Tahun

1 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pendirian Pabrik Indonesia memiliki sumber daya mineral yang tersebar di seluruh kepulauan Indonesia dan jumlahnya sangat besar. Potensi sumber daya dan cadangan mineral metalik tersebar di 437 lokasi di Indonesia bagian barat dan timur. Salah satu sumber daya mineral yang sangat diperlukan adalah bauksit. Bauksit adalah sumber bahan baku dalam proses produksi pengolahan aluminium oksida. Alumunium oksida merupakan bahan baku utama dalam industri peleburan aluminium. Masih ada mata rantai terputus dalam industri bauksit-alumunium di Indonesia, yaitu belum adanya industri aluminium oksida. Indonesia memiliki sumber bauksit di Kalimantan Barat dan Pulau Bintan. Pada tahun 2010, jumlah bauksit yang ada di Indonesia tercatat sekitar 726.585.010 ton bauksit, sedangkan cadangannya diperkirakan mencapai 179.503.546 ton. Pada tahun 2010, Indonesia tercatat sebagai produsen bauksit ke-7 dunia. Hingga saat ini, Indonesia telah memiliki industri pengolahan aluminium dengan kapasitas 250.000 ton, sedangkan aluminium oksida yang digunakan sebagai bahan baku seluruhnya diimpor dari Australia. Aluminium merupakan logam berwarna putih keperakan dengan sifat ringan, kuat, namun mudah dibentuk. Dalam kerak bumi, aluminium merupakan unsur paling berlimpah ke-3 setelah oksigen dan silikon. Aluminium merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik, bahkan lebih baik dari tembaga. Aluminium akan membentuk lapisan sangat tipis oksida aluminium ketika

BAB I Pendahuluan

2 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun bereaksi dengan udara yang akan melindunginya dari karat. Penggunaan aluminium dalam rumah tangga antara lain untuk membuat berbagai peralatan di dapur, logam ini juga digunakan sebagai peralatan makan serta pembungkus makanan terutama dalam bentuk aluminium foil. Aluminium juga banyak digunakan pada alat transportasi mulai dari motor, mobil, kapal, hingga pesawat. Aluminium juga banyak digunakan sebagai bahan konstruksi seperti atap, casting, fabrikasi, pipa, tangki, batang aluminium, kawat, bingkai jendela, pagar, dan pegangan tangga. Aluminium oksida (Al2O3) adalah senyawa kimia berwujud padatan, berwarna putih, tidak berbau, tidak larut dalam air, dietil eter dan etanol. Aluminium oksida umumnya disebut dengan alumina dan mungkin disebut juga dengan aloxide, aloxite, atau alundum tergantung pada bentuk atau kegunaan secara khusus. Produksi dunia tahunan aluminium oksida adalah sekitar 45 juta ton, lebih dari 90% dari yang digunakan dalam pembuatan logam aluminium. Penggunaan utama specialty aluminium oksida adalah dalam refraktori, keramik, bahan pengisi (filler), katalis, bahan pemurnian, polishing dan abrasif. Tonase yang besar juga digunakan dalam pembuatan zeolit, pelapisan pigmen titania, dan sebagai penekan tahan api / asap. Adapun faktor-faktor yang menjadi pertimbangan dalam pendirian pabrik aluminium oksida sebagai berikut: 1.

Aluminium oksida banyak digunakan dalam industri peleburan aluminium dan sisanya untuk specialty produk seperti refraktori, keramik, bahan pengisi (filler), katalis, bahan pemurnian, polishing dan abrasif. Saat ini indonesia

BAB I Pendahuluan

3 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun masih mengimpor alumnium oksida dari australia. Dengan mendirikan pabrik aluminium oksida di Indonesia diharapkan kebutuhan aluminium oksida, , khususnya untuk kebutuhan dalam negeri dapat dipenuhi, sehingga dapat menghemat devisa negara. 2.

Terbitnya Undang-Undang No. 4 tahun 2009 dan Peraturan Menteri ESDM tentang nilai tambah mineral, maka ekspor dalam bentuk mentah tidak akan terjadi lagi dan akan meningkatkan daya saing aluminium oksida dan aluminium Indonesia di dunia, sehingga prospek perkembangan bauksit dan sumber daya mineral lainnya Indonesia di masa mendatang akan lebih baik. Seperti yang dinyatakan dalam pasal 170 yang menyebutkan bahwa pemerintah melarang ekspor tambang dalam bentuk bahan baku, kecuali perusahaan tersebut mampu mengolahnya, baik dalam bentuk setengah jadi maupun jadi.

3.

Pada tahun 2010, bauksit Indonesia tercatat sekitar 726.585.010 ton bijih, sedangkan cadangannya diperkirakan mencapai 179.503.546 ton. Pada tahun 2010 juga, indonesia tercatat sebagai produsen bauksit ke-7 dunia dengan produksi sebesar 10,28 juta ton (Suseno, 2013).

4.

