laporan kerja praktik as (autosaved).docx
TRANSCRIPT
LAPORAN KERJA PRAKTIK
ANALISIS PENGARUH VARIABEL OPERASI PROSES ELECTROLYTIC REFINING PADA KUALITAS DAN KUANTITAS PRODUK BANKA FOURNINE DI UNIT
METALURGI MUNTOK PT. TIMAH (PERSERO) TBK.
Oleh :
Ardi Guntara (3334120260)Syuqron Fajri Shiddiq (3334120642)
JURUSAN TEKNIK METALURGI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
MUNTOK
2015
HALAMAN PENGESAHAN
ANALISIS PENGARUH VARIABEL OPERASI PROSES ELECTROLYTIC
REFINING PADA KUALITAS DAN KUANTITAS PRODUK BANKA
FOURNINE DI UNIT METALURGI MUNTOK PT. TIMAH (PERSERO) TBK.
UNIT METALURGI MUNTOK, KABUPATEN BANGKA BARAT, PROVINSI
KEPULAUAN BANGKA BELITUNG
Diajukan oleh
ARDI GUNTARA (3334120260)
SYUQRON FAJRI SHIDDIQ (3334120642)
Mengetahui :
Pembimbing Lapangan Pembimbing Akademik
Hilman, ST. Soesaptri Oediyani, Ir, ME. NIK. 20081294 NIP. 1960 0623 2003 122001
Mengesahkan :
Kepala Unit Metalurgi
Ebbi Wibisana, Ir, MBA.NIK. 97001508
ii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamiin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah
SWT karena berkat rahmat, hidayah serta karunia-Nya sehingga kerja praktik di
PT. Timah (Persero) Tbk. beserta laporannya dapat diselesaikan dengan baik.
Laporan Kerja Praktik yang berjudul “Analisis Pengaruh Variabel Operasi
Proses Electrolytic Refining pada Kualitas dan Kuantitas Produk Banka
Fournine di Unit Metalurgi Muntok PT. Timah (Persero) Tbk.” disusun untuk
memenuhi persyaratan setelah melakukan kerja praktik di Unit Metalurgi PT.
Timah (Persero) Tbk. Terima kasih penulis ucapkan kepada pihak yang telah
membantu, diantaranya:
1. Bapak Ebbi Wibisana selaku Kepala Unit Metalurgi.
2. Bapak Hilman selaku Pembimbing Lapangan serta Kepala Pabrik
Peleburan dan Pemurnian.
3. Bapak Jamalludin selaku Kepala Bagian Electrolytic Refining.
Penulis menyadari masih ada kekurangan di dalam laporan kerja praktik
ini, oleh sebab itu diharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca
untuk kesempurnaan penulisan laporan ini.
Muntok, November 2015
Penulis
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..............................................................................................i
HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................ii
KATA PENGANTAR ..........................................................................................iii
DAFTAR ISI .........................................................................................................iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ....................................................................................1
1.2 Tujuan Kerja Praktik ...........................................................................2
1.3 Pelaksanaan Kerja Praktik ..................................................................3
1.4 Ruang Lingkup Kerja Praktik .............................................................3
BAB II PROFIL PERUSAHAAN
2.1 Sejarah Perusahaan .............................................................................4
2.2 Lokasi dan Tata Letak Perusahaan ......................................................6
2.3 Visi dan Misi Perusahaan ....................................................................7
2.4 Nilai Perusahaan .................................................................................8
2.5 Struktur dan Tata Kelola Perusahaan ..................................................8
2.6 Manajemen Perusahaan .......................................................................9
BAB III TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Elektrolisis ........................................................................................12
3.2 Elektrolit ............................................................................................15
3.3 Elektroda ...........................................................................................16
3.4 Hukum Faraday .................................................................................19
3.5 Electrolytic Refining Timah ..............................................................21
BAB IV PENGOLAHAN DATA
4.1 Proses Electrolytic Refining PT. Timah (Persero) Tbk .....................23
4.2 Hasil dan Pengolahan Data ...............................................................28
BAB V PEMBAHASAN
5.1 Pengaruh Energi yang Disuplai .........................................................33
5.2 Pengaruh Besarnya Tegangan ...........................................................34
5.3 Pengaruh Besarnya Arus ...................................................................36
iv
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan .......................................................................................39
6.2 Saran .................................................................................................39
DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................40
v
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara yang kaya akan sumber daya alam
termasuk sumber daya mineral logam. Kesadaran akan banyaknya kekayaan
mineral logam ini mendorong bangsa Indonesia untuk dapat memanfaatkan
sumber daya alam tersebut secara efisien. Perusahaan yang bergerak di bidang
pertambangan merupakan salah satu perusahaan yang memanfaatkan sumber daya
alam tersebut. Dalam pemanfaatannya, tentu saja digunakan berbagai metode dan
teknologi sehingga dapat diperoleh hasil yang optimal dengan keuntungan yang
besar, biaya produksi yang seminim mungkin seta ramah lingkungan. Untuk dapat
mencapai hasil tersebut dibutuhkan sumber daya manusia sebagai elemen yang
dinamis dan berwawasan lingkungan. Manusia adalah subjek pengguna teknologi
yang utama. Oleh karena itu, perlu adanya suatu usaha peningkatan kualitas
sumber daya manusia sebagai salah satu upaya untuk menyeimbangkan antara
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dengan kemampuan manusia
sebagai pengguna serta keberadaan sumber daya alam sebagai objek yang
dimanfaatkan.
Dengan meningkatnya wawasan lingkungan manusia, manusia mulai
menyadari akan bahaya dari berbagai material yang dapat menggangu kesehatan
khususnya logam. Timah sekarang banyak dijadikan logam alternatif pengganti
logam berbahaya lainnya sehingga dari segi permintaan pasar industri akan logam
timah ini akan terus meningkat khususnya pada negara-negara maju yang sadar
akan kesehatan. Dengan meningkatnya permintaan pasar perusahaan timah harus
menggiringnya dengan penerapan teknologi yang lebih efisien dan tentunya
berwawasan lingkungan.
Melihat potensi PT. Timah sebagai salah satu produsen timah tebesar yang
telah mendapat pengakuan dunia akan kualitas timah yang diproduksi dan juga
potensi sumber daya mineral cassiterite (SnO2) sebagai bijih logam timah di pulau
Bangka yang cukup besar, maka dari itu kami selaku mahasiswa Teknik Metalurgi
perlu melakukan kajian industri berupa kerja praktik di PT. Timah. Dalam ilmu
1
metalurgi, sebelum material diolah menjadi logam setengah jadi maupun logam
jadi, harus melalui beberapa tahapan terlebih dahulu. Tahapan ini dimaksudkan
agar diperoleh suatu material yang dapat diproses secara lanjut dan sesuai
kebutuhan. Tahapan yang utama dalam aliran proses metalurgi adalah ekstraksi,
disamping setelah proses ekstraksi terdapat proses metalurgi mekanik yang
didalamnya terdapat teknik-teknik dalam pembentukan logam. Untuk itu harus
dilakukan studi langsung ke lapangan untuk lebih menyesuaikan teori dengan
fakta yang ada dan menambah pengalaman kerja di lapangan. Maka dari itu,
diperlukannya kerja praktik yang dapat mendukung semua hal tersebut.
Kerja praktik adalah salah satu mata kuliah di Jurusan Teknik Metalurgi
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, yang menjadi sarana pelatihan untuk
mengembangkan dan menerapkan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama masa
perkuliahan. Selain itu melalui kerja praktik diharapkan akan diperoleh gambaran
yang jelas mengenai berbagai hal yang berkaitan dengan masalah-masalah yang
ada, khususnya masalah pengaturan sistem di lingkungan kerja. Dalam mencapai
usaha di atas, tentunya tidak lepas dari peran serta berbagai pihak, baik dari
kalangan kampus dan dunia usaha serta semua instansi terkait.
1.2 Tujuan Kerja Praktik
Adapun tujuan dilakukannya kerja praktik di PT. Timah (Persero) Tbk.
adalah sebagai berikut:
1. Memenuhi salah satu mata kuliah wajib di Universitas Sultan Ageng
Tirtayasa yang merupakan prasyarat bagi mahasiswa untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik.
2. Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami aplikasi ilmu yang telah
diperoleh selama masa kerja praktik.
3. Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami sistem kerja perusahaan
dan turut serta dalam proses yang berlangsung di perusahaan, sesuai
dengan bidangnya.
