BAB II MESIN PENGADUK KO-KNEADER

Transkripsi

1 BAB II MESIN PENGADUK KO-KNEADER 2.1 Proses Produksi Aluminium. Listrik yang dihasilkan melalui PLTA PT. INALUM (Persero), yang terletak di Sungai Asahan, disalurkan ke Pabrik Peleburan Aluminium di Kuala Tanjung melalui 275 KV jaringan transmisi. Bahan baku untuk Aluminium dibongkar di pelabuhan PT INALUM (Persero) dan dimasukkan ke dalam silo masing-masing melalui belt conveyor. Alumina di dalam silo kemudian dialirkan ke Dry Scrubber System untuk direaksikan dengan gas HF dari tungku reduksi. Reacted alumina tersebut kemudian dibawa ke Hopper Pot dengan Anode Changing Crane (ACC) dan dimasukkan ke dalam tungku reduksi. Kokas yang ada di dalam silo dicampur dengan butt atau puntung anoda dan dipanaskan dulu. Material-material tersebut dicampur dengan pitch sebagai perekatnya. Kemudian material tersebut dicetak di Shaking Machine menjadi blok karbon mentah. Blok tersebut kemudian dipanggang di baking furnace.anoda yang sudah dipanggang kemudian dibawa ke pabrik penangkaian untuk diberikan tangkai, namanya Anode Assembly. Anode assembly ini kemudian dibawa ke Pabrik Reduksi dengan kendaraan khusus, Anode Transport Car (ATC) untuk digunakan sebagai elektroda dalam proses elektrolisa. Setelah anoda tersebut dipakai selama kurang lebih 28 hari di dalam pot, puntung anoda tersebut diganti dengan yang baru.puntung tersebut kemudian dipecah di pabrik penangkaian untuk kemudian dipakai lagi. Di dalam tungku reduksi, alumina akan dielektrolisa menjadi aluminium cair. Setiap 32 jam, setiap pot akan dihisap 1,8 sampai 2 ton aluminium. Aluminium cair ini kemudian dibawa ke pabrik Penuangan dengan Metal Transport Car (MTC) dan dituangkan ke dalam Holding Furnace. Setelah mendapat proses lanjutan, aluminium cair ini dicetak di Casting Machine menjadi ingot, beratnya 22,7 kg per batang. Aluminium batangan (ingot) ini kemudian diikat dan siap untuk dipasarkan. PT. INALUM (Persero) memiliki tiga pabrik utama, yaitu pabrik karbon, pabrik produksi dan pabrik penuangan serta fasilitas 5

2 pendukung lainnya. Penelitian ini dilaksanakan dengan objek penelitian yaitu Mesin Pengaduk KO-Kneader yang terdapat di pabrik Anoda Karbon Pabrik Anoda Karbon. Blok anoda karbon yang disebut Baked Block (BB) diproduksi di pabrik karbon dengan menggunakan bahan baku berupa kokas (Petroleum Coke) yang didatangkan dari Jepang dan Amerika, dan Pitch keras (hard pitch) yang telah dicairkan dan berfungsi sebagai binder/perekat yang diimpor dari Jepang. Disamping itu, sisa anoda dari tungku reduksi (Butt) dan bongkahan bekas dari pabrik pemanggangan masih digunakan sebagai bahan untuk pembuatan anoda blok. Proses pembuatan anoda blok ini terdiri atas : 1). Pembuatan Blok Anoda Mentah di pabrik Anoda Mentah (Green Plant). Kokas yang berasal dari penyimpanan kokas (Coke Silo) dibawa ke pabrik anoda mentah menggunakan ban berjalan yang disebut belt conveyor dan bucket elevator. Selanjutnya dilakukan penyaringan secara gravitasi dengan menjatuhkan kokas dari tingkat 8 sehingga tersaring sesuai dengan ukurannya. Setelah penyaringan, maka diperoleh kokas dengan ukuran sebagai berikut: a. Kasar-1 (Coarse-1) : 3-18 mm b. Kasar-2 (Coarse-2) : 1-3 mm c. Menengah (medium) : 1-0,2 mm d. Debu (Dust) : < 0,2 mm Hal-hal yang perlu dikontrol untuk anoda mentah yang baik adalah : 1) Kontrol kokas : pengaturan terhadap komposisi ukuran kokas, karena akan mempengaruhi pemakaian coal tar pitch. 1 Pabrik Peleburan Aluminium, diakses dari pada tanggal 3 Juni 2016 pukul WIB. 6

