuk

meningkatkan produktivitas (produksi aluminium cair). Apalagi jikasmelter

tersebut tidak memiliki fasilitas pembangkit listrik sendiri, mereka akan

cenderung menggunakan metoda gas baking untuk proses pemanggangan

pot. Hal ini disebabkan karena harganya (total cost) jauh lebih murah dan

hasilnya cukup memuaskan apabila ditinjau dari segi distribusi temperatur

pada permukaan lining pot.

PT. INALUM dari awal pengoperasiannya menggunakan metoda

electric baking untuk proses pemanggangan pot. Sejak tanggal 23~26 April

2002 dilakukan uji coba metoda gas baking dengan hasil yang cukup

memuaskan. Hingga saat ini, PT. INALUM menggunakan electric dan gas

baking system untuk pemanggangan pot. Pemilihan metoda baking

tergantung pada ketersediaan energi listrik dan LPG. Gas baking

systemyang dilakukan PT. INALUM saat ini bertujuan untuk

mempersiapkan suatu sistem restart-uppotcut-out (menghidupkan kembali

pot yang sudah mati) yang cepat, aman, dan biaya rendah dalam

mengantisipasi gangguan terhadap arus listrik untuk jangka waktu yang

lama, dimana sejumlah besar pot harus di-cut-out (dimatikan).

2.1.3 Start-up

Setelah operasi baking yang berlangsung selama 72 jam (3 hari) atau

pada akhir masa operasi baking, temperatur blok katoda sekitar 750 0C dan

siap untuk start-up. Metode start-up dibagi atas dua bagian berdasarkan

jenis pemanggangan awal (preheating) pot, yaitu :

1. Metodestart-upuntuk gas baking

a. Gas LPG dimatikan kemudian burner yang ada di dalam pot

dikeluarkan.

b. Cover yang ada disekeliling pot dibuka, kemudian arus diturunkan

sampai 130 KA.

c. Serbuk kriolit ditaburkan di sekeliling dinding pot, hal ini dilakukan

agar panas tidak banyak yang hilang.

31

d. Dimasukkan bath cair (ladle pertama dan kedua) sebanyak ± 10 ton

kemudian Pasak Hubung Singkat (PHS) dicabut, diatur posisi busbar

anoda sehingga terjadi funken atau Anode Effect (AE) dan arus

dinaikkan kembali hingga normal.

e. Dimasukkan alumina ke dalam pot.

f. Pertahankan funken selama 10 – 15 menit dan setelah itu funken

dimatikan dengan jalan menyemprotkan udara kering ke dalam bath

cair dengan menggunakan pipa AE

g. Dimasukan bathcair (ladle ketiga) sebanyak ± 5 ton.

h. Hood ditutup seluruhnya kemudian peralatan dikembalikan ke tempat

yang telah ditentukan.

i. Setelah satu hari, dilakukan metal charging yaitu pemasukkan metal

cair ke dalam tungku sebanyak 12 ton.

j. Dicatat data-data operasi start-up.

2. Metodestart-upuntuk electric baking

a. Kokas isolasi dikeluarkan dengan menggunakan ladle kokas.

b. PHS (Pasak Hubungan Singkat) dimasukkan untuk memutus arus

listrik, alat kontrol Anode Current Distribution Device (ACDD)

dilepas dan diletakkan ditempat yang telah ditentukan.

c. Posisi busbar diatur pada 280 mm kemudian anoda diangkat ±100 mm

dan anoda diklem menggunakan ACC.

d. Dengan menggunakan motor jack posisi busbar dinaikkan ke posisi

100 mm.

e. Kokas dasar didorong kebagian sisi panjang arus masuk dengan

menggunakan sapu kokas yang dibantu dengan forklift putar dan kokas

dasar dihisap dengan ladlekokas sampai habis.

f. Busbar diturunkan ke posisi 360 mm kemudian arus diturunkan

sampai 130 KA.

g. Dimasukkanbath cair (ladle pertama dan kedua) ±10 ton yang diambil

dari pot penyedia bath lalu dituang ke dalam pot dengan menggunakan

ladlebath.

32

h. PHS dicabut dan posisi busbar diatur hingga terjadi Anoda Effect (AE)

dan arus dinaikkan kembali hingga normal.

i. Dimasukkan sodium karbonat dan alumina ke dalam pot.

j. Funken dipertahankan selama 10 - 15 menit dan setelah itu funken

dimatikan dengan jalan menyemprotkan udara kering ke dalam bath

cair dengan menggunakan pipa AE.

k. Bath cair (ladle ketiga) sebanyak ± 5 ton dimasukkan ke dalam pot.

l. Hood ditutup seluruhnya kemudian peralatan dikembalikan ke tempat

yang telah ditentukan.

m. Setelah satu hari, dilakukan metal charging yaitu pemasukan metal

cair kedalam pot tersebut sebanyak 12 ton dan dicatat data-data yang

diperlukan

2.1.4 Transisi

Transisi adalah masa peralihan dari start-up menuju operasi normal.

Selama transisi, komposisi bath, tinggi metal dan tinggi bath, harus dijaga

sesuai dengan standarnya. Pada masa transisi ini, terjadi pembentukan kerak

samping yang berguna sebagai pelindung dinding samping dari serangan

bath yang korosif. Pada akhir masa transisi, heat balance di dalam pot

diharapkan sudah stabil. Meskipun masa transisi hanya berlangsung 35 hari

pengaruhnya terhadap umur dan kestabilan pot cukup besar.

2.1.5 Operasi Normal

Saat memasuki operasi normal kondisi pot diharapkan sudah stabil.

Pekerjaan-pekerjaan utama yang biasa dilakukan antara lain:

a. Penggantian anoda dan penaikanbusbaranoda

Anoda di dalam pot berjumlah 18 buah, dengan masa pakai tiap

anoda 28 hari. Agar tegangan pot tetap stabil, penggantian anoda harus

diatur, tiap harinya 1 anoda yang boleh diganti. Untuk anoda pojok (A, H

dan J atau 18, 1 dan 9), 1 hari berikutnya tidak ada penggantian anoda.

33

Busbar anoda adalah batangan aluminium penghantar listrik, tempat

menjepitkan rod anoda. Busbar anoda dapat bergerak turun naik

menggerakkan seluruh anoda. Karena dilakukan metal tapping setiap 4 shift,

maka busbar anoda akan turun. Secara berkala (± 14 hari sekali) busbar

anoda harus dinaikkan pada posisinya semula. Pada saat ini penggantian

anoda dan penaikan busbar ini dilakukan dengan bantuan ACC (Anode

Changing Car).