Dari segi sosial ekonomi, diharapkan dengan berdirinya pabrik ini, dapat menyerap tenag kerja lokal dan secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian masyarakat.

1.2. Penentuan Kapasitas Perancangan Penentuan kapasitas produksi perancangan pabrik Aluminium Oksida didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

4 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 1. Kebutuhan aluminium oksida 2. Ketersediaan bahan baku (bauksit) di Indonesia 3. Kapasitas Pabrik yang sudah berdiri. 1.2.1. Prediksi Kebutuhan Aluminium Oksida Permintaan aluminium oksida di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung meningkat. Hal ini dapat diketahui dari data perkembangan impor aluminium oksida Indonesia cenderung meningkat. Data tersebut dapat dilihat pada tabel 1.1. Tabel 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia Tahun Jumlah Impor (Ton/Tahun) 2004 396.467,32 2005 470.922,91 2006 452.071,09 2007 418.582,20 2008 441.795,66 2009 484.171,34 2010 456.161,81 2011 441.332,78 2012 518.474,23 2013 516.189,34 2014 569.958,48 (Biro Pusat Statistik: Data Impor Indonesia Tahun 2004-2014) Impor Aluminium Oksida Indonesia 600000

kapasitas (ton)

500000

y = 12.406x - 24.455.716

400000 300000 200000 100000 0 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016

Tahun

Gambar 1.1 Data Impor Aluminium Oksida Indonesia

BAB I Pendahuluan

5 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun Dari hasil ekstrapolasi dengan metode regresi linier data di atas, didapatkan persamaan y (kapasitas tahun x) = 12.406 x (tahun x) - 24.455.716. Pabrik aluminium oksida direncanakan beroperasi pada tahun 2018. Dapat diketahui bahwa perkiraan impor aluminium oksida pada tahun 2018 adalah ± 579.106 ton/tahun. 1.2.2. Ketersedian Bahan Baku Ketersediaan bahan baku sangat mempengaruhi kelangsungan proses suatu pabrik. Bahan baku pembuatan aluminium oksida terdiri dari bauksit yang diperoleh dari beberapa industri tambang bauksit yang terdapat di Kalimantan Barat. dan natrium hidroksida (NaOH) yang diperoleh dari PT. Asahimas Tbk. sebagai pelarut dimana ketersediaanya mencapai. Di Kalimantan Barat (DESDM Kalimantan Barat, 2011) terdapat 49 perusahaan yang memiliki IUP dengan luas total yang dikuasai sekitar 557.259 Ha, 27 perusahaan berada di Sanggau dengan luas 247.338 Ha, di Bengkayang terdapat 2 perusahaan dengan luas 9.500 Ha, Landak sebanyak 8 perusahaan (57.217 Ha), Kayong Utara 5 perusahaan (9.985 Ha), Kabupaten Pontianak 3 perusahaan (35.250 Ha) dan di perbatasan antar kabupaten/kota sebanyak 4 perusahaan (197.970 Ha). Jumlah sumber daya bauksit di wilayah ini diperkirakan cukup besar yaitu sekitar 3,29 miliar ton, Sanggau dan lokasi yang berada di wilayah perbatasan dua kabupaten adalah wilayah yang memiliki sumber daya bauksit terbesar masing-masing 1,28 miliar ton dan 1,02 miliar ton. Masa berlakunya IUP tersebut berkisar antara 2 sampai 20 tahun. Jika sumber daya bauksit milik PT. Antam Tbk yang di Sanggau (Kalimantan Barat) yang

BAB I Pendahuluan

6 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun luasnya 36.410 Ha besarnya 188,30 juta ton. Dengan asumsi tingkat produksi tetap, maka umur tambang perusahaan ini sekitar 55,06 tahun. Artinya bahwa selama 55 tahun ke depan keberlangsungan kegiatan produksi pabrik aluminium oksida ini dijamin keberadaan oleh sumber daya bauksit yang dimilikinya saat ini. 1.2.3. Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri Kapasitas minimal pabrik yang layak berdiri dapat diketahui dari kapasitas pabrik-pabrik yang telah beroperasi. Data kapasitas pabrik aluminium oksida yang telah beroperasi di dunia dapat dilihat pada tabel 1.2. Dengan mempertimbangkan faktor dari hasil pengolahan data permintaan Aluminium oksida, ketersediaan bahan baku dan peninjauan kapasitas produksi pabrik yang telah beroperasi serta kemampuan penyerapan pasar, kami memutuskan membuat pabrik aluminium oksida menggunakan proses Bayer dengan kapasitas 1.000.000 ton/tahun. Kapasitas pabrik ini telah mempunyai feasibility yang baik, dibuktikan dengan adanya pabrik dengan kapasitas serupa yang telah didirikan dan pabrik ini akan mulai beroperasi pada tahun 2018. Kapasitas yang direncanakan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan selebihnya dapat diekspor ke negara negara lain. 1.3. Pemilihan Lokasi Pabrik Lokasi pabrik merupakan salah satu faktor penting dalam pendirian suatu pabrik untuk kelangsungan operasi pabrik. Banyak pertimbangan yang menjadi dasar dalam menentukan lokasi pabrik, antara lain: letak pabrik dekat dengan

