Apa itu Carbon Anode Block?
Anoda prebaked digunakan sebagai bahan anoda pada sel elektrolitik aluminium prebaked di pabrik peleburan. Anoda ini diproduksi menggunakan petroleum coke dan pitch coke sebagai agregat, yang diikat dengan coal tar pitch sebagai perekat. Setelah proses pemanggangan (baking), blok karbon ini memperoleh bentuk geometris yang stabil, sehingga juga disebut blok karbon anoda prebaked dan secara konvensional dikenal sebagai anoda karbon untuk elektrolisis aluminium.
Blok anoda karbon biasanya berbentuk balok persegi panjang, dengan 2 sampai 4 mangkuk (bowl) di permukaan atasnya. Mangkuk karbon ini berdiameter sekitar 160–180 mm dan kedalaman 80–110 mm. Saat perakitan anoda, mangkuk karbon ini menampung anoda stub yang kemudian disambungkan ke anoda melalui proses pengecoran besi fosfor (phosphorous pig iron casting), membentuk satu kesatuan blok karbon.
Dimensi blok anoda karbon bervariasi sesuai kapasitas arus sel elektrolitik. Biasanya beroperasi pada kerapatan arus 0,70–0,90 A/cm² dan memiliki siklus hidup selama 20–28 hari.
Proses Produksi Anoda Prebaked
Proses produksi material anoda meliputi pra-penghancuran, kalsinasi, penghancuran, penyaringan, klasifikasi, dan pencampuran bahan baku seperti petroleum coke, pitch coke, dan anoda bekas; pra-perlakuan dan pencampuran bahan pengikat; serta pencetakan, pemanggangan, dan pembersihan pasta setelah pencampuran.
1. Persiapan Bahan Baku
- Penghancuran awal bahan baku (seperti petroleum coke, pitch coke, dan anoda bekas/spent anode atau butts)
- Kalsinasi coke untuk menghilangkan zat mudah menguap dan meningkatkan konduktivitas listrik
- Penghancuran, penyaringan, dan pengklasifikasian untuk memperoleh distribusi ukuran partikel yang diinginkan
- Formulasi agregat
2. Persiapan Perekat (Binder)
- Perlakuan awal coal tar pitch untuk mengatur viskositas dan titik lunak (softening point)
3. Pencampuran dan Pengulenan
- Pengulenan agregat kering dengan binder yang dipanaskan untuk menghasilkan pasta hijau homogen (green paste)
4. Pembentukan
- Pembentukan (melalui vibro-compaction atau ekstrusi) pasta menjadi blok hijau (green blocks)
5. Pemanggangan (Baking)
- Pemanggangan blok hijau dalam tungku pada suhu sekitar 1100–1200°C untuk mengkarbonisasi binder dan meningkatkan kekuatan mekanik
6. Penyelesaian
- Pengolahan mesin untuk mendapatkan dimensi akhir
- Inspeksi kualitas (pengujian densitas, resistivitas, dan kekuatan)
Bahan Baku yang Digunakan dalam Produksi Anoda Prebaked
1.Petroleum Coke
- Petroleum coke hijau (raw) diperoleh dari kilang minyak sebagai produk samping dari unit delayed coking, dimana sisa minyak diproses melalui thermal cracking.
- Juga dikenal sebagai delayed coke, ini adalah bahan baku utama dalam produksi anoda di pabrik peleburan aluminium.
- Petroleum coke dipilih karena:
- Kemurnian tinggi (rendah kandungan logam dan abu)
- Kekuatan mekanik yang baik
- Konduktivitas listrik yang bagus
- Ketahanan tinggi terhadap oksidasi elektrokimia
- Selain delayed coke, kilang juga menghasilkan fluid coke, yaitu coke dengan kualitas lebih rendah yang diperoleh melalui fluidized-bed coking.
2. Pitch Coke
- Bahan baku alternatif yang dihasilkan dari pirolisis dan koksasi coal tar pitch.
- Dibandingkan petroleum coke, pitch coke memiliki:
- Kandungan zat mudah menguap lebih rendah
- Kepadatan dan stabilitas mekanik lebih tinggi
3. Calcined Petroleum Coke (CPC)
- Petroleum coke hijau mengandung kadar air tinggi (5–10%) dan zat mudah menguap (8–12%) serta kotoran logam dan non-logam.
- Karena: Kepadatan sebenarnya rendah Kekuatan rendah Resistivitas listrik tinggi Maka tidak cocok digunakan langsung untuk produksi anoda.
- Proses kalsinasi pada suhu 1250–1350°C menghilangkan zat mudah menguap dan meningkatkan:
- Kekuatan mekanik
- Kepadatan sebenarnya
- Konduktivitas listrik
- Kepadatan massa CPC yang lebih tinggi berbanding lurus dengan kualitas anoda yang lebih baik.
4. Coal Tar Pitch (Binder)
Coal tar pitch sangat cocok sebagai binder untuk produk karbon dan grafit dalam industri metalurgi besi dan non-besi karena:
- Kandungan karbon tinggi (biasanya 92–95% berat)
- Sifat pengikat yang sangat baik (titik lunak 80–110°C untuk penetrasi optimal)
- Kemurnian tinggi setelah karbonisasi (kandungan abu <0,3% setelah perlakuan pada 1200°C)
- Biaya produksi rendah (produk samping dari pemurnian gas oven kokas)
Oleh karena itu, menjadi binder dominan untuk:
Anoda prebaked (elektrolisis aluminium)
Elektroda grafit (peleburan baja dengan EAF)
Blok karbon (peleburan Mg/Pb/Zn)
Pasta katoda (sel reduksi aluminium)
5. Anode Butts
Butts (anoda bekas) merupakan sumber karbon tambahan untuk produksi anoda prebaked.
Sebelum digunakan, kerak elektrolit yang menempel harus dibersihkan dengan saksama.
Biasanya, butts daur ulang dari sel elektrolitik diproses bersama dengan petroleum coke yang sudah dikalsinasi, setelah dibersihkan, dihancurkan, dan dicampur ke dalam formulasi anoda baru sebagai bagian dari agregat kasar dalam campuran kering.