Gambar II.4 Nomor anoda dari tap ke duct

Tabel II.1 Jadwal penggantian anoda

b. Pengambilan metal cair (metal tapping – MT)

Metal cair hasil proses produksi, setiap hari diambil dengan dihisap

dengan menggunakan ladlemetal yang digantungkan pada ACC. Banyaknya

metal yang diambil dari setiap pot disesuaikan dengan tinggi metalnya dan

kondisi pot itu sendiri, besarnya ± 1,4 ton perhari atau 1,8 – 1,9 ton per 32

jam..

c. Pemasukan material

AlF3 merupakan aditif yang dimasukkan setiap hari, untuk

mengimbangi penguapan gas fluorida dan menjaga komposisi bath tetap

34

stabil. Fungsi utamanya menurunkan temperatur bathcair, sehingga pot bisa

dioperasikan pada temperatur yang lebih rendah. Pemasukan AlF3 ke dalam

pot, dilakukan dengan AlF3 car.

d. Pemecahan kerak tengah dan pemasukan alumina

Pemecahan kerak tengah dilakukan oleh blade, sedangkan

pemasukan alumina ke dalam bath sebanyak kira-kira 20 kg dilakukan

melalui gate alumina di bagian tengah pot. Pekerjaan ini dikontrol secara

kontinyu oleh komputer.

e. Pengontrolan voltage dan penanggulangannoise

Agar temperatur pot tetap terjaga, maka tegangan pot yang

sebanding dengan energi input perlu dikontrol terus menerus. Pekerjaan-

pekerjaan di atas dikontrol oleh komputer.

f.Pengukuran parameter

1) Pengukuran tinggi bath (s) dan tinggi metal (m) dan metal clear

(mc)

Tinggi bath, metal dan metal clear diukur setelah pengisapan

metal (metal tapping) dan dilakukan oleh shift berikutnya.Standar

tinggi bath cair (s) rata-rata saat ini 21.5 cm. Bila tinggi bath cair

(s) ≥ 24 cm, maka bath cair (s) harus dikeluarkan (ditimba manual

dengan kereta bath) dan sebaliknya bila tinggi tinggi bath cair (s)

≤ 17 cm, masukkan bath cair. Sedangkan untuk standar tinggi

metal cair (m) saat ini adalah 25 cm.

2) Pengukuran keasamanbathdan kandungan CaF2

Keasaman bath dinyatakan dengan kelebihan kandungan AlF3 di

dalam bath, satuannya persen AlF3. Untuk CaF2 satuannya persen

CaF2. Pengukuran kedua parameter ini dilakukan dua kali per

minggu.

3) Pengukuran kemurnian metal(kadar silika dan Fe)

Pengukuran kemurnian metal setiap pot dilakukan dua kali per

minggu. Sedangkan untuk metal yang akan ditapping, kemurnian

35

metal dihitung di bagian casting sebagai TPM (Total Produk

Managemen) untuk setiap pot.

4) Pengukuran distribusi teganganpot, tinggi lumpur dan

jumlahmetal

Pengukuran-pengukuran di atas dilakukan secara random satu pot

per block satu kali perbulan, berguna untuk mengetahui kondisi

pot secara umum.

5) Pengukuran temperatur bath

Temperatur bath diukur 5 kali seminggu, berguna untuk

mengetahui rata-rata temperatur pot dan sebagai pemasukan AlF3.

2.1.6 CutOut Pot

Cut out atau mematikan pot dilakukan bila kondisi pot sudah

memburuk dan tidak memungkinkan untuk dioperasikan lagi. Tanda-tanda

pot mulai memburuk diantaranya:

a) Kadar Fe atau Si dalam metal cair naik dan tidak bisa diturunkan

kembali

Bila blok katoda retak atau berlubang, baja kolektor bar di bawah

blok katoda dapat tererosi dan larut di dalam metal cair, menyebabkan

kandungan Fe di dalam metal cair naik. Demikian pula bila dinding samping

tererosi, Si yang terkandung di dalam bata isolasi akan larut, sehingga

kandungan Si di dalam metal aluminium naik, menyebabkan kualitas metal

yang dihasilkan turun. Bila erosi dan lubang yang terjadi ini tidak bisa

ditanggulangi dengan baik, pot bisa mengalami kebocoran.

b) Operasipotyang sulit

Bila noise sulit dikendalikan, temperatur dan tegangan pot sering

naik dan sulit diturunkan, AE yang timbul sulit dihentikan, operasi manual

banyak dilakukan sehingga memberatkan operator maka pot tersebut bisa

dikatakan sulit dioperasikan. Kondisi seperti ini biasanya terjadi pada pot

tua yang lumpurnya tinggi.

36

Dengan memakai alat Pasak Hubung Singkat (PHS) arus listrik ke

pot yang dicut out diputuskan. Pot yang mati ini selanjutnya direkonstruksi

sehingga di waktu mendatang bisa dioperasikan kembali.

2.2 Diagram Alir Bahan Baku

Bahan-bahan untuk keperluan produksi aluminium didatangkan melalui

pelabuhan. Bahan-bahan tersebut adalah alumina, hard pitch, kokas (petroleum

coke). Alumina akan dimasukkan ke dalam silo alumina yang berkapasitas 20.000

ton per silo dan ada 3 silo yang tersedia yakni silo A, B dan C. Untuk pembuatan

anoda karbon kokas dimasukkan ke dalam silo kokas dan hard pitch dikirim ke

pitchstorage house. Pengiriman bahan-bahan tersebut menggunakan belt

conveyor.

Alumina yang berada di dalam silo alumina kemudian dibawa ke

dryscrubber system (DSS) menggunakan sistem air slide untuk direaksikan

dengan gas HF yang merupakan gas hasil operasi pot.Dry scrubbing system ini

adalah sebuah sistem untuk mengurangi kadar gas HF sebelum dilepaskan ke

udara bebas melalui cerobong gas cleaning system. PT.INALUM menetapkan

standar pelepasan gas buang HF sebesar 1 mg-F/Nm3 dari 10 mg-F/Nm3 yang

ditetapkan pemerintah. Hasil dari reaksi ini adalah reacted alumina yang langsung

disimpan dalam reacted alumina bin (RA Bin). Dan reacted alumina nantinya

akan dicampur dengan return crust di bath material mixing center (BMMC) yang

menghasilkan mixed alumina. Kemudianmixed aluminadibawa ke day bin

menggunakan belt conveyor. Proses ini disebut gas cleaning. Dengan

menggunakan anode changing crane (ACC) dari day bin, mixed alumina

didistribusikan ke setiap pot dengan memasukkannya ke hopper pot yang nantinya

secara berkala akan diumpankan ke pot reduksi.