BAB I Pendahuluan

7 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun sumber bahan baku, pasar penunjang, transportasi, tenaga kerja, kondisi sosial politik, dan kemungkinan perluasan area pabrik dimasa yang akan datang. Tabel 1.2 Kapasitas Produksi Pabrik Aluminium Oksida di Dunia Pabrik

Lokasi

Kapasitas produksi (ton/tahun)

Alcoa World Aluminium oksida and Chemicals

Australia

2.400.000

Rio Tinto Alcan

Australia

1.400.000

Chinalco

China

975.000

Hindalco

India

700.000

Ewarton Alumina

Jamaica

675.000

Volkhov Alumina

Russia

400.000 (www.wikipedia.com)

Pabrik aluminium oksida ini direncanakan akan didirikan di Kabupaten Sanggau, Kalimantan Barat. Pemilihan ini dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan secara teknis dan ekonomis berdasarkan pertimbangan : 1. Faktor Utama Faktor ini mempengaruhi secara langsung tujuan utama pabrik yang meliputi produksi dan distribusi produksi. Faktor utama ini meliputi : 1. Penyediaan Bahan Baku Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan suatu pabrik sehingga bahan baku sangat diprioritaskan. Bahan baku aluminium oksida, bauksit, direncanakan diperoleh dari PT. Antam Tbk yang terletak di Kabupaten Sanggau, Kalimantan Barat, sedangkan bahan baku natrium hidroksida diperoleh dari PT. Asahimas Chemical Tbk. yang terletak di Cilegon, Banten. Letak antara

BAB I Pendahuluan

8 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun pabrik dan sumber bahan baku yang dekat diharapkan agar penyediaan bahan baku dapat tercukupi, lancar dan berkesinambungan. 2. Letak pabrik dengan daerah pemasaran Pabrik aluminium oksida terutama ditujukan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sisanya untuk kebutuhan luar negeri. Sanggau, Kalimantan Barat merupakan daerah kawasan industri yang mempunyai posisi strategis sehingga mempunyai daerah pemasaran yang cukup baik terutama untuk memenuhi kebutuhan industri-industri di Indonesia. 3. Sarana dan Transportasi Sanggau memiliki sarana transportasi yang memadai. Untuk pemasaran keluar negeri sarana transportasi laut pun sangat memadai karena wilayahnya tidak jauh dari pelabuhan dan dekat dengan sungai Kapuas. 4. Tenaga kerja Daerah Kalimantan Barat merupakan salah satu propinsi yang memiliki kepadatan penduduk yang tinggi di pulau Kalimantan, sehingga masalah penyediaan tenaga kerja, baik terdidik maupun tidak terdidik tidak menjadi masalah. 5. Utilitas Utilitas yang diperlukan seperti air, bahan baku dan tenaga listrik dapat dipenuhi karena dengan dengan sungai Kapuas, terdapat PLN dan Pertamina EP. 

Penyediaan air, diperoleh dari Sungai Kapuas dengan debit 522.500 liter/detik.

BAB I Pendahuluan

9 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 

Penyediaan tenaga listrik, diperoleh dari PLN dengan kapsitas PLN Kalbar sekirat 364 MW dan generator pabrik.

6. Kondisi tanah dan daerah Kondisi tanah yang relatif masih luas dan merupakan tanah datar dengan kondisi iklim yang relatif stabil sepanjang tahun sangat menguntungkan untuk pendirian pabrik ini. Sanggau merupakan daerah pertambangan yang lahan – lahan di daerah tersebut banyak yang kosong sehingga cocok untuk pendirian dan pembangunan suatu pabrik. 7. Kebijakan pemerintah Pendirian pabrik perlu memperhatikan faktor kepentingan pemerintah yang terkait di dalamnya. Kebijaksanaan pengembangan industri berhubungan dengan pemerataan kesempatan kerja serta hasil-hasilnya. 2. Faktor Penunjang Pendirian pabrik di daerah Sanggau dengan mempertimbangkan bahwa di daerah itu telah memiliki sarana dan prasarana yang meliputi jalan – jalan, bank – bank, dan jaringan telekomunikasi yang baik dan lengkap.