4. Mahasiswa dapat mengetahui produktivitas dari perusahaan selama
proses produksi berlangsung.
2
5. Mahasiswa mendapatkan kesempatan untuk menganalisa secara
langsung setiap permasalahan yang mungkin terjadi di lapangan dan
mengetahui tindakan penanganan yang tepat.
6. Menjadi media pengenalan dan pembiasaan diri terhadap suasana kerja
yang sebenarnya sehingga dapat membangun etos kerja yang baik, serta
sebagai upaya untuk memperluas cakrawala wawasan kerja.
7. Mahasiswa dapat memahami dan mengerti secara langsung sistem
pengaturan daya pada dunia industri, sehingga diharapkan akan
meningkatkan hubungan yang baik antara dunia industri kerja dengan
dunia pendidikan.
1.3 Pelaksanaan Kerja Praktik
Kerja praktik yang dilaksanakan di Unit Metalurgi PT. Timah (Persero)
Tbk. Muntok, Kabupaten Bangka Barat, Provinsi Kepulauan Bangka Belitung
dimulai sejak tanggal 27 Oktober 2015 hingga tanggal 25 November 2015.
1.4 Ruang Lingkup Kerja Praktik
Ruang Lingkup Kerja Praktik yang dilaksanakan di Pabrik Peleburan dan
Pemurnian Unit Metalurgi PT. Timah (Persero) Tbk. mengkhususkan pengamatan
pada Bagian Electrolytic Refining. Pengamatan dilakukan untuk mengenal dan
memahami proses pemurnian dengan metode elektrolisis dan untuk mengetahui
faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas dan kuantitas produk yang dihasilkan
dari proses electrolytic refining.
3
BAB II
PROFIL PERUSAHAAN
2.1 Sejarah Perusahaan
Pada abad ke-17 kegiatan penambangan timah dimulai pada daerah
Melawang dan di dekat Muara Uliru Bangka Selatan di bawah kekuasaan
Kesultanan Palembang dan penambang Cina dengan VOC (Kongsi Dagang
Belanda) sebagai pedagang perantaranya. Pada abad ke-19 pemerintahan Hindia
belanda mengambil alih kekuasaan pertambangan timah di Bangka, dengan
mendirikan 3 perusahaan tambang Timah yakni Banka-Tin Winning Bedriff
(BTW) di pulau Bangka, NV Gemeenschappelijke Minjnbouwmaatschappij
Biliton (GMB) di Pulau Biliton (yang dikenal sekarang Belitung) dan NV Singkep
Tin Exploitatie Maatschappij (NV SITEM) di Pulau Singkep. Pada tahun 1952
industri tambang timah berpindah tangan ke pemerintahan Indonesia. Setelah itu
ketiga perusahaan tersebut dinasionalisasikan menjadi (Perusahaan Negara) PN.
Tambang Timah Bangka, PN. Timah Belitung, dan PN. Tambang Timah Singkep.
Pada tahun 1961 untuk mengkoordinasikan ketiga perusahaan tersebut
dibentuklah Badan Pimpinan Umum Perusahaan Tambang-tambang Timah
Negara (PN) Tambang Timah Mentok diubah menjadi bentuk perusaahn
Perseroan (Persero) yang seluruh saham dimiliki oleh Negara Republik Indonesia
dan berubah nama menjadi (Peseroan Terbatas) PT. Tambang Timah (Persero).
Restrukturisasi perusahaan dilakukan sejak tahun 1991 sampai 1995 yang
meliputi relokasi kantor pusat dari Jakarta ke Pangkalpinang dan pelepasan saham
yang tidak berkaitan dengan usaha pokok perusahaan. Ekspor perdana Bangka Low
Lead ke Jepang juga dilakukan pada masa restrukturisasi. Penawaran saham umum
perdana dilakukan pada tahun 1995. Sejak saat itu, 35% saham perusahaan dimiliki
oleh publik dan 65% saham dimiliki oleh Negara Republik Indonesia.
Pada tahun 1995 PT. Tambang Timah (Persero) telah tercatat sahamnya di
Bursa Efek Jakarta, Bursa Efek Surabaya, dan London Stock Exchange kemudian
berubah nama menjadi PT. Timah (Persero) Tbk. Pada tahun 1995, PT. Timah
(Persero) Tbk. dibagi menjadi 3 anak perusahaan, yaitu PT. Timah Eksplomin,
PT. Tambang Timah, dan PT. Timah Industri. Semakin berkembangnya zaman,
4
maka pada tahun 2003 perusahaan mengeluarkan produk barunya yaitu rounded
tin shot ke pasar internasional. Pada tahun 2004 perusahaan melakukan
penyertaan modal sebesar 100% pada PT. Tanjung Alam Jaya, sebuah perusahaan
yang telah menandatangani Perjanjian Karya Pengusahaan Batubara (PKP2B) dan
telah beroperasi secara komersial. Ekspor perdana 6.500 metrik ton logam timah
produksi smelter baru di Kundur terjadi pada tahun 2005 dan dihadiri oleh 4
menteri Kabinet Indonesia Bersatu. Pada tahun 2006 Reklamasi lahan bekas
tambang yang sejak tahun 2001 terhenti akibat maraknya penambangan timah
ilegal dimulai kembali. Perusahaan menerima penghargaan Indonesia Sustinability
Reporting Reporting Award (ISRA) 2007 untuk kategori Commendation For
Sustinability Reporting, First Time Sustainbility Report 2006, yang diberikan oleh
Akuntan Indonesia-Kompartemen Akuntan, penghargaan tersebut diterima
perusahaan pada tahun 2007. Pada tahun 2009 perusahaan melakukan
pengembangan industri hilir logam timah dengan membangun pabrik pengolahan
tin solder di Kundur dan tin chemical di Cilegon serta memasarkan kedua produk
tersebut. Peletakan batu pertama pembangunan pabrik Tin Chemical dilakukan
pada 17 Januari 2009 sebagai satu usaha perseroan dalam pengembangan produk
hilir. Pada 1 Februari 2012, PT. Timah (Persero) Tbk. membentuk INATIN yang
anggotanya terdiri dari PT. Timah (Persero) Tbk. dan anak perusahaannya.
Pemberitahuan mengenai validasi penggabungan usaha antara PT. Timah
(Persero) Tbk. dan PT. Tambang Timah dilakukan pada 1 April 2014. Pada tahun
2010 perusahaan mulai melakukan intensifikasi penambangan timah di laut untuk
meningkatkan produktivitas, menangani penambangan liar dengan lebih intens,
meningkatkan kualitas dan kinerja sumber daya manusia. Pada tahun 2012
perusahaan meluncurkan kapal bor Geotin III untuk mengintensifkan kegiatan
eksplorasi.
PT. Timah (Persero) Tbk. merupakan Badan Usaha Milik Negara (BUMN)
yang bergerak di bidang pertambangan timah. Perusahaan yang merupakan
produsen dan eksportir logam timah didirikan pada tanggal 2 Agustus 1976 dan
telah terdaftar di Bursa Efek Indonesia sejak tahun 1995. PT. Timah (Persero)
Tbk. memiliki Izin Usaha Pertambangan (IUP) Timah seluas 512.369 hektar di
darat dan lepas pantai kepulauan Bangka, Belitung dan Kundur dengan perincian
5
184.400 hektar di laut dan 331.580 hektar di darat. Perusahaan yang berdomisili
di Pangkalpinang ini memiliki wilayah operasi di Provinsi Kepulauan Bangka
Belitung, Provinsi Riau, Kalimantan Selatan dan Cilegon. Peta wilayah operasi di
PT. Timah (Persero) Tbk dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Peta Wilayah Operasi [timah.com, 2015]
Ruang lingkup kegiatan PT. Timah (Persero) Tbk. meliputi bidang
pertambangan, perindustrian, perdagangan, pengangkutan dan jasa. Sedangkan
segmen usaha penambangan timah yang dimiliki bersifat terintegrasi mulai dari
eksplorasi, penambangan, pengolahan dan pemasaran. PT. Timah (Persero) Tbk.
2.2 Lokasi dan Tata Letak Perusahaan
Sejak restrukturisasi PT. Timah (Persero) Tbk dari tahun 1991 sampai 1995,
Kantor Pusat yang awalnya berdomisili di Jakarta direlokasi ke Pangkalpinang.
PT. Timah (Persero) Tbk. tepatnya beralamatkan di Jalan Jenderal Sudirman No.