Kokas yang ada di dalam silo kokas akan dicampur dengan butt (puntung

anoda) dan akan mengalami pemanasan. Kemudian dicampur dengan hard pitch

yang berfungsi sebagai perekat. Campuran ketiga bahan ini akan dicetak

menggunakan shaking machine di anode green plant dan selanjutnya mengalami

37

pemanggangan pada baking furnace. Hasilnya adalah anode block di anode

baking plant.

Blok-blok anoda kemudian akan dipasangi tangkai (anode asssembly) di

anode rodding plant. Anoda tersebut kemudian akan dikirimkan ke anode baking

plant untuk dipanggang. Setelah itu barulah dikirim ke reduction plant dengan

anode transport car (ATC) untuk keperluan proses elektrolisis alumina menjadi

aluminium. Setelah ± 28 hari anoda diganti dan sisa-sisa anoda (butt) dibersihkan.

Butt ini kemudian akan dihancurkan dan dimasukkan ke silobutt. Butt kemudian

dipakai kembali (recycle) sebagai bahan pembuatan anoda bersama kokas dan

pitch.

Pada tungku reduksi akan terjadi proses elektrolisis alumina. Aluminium

cair yang dihasilkan pada tungku kemudian dibawa ke casting shop menggunakan

metal transport car (MTC). Di casting shop, aluminium cair dimasukkan ke

holding furnace, lalu dituangkan ke casting machine untuk dicetak menjadi ingot

aluminium dengan berat masing-masing ingot berkisar 22,7 kg (50lbs).

38

Gambar II.5 Aliran proses aluminium PT. INALUM

2.2.1 Spesifikasi Bahan Baku

2.2.1.1 Bahan Baku Utama

Bahan baku utama dalam proses elektrolisis aluminium di

PT. INALUM sebagai berikut:

1. Alumina

Alumina (Al2O3) diperoleh dari pengolahan bijih bauksit

(Al2O3.H2O)dengan proses Bayer.Proses bayer terdiri dari tiga tahap

reaksi yaitu:

1. Ekstraksi

Al2O3.xH2O + 2NaOH 2 NaAlO2 + (x +1)H2O...(4.1)

2. Dekomposisi

2NaAlO2 + 4 H2O 2 NaOH +Al2O3.3H2O.....(4.2)

3. Kalsinasi

Al2O3.3H2O + kalor Al2O3+ H2O...............…(4.3)

Pada proses kalsinasi akan dihasilkan jenis alumina sandy

jika operasi berlangsung pada temperatur rendah dan jenis alumina

floury untuk operasi pada temperatur tinggi. PT. INALUM

mengimpor alumina dari negara Australia. Spesifikasi alumina yang

dipakai PT. INALUM untuk peleburan aluminium dipaparkan pada

tabel 4.2

Tabel II.2 Spesifikasi Alumina

39

2.

Anoda

Karbon

Anoda karbon berfungsi sebagai reduktor dalam proses

elektrolisis alumina. Anoda karbon diproduksi pada pabrik karbon

(carbon plant). Komposisi karbon terdiri dari 60% petroleum coke,

15% hard pitch, dan 20% butt(puntung anoda). Sifat-sifat anoda

karbon yang dipakai adalah sebagai berikut :

1. Tahan terhadap perubahan panas (thermal shock)

sehingga tidak mudah retak saat beroperasi pada

temperatur tinggi.

2. Angka muai panas yang rendah agar anoda sulit terlepas

dari tangkai anoda pada temperatur tinggi.

3. Memiliki konduktivitas panas tinggi agar segera

mencapai temperatur tinggi pada proses pemanasan

(baking).

Item Satuan Spesifikasi

Loss on Ignition (300-1000C) % 0,90 maks

SiO2 % 0,015 maks

Fe2O3 % 0,012 maks

TiO2 % 0,005 maks

Na2O % 0,400 maks

CaO % 0,030 maks

Al2O3 (dalam keadaan kering) % 98,70 maks

Spesific Surface Area m2/g 60 – 80

Particle Size

+ 100 mesh % 2,0 maks

+ 150 mesh % 22-35 maks

- 325 mesh % 8,5 maks

Water Contents 110oC % 0,76 maks

Tamped Density Gr/cc 1,2 maks

Untamped Density Gr/cc 1,0 maks

Angle of Repose Deg 33 maks

40

4. Konduktivitas listrik tinggi (0,0036-0,0091 Ohm.cm)

agar aliran listrik efektif.

2.2.1.2 Bahan Baku penunjang

Bahan baku penunjang dalam proses elektrolisis aluminium

di PT. INALUM sebagai berikut:

1. Kriolit

Kriolit dapat mengandung CaF2 dan AlF3 yang dapat

membentuk kriolit Na3AlF6. Sifat-sifat yang diperlukan untuk kriolit

adalah:

1. Temperatur kristalisasi primer rendah.

2. Konduktivitas listrik baik.

3. Stabil dalam keadaan cair

4. Dapat melarutkan alumina dalam jumlah yang besar.

5. Berat jenis atau densitasnya lebih kecil dari pada

alumnium, sehingga aluminium akan mengendap di

bawah, atau terpisah dari bath.

Untuk memperbaiki sifat kriolit tersebut, bath biasanya

ditambah dengan beberapa bahan tambahan seperti fluorida, alkali

metal, AlF3 dan CaF2. Kriolit berfungsi sebagai larutan elektrolit

dalam proses elektrolisis alumina.

2. Aluminium Fluorida

Aluminium fluorida berfungsi menjaga keasaman bath dan

merupakan bahan yang dituangkan secara manual jika kekurangan

AlF3 di dalam bath. Spesifikasi AlF3 yang digunakan tercantum pada

tabel 4.3

Tabel II.3 Spesifikasi Aluminium Fluorida

Item Unit Spesifikasi

AlF3 % 93 Min

SiO2 % 0,25 Max

P2O5 % 0,02 Max

41

Fe2O3 % 0,07 Max

Moisture (Water Content)

Loss of Ignition 300-1000 oC

%

%

0,35 Max

0,85 Max

Bulk density (untamped ) gram/cc 0,7 Min

Particle Size (Tyler Mesh) Typical

+ 150 mesh % 25 – 60

+ 200 mesh % 50 – 75

+ 320 mesh % 75 min

3. Soda Abu (Na2CO3)

Soda abu berfungsi memperkuat struktur katoda dan

dinding samping agar sulit tererosi. Lapisan dinding samping dengan

Na2CO3dilakukan pada tahap start-uppotuntuk membantu proses

pembentukan kerak samping. Selain mencegah erosi oleh bath, soda

abu juga berfungsi sebagai isolasi termal. Adapun spesifikasi soda

abu yang digunakan tercantum pada tabel 4.4

Tabel II.4 Spesifikasi Soda Abu

Komposisi Loss on

Ignitation

( Lo I )

Fe2O3 NaCl Isoluble

Water

Na2CO3 App.