Lokasi Pabrik Aluminium Oksida

Gambar 1.2 Peta Lokasi Pabrik Aluminium Oksida

BAB I Pendahuluan

10 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 1.4. Tinjauan Pustaka 1.4.1. Macam-macam Proses Ada beberapa jenis aluminium oksida yaitu Smelter Grade Alumina (SGA) atau metallurgical grade alumina, digunakan untuk produksi logam aluminium, refractory grade alumina dengan bervariasi kemurnian produk, digunakan dalam produksi produk tahan api dan abrasive dan high purity alumina digunakan untuk bahan kimia berbasis alumina, refraktori canggih, kosmetik dll Selain itu aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O) sering dijual langsung ke pabrik/toko kimia dan aplikasi dengan tingkat kemurnian tinggi di mana lebih dimurnikan atau diproses. Tujuan

dari

pemurnian

(refining)

adalah

untuk

mengisolasi

dan

mempertahankan Al2O3.3H2O dari bauksit dan membuang residu padatan (terutama oksida besi dan mineral silika) dari proses. Output dari proses pemurnian aluminium oksida tri-hidrat dan aliran limbah 'lumpur merah' yang mengandung impuritas. aluminium oksida tri-hidrat kemudian dikalsinasi pada ~ 970°C untuk menghilangkan air kristal yang terkandung dalam padatan, kemurnian produk aluminium oksida biasanya> 99,5%. Dalam pemurnian aluminium oksidaterdapat beberapa macam proses, yaitu: 1. Proses sinter Proses sinter mengambil pendekatan proses pyro metalurgi untuk 'lock-up' silika dan sehingga mencegah dari kontaminasi produk aluminium oksida. Proses ini secara signifikan lebih mahal, baik modal dan biaya operasi, sehingga kebanyakan plant yang menggunakan proses ini telah ditutup. Ini memiliki

BAB I Pendahuluan

11 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun keuntungan untuk dapat memperlakukan aluminium oksida yang memiliki rasio sangat rendah aluminium oksida to silica ratio (rendah A/S) dan kemampuannya untuk

menghasilkan

produk dengan

kemurnian lebih tinggi

(sehingga

membuatnya lebih baik untuk aplikasi volume rendah menuntut kemurnian lebih tinggi). Kelemahan lain untuk teknologi sintering bahwa dalam bentuk tradisional aluminium oksida yang dihasilkan very fine grained, sehingga lebih sulit untuk ditangani dalam peralatan smelting modern. 1. Comminution: bauksit dicampur dengan kapur dan natrium karbonat atau kaustik. 2. Sintering: ground meal dimasukkan ke rotary calciner yang besar, biasanya digunakan bahan bakar batubara atau minyak dan dipanaskan pada temperatur 1200 °C. Mineral silikat bereaksi dengan kalsium dalam batu kapur untuk membentuk dikalsium silikat (Ca2SiO4) yang menyebabkan jauh lebih sedikit larut dalam tahap hidrometalurgi nanti. Aluminium oksida membentuk natrium aluminium oksida sangat larut. 3. Pendinginan klinker dan grinding: klinker dari operasi sinter didinginkan dan dikecilkan ukuran partikelnya. 4. Leaching: tanah klinker dileaching menggunakan larutan natrium karbonat. 5. Klarifikasi: pregnant liquor (cairan hasil leaching) dipisahkan dari grinds klinker 6. De-silication: pregnant liquor (cairan hasil leaching) dipanaskan dan dikondisikan untuk mengendapkan setiap silika yang terbentuk selama tahap pencucian.

BAB I Pendahuluan

12 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 7. Klarifikasi: pregnant liquor (cairan hasil leaching) diklarifikasi untuk menghilangkan padatan yang akan memberikan silika akumulasi untuk produk akhir. 8. Presipitasi:

pregnant

mengendapkan

liquor

aluminium

(cairan oksida

hasil

leaching)

trihidrat

dipaksa

(Al2O3.3H2O)

untuk dengan

menyuntikkan karbon dioksida (diambil dari gas off dari operasi sintering. Bahan ini juga dicuci untuk memastikan minimal pregnant liquor (cairan hasil leaching) terakumulasi pada aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O). 9. Kalsinasi: aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O) yang dikalsinasi pada 1000 °C untuk melepas air kristal yang terbentuk, dan kemurnian aluminium oksida biasanya > 99% Al2O3. 2. Proses Bayer Sekarang proses Bayer mendominasi produksi aluminium oksida karena memiliki biaya produksi terendah diantara proses lainnya. Proses ini menggunakan sirkulasi

larutan kaustik terkonsentrasi

untuk

melarutkan

aluminium trihidrat (Al2O3.3H2O) yang terkandung dalam bauksit, memisahkan cairan hasil reaksi dari solid residue, dan kemudian kembali endapan menjadi aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O). dan proses kalsinasi mengubah trihidrat untuk aluminium oksida seluruhnya. 1. Comminution:

bauksit

masuk

dikecilkan

ukuran

partikelnya

untuk

mempercepat proses digester dan pencampuran dengan cairan kaustik. 2. Pre-desilication: slurry dikirim ke pre-desilication step (100°C, tekanan 1 bar. Hal ini membantu untuk pra bereaksi tanah liat apapun atau bauksit yang