3 2) Temperatur pencampuran : temperatur sangat mempengaruhi pasta yang dihasilkan, dari pencampuran kokas dan coal tar pitch. 3) Proses pencetakan blok anoda dilakukan di shaking machine. 2). Pemanggangan Blok anoda mentah di Pabrik Pemanggangan Anoda (Baking Plant). Blok anoda mentah dari pabrik anoda mentah diangkut ke pabrik pemanggangan menggunakan Chain conveyor. Di PT INALUM (Persero) terdapat 106 tungku pemanggangan anoda yang berukuran 5 x 6 x 5 meter. Kapasitas 1 tungku adalah 75 anoda. Proses pemanggangan ini terdiri atas 5 tahap : 1. Anode Baking Crane (ABC) 2. Pemanasan awal (Preheating) 3. Pembakaran awal (Firing) 4. Pendinginan (Cooling System) 5. Pengeluaran blok anoda (Discharging) dari furnace. 3). Penangkaian Anoda Karbon di pabrik penangkaian (Rodding Plant). Anoda yang telah dipanggang di baking plant diangkut ke pabrik penangkaian untuk diberi tangkai. Anoda-anoda yang telah diberi tangkai ini siap untuk digunakan di pabrik peleburan aluminium. Tangkai yang digunakan terbuat dari aluminium yang pada awalnya didatangkan dari Jepang. Tangkai ini dapat digunakan berulang kali, dengan kata lain bahwa tangkai yang digunakan adalah tangkai yang sudah dipakai sebelumnya di tungku reduksi. Pada saat pencetakan anoda mentah, pada sisi atas anoda tersebut telah dibuat lubang sebagai tempat pemasangan tangkai. Agar blok anoda dan tangkai dapat bersatu dengan kuat, maka digunakan besi tuang (Cast Iron). Setelah diberi tangkai, anoda tersebut disemprot dengan aluminium cair untuk mengurangi terjadinya oksidasi antara karbon dan udara. 7

4 2.2.1 Mesin Pengaduk / KO-Kneader. Mesin KO-Kneaderadalah mesin pengadukan material pasta untuk pembuatan anoda block yang terdiri dari coal tar pitch, kokas, dan butt di Anode Green Plant.Mesin ini banyak digunakan untuk pekerjaan di bidang teknologi proses produksi. Mesin KO-Kneaderterdapat di Anode green Plant yang dipakai oleh PT. INALUM (PERSERO). Mesin KO-Kneaderyang dipakai oleh PT. INALUM (Persero) adalah mesin yang diproduksi oleh Buss Ltd Basle Switzerland, salah satu perusahaan pembuat mesin industri yang terkenal di Swiss. Diakui bahwa pengolahan dalam tahap terkonsentrasi dengan sedikit tidak pelarut, juga dikenal sebagai "pengolahan kering", akan meningkatkan hasil proses per satuan volume, dan karena itu akan lebih menguntungkan. Jenis pengadukan berdasarkan kecepatan pengadukannya dibedakan menjadi 2, yaitu pengadukan cepat dan pengadukan lambat. Sedangkan proses pengadukan berdasarkan jenis alat, atau cara pengadukannya dibagi menjadi 3 : 1. Pengadukan mekanis 2. Pengadukan hidrolis 3. Pengadukan pneumatis. Mesin KO-Kneaderyang digunakan di PT. INALUM (PERSERO) menggunakan proses pengadukan lambat, agar pencampuran tar pitch, kokas, dan butt teraduk secara sempurna, dan merata. Coal tar pitch mempunyai suhu antara 150 o C di dalam mesin KO-Kneader, sementara butt dan kokas memiliki suhu 150 o C setelah melalui proses Preheater (PH 201). Secara umum, tujuan pengadukan lambat dalam pengolahan adalah untuk menghasilkan gerakan secara perlahan sehingga terjadi kontak antar partikel untuk membentuk gabungan partikel hingga berukuran besar. Pengadukan lambat adalah pengadukan yang dilakukan dengan gradien kecepatan kecil (20 sampai 100 detik-1) selama 10 hingga 60 menit atau nilai GTd (bilangan Champ) berkisar hingga Kecepatan pengadukan merupakan parameter penting dalam pengadukan yang dinyatakan dengan gradien kecepatan. Gradien kecepatan merupakan fungsi dari tenaga yang disuplai (P): Dalam hal ini : 8