Density

(gr/cm3)

Unit

Kemurnian 1,0 max. 0,01max 0,5 max 0,2 max 99,0 min 1,0 min %

2.2.2 Distribusi Bahan Baku Produksi

Distribusi bahan bakuproduksi ditangani oleh gas cleaning dan

transportasi. Gas cleaning berperan sebagai pembawa bahan baku utama

yaitu alumina ke dalam pot reduksi dan menurunkan kadar gas HF hasil

proses di potreduksi sebelum dilepaskan ke udara bebas. Fasilitas utama di

gas cleaning sebagai berikut:

1. Fresh Alumina Handling System

42

Sistem ini menangani penyimpanan fresh alumina di dalam silo

alumina dan pengirimannya ke Dry Scrubbing System (DSS).

Banyaknya alumina yang dikirimkan diukur dengan flowmeter.

2. Dry Scrubbing System

Sistem ini berfungsi menyaring debu dan mengadsorbsi gas

fluorida yang berasal dari pot reduksi. Fresh alumina dari silo,

dialirkan melalui air slide ke dalam reaktor dan direaksikan dengan

gas buang dari pot reduksi. Gas ini diisap dari pot reduksi dengan

menggunakan main exhaust fan. Debu dan alumina yang bereaksi ini

kemudian disaring di dalam bag filter. Udara yang sudah bersih

dibuang ke atmosfer melalui exhaust stack.Untuk menjaga tekanan

di dalam bag filter stabil, alumina dan debu yang menempel di kain

bag filter perlu dihembus secara periodik dengan udara bertekanan

rendah yang diatur melalui dumper. Udara ini berasal dari reverse

flow fan. Alumina yang jatuh kemudian ditampung di dalam hopper

bag filter, dialirkan dan disirkulasikan kembali ke dalam reaktor

untuk bereaksi kembali dengan gas buang. Dengan cara demikian,

kontak antara gas buang dengan alumina di dalam reaktor lebih

efektif.Setelah reaksi adsorbsi selesai melalui sistem overflow,

alumina dari hopper bag filter dikeluarkan dan dialirkan memakai

air slide menuju bin reacted alumina.

3. Reacted Alumina Handling System

Sistem ini menangani penyimpanan sementara reacted alumina di

bin reacted alumina.Reacted alumina kemudian dialirkan menuju

Bath Material Mixing Centre (BMMC)yang berfungsi untuk

mencampur reacted alumina dengan return crust (crust: bath beku:

dross). Campuran alumina dan return crust kemudian disimpan

sementara di day-bin melalui belt conveyor. Campuran ini

selanjutnya digunakan di pot reduksi sebagai bahan baku.

43

Gambar II.6 Alur Distribusi Alumina

Transportasi bertugas sebagai pembawa bahan baku penunjang

proses produksi(auxiliary material). Tugas dari transportasi sebagai berikut:

1. Pembuatan rencana pemakaian anodeassembly

Jadwal pemakaian anoda terdiri atas 2 (dua) macam yaitu:

a. Jadwal pemakaian anoda harian yang dipergunakan sebagai kertas

kerja setiap shift.

b. Jadwal pemakaian anoda bulanan yang akan dikirim ke rodding setiap

bulannya. Untuk antisipasi jika terjadi trouble atau overhaul di

Rodding Plant maka harus disediakan stok 700-1000 buah anode

assembly untuk kebutuhan 2-3 hari.

Pemakaian anoda berdasarkan dari jumlah potyang beroperasi dan AC

cycle yang ditentukan dalam AMP (Annual Monthly Planning).

2. Pengisian AlF3 ke dalam pot reduksi

Pengisian AlF3 ke pot bertujuan untuk memenuhi kebutuhan AlF3 pada

tungku reduksi sesuai permintaan pot operasi. Pelaksanaan distribusi

AlF3 ke pot dilakukan pada shift 3 dan shift 1. Pengisian AlF3 dari Bin S-

51 ke dalam hopper AF Car selalu dilakukan pada shift 2 setiap harinya,

namun apabila diperlukan dapat juga dilakukan pada shift 3 atau shift 1.

44

3. Pengelolaan Recycle Material

Recycle material adalah material-material bukan metal yang dihasilkan

dari operasi yang dihasilkan dari operasi reduksi sebagai berikut:

a. Butt crust yaitu kerak yang menempel pada butt anoda. Pengiriman

butt crust secara otomatis diangkut ke Roddingbersamaan dengan

pengangkutan butt anoda.

b. Solidified bath yaitu kriolit yang sudah dibekukan. Bath diambil dari

dalam pot, jika sudah melebihi standard ketinggian yang ditentukan.

Solidified bathdipecah dengan ukuran ± 50 mm di simpan di Bath

Center (BC). Digunakan sebagai bath beku yang dibutuhkan pot

operasi, untukpot penyedia bath, pot transisi, dan pot abnormal.

c. Rand crust yaitu kerak yang berasal dari sisi samping pot yang jatuh

saat penggantian anoda dan kerak yang berasal dari pembongkaran

pot. Rand crust dikumpul dan dikirim ke Rodding untuk di crushing

dan dikembalikan ke pot dalam bentuk return crust melalui belt

conveyor masuk silo S-53.

d. Fallen anode yaitu sompelan (pecahan) anoda yang dikeluarkan dari

pot saat penggantian anoda. Fallen anode dan carbon dust

dikumpulkan untuk diminta pembuangannya melalui seksi SMB.

e. Ladle dross yaitu kerak yang masih mengandung metal aluminium

dari hasil pembersihan ladel. Sebelumnya dipisahkan antara dross dan

metal beku. Dross yang telah dibersihkan dikumpulkan LCS

laludiambil oleh TRP untuk dibawa ke Rodding sebagai bahan

campuran return crust.

f. Debu alumina yaitu debu yang disapu dan dikumpulkan oleh sweeper

car dari lantai gedung reduksi diangkut untuk dimasukkan ke dalam

pot.

2.3 Proses Elektrolisis

2.3.1 Reaksi Penangkapan Gas HF

45

Gas HF dapat terbentuk selama proses elektrolisis. Reaksi

pembentukan gas HF adalah sebagai berikut:

Na3AlF6(l) + 3/2 H2 Al(l) + 3NaF(l) + 3HF................(4.4)

Potensial listrik 1,53 volt pada suhu operasi. Gas HF juga dapat

terbentuk melalui reaksi:

2AlF3(l) + 3H2O Al2O3(l) + 6HF..........................(4.5)

Gas HF selanjutnya akan bereaksi dengan alumina (Al2O3).