BAB I Pendahuluan

13 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun mengadung silika sangat reaktif dan mulai terjadinya pembentukan produk desilication (DSP). Pre-desilication meminimalkan waktu tinggal lumpur pada tahap digestion. 3. Digestion: slurry hasil pre-desilication dikirim ke proses digestion. Kemudian slurry dipanaskan sampai antara ~ 140 ° C dan 260 ° C (tergantung pada jenis bauksit). Aluminium oksida dan silika mineral larut dan kemudian silika kembali endapan sebagai 'produk desilication' (DSP). 4. Flash Down: Slurry hasil digestion didinginkan sampai 105 °C (dan tekanan berkurang kembali ke tekanan 1 bar) dengan memungkinkan terjadinya penguapan air atau di flashing pada stage bertingkat. Pembentukan DSP harus selesai pada tahap ini, namun sebagian besar mineral aluminium oksida tetap terlarut dalam cairan. 5. Pemisahan & klarifikasi: Komponen padat dan cair dari slurry dipisahkan menggunakan

setller

bertingkat

atau

Deep

Cone

Thickener

untuk

mendapatkan kembali pregnant liquor sebanyak mungkin. Lumpur berisi solid yang tinggi dikirim ke disposal area. pregnant liquor dan hasil pencucian dikirim ke penyaringan atau polishing untuk menghilangkan

kandungan

padatan yang masih terbawa - membantu menghindari kontaminasi ketidakmurnian produk akhir dan mencegah akumulasi inti untuk proses presipitasi. 6. Presipitasi: pregnant liquor secara bertahap didinginkan dari sekitar 80 °C hingga 65 °C di vessel besar bertingkat. Aluminium oksida yang terlarut terpresipitasi sebagai aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O). aluminium

BAB I Pendahuluan

14 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun oksida yang panas dicuci untuk menghilangkan oksalat yang juga mengendap di spent liquor. 7. Kalsinasi: aluminium oksida trihidrat (Al2O3.3H2O) yang dikalsinasi pada ~ 1000 °C untuk menghilangkan air hidrat yang terkandung dalam padatan. aluminium oksida biasanya kemurnian > 99,5% Al2O3. 8. Lainnya: Streaming dari spent liquor kini lebih lanjut diperlakukan untuk menghilangkan kotoran lainnya, dengan cara dievaporasi untuk membuang kelebihan air, dan digunakan untuk memanaskan slurry sebelum masuk reaktor (untuk menghemat biaya energi proses). kaustik tambahan yang ditambahkan untuk make up kerugian dari cairan yang terikut di lumpur. Dalam pemurnian proses Bayer bauksit suhu tinggi (biasanya yang bauksit membutuhkan suhu pencernaan 250 ° C atau lebih), ada varian proses sebagai sweetening. Ini melibatkan menyuntikkan tambahan ~ 25% dari slurry bauksit suhu rendah (gibbsite) ke dalam flash down (Stage 4). Aluminium oksida dalam slurry bauksit (gibbsite) larut dengan cepat dalam aliran suhu tinggi, sehingga konsentrasi aluminium oksida yang terlarut dalam cairan secara signifikan lebih tinggi dari sebenarnya dapat dicapai dengan mengolah bauksit suhu tinggi saja. Dengan cara ini “sweetening" memungkinkan aluminium oksida ekstra untuk diproduksi dari pabrik suhu tinggi yang ada hanya sangat kecil modal dan operasi kenaikan biaya (pro rata, jauh lebih kecil dari aluminium oksida yang dihasilkan).

BAB I Pendahuluan

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

Gambar 1.3 Diagram Proses Bayer

Gambar 1.4 Diagram Proses Sinter 3. Proses kombinasi Ada sejumlah upaya untuk menggabungkan teknologi Bayer dan Sinter dalam upaya untuk menemukan cara yang ekonomis pengolahan bauksit kelas rendah. Untuk saat ini tak satu pun dari proses kombinasi ini telah benar-benar membuktikan bahwa sukses dan semua bar beberapa pabrik di China dan satu di Kazakhstan telah ditutup.

BAB I Pendahuluan

16 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun Satu kombinasi varian yang bertahan untuk sukses, dengan biaya negara rendah seperti Cina, adalah Red Mud Sinter (RMS). Dalam varian ini lumpur dari plant Bayer disinter memungkinkan reklamasi sebagian besar soda kaustik dan aluminium oksida yang lain akan hilang dengan lumpur merah. Untuk menjadi sukses biaya energi dan bunga atas modal untuk pabrik tambahan yang diperlukan harus kurang dari biaya yang hilang aluminium oksida dan kaustik yang akan terjadi. 4. Proses lain Ada sejumlah proses lainnya untuk memproduksi aluminium oksida yang telah dipraktekkan atau diselidiki selama beberapa dekade, namun tak satu pun dari ini telah layak diluar ekonomi dikendalikan dari masa lalu. Bahan baku yang mengandung aluminium oksida untuk proses-proses ini dapat berupa bauksit, tetapi lebih biasanya bahan biaya yang lebih rendah lainnya seperti tanah liat aluminium oksida, fly ash yang mengdung kadar aluminium oksida yang tinggi, atau nepheline. Proses non-Bayer ini Sangat sering bergantung pada penjualan produk samping seperti semen atau zeolit agar ekonomis. a. Proses asam Pengolahan bauksit atau mineral lain yang mengandung aluminium oksida dengan asam telah dicoba dengan luas. Belum ada skala besar plant komersial yang pernah dibangun karena biaya operasional dan modal yang lebih tinggi. Selain itu masalah korosi dan potensi kebocoran reagen beracun (misalnya gas klorin) menambah potensial kesulitan