51 Kota Pangkalpinang, Provinsi Bangka Belitung dan memiliki wilayah operasi
di Provinsi Kepulauan Bangka Belitung, Provinsi Riau, Kalimantan Selatan,
Sulawesi Tenggara serta Cilegon, Banten. Salah satu bangunan yang dimiliki PT.
Timah (Persero) Tbk. dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Tin
6
Coal
Tin ChemicalTin Solder
Gambar 2.2 Kantor Pusat PT. Timah (Persero) Tbk. di Kota Pangkalpinang
2.3 Visi dan Misi Perusahaan
Sebagai perusahaan produsen timah terbesar di Indonesia, PT. Timah
(Persero) Tbk. memiliki visi dan misi untuk terus meningkatkan kinerjanya.
Adapun visi misi dari PT. Timah (Persero) Tbk. adalah sebagai berikut:
VISI
“Menjadi perusahaan pertambangan terkemuka di dunia yang ramah lingkungan.”
MISI
1. Membangun sumber daya manusia yang tangguh, unggul, dan
bermartabat.
2. Melaksanakan Tata kelola Penambangan yang baik dan benar.
3. Mengoptimalkan nilai perusahaan dan kontribusi terhadap Pemegang
saham serta tanggung jawab sosial.
7
2.4 Nilai Perusahaan
PT. Timah (Persero) Tbk. dan Anak Perusahaannya sebagai realisasi dari
visi dan misi yang telah dicanangkan, menjunjung tinggi:
1. Integritas
Memiliki kejujuran, tanggung jawab dan konsisten terhadap semua tindakan
dalam mencapai tujuan Perusahaan.
2. Komitmen
Mampu memenuhi janji dan kesepakatan dengan penuh tanggung jawab.
3. Terbuka
Mudah menerima masukan dan mampu menyesuaikan diri terhadap setiap
perubahan lingkungan yang terjadi.
4. Rasional
Mampu melakukan kegiatan secara terencana, teratur dan penuh
pertimbangan serta perhitungan yang matang.
5. Visioner
Memiliki kemampuan berinovasi dan melihat jauh ke depan tanpa dibatasi
ruang dan waktu.
2.5 Struktur Tata Kelola Perusahaan
PT. Timah (Persero) Tbk. memiliki struktur tata kelola yang terdiri atas
bagian utama, yakni Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) sebagai forum
tertinggi, lalu dua bagian lainnya bertindak sebagai pelaksana dan pengawas atas
setiap keputusan yang diambil oleh RUPS. Bagian lainnya tersebut adalah Dewan
Komisaris sebagai pengawas dan Direksi sebagai pelaksana operasional Perseroan
atas keputusan-keputusan RUPS.
Dewan Komisaris dan Direksi masing-masing dapat membentuk unit-unit
pendukung sesuai perannya. Dewan Komisaris membentuk Komite-Komite
spesifik dengan tugas mendukung peran pengawasan yang dijalankan sesuai
kebutuhan. Pada tahun 2015 , Komisaris Independen PT. Timah (Persero) Tbk.
adalah Komisaris Jendral (Purn) Drs. Insmerda Lebang yang diangkat pada
tanggal 17 April 2007 dan ditetapkan sebagai Komisaris Utama pada 12 Juni
2008. Direksi dapat membentuk unit-unit kerja sesuai bidang-bidang kegiatan
8
operasional yang relevan dalam mendukung peran pengelolaan sumber daya
perusahaan untuk mencapai tujuan Perseroan. Berdasarkan keputusan RUPS
tanggal 19 April 2012 jabatan Direktur Utama Perseroan dipimpin oleh Sukrisno.
Struktur tata kelola PT. Timah (Persero) Tbk. dapat dilihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Struktur Tata Kelola PT. Timah (Persero) Tbk. [timah.com, 2015]
2.6 Manajemen Perusahaan
Pada tahun 2015, Komisaris Independen PT. Timah (Persero) Tbk. adalah
Komisaris Jendral (Purn) Drs. Insmerda Lebang yang diangkat pada tanggal 17
April 2007 dan ditetapkan pada 12 Juni 2008. Sedangkan Komisaris Perseroan
dijabat oleh Drs Suhendro, MA, Erfi Triassunu, Eko Prasojo dan Mochtar Husein.
Sukrisno diangkat menjadi Direktur Utama PT. Timah (Persero) Tbk. pada 19
April 2012 dengan dibantu oleh Ahmad Subagdja sebagai Direktur Operasi,
Akhmad Rosidi sebagai Direktur Keuangan, Abrun Abubakar sebagai Direktur
Umum dan Sumber Daya Manusia, Dadang Mulyadi sebagai Direktur Niaga dan
Purwijayanto sebagai Direktur Perencanaan dan Pengembangan Usaha.
PT. Timah (Persero) Tbk. memiliki Komite Audit yang bertugas untuk
membantu memastikan efektivitas sistem pengendalian internal dan sistem audit
9
di semua lini perusahaan. Secara struktural, Komite Audit berada langsung di
bawah Dewan Komisaris dan setara dengan komite lainnya.
Dalam menjalankan tugasnya, Komite Audit berkoordinasi dengan Satuan
Pengawasan Internal (SPI). Sampai tanggal 7 Mei 2014, Komite Audit
beranggotakan empat orang yang akan menjabat selama dua tahun. Struktur
organisasi PT. Timah (Persero) Tbk. dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Struktur Organisasi PT. Timah (Persero) Tbk. [timah.com, 2015]
10
Selain itu, terdapat pula struktur organisasi Unit Metalurgi pada Wilayah
Produksi Bangka Belitung yang merupakan lokasi kami dalam melakukan kerja
praktik. Unit Metalurgi PT. Timah (Persero) Tbk. ini terletak di Kecamatan
Muntok, Kabupaten Bangka Barat, Provinsi Kepulauan Bangka Belitung. Adapun
struktur organisasi Unit Metalurgi Wilayah Produksi Bangka Belitung dapat
dilihat dalam Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Struktur Organisasi Unit Metalurgi PT. Timah (Persero) Tbk.
11
BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
3.1 Elektrolisis
Elektrolisis merupakan proses dekomposisi senyawa dengan menggunakan
arus listrik. Elektron mengalir dari dan ke sumber daya, tetapi tidak diantara
kedua elektroda. Kation akan menuju ke katoda dan dinetralkan dengan
penambahan elektron (reduksi) di katoda, sedangkan anion akan menuju ke anoda
dan melepaskan elektron (oksidasi) supaya menjadi netral. Elektrolisis adalah
proses konversi energi listrik menjadi energi kimia dengan tujuan mengubah zat
dengan oksidasi atau reduksi, sehingga terbentuk produk yang sesuai dengan
keinginan. Seperti di dalam elektrokimia pada umumnya, proses elektrolisis
mempunyai beberapa parameter yang berpengaruh yaitu: pelarut, elektrolit
pendukung, konsentrasi spesies elektroaktif, gerakan larutan, bahan dan bentuk
elektroda, sel elektrokimia, arus atau potensial yang dipergunakan dan suhu.
Semua faktor tersebut akan mempengaruhi kinetika dan mekanisme proses di
elektroda. Untuk memperoleh yield yang tinggi, maka kontak antara elektroda dan
elektrolit harus diperbesar, disamping itu dipergunakan overpotensial yang cukup
besar agar tahanan larutan terlampaui (Brett dan Brett, 1993).
Didalam proses elektrolisis dipergunakan beberapa istilah dengan
pengertian masing-masing sebagai berikut:
1. Sel elektrolisis: tempat atau alat yang dipergunakan untuk elektrolisis.
2. Elektrolit: senyawa yang bersifat elektrolit pada saat meleleh atau
dilarutkan.
3. Elektroda: batangan atau lempengan tempat arus listrik masuk atau
meninggalkan elektrolit selama proses elektrolisa.
4. Anoda: elektroda positif yang dihubungkan dengan terminal positif catu daya DC. Reaksi oksidasi terjadi di anoda ini.
5. Katoda : elektroda negatif yang dihubungkan dengan terminal negatif catu daya DC. Reaksi reduksi terjadi di katoda ini.
6. Anion : ion bermuatan negatif. Selama proses elektrolisa akan menuju anoda.
7. Kation : ion bermuatan positif. Selama proses elektrolisa akan menuju katoda.
Gambar 3.1 Sel Elektrolisis Sederhana
Sel elektrolisis adalah sel yang menggunakan arus listrik untuk
menghasilkan reaksi redoks yang diinginkan dan digunakan secara luas di
masyarakat. Baterai aki yang dapat diisi ulang merupakan salah satu contoh
aplikasi sel elektrolisis dalam kehidupan sehari-hari. Baterai aki yang sedang diisi
kembali atau recharge merubah energi listrik yang diberikan menjadi produk
berupa bahan kimia yang diinginkan.