Gambar II.7 Reaksi Penangkapan Gas HF

Keterangan :

Reaksi (1) : adsorbsi HF pada permukaan alumina

Reaksi (2) : reaksi kimia antara HF dan Al2O3 menghasilkan

aluminiumfluorida (AlF3) dan H2O

Reaksi difusi : reaksi difusi ion flour ke dalam alumina dan

menghasilkan AlF3

2.3.2 Reaksi Anodik

Dalam proses elektrolisis reaksi yang dapat terjadi pada anoda

adalah:

C(s) + O2 (g) CO2 (g)......................................................(4.6)

2C(s) + O2(g) 2CO(g)....................................................(4.7)

Jika pada potensial sel elektrolisis lebih besar dari 1,02 volt maka reaksi

yang dapat terjadi:

Al2 O3 (sat) + 3C (s) 4Al (l) + 3 CO2(g).........................(4.8)

46

2.3.3 Reaksi Katodik

Reaksi yang dapat terjadi di sekitar katoda adalah dekomposisi ion

AlF3 dari kriolit menjadi ion Al3+ dan F-:

Na3AlF6 3NaF + AlF3.......................................................(4.9)

AlF3Al3+ + 3F-…………………...................................(4.10)

Reaksi Al3+:

Al3+ + 3 e-Al (l).................................................................(4.11)

Dan reaksi antara natrium dan kriolit dengan Al:

Al (l) + 3 Na+3Na + Al3-...................................................(4.12)

2.3.4 Reaksi Utama Elektrolisis Alumina

Al2O3 yang didapatkan dicampur dengan Na3AlF6 dan kemudian garam

lelehnya dielektrolisa.Reaksi dalam sel elektrolisa itu rumit.Kemungkinan

besar awalnya Al2O3 bereaksi dengan Na3AlF6 dan kemudian reaksi

elektrolisa berlangsung.

Al2O3+4AlF63-→3Al2OF6

2-+6F-.........................................(4.13)

Reaksi elektrodanya adalah sebagai berikut:

Elektroda positif:2Al2OF62-+12F-+C→4AlF6

3-+CO2+4e-........(4.14)

Elektroda negatif:AlF63-+3e-→Al+6F-..........................................(4.15)

Reaksi keseluruhan pada industri elektrolisis alumina dengan

menggunakan anoda karbon adalah sebagai berikut :

2Al2O3 (l) + 3C (s) 4 Al (l) + 3CO2 (g).......................(4.16)

Reaksi ini berlangsung pada temperatur sekitar 977oC, beda potensial 1,18

volt.

Mekanisme reaksi yang paling sering terjadi adalah reduksi Al2O3

secara langsung dengan reaksi :

Al2O32Al 3++ 3O2-.............................................................(4.17)

Reaksi katodik :

Al3+ + 3 e-3 Al.................................................................(4.18)

Al akan mengalami reduksi dan tertarik menuju kutub katoda dan

mengendap sebagai molten metal.

F B

I

Blok katoda

kerak

arus

(medan magnetik)

(arus listrik)

(gaya magnetik)

47

Reaksi anodik :

2 O2-O2 + 4 e-..................................................................(4.19)

Oksigen akan mengalami oksidasi sehingga tertarik ke arah kutub anoda

dan bereaksi dengan anoda (karbon) dan menjadi gas CO2, berikut adalah

reaksinya :

C + O2CO2......................................................................(4.20)

Reaksi di atas adalah reaksi utama, reaksi ini tidak mengabaikan fakta

bahwa Na mengendap pada katoda

2.3.5 Gaya Magnetik

Adanya arus searah dan medan magetik yang timbul oleh susunan

pot akan menimbulkan gaya magnetik. Gaya magnetik tersebut akan

menimbulkan pergerakan dan konversi aluminium cair di dalam pot.

Gambar II.8 Gaya Magnetik Pada Tungku Reduksi

Intensitas gaya magnetik ditentukan oleh distribusi metal pada

katoda dan komponen arus horizontal pada katoda. Untuk menghilangkan

arus horizontal adalah dengan membuat kerak samping.

(a) (b)

48

Gambar II.9 Pengaruh kerak samping pada arah aliran arus (a) tanpa

kerak samping (b) dengan kerak samping

2.3.6 Efisiensi Arus (Current Eficiency)

Efisiensi arus adalah persentase perbandingan antara aluminium

aktual yang dihasilkan dengan aluminum yang dihasilkan secara teoritis.

Current Efficiency (CE) = P rod uk Elektrolisis AktualP rod uk Elektrolisis Teoritis

x 100 %

.....................(4.21)

Efesiensi arus rata-rata pada industri aluminium sekitar 85-

94%.Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi arus adalah sebagai

berikut :

1. Temperatur operasi

Temperatur operasi yang tinggi mempercepat laju reaksi

kabut metal denganCO2 :

2Al + 3CO2Al2O3…………………….............(4.22)

Hal ini menurunkan viskositas bath dan meningkatkan

turbulensi aliran bath.

2. Jika sel dioperasikan pada jarak interpolar yang dekat maka

transfer kabut metal dari katoda ke anoda meningkat.

3. Komposisi bath

Elektrolit yang banyak mengandung sodium fluorideakan

meningkatkan CE karena bathseperti ini biasanya mengandung

AlF3, LiF, MgF2 dan CaF2 adalah aditif yang dapat menaikkan

CE. Konsentrasi AlF3 yang tidak sesuai pada bathakan

menurunkan CE.

4. Rapat arus (current density)

Rapat arus yang tinggi akan menaikkan CE, karena kuantitas

metal (aluminium) hilang yang terlarut ke bath tidak

meningkat secara proporsional terhadap rapat arus. Persamaan

empirik untuk menghitung efisiensi arus adalah :

49

= k

1d . m

......................................................................(4.23)

= efisiensi arus (%)

m = jarak anoda - katoda (cm)

d = rapat arus (A/cm2)

k = konstanta

k = 0,698: bath kelebihan AlF3

0,550 :bathnetral AlF3

0,388 :bath kelebihan NaF

2.3.7 Konsumsi Energi

Proses elektrolisis ini mengikuti hukum faraday, yaitu 96500

Coulomb menghasilkan 9 gram aluminium.