BAB I Pendahuluan

17 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun operasi. Proses asam, karena kemampuannya untuk menghasilkan kemurnian aluminium oksida yang sangat tinggi dalam suatu proses tunggal, sangat memiliki potensi untuk produksi dalam jumlah kecil aluminium oksida kemurnian tinggi untuk aplikasi khusus (tapi tidak SGA). b. Greymeck Proses Greymeck pernah beroperasi di Polandia pada dasarnya adalah proses semen basah yang juga memproduksi aluminium oksida; menghasilkan sekitar 9 ton semen untuk setiap ton aluminium oksida. Berbasis di sekitar teknologi sinter, satu pabrik di Cina (Mengxi) telah dibangun di sekitar teknologi ini. Stok pakan aluminium oksida untuk proses tinggi aluminium oksida fly ash. (www.thebauxiteindex.com) 1.4.2. Alasan Pemilihan Proses Proses yang dipilih dalam pembuatan aluminium oksida pada pabrik ini adalah proses Bayer di mana bauksit pada tahap ekstraksi ditambahkan natrium hidroksida pada suhu relatif rendah. Pemilihan proses ini didasarkan pada: 

Proses Bayer merupakan proses yang paling ekonomis.



Digunakan untuk kapastas besar dan produk yang dihasilkan memiliki jenis Smelter Grade Alumina (SGA) atau metallurgical grade alumina yang digunakan untuk pembuatan logam aluminium



Bahan baku yang digunakan dalam proses bayer memiliki kandungan bauksit tinngi dan kandungan silika rendah

BAB I Pendahuluan

18 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 

Pada proses Bayer tidak diperlukan temperatur yang tinggi dalam proses digestion.



Proses Bayer tidak memerlukan banyak energi sehingga biaya produksi yang dibutuhkan tidak terlalu besar. Tabel 1.3 Perbandingan Proses Pemurnian Aluminium Oksida Proses yang dibandingkan Tinjauan 1. Konversi 2. Kapasitas 3. Aplikasi di Industri (feasibility) 4. Bahan baku

5. Kondisi operasi

6. Kebutuhan Energi 7. Tingkat Korosi 8. Tingkat kontrol and handling

BAB I Pendahuluan

Bayer ≥ 99,5% Besar Mayoritas

Sinter 99 % Besar Minoritas (<2%)

Asam > 99,5% Kecil -

Bauxite

Digestion T=140°C-260°C P= 4-35 bar Precipitation T=60°C-80°C P= 1 bar Calcination T=1000°C P= 1 bar Rendah

Fly Ash, Clay, Neptheline, Anorthosite Sintering T=1200°C P= 1 bar Precipitation T=60°C-80°C P= 1 bar Calcination T=1000°C P= 1 bar Tinggi

Fly Ash, Clay, Neptheline, Anorthosite -

Rendah

Tinggi

Tinggi

Rendah

Tinggi

Tinggi

Tinggi

19 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 1.4.3. Kegunaan Produk Aluminium oksida (Al2O3) adalah senyawa kimia berwujud padatan, berwarna putih, tidak berbau, tidak larut dalam air, dietil eter dan etanol. Aluminium oksida umumnya disebut dengan alumina dan mungkin disebut juga dengan aloxide, aloxite, atau alundum tergantung pada bentuk atau kegunaan secara khusus. Aluminium oksida merupakan bahan intermediate yang digunakan sebagai 1.

Aluminium oksida untuk bahan metalurgi (smelter grade alumina) Produksi aluminium adalah aplikasi utama untuk aluminium oksida; lebih

dari 92% dari produksi aluminium oksida dunia digunakan untuk tujuan ini. Spesifikasi aluminium oksida metalurgi komersial cukup penting untuk dipertimbangkan oleh industri aluminium oksida. Secara umum, telah terjadi pergeseran dari yang relatif ukuran kecil-partikel, yang dikalsinasi, sering disebut “floury” alumina menjadi kasar, mudah mengalir, bebas debu, kurang dikalsinasi, 'sering disebut ”sandy” alumina dengan ukuran partikel yang lebih kecil dan kemurnian yang lebih tinggi. 2.