Rangkaian sel elektrolisis hampir menyerupai sel volta. Hal yang
membedakan sel elektrolisis dari sel volta adalah pada sel elektrolisis komponen
berupa voltmeter diganti dengan sumber arus (umumnya baterai). Larutan atau
lelehan yang ingin di elektrolisis, ditempatkan dalam suatu wadah. Selanjutnya,
elektroda dicelupkan ke dalam larutan maupun lelehan elektrolit yang ingin
dielektrolisis. Elektroda yang digunakan umumnya elektroda inert, seperti grafit
(C), platina (Pt) dan emas (Au). Elektroda berperan sebagai tempat
berlangsungnya reaksi. Reaksi reduksi berlangsung di katoda, sedangkan reaksi
oksidasi berlangsung di anoda. Kutub negatif sumber arus mengarah pada katoda
(sebab membutuhkan elektron) dan kutub positif sumber arus tentunya mengarah
pada anoda. Akibatnya, katoda bermuatan negatif dan menarik kation-kation yang
akan tereduksi menjadi endapan logam. Sebaliknya, anoda bermuatan positif dan
12
13
Battery
Cathode
ElectrolyticTank
Solution of Electrolyte
Anode
menarik anion-anion yang akan teroksidasi menjadi gas. Terlihat jelas bahwa
tujuan elektrolisis adalah untuk mendapatkan endapan logam di katoda dan gas di
anoda. Ada dua tipe elektrolisis, yaitu elektrolisis lelehan (leburan) dan
elektrolisis larutan. Pada proses elektrolisis lelehan, kation pasti tereduksi di
katoda dan anion pasti teroksidasi di anoda.
Faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi elektrolisis antara lain:
1. Penggunaan Katalisator
Misalnya H2SO4 dan KOH berfungsi mempermudah proses penguraian air
menjadi hidrogen dan oksigen karena ion-ion katalisator mampu mempengaruhi
kesetabilan molekul air menjadi menjadi ion H dan OH- yang lebih mudah di
elektrolisis karena terjadi penurunan energi pengaktifan. Zat tersebut tidak
mengalami perubahan yang kekal (tidak dikonsumsi dalam proses elektrolisis).
Penggunaan asam sulfat sebagai katalis dalam proses elektrolisis menjadi pilihan
utama dibandingkan KOH. Karena asam sulfat melepaskan H+ yang memudahkan
membentuk gas hidrogen. Sedangkan KOH melepaskan OH- yang menghambat
pembentukan gas hidrogen.
2. Luas Permukaan yang Tercelup
Semakin banyak luas yang semakin banyak menyentuh elektrolit maka
semakin mempermudah suatu elektrolit untuk mentransfer elektronnya. Sehingga
terjadi hubungan sebanding jika luasan yang tercelup sedikit maka semakin
mempersulit elektrolit untuk melepaskan electron dikarenakan sedikitnya luas
penampang penghantar yang menyentuh elektrolit. Sehingga transfer elektron
bekerja lambat dalam mengelektrolisis elektrolit.
3. Sifat Logam Bahan Elektroda
Penggunaan medan listrik pada logam dapat menyebabkan seluruh elektron
bebas bergerak dalam metal, sejajar, dan berlawanan arah dengan arah medan
listrik. Ukuran dari kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik.
Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung-ujung sebuah konduktor,
muatan-muatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan arus listrik.
Konduktivitas listrik didefinisikan sebagai ratio rapat arus terhadap kuat medan
listrik. Konduktifitas listrik dapat dilihat pada deret volta seperti, Li K Ba Sr Ca
13
Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au. Semakin ke
kanan maka semakin besar massa jenisnya.
4. Konsentrasi Pereaksi
Semakin besar konsentrasi suatu larutan pereaksi maka akan semakin besar
pula laju reaksinya. Ini dikarenakan dengan presentase katalis yang semakin
tinggi dapat mereduksi hambatan pada elektrolit. Sehingga transfer elektron dapat
lebih cepat meng-elektrolisis elektrolit dan dapat ditarik garis lurus bahwa terjadi
hubungan sebanding terhadap presentase katalis dengan transfer elektron.
3.2 Elektrolit
Elektrolit adalah suatu zat terlarut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan
selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik. Umumnya, air adalah pelarut
(solven) yang baik untuk senyawa ion dan mempunyai sifat menghantarkan arus
listrik. Contohnya apabila elektroda dicelupkan ke dalam air murni, bola lampu
tidak akan menyala karena air tersebut merupakan konduktor listrik yang sangat
jelek. Apabila suatu senyawa ion yang larut seperti NaCl ditambahkan pada air,
maka solutnya akan larut sehingga bola lampu mulai menyala dengan terang.
Bila larutan elektrolit dialiri arus listrik, ion-ion dalam larutan akan bergerak
menuju elektroda dengan muatan yang berlawanan, melalui cara ini arus listrik
akan mengalir dan ion bertindak sebagai penghantar, sehingga dapat
menghantarkan arus listrik. Senyawa seperti NaCl yang membuat larutan menjadi
konduktor listrik (Brady, 1999). Proses oksidasi dan reduksi sebagai reaksi
pelepasan dan penangkapan oleh suatu zat. Oksidasi adalah proses pelepasan
elektron dari suatu zat sedangkan reduksi adalah proses penangkapan electron
oleh suatu zat.
Jenis-jenis elektrolit adalah sebagai berikut:
1. Elektrolit Kuat
Beberapa elektrolit seperti kalium klorida, natrium hidroksida, natrium
nitrat terionisasi sempurna menjadi ion-ionnya dalam larutan. Elektrolit yang
terioniasi sempurna disebut dengan elektrolit kuat. Dengan kata lain, elektrolit
kuat terionisasi 100%.
14
Reaksi disosiasi elektrolit kuat ditulis dengan tanda anak panah tunggal ke
kanan. Secara umum asam kuat seperti asam sulfat, asam nitrat, asam klorida, dan
basa kuat seperti kalium hidroksida dan garam adalah elektrolit kuat.
Sebagai contoh, ketika natrium klorida dilarutkan dalam air, gaya interaksi
elektrostatis antara ion-ion memfasilitasi pergerakan ion. Ion bebas ini
terstabilkan oleh proses solvasi air. Dalam proses pelarutan, ion natrium dan ion
klorida dikelilingi oleh molekul air karena interaksi dipol-ion. Pelarutan dengan
molekul air disebut dengan proses reaksi hidrasi. Larutan-larutan ini terionisasi
sempurna dalam air (α = 1), sehingga semua molekul terdisosiasi dan tidak ada
molekul tersisa dalam larutan.
2. Elektrolit Lemah
Elektrolit lemah adalah senyawa yang terdisosiasi sebagian dalam air. Pada
larutan elektrolit lemah, ion-ion akan membentuk kesetimbangan dengan molekul
yang tak terdisosiasi. Karena hanya sebagian yang terdisosiasi, maka jumlah ion
pada volume tertentu larutan akan sama pada perubahan konsentrasi yang besar.
Persamaan kimia ionisasi elektrolit lemah digunakan tanda panah ganda ( )⇌ .
3. Non-elektrolit
Non-elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan listrik karena
tidak adanya ion. Biasanya senyawa non elektrolit adalah senyawa kovalen polar
dan non polar yang mana terlarut dalam air sebagai molekul, bukan ion. Senyawa
kovalen mempunyai ikatan kovalen antara atom yang berikatan, dengan demikian
tidak dapat terionisasi pada larutan dan hanya membentuk molekul. Sebagai
contoh, gula dan alkohol dapat larut dalam air, tetapi hanya sebagai molekulnya
saja.
Pada umumnya proses elektrolisis yang dilakukan untuk menghasilkan gas
oksigen dan gas hidrogen menggunakan larutan alkali. Larutan alkali yang umum
digunakan adalah larutan NaOH dan KOH. Larutan tersebut merupakan elektrolit
kuat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.
3.3 Elektroda
Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan
bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit (misal semikonduktor, elektrolit
15
atau vakum). Ungkapan kata ini diciptakan oleh ilmuwan Michael Faraday dari
bahasa Yunani elektron (berarti amber, dan hodos sebuah cara).