Produksi aluminium mengikuti persamaan :

P = 0,3354 . I. η. 10-5............................................................... (4.24)

Dengan :

P = produksi aluminium (kg)

I = arus listrik (A)

H = waktu (jam)

η = efisiensi arus (%)

Energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan aluminium

W= I. V . H . 10-3......................................................................(4.25)

Dengan :

W= energi yang dibutuhakan (kWh)

V = voltage operasi pot (volt)

Sehingga energi yang dibutuhkan untuk memproduksi 1 ton

aluminium:

QDC =W/P = I.V.H.10-3/0.3354.I.H.η.10-5.10-3.........................(4.26)

QDC = V.10-5/ 0.3354. η ...........................................................(4.27)

2.3.8 Efek anoda (Anode Effect)

50

Efek anoda atau funken adalah peristwa naiknya tegangan listrik

pot secara tiba-tiba sampai >10 volt karena kandungan alumina di dalam

bath terlalu rendah (≤ 1%). AE dapat dihentikan dengan menambahkan

alumina ke dalam bath sambil menurunkan anoda, sehingga gas-gas di

bawah anoda dapat keluar. Sistem proses komputer akan secara otomatis

mengindentifikasi keadaan ini untuk kemudian melakukan pengatasan

untuk menghentikan AE tersebut. Namun jika sistem ini gagal melakukan

pengatasan maka sistem akan memberikan peringatan agar penghentian

AE dilakukan dengan cara manual. Pada proses elektrolisa kandungan

alumina di dalam bathakan turun dibawah 1%. Pada keadaan ini

menyebabkan terbentuknya flourin bebas yang akan bereaksi dengan

carbon pada anoda sehingga tebentuk gas perflourocarbon (PFC) yaitu

(CF4) dan C2H6. Pada permukaan anoda lapisan ini akan menghalangi

aliran arus. Selain itu menurunnya kadar alumina di dalam bathakan

menyebabkan elektrolit berhenti membasahi anoda dan gelembung-

gelembung gas akan bebas berkumpul di permukaan anoda. Bila lapisan

ini pecah akan timbul nyala busur listrik. Kejadian seperti ini disebut

dengan efek anoda yaitu terhambatnya aliran arus dari anoda ke katoda.

Efek anoda (funken) akan mengakibatkan peningkatan tegangan

permukaan pada anoda atau lapisan elektrolit berada pada kerapatan arus

kritis. Selain itu kekentalan juga mempengaruhi terjadinya efek anoda

karena gelembung gas pada anoda sulit bergerak ke luar. Kekentalan yang

tinggi terjadi karena rendahnya temperatur operasi.

Gambar II.10 Proses pembentukan gas anoda

51

2.4 Ladle Cleaning Shop( LCS )

Pekerjaan utama di LCS adalah :

1. Membersihkan bagian dalam ladle.

Tujuannya adalah mengeluarkan dross dari dalam ladlemetal yang over

weight meliputi bagian dinding dan spout nozel (discharge

nozzle)dengan menggunakan konkrit breaker. Dan juga melakukan

pemeriksaan batu tahan api dan bagian-bagian dari ladle.

2. Mengganti nozel

Pekerjaan ini bertujuan untuk membongkar dan mengganti nozel

ladlemetal yang mengalami masalah atau tersumbat sewaktu operasi

metaltapping.

3. Membersihkan nozel

Pembersihan ini menggunakan chipper udara untuk mengeluarkan dross

dalam nozel. Metal yang ada di dalam nozel dikeluarkan dengan

membakarnya di dalam dapur berkapasitasmenggunakan LPG selama

7-8 jam. Kapasitas per dapur maksimum 26 nozel.

4. Assembly ladle

Penggabungan badan ladle, tutup ladle dan nozel ladel menjadi satu

bagian utuh. Badan ladle yang sudah dicleaning akan digabung kembali

dengan tutupnya, lalu ditest vakummya (standar > 500 mmHq)

kemudian Nozel 2 – Nozel 4 disambungkan ke ladle tersebut.

Ladle dibagi menjadi 3 jenis yaitu :

1. MT ladle, yang berfungsi untuk menghisap molten aluminium dari pot

2. Bathladle, yang berfungsi untuk menghisap bath dari pot yang telah

ditentukan untuk keperluan start-up.

3. Coke ladle, yang berfungsi untuk menghisap kokas yang telah

digunakan pada saat baking sebelum pot di start-up.

Klasifikasi jenis ladle di atas dapat dilihat pada tabel di bawah ini:

Tabel II.5 Jumlah ladle

52

No Ladle Jlh. Vacum Kapasitas Tekanan

1 MT ladle 56 > 500 mmHg/2 menit 7.5 Ton/unit 7 Kg/Cm2

2 Bathladle 3 > 450 mmHg/1 menit 6 Ton/unit 7 Kg/Cm2

3 Coke ladle 3 > 450 mmHg/0.5 menit 2 Ton/unit 7 Kg/Cm2

2.5 Transportasi

Kendaraan yang dipakai di gedung peleburan adalah sebagai berikut :

1. Anode Changing Crane (ACC)

ACC dianggap sebagai kendaraan. ACC berfungsi untuk mengganti

anoda, metal tapping, pengisian alumina (dari day bin ke pot),

pemecahan kerak (breaking), dan lain-lain.

2. Traverser

Traverser dianggap juga sebagai kendaraan dan berfungsi untuk

membawa ACC apabila mau dipindahkan ke pot line yang lain.

3. Metal Transport Car (MTC)

MTC berfungsi sebagai mobil pengangkut ladle metal dari pot operasi

ke bagian casting. Pengontrolan mobil ini dilakukan oleh SCA.

4. Anode Transport Car (ATC)

ATC digunakan untuk membawa anoda dari gedung karbon ke pot

operasi dan membawa anoda bekas (butt) dari gedung peleburan ke

gedung karbon. Pengontrolan mobil ini dilakukan oleh SCP.

5. Mobil Aluminium Fluorida (AF Car )

Mobil Aluminium Fluorida digunakan untuk mengangkut aluminium

fluorida ke tungku reduksi dan memasukkannya ke dalam pot.

6. Forklift ( F )

Forklift dapat digunakan untuk mengangkut barang-barang dan material

ke pot operasi atau daerah kerja lainnya.

7. Shovel car ( S )

53

Shovel car berfungsi untuk mengangkut kerak atau dross dari gedung

reduksi ke Bagian Rodding.

8. Truk besar

Untuk mengangkut katoda blok ke pot operasi dan mengangkut cell

untuk rekonstruksi pot.

9. Motoruc

Motoruc berfungsi untuk membawa sampel metal serta barang-barang

kecil untuk keperluan operasi pot.