5 GG = PP μμ.vv mm... (2.1) P = Suplai tenaga (N.m/s). m = Massa material yang diaduk (kg). µ = Viskositas absolut (N.s/m 3 ). v = kecepatan (rpm) KO-Kneaderdi Anode Green Plant PT. INALUM. 1. KO-Kneader 201 (KN 201). KO-Kneader 201 (KN 201) adalah tempat pengaduk dan pencampuran antara coal tar pitch, kokas dan butt. KO-Kneader 201 (KN 201) ditandai dengan memiliki pipa penyalur coal tar pitch. Gambar 2.1 : Pipa Penyalur Tar Pitch 9

6 Gambar 2.2 : KO-Kneader- 201 Tabel 2.1: Kadar Bahan Antara Tar pith, Kokas dan Butt di KO-Kneader 201. Puntung/ Coal Tar Pith Kokas Butt FICA-6 CF-201 CF-202 CF-203 CF-204 CF-205 Kg/ % Kg/jam % Kg/jam % Kg/jam % Kg/jam % Kg/jam % jam Berikut bahan-bahan campuran di KO-Kneader 201 (KN 201): 1. Coke (Kokas) Coke (Kokas) adalah adalah batubara yang ketika dipanaskan pada temperatur tinggi tanpa udara mengalami tahapan plastis sementara, yaitu secara berurutan mengalami pelunakan, pengembangan, dan memadat kembali menjadi kokas. 10

7 Gambar 2.3 : Kokas 2. Coal tar pitch Coal tar pitch atau biasa disebut dengan tar pitch adalah Cairan cokelat atau hitam viskositas sangat tinggi. Tar ini adalah salah satu oleh-produk ketika batubara dikarbonisasi untuk membuat kokas. Gambar 2.4 : Coal tar pitch 3. Puntung / Butt Puntung / Butt adalah anoda sisa dari proses elektrolisasi di reduction plant, untuk digunakan ulang menjadi anoda kembali. Gambar 2.5 : Puntung / Butt 11

8 2.KO-Kneader 202 (KN 202) KO-Kneader 202 (KN 202) adalah tempat pengadukan kedua antara tar pith, kokas dan butt. Pengadukan dilakukan agar pencampuran benarbenar sempurna. KO-Kneader 202 (KN 202) ditandai dengan tidak memiliki pipa penyalur tar pith. Gambar 2.6 : Pipa Penyalur Material Dari KO-Kneader 201 Gambar 2.7 : KO-Kneader

9 2.2.3Komponen Mesin PengadukKO-Kneader 1. Motor Motor KO-Kneaderberfungsi sebagai penggerak putaran pertama di mesin KO-Kneaderyang menggunakan arus listrik, dan kemudian ditransfer ke gear box. Berikut spesifikasi dari motor KO-Kneader: Type from : SAM 2115-RBKM Amp : 550 A Kwh : 225 Wound : SEP(220V) Putaran : 1400 rpm Duty : CONT Standard Spec : JEC-54 (1956) Insulation : F Class Bearing : LS NU326C3 Temp rise : 70 o C OS Poles : 4 Weight : 2900 Kg Volts : 440 V Manufactured in: Des-1980Toshiba Corporation Tokyo Japan Gambar 2.8 : Motor KO-Kneader 2.Gear Box Gear Box berfungsi sebagai perubah putaran yang berasal dari motor menjadi putaran maju dan mundur, yang kemudian ditransfer ke Rigit Kopling. 13

10 Berikut ini spesifikasi dari gear boxko-kneader: Gear box : Buss Ltd Basle Switzerland Gear unit type : 6160 Stroke in mm : 160 Gear ratio : 1 : 14,75 Machine no : Sales no : Gambar 2.9 : Pandangan Atas Gear Box 3. Rigit Kopling Rigit kopling berfungsi menghubungkan dan memutuskan putaran yang berasal dari gear box ke heating shaft. Gambar 2.10 : Rigit Kopling 14

11 4. Pompa Oli Pelumas Pompa oli pelumas berfungsi untuk mempompa oli yang akan disalurkan ke bearing-bearing, shaft, gear-gear yang berada didalam gear box. Oli yang digunakan dalam pompa oli pelumas ini adalah mobil gear 320, yang dibuat oleh PT. PERTAMINA. Sebelum tahun 1990, PT. INALUM membeli oli pelumas ini dari negara eropa. Tetapi setelah tahun 1990 PT. INALUM membeli oli tersebut di PT. PERTAMINA karena telah memproduksi sendiri oli tersebut. Kapasitas oli tersebut adalah 209 liter. Berikut Spesifikasi dari pompa oli pelumas : Type : SN40ER38U3-WI P : 25 bar Nomor : P : 1.7 Kw U : 29.3 l/min N : /min V : 150 min 2 /s Gambar 2.11 : Pompa Oli Pelumas 5.Kneading Shaft Kneading Shaft berfungsi sebagai shaft screw untuk memutarkan material, serta menggerakkan material pasta, maju dan mundur. 15