Gambar 3.2 Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda
17
Elektroda adalah suatu sistem dua fase yang terdiri dari sebuah penghantar
elektrolit (misalnya logam) dan sebuah penghantar ionik (larutan) (Rivai,1995).
Elektroda positif (+) disebut anoda sedangkan elektroda negatif (-) adalah katoda
(Svehla,1985). Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda selama terjadinya
konduksi listrik disebut elektrolisis dan alat yang digunakan untuk reaksi ini
disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis memerlukan energi untuk memompa
elektron. (Brady, 1999).
Pada anoda terjadi reaksi oksidasi, yaitu anion (ion negatif) ditarik oleh
anoda sehingga jumlah elektronnya berkurang atau bilangan oksidasinya
bertambah.
Jika elektroda inert (Pt, C, dan Au), ada 3 macam reaksi:
1. Jika anionnya sisa asam oksi (misalnya NO3-, SO42−¿ ¿), maka reaksinya
2H2O→ 4H+ + O2 + 4e-
2. Jika anionnya OH-, maka reaksinya 4OH- → 2H2O + O2 + 4e-
3. Jika anionnya berupa halida (F-, Cl-, Br-), maka reaksinya adalah 2X(halida)
→ X(halida)2 + 2e-
Pada katoda terjadi reaksi reduksi, yaitu kation (ion positif) ditarik oleh
katoda dan menerima tambahan elektron, sehingga bilangan oksidasinya
berkurang.
1. Jika kation merupakan logam golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), IIA (Be,
Mg, Cr, Sr, Ba, Ra), Al dan Mn, maka reaksi yang terjadi adalah 2H2O + 2e-
→ H2 + 2OH-
2. Jika kationnya berupa H+, maka reaksinya 2H+ + 2e- → H2
3. Jika kation berupa logam lain, maka reaksinya (nama logam)x+ + xe →
(nama logam)
Jenis-jenis elektoda adalah sebagai berikut:
1. Elektroda order pertama
Pada elektroda ini ion analit berpartisipasi langsung dengan logamnya
dalam suatu reaksi paruh yang dapat dibalik. Beberapa logam seperti Ag, Hg, Cu,
dan Pb dapat bertindak sebagai elektroda indikator bila bersentuhan dengan ion
mereka.
Ag+ + e- → Ag Eo = +0.80 V
18
Pada reaksi sebelumnya, potensial sel berubah ubah menurut besarnya aktivitas
ion perak (Ag+) sesuai dengan persamaan.
2. Elektroda order kedua
Ion-ion dalam larutan tidak bertukar elektron dengan elektroda logam secara
langsung, melainkan konsentrasi ion logam yang bertukar elektron dengan
permukaan logam. Elektroda ini bekerja sebagai elektroda refrensi tetapi
memberikan respon ketika suatu elektroda indikator berubah nilai ax-nya
(misalkan KCl jenuh berarti x= Cl).
3. Elektroda order ketiga
Elektroda jenis ini dipergunakan sebagai elektroda indikator dalam titrasi
titrasi EDTA potensiometrik dari 29 ion logan. Elektrodanya sendiri beripa suatu
tetesan atau genangan kecil raksa dalam suatu cangkir pada ujung tabung-J
dengan suatu kawat sirkuit luar.
4. Elektroda Inert
Elektroda Inert merupakan elektroda yang tidak masuk ke dalam reaksi.
Contohnya adalah platina (Pt), emas (Aurum/Au), dan karbon (C). Elektroda ini
bekerja baik sebagai elektroda indikator. Fungsi logam Pt adalah membangkitkan
kecendrungan sistem tersebut dalam mengambil atau melepaskan elektron,
sedangkan logam itu tidak ikut secara nyata dalam reaksi redoks.
3.4 Hukum Faraday
Seperti yang telah disebutkan di awal, tujuan utama elektrolisis adalah untuk
mengendapkan logam dan mengumpulkan gas dari larutan yang dielektrolisis.
Kita dapat menentukan kuantitas produk yang terbentuk melalui konsep mol dan
stoikiometri. Satuan yang sering ditemukan dalam aspek kuantitatif sel elektrolisis
adalah Faraday (F). Secara eksperimen telah dipeoleh bahwa 1 mol elektron
mengandung muatan listrik sebesar 96500 Coulomb. Untuk menghormati Michael
Faraday, 1 mol elektron disebut juga sebagai 1 Faraday (1F).
1 mol elektron = 1 Faraday
1 mol elektron atau 1 Faraday mengandung muatan listik 96500 Coulomb
Jadi, muatan listrik (Q) yang dibutuhkan berbanding lurus dengan mol
elektron dan dirumuskan sebagai berikut:
19
Q = n.F
Dengan:
n = Jumlah mol elektron (mol)
F = Muatan listrik per 1 mol elektron (Coulomb/mol)
Coulomb adalah satuan muatan listrik. Coulomb dapat diperoleh dari
perkalian kuat arus listrik (Ampere) dengan waktu (detik). Persamaan yang
menunjukkan hubungan Coulomb, Ampere dan detik adalah sebagai berikut:
Q = I x t
Dengan:
I = Kuat arus listrik (Ampere)
t = Waktu (detik)
Dengan demikian hubungan antara Faraday, Ampere dan waktu adalah
sebagai berikut:
Faraday = Ampere x detik
96500
Faraday = I x t
96500
Adapun bunyi dari Hukum Faraday I adalah jumlah zat yang tebentuk atau
terlepas pada masing-masing elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik
yang mengalir melalui larutan selama elektrolisis. Sehingga dapat dirumuskan
sebagai berikut:
M = I . t . Ar
nF
Dengan:
M = Massa zat yang terdeposit (gram)
I = Kuat arus listrik (Ampere)
t = Waktu (detik)
Ar = Massa atom relatif (gram/mol)
n = Perubahan bilangan oksidasi atau mol yang terlibat
F = Bilangan Faraday (96500 Coulomb)
Adapun bunyi dari Hukum Faraday II adalah bila sejumlah listrik yang sama
dialirkan melalui beberapa larutan elektrolit, jumlah berat zat yang dihasilkan
20
berbanding lurus dengan berat ekivalennya. Sehingga dapat dirumuskan sebagai
berikut:
M1 :M2 = Ar1
n1 :
Ar2
n2
Atau
M1 . n1
Ar1 :
M2 . n2
Ar2
Dengan mengetahui besarnya Faraday pada reaksi elektrolisis, maka mol
elektron yang dibutuhkan pada reaksi elektrolisis dapat ditentukan. Selanjutnya
dengan memanfaatkan koofisien reaksi pada masing-masing setengah reaksi di
katoda dan anoda, kuantitas produk elektrolisis dapat ditentukan.
3.5 Electrolytic Refining Timah
Electrolytic refining merupakan proses pemurnian secara elektrolisis dengan
prinsip logam yang ingin ditingkatkan kadarnya digunakan sebagai anoda pada sel
elektrolisis. Dalam proses electrolytic refining hampir semua unsur pengotor
seperti Ag, Cu, As, Sb, Bi, Zn, Fe, Cd, Ni dan Co dapat dipisahkan secara
langsung dalam satu tahapan proses sehingga produk yang dihasilkan memiliki
kemurnian Sn yang sangat tinggi yaitu 99,99%.
Electrolytic refining pada PT. Timah (Persero) Tbk. menggunakan larutan
elektrolit yang terdiri dari timah (II) sulfat teknis (42,86% Sn2+), asam
heksaflorosilikat teknis (40% H2SiF6), asam sulfat teknis (95% H2SO4) dan asam
klorida teknis (35% HCl). Proses pembuatannya yaitu pertama-tama air suling
diisikan ke dalam electrolyte mixing tank dengan kapasitas 200 liter. Kemudian
asam florosilikat dan asam sulfat dipompakan dari drum asam sulfat sesuai
dengan kebutuhan. Lalu dimasukkan dalam drum reservoir dengan kapasitas 20
liter.
Jika asam sulfat yang digunakan berlebih akan menyebabkan lapisan pasif
pada anoda. Kemudian asam sulfat dimasukkan dalam electrolyte mixing tank.
Padatan timah (II) sulfat dimasukkan ke dalam electrolyte mixing tank hingga
larut. Saat suhu larutan sudah menurun dibawah 350 oC, mixer dihidupkan dan
asam florosilikat dituangkan dalam electrolyte mixing tank.