Aluminium oksida untuk industri kimia (chemical grade alumina) Aluminium oksida, dalam berbagai bentuk, adalah salah satu bahan kimia

anorganik yang diproduksi dalam volume besar hari ini. Meskipun produksi logam aluminium mengkonsumsi 90% dari semua aluminium oksida, peningkatan jumlah sedang diterapkan dalam industri kimia untuk pengisi, adsorben, katalis, keramik, abrasive, dan refraktori. Dengan perkembangan dan pertumbuhan dari aplikasi dan pasar untuk bahan kimia berbahan dasar aluminium oksida, semua

BAB I Pendahuluan

20 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun produsen aluminium oksida utama, selama bertahun-tahun, telah dikonversi bagian dari kapasitas mereka untuk menghasilkan berbagai bahan kimia berbahan dasar aluminium oksida. Bahkan industri aluminium oksida yang lebih kecil dan tua telah benar-benar dikonversi ke produksi bahan kimia berbahan dasar aluminium oksida agar layak secara ekonomi. Produksi aluminium oksida untuk industri kimia hampir 8% dari produksi dunia. (Hudson, 2000) 1.4.4. Sifat-Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk 1.4.4.1. Sifat-Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku a.

Bauksit Sifat Fisis -

Spesicific gravity

: 2,45 – 3,25

-

Apparent density

: 3,08 g/cm3

-

Bulk density

: 3,1 g/cm3

-

Suhu Kalsinasi

: 1650oC

-

Apparent porosity

: 8,4% (www.mineralszone.com)

Sifat Kimia -

Tidak mudah larut dalam air (Alcan International Ltd.)

b.

Natrium Hidroksida Sifat Fisis 

Rumus molekul

BAB I Pendahuluan

: NaOH

21 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 

Berat molekul

: 40 g/mol



Titik didih

: 1391oC



Titik leleh

: 318oC



Kapasitas panas

: 0,3558 kkal/kg.oC



Panas pembentukan

: -122,4 kkal/mol (Perry, 1997)

Sifat Kimia NaOH bereaksi dengan asam mineral membentuk garam dan bereaksi juga dengan asam lemak bentuk gas seperti H2S, SO2 dan CO2 dengan reaksi: 

H2S + 2 NaOH

Na2S + H2O



CO2 + 2 NaOH

Na2CO3 + H2O

Reaksi soda kaustik dengan logam atmosfer dan reaksi oksidasinya membentuk garam laut, contoh: hidrat aluminium oksida membentuk natrium aluminium oksidat. Al(OH)3 + NaOH

NaAlO2 + H2O

Reaksi ini adalah dasar ekstraksi aluminium oksida dari bauksit dengan proses Bayer. Reaksi NaOH dengan propilen membentuk propilen membentuk chlorohydrin dengan reaksi: C3H6OH + NaOH

C3H6OH + H2O (Hudson,2000)

BAB I Pendahuluan

22 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 1.4.4.2. Sifat-Sifat Fisis dan Kimia Produk Aluminium oksida Sifat fisis -

Berat molekul

: 101,94 g/mol

-

Titik didih

: 2.977oC

-

Titik lebur

: 2.072oC

-

Densitas

: 3,95 g/cm3 (Alcan International Ltd.)

Sifat Kimia -

Mudah bereaksi dengan oksigen di udara

-

Mempunyai tatanan terkemas rapat ion-ion oksida tetapi berbeda dalam tatanan kation – kationnya. (www.americanelements.com)

1.4.5. Tinjauan Proses Secara Umum Bayer Proses adalah cara yang paling ekonomis untuk mendapatkan alumina dari bauksit. Proses lain untuk memperoleh alumina dari bijih logam juga digunakan di beberapa kilang, terutama di Cina dan Rusia, meskipun ini membuat persentase yang relatif kecil dari produksi global. Tahapan proses Bayer adalah 1.

Milling (Penggilingan) Bauksit dicuci (washing) dan hancur (crushing), memperkecil ukuran partikel

dan meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk tahap digestion. Kapur dan "spent liquor" (caustic soda kembali dari tahap presipitasi) ditambahkan pada tahapan ini untuk membuat slurry dapat dipompa.

BAB I Pendahuluan

23 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 2.

Desilication Bauksit yang memiliki tingkat reaktif silika (SiO2) tinggi harus melalui

sebuah proses untuk menghilangkan impuritas ini. Silika dapat menyebabkan masalah dengan pembentukan kerak dan kualitas produk akhir. 3.

Digestion Larutan panas kaustik soda (NaOH) digunakan untuk melarutkan bauksit

(gibbsite, böhmite and diaspore) untuk membentuk larutan natrium aluminat yang lewat jenuh atau disebut "pregnant liquor". Gibbsite: Al(OH)3 + Na+ + OH- → Al(OH)4- + Na+ Al2O3.3H2O + 2 NaOH