12 Gambar 2.12 : Kneading Shaft 6.Teeth/ Gigi Teeth berfungsi sebagai lawan dari ulir screw. Material yang akan diaduk secara otomatis akan teraduk oleh screw dan teeth yang saling berjumpa, serta saling rapat, yang mempunyai jarak tertentu. Sehingga dengan jarak kerapatan tersebut bahan-bahan seperti kokas, coal tar pitch dan puntung/butt akan tercampur dengan baik. Gambar 2.13 : Teeth 16

13 2.2.4Karakteristik OperasiMesin Pengaduk KO-Kneader KO-Kneadermemiliki sebuah dua buah shaftyang terdiri dari Kneading shaft dan Gear box mainshaft. Ketika KO-Kneadersebagian diisi dengan material kokas, butt dan coal tar pitch,shaft melakukan gerakan berputar, menyebabkan screw juga berputar mengaduk material,yang terbentuk sebagai hasil dari gaya mekanis. Karena berbentuk melingkar, bagian kontak screw dengan teeth terjadi pada sepanjang heating shaft.oli pelumas yang berasal dari pompa oli pelumasberperan sangat penting, yang mempunyai fungsisebagai pelumas, yang membuatheating shaft, gear shaft, roda gigi, serta semua bearing akan terminimalisir pada setiap gesekannya. Berikut ini adalah prinsip kerja dari Buss Kneader : Gambar 2.14 : Prinsip Kinerja BUSS Kneader Hubungan antara material adonan dengan, screw dan tooth, seperti gambar di atas terjadi pada bagian heating shaft, dari awal pertemuan antara screw dan tooth hingga akhir. Hasil material adonan di dalam proses ini,akan secara otomatis langsung ke aliran keluar. Putaran kneading shaft yang diterima dari gear box adalah putaran maju mundur, dengan rasio putaran 1 : 14,75 yang berasal dari motor. Putaran yang berada di kneating shaft tersebut setelah diteliti, memiliki putaran yang tidak konstan, yaitu sekitar 53 rpm. Sehingga bahan adonanyang masuk ke dalam KO-Kneaderdan keluar dari KO-Kneaderbelum tentu akan 17

14 tercampur secara sempurna, sehingga dibutuhkan mesin KO-KNEADER tambahan yaitu KO-Kneader202.Di mesin KO-Kneader202 material adonan diaduk lagi. Dimensi dari mesin KO-Kneader202 dengan KO-Kneader202 relatif sama. Baik motor, gear box, heating shaft, tooth, dan yang lainnya. 2.3 Pabrik Reduksi Aluminium merupakan unsur yang sangat reaktif sehingga mudah teroksidasi.karena sifatnya itu, di alam tidak ditemukan aluminiun dalam bentuk unsur, melainkan senyawa oksida.umumnya dalam bentuk oksida alumina atau silikat. Proses produksi aluminium yang digunakan saat ini ditemukan secara bersamaan oleh Charles Hall di Amerika Serikat dan Paul Herloult di Prancis pada tahun Prosesnya adalah elektrolisa larutan alumina (Al2O3) di dalam lelehan Kriolit (Na3AlF6) pada temperatur 980 o C, sehingga menghasilkan aluminium cair. Pot atau tungku reduksi berbentuk kotak baja persegi yang dindingnya berlapiskan batu isolasi atau batu tahan api (Brick) dan pasta yang disebut Castable. Di dasar pot terdapat katoda karbon yang dihubungkan dengan collector bar, yang berfungsi sebagai penghantar listrik.di bawah katoda dilapisi brick.di PT INALUM (Persero) terdapat 510 unit pot reduksi yang terbagi menjadi 3 gedung, sehingga di masing-masing gedung terdapat 170 pot. Arus listrik yang digunakan sebesar 190 KA-195 KA, dengan tegangan rata-rata di setiap pot 4,3 Volt Operasi Pot Reduksi Pada proses peleburan aluminium dalam pot reduksi dahulu dilakukan beberapa proses, yaitu : 1. Baking atau Preheating Baking atau preheating merupakan pamanasan blok katoda secara bertahap, tujuannya untuk menghindari dasar thermal shock. Operasi ini berlangsung selama 72 jam. Pada akhir baking temperatur blok katoda sekitar 750 ºC dan siap untuk di start up. 18