Setelah elektrolit selesai dipreparasi kemudian dipompakan menuju tanki
reservoir elektrolit. Addition agent yang ditambahkan pada elektolit ini berupa zat
koloid yaitu gelatin dan eugenol. Koloid berfungsi agar katoda yang terbentuk
tidak berbentuk jarum dan deposit timah pada katoda menjadi lebih halus dan
merata.
Sebelum dilakukan pemurnian, crude tin dilelehkan dalam melting kettle
anode dan dibentuk menjadi anoda. Katoda yang digunakan adalah timah murni.
Selama proses pemurnian, ion timah dari anoda akan mengendap pada katoda.
Electrolytic refining Unit Metalurgi PT. Timah (Persero) Tbk. secara umum dapat
diilustrasikan seperti Gambar 3.3.
21
Gambar 3.3 Diagram Alir di Electrolytic Refining
BAB IV
PENGOLAHAN DATA
4.1 Proses Electrolytic Refining di PT. Timah (Persero) Tbk
Electrolytic refining merupakan proses pemurnian secara elektrolisis dengan
prinsip logam yang ingin ditingkatkan kadarnya digunakan sebagai anoda pada sel
22
Crude Tin
Electrolyte
Melting Kettle AnodeRectifier
Anode Electrolytic Refining Cells Starter Sheet Cathode
Melting Kettle Starter Sheet
Melting Kettle Fournine
Scrap Anode
Cathode Product
Anode Slime
Ingot Banka Fournine
elektrolisis. Dalam proses electrolytic refining hampir semua unsur pengotor
seperti Ag, Cu, As, Sb, Bi, Zn, Fe, Cd, Ni dan Co dapat dipisahkan secara
langsung dalam satu tahapan proses sehingga produk yang dihasilkan memiliki
kemurnian Sn yang sangat tinggi yaitu 99,99%. Produk yang dihasilkan dari
proses ini memiliki nama dagang Banka Fournine. Adapun proses pemurnian
elektrolisis ini dilakukan dengan urutan sebagai berikut:
1. Feed atau umpan berupa crude tin atau logam Pb-Sn masuk ke Bagian
Electrolytic Refining untuk dimurnikan dengan tujuan mendapatkan kadar
Sn sebesar 99,99%. Selama kegiatan kerja praktik, feed yang masuk ke
Bagian Electrolytic Refining berupa logam Pb-Sn yang merupakan produk
samping dari proses eutectic refining.
2. Feed yang masuk akan dianalisa kandungan pengotonya di Laboratorium
Kimia Unit Metalurgi. Adapun hasil analisanya dapat dilihat pada tabel 4.1
berikut.
Tabel 4.1 Analisa Laboratorium Feed berupa Logam Pb-Sn
No. Kode SampelHasil Analisa (%)
Fe Pb Cu Sb Ni
1. Petak PbSn – 1 0,0012 40,6341 0,2780 0,0076 0,0002
2. Petak PbSn – 2 0,0007 34,2941 0,3067 0,0132 0,0002
3. Petak PbSn – 3 0,0110 25,4943 0,3815 0,0206 0,0017
4. Petak PbSn – 4 0,0006 25,8152 0,2328 0,0081 0,0002
5. Petak PbSn – 5 0,0063 34,0823 0,4095 0,0064 0,0008
3. Setelah dianalisa kandungan pengotornya, feed yang ada akan segera
dicairkan di melting kettle dengan tempeatur operasi sebesar 270 – 350 oC.
4. Setelah feed cair, tahapan selanjutnya adalah mencetak lempengan anoda
dengan menggunakan anode casting. Prinsip pencetakan anoda dalam anode
casting ini adalah dengan menuangkan feed cair pada cetakan yang telah
disediakan dan menunggu hingga cairan feed membeku. Adapun dimensi
23
yang diperoleh dari pencetakan anoda dengan menggunakan anode casting
ini dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut.
Gambar 4.1 Dimensi Anoda Hasil Pencetakan Anode Casting
Dari Gambar 4.1 tersebut dapat diketahui panjang awal anoda adalah
sebesar 100 cm dengan lebar pada bagian atas sebesar 108 cm, lebar bagian
bawah sebesar 77 cm dan kemiringan sudut bagian bawah sebesar 90,91o
sehingga sepintas lempengan anoda ini terlihat sedikit tirus. Adapun tebal
yang dimiliki oleh lempengan anoda ini sebesar 3 cm dan menipis pada
bagian bawahnya, sehingga ketebalan yang dimiliki hanya sebesar 2,5 cm
pada bagian bawah anoda. Bobot dari lempengan anoda yang diperoleh
adalah sebesar 70 – 80 kg tergantung pada jumlah kandungan pengotornya.
5. Selanjutnya adalah melakukan pencetakan katoda dengan menggunakan
starter sheet casting. Logam yang digunakan untuk menjadi katoda adalah
logam timah murni dengan kadar 99,99% yang didapatkan dari proses
pemurnian elektrolisis sebelumnya. Pencetakan dengan menggunakan
starter sheet casting ini dilakukan dengan cara menuangkan logam timah
cair pada sebuah bidang miring dengan laju aliran dan temperatur yang telah
disesuaikan sehingga didapatkan lempengan katoda setelah logam timah cair
ini membeku. Adapun dimensi yang diperoleh dari pencetakan katoda
dengan menggunakan starter sheet casting ini dapat dilihat pada gambar 4.2
berikut.
24
Gambar 4.2 Dimensi Katoda Hasil Pencetakan Stater Sheet Casting
Dari Gambar 4.2 tersebut dapat diketahui panjang awal katoda adalah
sebesar 97 cm dengan lebar sebesar 80,5 cm dan tebal yang dimiliki oleh
lempengan katoda ini sebesar 0,5 cm. Bobot dari lempengan katoda yang
diperoleh adalah sebesar 5 kg. Pada saat akan dicelupkan ke sel elektrolisis,
katoda ini akan dipasangkan pada sebuah gantungan dari tembaga murni
atau biasa disebut rolled bar sehingga lempengan katoda dapat
menggantung dengan sempurna di sel elektrolisis. Adapun dimensi dari
rolled bar tersebut dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut.
Gambar 4.3 Dimensi Rolled Bar
Dari Gambar 4.3 tersebut dapat diketahui panjang rolled bar adalah sebesar
98 cm dengan jari-jari sebesar 2,5 cm.
6. Mencelupkan lempengan anoda dan katoda yang telah disiapkan ke dalam
sel elektrolisis dengan bantuan beberapa orang operator menggunakan
overhead crane. Setiap sel elektrolisis berisi larutan elektrolit yang telah
disesuaikan komposisi kimianya tergantung pada feed yang masuk. Dalam
25
setiap sel elektrolisis terdapat 14 lempengan katoda dan 13 lempengan
anoda. Proses elektrolisis ini berlangsung selama 7 – 8 hari. Adapun reaksi
yang terjadi di dalam sel elektrolisis ini adalah sebagai berikut:
Anoda (oksidasi) : Sn (impure) Sn2+ + 2e-
Katoda (reduksi) : Sn2+ + 2e- Sn (pure)
Logam-logam yang lebih mulia dari Sn, seperti Pb, Fe, Cu dan Sb akan
mengendap menjadi anode slime. Sedangkan logam yang kurang mulia dari
Sn, seperti Ni dan sebagian Fe akan tetap berada dalam larutan. Dimensi
dari sel elektrolisis pada Bagian Electrolytic Refining dapat dilihat pada
gambar 4.4 berikut.
Gambar 4.4 Dimensi Sel Elektolisis
Dari Gambar 4.4 tersebut dapat diketahui panjang bagian dalam sel
elektrolisis adalah sebesar 203,5 cm dengan lebar bagian dalam sebesar 93
cm dan tinggi sel elektrolisis sebesar 102 cm. Jarak antara tiap katoda
dengan katoda lainnya adalah sebesar 14,5 cm. Jarak antara tiap anoda
dengan anoda lainnya adalah sebesar 12,5 cm dan jarak antara tiap anoda
dan katoda lainnya adalah sebesar 6 cm.
7. Setelah sel elektrolisis siap, sel elektrolisis tersebut akan disambungkan
dengan sebuah rectifier yang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi
DC sehingga reaksi bisa berjalan secara terus menerus.
26
8. Setelah proses elektrolisis berlangsung selama 7 – 8 hari, maka katoda akan
diangkat kemudian ditiriskan lalu ditimbang beratnya. Setelah katoda
ditimbang, katoda yang dihasilkan akan diambil sampelnya untuk
memeriksa kadar pengotornya sebelum dilakukan pencetakan selanjutnya.