10. Mobil penyapu ( Sweeper Car / SW )

Mobil penyapu digunakan untuk membersihkan debu-debu yang

tersebar pada lantai gedung peleburan.

11. Sepeda

Kendaraan yang digunakan dari stasiun ke kantor atau sebaliknya.

Perawatan dan pemeliharaan semua jenis kendaraan yang digunakan di

gedung peleburan dilakukan secara berkala sesuai dengan jadwal bulanan

(monthly schedule) yang sudah diatur berdasarkan pertimbangan keadaan

kendaraan pada bulan sebelumnya. Jika kendaraan yang dipergunakan di bagian

peleburan mengalami kerusakan maka seksi SRP akanmengkoordinasikannya ke

bagian SGM untuk diperbaiki.

2.6 Sistem Kontrol Pot Reduksi

Kondisi pot bersifat dinamis dan bisa berubah-ubah setiap saat. Kondisi pot

di lapangan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti : temperatur, keasaman bath,

tegangan pot, jarak anoda-katoda, tinggi metal dan bath dalam pot, gerakan metal

karena gaya magnetik busbar, arus, dan sebagainya. Oleh sebab itu diperlukan

sebuah sistem kontrol yang dapat menjaga kondisi pot agar selalu berada dalam

keadaan stabil.

Selain menjaga agar kondisi pot tetap stabil diperlukan juga sistem

pencatatan kondisi pot setiap saat sehingga pot tersebut dapat dianalisa dan

diprediksi keadaannya pada waktu yang akan datang. Pekerjaan-pekerjaan

54

tersebut dilakukan dengan menggunakan Sistem Kontrol Proses atau Process

Computer (Procom).

2.6.1 Arsitektur Sistem Kontrol

Arsitektur sistem kontrol PT. INALUM saat ini adalah Semi

Desentralisasi, yang dibagi menjadi 3 level, yaitu:

1. Level 1 : Control Network

Sistem pengendalian proses pot terjadi pada level ini. Sistem ini

terdiri dari suatu unit kontrol berupa komputer/mikrokontroler, sensor

voltage, arus dan posisi beam dan aktuator berupa motor penggerak beam,

breaker dan suplai alumina (hopper gate).

2. Level 2 : Supervisory Network

Pada level ini, terdapat suatu sistem supervisi alat kontrol level-1

yang bertugas mengumpulkan data dari alat kontrol (berupa kondisi dan

kinerja pot), menyediakan antarmuka (interface) bagi personil untuk

melakukan intervensi parameter dan mengirimkan order perubahan

parameter ke alat kontrol.

3. Level 3 : Business Network

Level ini merupakan jaringan komputer bisnis yang berada diluar

sistem komputer proses. Sistem supervisi menyediakan data ke Level-3

untuk diproses lebih lanjut dalam hal pembuatan laporan dan sebagainya.

Firewall

FRONT-END SERVER

BACK-END SERVER

Reduction PC

LEVEL-2 HOST

Lab WS(1 unit)

INALUM LAN

LEVEL-2 LAN

Bitbus Gateway

LEVEL-1 Network

Casting WS(1 unit)

Reduction WS(16 units)

Maintenance WS(1 unit)

Carbon PCCarbon PC Other PC

Peripherals

55

Gambar II.11 Skema arsitektur sistem kontrol di PT. INALUM

2.6.2 Fungsi Setiap Level

Fungsi setiap levelnya adalah sebagai berikut:

1. Level 1: Control Network

Sebuah unit PCU dapat mengontrol 2 pot secara bersamaan dan

antarmuka manusianya memungkinkan petugas lapangan mengetahui

dengan cepat kondisi Pot, PCU dan memberikan masukan untuk operasi

rutin di lapangan dan proses perawatan.

PT. INALUM memiliki total 224 PCU yang mengontrol 510 pot. PCU

ditempatkan dekat dengan bagian duct Pot dan terhubung dengan sensor-

sensor dan aktuator pot

Secara umum, fungsi dari PCU antara lain:

a) Kendali Voltage

Voltage pot yang didapat dari sensor voltage secara matematis

dianalisa dan dievaluasi dengan memperhitungkan kondisi pot untuk

menghasilkan tindakan terhadap pot antara lain:

Kendali Anode Cathode Distance (ACD): menggerakan beam

untuk menjaga voltage tetap didalam control banddisekitar set point

voltage yang ditentukan lewat parameter. Lebar control band diset

cukup lebar untuk menghindar variasi kecil konduktifitas bath yang

menyebabkan perubahan posisi beam yang tidak diinginkan. Namun,

pada situasi tertentu, control band dibuat sempit untuk memastikan

setting optimal jarak interpolar. Batasan-batasan terhadap frekuensi,

total dan jarak gerakan beam ditetapkan lewat parameter.

Firewall

FRONT-END SERVER

BACK-END SERVER

Reduction PC

LEVEL-2 HOST

Lab WS(1 unit)

INALUM LAN

LEVEL-2 LAN

Bitbus Gateway

LEVEL-1 Network

Casting WS(1 unit)

Reduction WS(16 units)

Maintenance WS(1 unit)

Carbon PCCarbon PC Other PC

Peripherals

56

Deteksi dan koreksi noise: noise pot dideteksi berdasarkan

ketidakstabilan voltage pot. Ketika voltage melampaui nilai yang

ditentukan oleh parameter, PCU berusaha menjaga efisiensi arus dan

menstabilkan pot dengan menaikkan set point voltage kendali ACD

berdasarkan nilai yang terkait noise. Proses ini berulang hingga nilai

koreksi maksimum tercapai. Situasi noise dan koreksi maksimum noise

akan memicu alarm.

Pengontrolan pengambilan metal: memantau voltage pada saat

proses pengambilan metal dan menjaga voltage pot berada didalam

control band voltage pengambilan metal. Ketika jumlah metal yang

telah ditentukan berhasil diambil, PCU akan memberikan sinyal untuk

operator agar menghentikan proses pengambilan. Sinyal yang sama

juga akan berlaku jika arus terputus, terjadi AE, dan lain-lain.

Penentuan konsentasi alumina: mendeteksi kenaikan pseudo-

resistance karakteristik yang terjadi seiring penurunan konsentrasi

alumina dan mengirimkan informasi kepada sistem kendali pemasukan

alumina.

b) Kendali Pemasukan Alumina

Setelah menentukan kebutuhan alumina berdasarkan berbagai

parameter, seperti anode effect, konduktifitas, penggantian anoda,

perubahan arus dan lan-lain, PCU akan menggerakkan motor untuk

membuka gate alumina yang ada disetiap pot.

c) Anode Effect

PCU mendeteksi awal dan akhir dari anode effect, menghitung

durasi, maksimum voltage AE dan energi yang digunakan saat AE.