15 2. Start Up Merupakan proses menghidupkan pot yang baru diperbaiki maupun baru dikonstruksi ulang, sehingga elektrolisa bisa berlangsung. 3. Transisi Masa transisi merupakan masa peralihan dari start up menuju normal. Selama tahap ini, komposisi bath, tinggi metal dan tinggi bath harus dijaga sesuai dengan standarnya. Dalam proses ini terjadi pembentukan kerak samping yang berguna sebagai pelindung dinding samping dari serangan bath yang korosif. Meskipun masa transisi ini hanya berlangsung 35 hari, tetapi sangat menentukan umur dan kestabilan pot. 4. Operasi normal Operasi normal adalah keadaan dimana pot sudah berada dalam keadaan stabil dan dapat dioperasikan untuk proses elektrolisa. Selama pot dalam keadaan normal, pekerjaan utama yang biasa dilakukan antara lain : a. Penggantian anoda (anode changing) dan penaikan busbar anoda. b. Pengambilan aluminium cair (Metal Tapping) c. Pemasukan material d. Pemecahan kerak dan pemasukan alumina e. Pengontrolan Voltase dan penanggulangan Noise: 1. Penghentian Anode Effect 2. Pengukuran parameter-parameter Pada operasi normal, paremeter-perameter yang perlu diukur adalah : a. Pengukuran tinggi bath dan tinggi metal. b. Pengukuran keasaman. c. Pengukuran kemurnian metal. d. Pengukuran distribusi tegangan pot, tinggi lumpur dan jumlahmetal. e. Pengukuran temperatur bath. 19

16 5. Cut Out Pot Cut out pot dilakukan bila terjadi kondisi sudah memburuk dan tidak memungkinkan untuk operasi lagi. Tanda-tanda pot mulai memburuk diantaranya Kadar Fe dan Si di dalam metal cair meningkat dan tidak bisa diturunkan lagi. Hal ini biasanya terjadi apabila blok katoda retak atau berlubang, sehingga baja kolektor yang terletak dibawah blok katoda dapat tererosi dan larut dalam metal cair, hal ini akan mengakibatkan kandungan Fe naik. Sedangkan kenaikan kadar Si terjadi apabila dinding pot samping tererosi, sehingga silika yang terkandung dalam isolasi akan larut dan menaikkan kadar Si dalam metal cair. Operasi pot yang sulit terjadi apabila gangguan (noise) voltage sulit dikendalikan, suhu dan tegangan sering naik dan sulit diturunkan.hal ini mengakibatkan Anode Effect yang timbul sulit dihentikan. Pot biasanya dimatikan untuk dilakukan perbaikan, sehingga akan dapat digunakan kembali jika kerusakannya telah diperbaiki. 2.4 Pabrik Pencetakan Aluminium cair yang dihasilkan di pabrik peleburan (Reduction Plant) yang telah dihisap oleh vacuum laddle dibawa dengan Metal Transport Car ke pabrik penuangan. Di pabrik pencetakan (casting shop) temperatur aluminium cair tetap dijaga dan ditaburi flux untuk memurnikannya. Dross yang terbentuk dipermukaan aluminium cair diambil, lalu didinginkan di tempat pendinginan dross. Terdapat 10 unit dapur di pabrik pencetakan, yang terdiri dari 1 unit dapur pelebur (Melting Furnace) dan 9 unit dapur penampung (holding furnace) dengan masing-masing kapasitas 30 ton aluminium cair. Sebelum diisikan ke dalam dapur, Metal Transport Car beserta laddle dan isinya ditimbang pada 40 ton scale. Aluminium yang sudah murni diatur temperaturnya, kemudian dituangkan ke casting machine melalui suatu pengalir, dimana aluminium ini akan membeku membentuk aluminium batangan (ingot). Ingot yang keluar dari casting machine masuk ke konveyor pendingin, lalu dipindahkan ke conveyor penumpuk dengan mengggunakan servo arm. Setelah tumpukan ingot ditimbang, selanjutnya 20

17 dipindahkan ke lapangan pendingin dengan menggunakan Forklift, sedangkan ingot yang sudah dingin dilakukan proses bundling, kemudian disimpan ke lapangan penyimpangan ingot. Di PT INALUM (Persero) terdapat 7 unit casting machine untuk pencetakan ingot 50 pon (22,7 Kg) dengan kapasitas 12 ton/jam untuk masing-masing unit casting. 2 2 Loc.cit. pada tanggal 3 Juni 2016 pukul WIB. 21