Pengambilan sampel dilakukan dengan mencairkan katoda menggunakan
gas oksi-asetilen yang mana pengambilan sampel dilakukan secara diagonal
seperti pada gambar 4.5 berikut.
Gambar 4.5 Teknik Pengambilan Sampel Katoda
Setelah didapatkan hasil analisa dari laboratorium, katoda akan dicairkan di
melting kettle dalam suhu 245 – 260 oC untuk selanjutnya dicetak menjadi
ingot timah dengan menggunakan ingot casting dan sebagian lagi akan
kembali dicetak menjadi starter sheet cathode dengan menggunakan starter
sheet casting.
9. Scrap anoda yang dihasilkan dari proses elektrolisis juga akan kembali
dicairkan untuk digunakan sebagai anoda awal setelah dilakukan pencucian
dengan air agar sisa larutan elektrolit yang menempel terlepas.
4.2 Hasil dan Pengolahan Data
Produk Banka Fournine dihasilkan dari proses Electrolytic Refining di
Pabrik Peleburan dan Pemurnian Unit Metalurgi PT. Timah (Persero) Tbk. Pada
Bagian Electolytic Refining ini hanya beroperasi 3 unit sel elektrolisis dari
keseluruhan jumlah 5 unit sel elektrolisis. Unit sel elektrolisis yang beroperasi
27
adalah Unit III, IV dan V. Sedangkan Unit I dan II tidak beroperasi karena masih
dalam masa perawatan (maintenance). Feed anoda yang digunakan oleh tiap unit
sama, yaitu logam Pb-Sn. Berikut adalah data dan hasil pengolahan data yang
diperoleh dari Unit III, IV dan V selama masa satu kali panen.
1. Data dan Pengolahan Data Unit III
Tabel 4.2 Data Lapangan Unit III
No. Data Lapangan Keterangan
1. Waktu Mulai 31/10/2015 Pukul 12.00 WIB
2. Waktu Selesai 8/11/2015 Pukul 16.00 WIB
3. Lama Proses 196 Jam
4. Sel yang Beroperasi 32 Sel
5. Kuat Arus 460 Ampere
6. Tegangan 6,1 Volt/Unit
7. Berat Katoda Awal 2 ton 200 kg
8. Berat Bersih Katoda 6 ton 933 kg
9. Kapasitas Produksi 35,5 ton/Bulan
Perhitungan:
Energi yang disuplai = V x I x t
= 6,1 V x 460 A x 196 Jam
= 550 kWh daya yang digunakan oleh Unit III
Y = ( Arn
x 196500
x3600 detik ) : 1000 A
= ( 119 gr /mol2
x 196500
x3600 detik ) : 1000 A
= 0,00222
Berat teoritis (ton) = Y . I . t1000 x Sel yang beroperasi
= 0,0022.460 A .196 Jam
1000 x 32 Sel 28
= 6 ton 347 kg
Efisiensi Arus (%) = Berat ProduksiBerat Teoritis x 100%
= 6 ton933 kg6 ton347 kg x 100%
= 109,23 %
Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Unit III
No. Data Hasil
1. Energi yang disuplai 550 kWh/Unit
2. Berat Teoritis 6 ton 347 kg
3. Efisiensi Arus 109,23 %
Tabel 4.4 Hasil Analisa Laboratorium Katoda Unit III
No
.
Sampe
l
Hasil Analisa (%)
Fe As Pb Cu Bi Sb Ni
1. Katoda0,000
3
0,000
3
0,001
6
0,000
9
0,000
1
0,000
6
0,000
7
2. Data dan Pengolahan Data Unit IV
Tabel 4.5 Data Lapangan Unit IV
No. Data Lapangan Keterangan
1. Waktu Mulai 27/10/2015 Pukul 08.00 WIB
2. Waktu Selesai 4/11/2015 Pukul 16.00 WIB
3. Lama Proses 200 Jam
4. Sel yang Beroperasi 32 Sel
5. Kuat Arus 750 Ampere
6. Tegangan
7,6 Volt/Unit
7. Berat Katoda Awal 2 ton 200 kg
8. Berat Bersih Katoda 10 ton 170 kg
9. Kapasitas Produksi 35,5 ton/Bulan
Perhitungan:
Energi yang disuplai = V x I x t
= 7,6 V x 750 A x 200 Jam
= 1140 kWh daya yang digunakan oleh Unit IV
Y = ( Arn
x 196500
x3600 detik ) : 1000 A
= ( 119 gr /mol2
x 196500
x3600 detik ) : 1000 A
= 0,00222
Berat teoritis (ton) = Y . I . t1000 x Sel yang beroperasi
= 0,0022.750 A .200 Jam
1000 x 32 Sel
= 10 ton 560 kg
Efisiensi Arus (%) = Berat ProduksiBerat Teoritis x 100%
= 10ton 170 kg10ton 560 kg x 100%
= 96,3 %
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Unit IV
No. Data Hasil
29
1. Energi yang disuplai 1140 kWh/Unit
2. Berat Teoritis 10 ton 560 kg
3. Efisiensi Arus 96,3 %
Tabel 4.7 Hasil Analisa Laboratorium Katoda Unit IV
No
.
Sampe
l
Hasil Analisa (%)
Fe As Pb Cu Bi Sb Ni
1. Katoda0,000
1
0,000
2
0,002
3
0,003
3
0,000
5
0,000
7
0,000
2
3. Data dan Pengolahan Data Unit V
Tabel 4.8 Data Lapangan Unit V
No. Data Lapangan Keterangan
1. Waktu Mulai 24/10/2015 Pukul 08.00 WIB
2. Waktu Selesai 1/11/2015 Pukul 16.00 WIB
3. Lama Proses 200 Jam
4. Sel yang Beroperasi 36 Sel
5. Kuat Arus 600 Ampere
6. Tegangan 8,6 Volt/Unit
7. Berat Katoda Awal 2 ton 520 kg
8. Berat Bersih Katoda 9 ton 150 kg
9. Kapasitas Produksi 40 ton/Bulan
Perhitungan:
Energi yang disuplai = V x I x t
= 8,6 V x 600 A x 200 Jam
= 1032 kWh daya yang digunakan oleh Unit V
30
Y = ( Arn
x 196500
x3600 detik ) : 1000 A
= ( 119 gr /mol2
x 196500
x3600 detik ) : 1000 A
= 0,00222
Berat teoritis (ton) = Y . I . t1000 x Sel yang beroperasi
= 0,0022.600 A .200 Jam
1000 x 36 Sel
= 9 ton 504 kg
Efisiensi Arus (%) = Berat ProduksiBerat Teoritis x 100%
= 9 ton150 kg9 ton504 kg x 100%
= 96,28 %
Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Unit V
No. Data Hasil
1. Energi yang disuplai 1032 kWh/Unit
2. Berat Teoritis 9 ton 504 kg
3. Efisiensi Arus 96,28 %
Tabel 4.10 Hasil Analisa Laboratorium Katoda Unit V
No
.
Sampe
l
Hasil Analisa (%)
Fe As Pb Cu Bi Sb Ni
1. Katoda0,000
1
0,000
2
0,002
3
0,0003
3
0,000
5
0,000
7
0,000
2
31
BAB V
PEMBAHASAN
5.1 Pengaruh Energi yang Disuplai
Dari hasil pengolahan data, diperoleh besarnya energi yang disuplai pada
tiap unit sel elektrolisis. Untuk mengetahui pengaruh energi yang disuplai
terhadap kuantitas produksi, bisa dilihat pada gambar 5.1 berikut.
32
500 600 700 800 900 1000 1100 12000
2
4
6
8
10
12
Unit III
Unit V
Unit IV
Energi yang disuplai (kWh)
Ber
at B
ersih
Kat
oda
(ton)
Gambar 5.1 Grafik Pengaruh Suplai Energi terhadap Kuantitas Produksi
Pada gambar 5.1 tersebut, bisa diketahui bahwa makin besar energi yang
disuplai untuk proses elektrolisis, maka makin besar pula jumlah deposit logam
yang didapatkan. Pada grafik tersebut, diketahui bahwa Unit IV mendapatkan
suplai energi terbesar yaitu sebesar 1140 kWh dan paling besar pula jumlah
deposit logamnya yaitu sebanyak 10 ton 170 kg. Sedangkan pada Unit III yang
hanya mendapatkan suplai energi sebesar 550 kWh, memiliki jumlah deposit
logam yang paling sedikit yaitu hanya sebanyak 6 ton 933 kg.
Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh energi yang disuplai terhadap
kualitas produksi, bisa dilihat pada gambar 5.2 berikut.
33
500 600 700 800 900 1000 1100 12000
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.003
0.0035
FeAsPbCuBiSbNi
Energi yang disuplai (kWh)
Kad
ar P
engo
tor
(%)
Gambar 5.2 Grafik Pengaruh Suplai Energi terhadap Kualitas Produksi
Pada gambar 5.2 tersebut, bisa diketahui bahwa makin besar energi yang
disuplai untuk proses elektrolisis, maka pengotor yang memiliki potensial reduksi
lebih rendah dari Sn seperti Fe, As dan Ni mengalami penurunan. Namun hal ini
tidak berlaku pada logam yang memiliki potensial reduksi yang lebih besar dari
Sn. Contoh logam tersebut adalah Pb, Cu, Bi dan Sb yang justru menunjukkan
peningkatan seiring tingginya suplai energi yang diberikan. Oleh karena itu,
penyesuaian terhadap suplai energi harus diperhitungkan lebih matang lagi agar
jumlah pengotor bisa diminimalisir.
5.2 Pengaruh Besarnya Tegangan
Dari hasil pengamatan selama di lapangan, diperoleh data besarnya
tegangan yang diaplikasikan pada tiap unit sel elektrolisis. Dari perbedaan
tersebut, akan diketahui pengaruhnya terhadap kuantitas produk. Pengaruh
besarnya tegangan terhadap kuantitas produk bisa dilihat pada gambar 5.3 berikut.
34
5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 90
2
4
6
8
10
12
Unit III
Unit IV
Unit V
Tegangan (Volt)
Ber
at B
ersih
Kat
oda
(ton)
Gambar 5.3 Grafik Pengaruh Besar Tegangan terhadap Kuantitas Produk
Pada gambar 5.3 tersebut, bisa diketahui bahwa makin besar tegangan yang
diberikan untuk proses elektrolisis, maka kecenderungan makin besarnya jumlah
deposit logam meningkat. Pada grafik tersebut, diketahui bahwa Unit III
mendapatkan tegangan sebesar 6,1 Volt dan jumlah deposit logamnya sebesar 6
ton 933 kg. Deposit logam meningkat pada Unit IV yang mendapat tegangan
sebesar 7,6 Volt. Deposit logam yang didapatkan pada Unit IV adalah sebesar 10
ton 170 kg. Namun, pada Unit V yang mendapatkan tegangan paling besar yaitu
8,6 Volt deposit logam justru menurun. Jumlah deposit logam pada Unit V adalah
sebesar 9 ton 150 kg. Hal ini bisa dipengaruhi oleh kecilnya arus yang diberikan
sehingga meningkatkan nilai hambatan yang jelas akan mengurangi nilai deposit
logam.
Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh besarnya tegangan terhadap
kualitas produksi, bisa dilihat pada gambar 5.4 berikut.
35
5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 90
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.003
0.0035
FeAsPbCuBiSbNi
Tegangan (Volt)
Kad
ar p
engo
tor
(%)
Gambar 5.4 Grafik Pengaruh Besar Tegangan terhadap Kualitas Produk
Pada gambar 5.4 tersebut, bisa diketahui bahwa makin besar tegangan yang
diberikan untuk proses elektrolisis, maka pengotor yang memiliki potensial
reduksi lebih rendah dari Sn seperti Fe, As dan Ni mengalami penurunan. Namun
hal ini tidak berlaku pada logam yang memiliki potensial reduksi yang lebih besar
dari Sn. Contoh logam tersebut adalah Pb, Cu, Bi dan Sb yang justru
menunjukkan peningkatan seiring tingginya suplai energi yang diberikan. Oleh
karena itu, penyesuaian terhadap besanya tegangan yang diberikan harus
diperhitungkan lebih matang lagi agar jumlah pengotor bisa diminimalisir.
5.3 Pengaruh Besarnya Arus
Dari hasil pengamatan selama di lapangan, diperoleh data besarnya arus
yang diaplikasikan pada tiap unit sel elektrolisis. Dari perbedaan tersebut, akan
diketahui pengaruhnya terhadap kuantitas produk. Pengaruh besarnya arus
terhadap kuantitas produk bisa dilihat pada gambar 5.5 berikut.
36
400 450 500 550 600 650 700 750 8000
2
4
6
8
10
12
Unit III
Unit V
Unit IV
Kuat Arus (Ampere)
Ber
at B
ersih
Kat
oda
(ton)
Gambar 5.5 Grafik Pengaruh Besar Arus terhadap Kuantitas Produk
Pada gambar 5.5 tersebut, bisa diketahui bahwa makin besar arus yang
diberikan untuk proses elektrolisis, maka makin besar pula jumlah deposit logam
yang didapatkan. Pada grafik tersebut, diketahui bahwa Unit IV mendapatkan
pemberian arus terbesar yaitu sebesar 750 A dan paling besar pula jumlah deposit
logamnya yaitu sebanyak 10 ton 170 kg. Sedangkan pada Unit III yang hanya
mendapatkan arus sebesar 460 A, memiliki jumlah deposit logam yang paling
sedikit yaitu hanya sebanyak 6 ton 933 kg.
Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh besarnya arus terhadap kualitas
produksi, bisa dilihat pada gambar 5.6 berikut.
400 450 500 550 600 650 700 750 8000
0.0005
0.001
0.0015
0.002
0.0025
0.003
0.0035
FeAsPbCuBiSbNi
Kuat Arus (Ampere)
Kad
ar P
engo
tor
(%)
Gambar 5.6 Grafik Pengaruh Besar Arus terhadap Kualitas Produk
37
Pada gambar 5.6 tersebut, bisa diketahui bahwa makin besar arus yang
diberikan untuk proses elektrolisis, maka pengotor yang memiliki potensial
reduksi lebih rendah dari Sn seperti Fe, As dan Ni mengalami penurunan. Namun
hal ini tidak berlaku pada logam yang memiliki potensial reduksi yang lebih besar
dari Sn. Contoh logam tersebut adalah Pb, Cu, Bi dan Sb yang justru
menunjukkan peningkatan seiring tingginya suplai energi yang diberikan. Oleh
karena itu, penyesuaian terhadap besanya arus yang diberikan harus
diperhitungkan lebih matang lagi agar jumlah pengotor bisa diminimalisir.
38
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Berdasarkan data dan analisa yang telah dilakukan pada proses Electolytic
Refining, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Electrolytic refining merupakan proses pemurnian secara elektrolisis
dengan prinsip logam yang ingin ditingkatkan kadarnya digunakan
sebagai anoda pada sel elektrolisis.
2. Semakin besar energi yang disuplai, tegangan dan kuat arus yang
diberikan serta makin lamanya proses akan meningkatkan jumlah deposit
logam di katoda.
3. Semakin besar energi yang disuplai, tegangan dan kuat arus yang
diberikan akan menurunkan jumlah deposit logam yang memiliki
potensial reduksi lebih rendah dari Sn, seperti Fe, As dan Ni. Namun,
logam yang memiliki potensial reduksi lebih tinggi dari Sn, seperti Pb,
Cu, Bi dan Sb akan meningkat jumlahnya.
6.2 Saran
Setelah melihat dan mengamati kondisi di lapangan secara langsung, maka
penulis menyarankan hal – hal sebagai berikut:
1. Tidak adanya masker khusus yang diberikan selama melakukan kerja
praktik di Bagian Electrolytic Refining.
2. Diharapkan dengan telah dilaksanakannya kegiatan Kerja Praktik ini
akan tejalin kerjasama antara PT. Timah (Persero) Tbk dengan
Universitas Sultan Ageng Tirtayasa dalam kegiatan lainnya seperti
Kunjungan Industri (Plan Visit) dan pengerjaan Tugas Akhir atau
Skripsi.
3. Sinkronisasi alat mekanik harus diperhatikan agar tercapai target
produksi yang maksimal.
39
DAFTAR PUSTAKA
Murac, N.N., dll. 1967. Metallurgy of Tin Volume 2. Rusia: National Lending
Library for Scince and Technology.
Rosenqvist, Terkel.1983. Principles of Extractive Metallurgy. Singapura:
McGraw-Hill Book Company
Setiasih, Sunarni. 2013. Sel Elektrolisis. Kemdikbud PPPPTK IPA.
PT. Timah (Persero) Tbk.. 2015. [terhubung berkala] www.timah.com.
[November 2015]
40
v