PCU juga melakukan tindakan penghentian AE dengan menggerakkan

beam untuk membantu pelepasan gelembung gas dari anoda dan

melarutkan alumina.

d) Beam Raising

PCU menaikkan beam hingga ke titik yang diinginkan pada saat

reset posisi beam.

57

e) Laporan proses

PCU mengirimkan informasi proses secara berkala atau setelah

kejadian tertentu ke Sistem Supervisi. Dengan demikian, sistem

supervisi dapat menampilkan informasi kondisi pot secara grafik atau

historis.

2. Level 2: Supervisory

Sistem supervisi diaplikasikan berupa sebuah sistem server cluster.

Sistem ini berfungsi:

a. Mendownload program PCU, parameter dan informasi lainnya.

b. Menerima data proses dari PCU, menyimpannya dan mengirimkan

ke sistem lain seperti sistem Alarm dan basis data di Level-3.

c. Menampilkan data historis proses atau visualisasi grafis data-data

tersebut.

d. Menerima masukan parameter proses pot dari supervisor

e. Menerima dan menyimpan data dari sumber selain PCU seperti data

logger

f. Membantu perawatan sistem, integritas operasional dan parameter

kendali proses, dan lain-lain.

2.6.3 Sistem Komunikasi dan Perangkat Keras

2.6.3.1 Sistem Komunikasi

Sistem komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan

antar jaringan adalah:

1. Level-1 Level-2 : RS-485 (Fisik) dan BITBUS (protokol)

Perangkat komunikasi yang digunakan pada komunikasi ini

antara lain:

a. Kabel RS-485: digunakan untuk menghubungkan antar PCU

hingga ke Section Panel sebagai terminal di lapangan.

b. Bitbus Repeater: digunakan pada Section Panel dan CPU

room, berfungsi mengubah sinyal elektrik menjadi sinyal

optis yang akan ditransmisikan lewat kabel Fibre Optik. Pada

58

CPU room, sinyal optis diubah kembali menjadi sinyal

elektris dengan alat yang sejenis.

c. Kabel Fibre Optik: digunakan untuk menghubungkan antar

bitbus repeater yang berada di Section Panel dengan yang

berada di CPU room.

d. Bitbus Gateway: berfungsi untuk membungkus protokol

bitbus yang diterima dari bitbus repeater yang ada di CPU

room kedalam protokol TCP/IP dan mentransmisikan ke

server.

e. Kabel Unshielded Twisted Pair (UTP): berfungsi

menghubungkan antara bitbus gateway ke server melalui

switch utama.

2. Level-2 Peripheral/Level-3:UTP(Fisik) dan TCP/IP (protokol)

Perangkat komunikasi yang digunakan pada komunikasi ini

antara lain:

a. Kabel UTP: secara umum menghubungkan antar perangkat

yang ada di level-2 ke Switch.

b. Switch: merupakan switch elektronis yang merutekan secara

elektronis data dari dan ke perangkat yang terhubung

dengannya atau antar switch.

c. Kabel Fibre Optik: menghubungkan antar Switch yang ada di

office, CPU room, stasiun-stasiun, Casting Office dan QA

Lab.

2.6.3.2 Perangkat Keras

Perangkat keras yang digunakan adalah:

1. Level-1: Alat yang digunakan sebagai sistem kontrol disebut

dengan Pot Control Unit (PCU) atau dengan nama lain Bluebox

(merujuk kepada nama yang diberikan oleh produsennya dan

warna dari alat tersebut). Spesifikasi umum dari PCU antara lain:

a. Mikrokontroler: Motorola MC68360 (25 MHz)

59

b. Memory: 2 x 2 MB Flash ROM + 2 x 2 MB SRAM + 2 x

64 KB FRAM

c. Digital Input: 24 kanal

d. Digital Output: 24 kanal

e. Analog Input: 3 kanal (1 untuk voltage dan 2 untuk posisi

beam)

f. Frequency Input: 1 kanal

g. Antarmuka komunikasi: RS-485 dengan protokol BITBUS

h. Antarmuka manusia: 256x64 pixel Layar, 13 Lampu LED,

24 tombol

2. Level-2: Server yang digunakan untuk Sistem Supervisi adalah

sistem cluster berbasis Intel Itanium dan platform OpenVMS.

Adapun spesifikasi secara umum adalah:

a. Anggota Cluster: 2 unit server identik

b. Mode Cluster: Fail-Over (saling menggantikan apabila

salah satu mengalami kegagalan operasi)

c. Penyimpanan Jaringan: HP MSA 1000 / Kapasitas

terpasang: 4 x 36 GB (2 x RAID 0, saling menggantikan

jika salah satu gagal)

Server:

a. Merek / Model Server : HP / Integrity rx2620

b. Mikroprosesor: Intel Itanium 1x 1.66 GHz

c. Memori: 2 GB

d. Hard Disk: 1 x 36 GB SCSI

e. Antar-muka jaringan: 1 x Dual Gigabit Ethernet

f. Tape Backup : 1 x SDLT

g. Sistem Operasi: OpenVMS 8.3

h. Bahasa pemrograman: FORTRAN, C

Workstation:

a. Merek / Model Server : HP Compaq / DC7700

b. Mikroprosesor: 1 x Intel Core 2 Duo E6600 2.4 GHz

60

c. Memori: 2 GB

d. Hard Disk: 1 x 250 GB SATA

e. Antar-muka jaringan: 1 x Dual Gigabit Ethernet

f. Sistem Operasi: Windows XP

g. Aplikasi Perkantoran: MS Office 2007 Basic

2.6.4 Perangkat Periferal

Selain ketiga perangkat utama, terdapat perangkat-perangkat

peripheral yang mendukung operasi dan kendali proses:

a. Data logger: merupakan alat perekam data genggam (handheld)

yang digunakan oleh personil yang mengukur Bath Temperature

dan ketinggian metal. Alat ini berada di setiap stasiun dan kantor

Reduksi.

b. Alarm Panel: merupakan panel touch screen untuk

menginformasikan kejadian/alarm yang terjadi di pot. Perangkat

ini dikoordinir oleh Server. Alat ini berada di setiap stasiun dan

kantor Reduksi.

c. LED Display: merupakan informasi teks berjalan untuk

menyampaikan pesan ke personil lapangan. Alat ini ditempatkan

di lapangan sebanyak 12 unit.

d. Kamera: berfungsi untuk memantau kondisi lapangan. Alat ini

ditempatkan di lapangan, kantor Reduksi, gedung Casting dengan

total jumlah 29 unit.