2 NaAlO2+ 4 H2O

Böhmite and Diaspore: AlO(OH) + Na+ + OH- + H2O → Al(OH)4- + Na+ Kondisi di dalam digester (konsentrasi kaustik, suhu dan tekanan) diatur sesuai dengan sifat/jenis dari bijih bauksit. Bijih bauksit dengan kandungan gibbsite tinggi dapat diproses pada 140 °C, sementara bauksit böhmite/diaspore memerlukan suhu antara 200 dan 280 °C. Tekanan tidak terlalu penting untuk proses seperti itu, tapi didefinisikan oleh tekanan saturasi steam dari proses. Pada 240° C tekanan steam sekitar 3,5 MPa. Slurry tersebut kemudian didinginkan dalam serangkaian flash tank pada temperatur sekitar 106 °C pada tekanan 1 bar dan dengan flashing off steam. Steam ini digunakan untuk memanaskan spent liquor. Dalam beberapa digestion refineries bersuhu tinggi, kualitas bauksit yang lebih tinggi (trihydrate)

BAB I Pendahuluan

24 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun diinjeksikan ke flash train untuk meningkatkan produksi. Proses "sweetening" ini juga mengurangi penggunaan energi per ton produksi. Meskipun suhu yang lebih tinggi seringkali secara teoritis menguntungkan, ada beberapa kelemahan yang potensial, termasuk kemungkinan oksida selain alumina melarut ke dalam kaustik soda. 4.

Clarification/Settling Tahap pertama dari klarifikasi adalah untuk memisahkan padatan (residu

bauksit) dari pregnant liquor (natrium aluminat tetap dalam larutan) melalui sedimentasi. Zat aditif (flocculant) ditambahkan untuk membantu proses sedimentasi. Residu bauksit (impuritas) turun ke bagian bawah tangki pengendap (settling tank), kemudian ditransfer ke tangki pencuci (washing tank), di mana residu bauksit mengalami serangkaian tahapan pencucian (washing) untuk merecover soda kaustik (yang dapat digunakan kembali dalam proses pencernaan). Pemisahan lebih lanjut pregnant liquor dari residu bauksit dilakukan dengan memanfaatkan serangkaian alat filter. Tujuan dari filter adalah untuk memastikan bahwa produk akhir tidak terkontaminasi dengan kotoran hadir dalam residu. Tergantung pada persyaratan fasilitas penyimpanan residu, selanjutnya tahap thickening, filtration dan/atau netralisasi dipekerjakan sebelum dipompa ke daerah pembuangan residu bauksit. 5.

Precipitation Dalam tahap ini, alumina tersebut diperoleh dengan kristalisasi dari pregnant

liquor, yang mana larutan natrium aluminat dikondisikan menjadi supersaturated. Proses kristalisasi dikendalikan oleh pendinginan progresif dari pregnant liquor,

BAB I Pendahuluan

25 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun menghasilkan pembentukan kristal kecil aluminium trihydroxide (Al(OH)3, umumnya dikenal sebagai "hidrat"), yang kemudian tumbuh dan menggumpal untuk membentuk kristal yang lebih besar. Reaksi presipitasi adalah kebalikan dari reaksi balik gibbsite dalam tahap digestion: Al(OH)4- + Na+ → Al(OH)3 + Na+ + OH2 NaAlO2+ 4 H2O 6.

Al2O3.3H2O + 2 NaOH

Evaporation Spent liquor dipanaskan melalui serangkaian heat exchanger dan kemudian

didinginkan dalam serangkaian flash tank. Kondensat yang terbentuk dalam pemanas tersebut kembali digunakan dalam proses, misalnya sebagai air umpan boiler atau untuk residu mencuci bauksit. Soda kaustik tersisa dicuci dan dikembalikan ke dalam proses digestion. 7.

Classification Kristal gibbsite yang terbentuk pada proses presipitasi diklasifikasikan ke

dalam rentang ukuran. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan yang cyclone atau gravity classification tank (serangkaian thickeners memanfaatkan prinsip yang sama seperti settler/washer di clarification stage). Kristal ukuran coarse ditujukan untuk kalsinasi setelah dipisahkan dari spent liquor memanfaatkan filtrasi vakum, di mana padatan dicuci dengan air panas. Kristal halus (fine crystal), setelah dicuci untuk menghilangkan kotoran organik, yang kembali ke tahap preispitasi sebagai fine seed untuk digumpalkan (agglomeration).

BAB I Pendahuluan

26 Prarancangan Pabrik Aluminium Oksida dari Bauksit dengan Proses Bayer Kapasitas 1.000.000 Ton / Tahun 8.

Calcination Filter cake dimasukkan ke calciners mana mereka dikalsinasi pada suhu

hingga 1100 °C untuk mengusir free moisture dan chemically-connected water, menghasilkan padatan alumina. Ada teknologi kalsinasi yang berbeda digunakan, termasuk suspension calciner, fluidised bed calciner dan rotary kiln. Persamaan berikut menggambarkan reaksi kalsinasi: Al2O3.3H2O → Al2O3 + 3H2O Alumina, bubuk putih, adalah produk dari langkah ini dan produk akhir dari proses Bayer, siap untuk pengiriman ke smelter aluminium atau industri kimia. (www.bauxite.world-aluminium.org)

BAB I Pendahuluan