## Peleburan Skrap Aluminium pada Tungku Krusibel berbahan Bakar Batubara Hasil Proses Aglomerasi Air-Minyak Sawit
Nukman, Agung Mataram dan Irsyadi Yani Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jalan Raya Prabumulih km 32 Indralaya (30662) Ogan Ilir Sumatera Selatan Telepon: 0711-580272 ir_nukman2001@yahoo.com

## Abstract
Smelting aluminum scrap in a small capacity can be done on a simple furnace crucible. As fuel furnaces used  type  of  semi-anthracite  coal  briquettes,  bituminous  and  sub-bituminous  from  Tanjung  Enim  which  has been through the washing process by agglomeration method using water-oil palm. Calorific value, the contents of  water  and  hydrogen  calculated  in  the  energy  balance.  Aluminum  scrap  smelted  at  a  temperature  1023 o K. Furnace by coal briquette which has a 23.38% efficiency,, crucible can melt 50 kg of aluminum scrap by 6.47 kg of briquettes for 1 hour 46 minutes.
Keywords: coal briquette, coal aglomeration, aluminum scrap, crusible furnace

## PENDAHULUAN
Aktifitas  manusia  sehari-hari  dengan  berbagai jenis  pekerjaan  dan  kegiatan,  baik  kegiatan  dibidang industri,  rumah  tangga,  olahraga,  dan  sebagainya,  telah menimbulkan  beberapa  jenis  limbah  yang  perlu ditangani.  Penanganan  limbah  ini  berhubungan  dengan kelanjutan kenyamanan lingkungan, karena dari berbagai  jenis  limbah  ini  terdapat  jenis  limbah  yang berbahaya  baik  bagi  manusia  maupun  bagi  lingkungan lainnya.  Limbah  daribahan  plastik  telah  diketahui  sulit untuk diurai, limbah beracun merusak lingkungan secara langsung  dalam  semua  sendi  kehidupan,  dan  juga sebetulnya limbah logam sebetulnya merusak lingkungan.  Penanganan  limbah  dari  berbagai  sumber ini  secara  khusus  telah  diatur  oleh  kementerian Lingungan hidup Republik Indonesia dengan mengeluarkan  peraturan  Menurut  Peraturan  Menteri Negara  Lingkungan  Hidup  No.13  tahun  2012  pasal  1 poin  ke-1:  Kegiatan reduce,  reuse,  dan  recycle atau batasi  sampah,  guna  ulang  sampah  dan  daur  ulang sampah  yang  selanjutnya  disebut  Kegiatan  3R  adalah segala aktivitas yang mampu mengurangi segala sesuatu yang dapat  menimbulkan sampah, kegiatan penggunaan kembali  sampah  yang  layak  pakai  untuk  fungsi  yang sama  atau  fungsi  yang  lain,  dan  kegiatan  mengolah sampah untuk dijadikan produk baru [1]. Limbah logam yang  paling  banyak  ditemui  diantaranya  limbah besi/baja  dan  aluminium,  karena  kedua  jenis  logam  ini yang paling banyak dipakai oleh manusia.
Dalam  skala  besar  beberapa  industri  peleburan telah memakai tungku dengan memanfaatkan panas dari energi listrik, minyak, gas, dan batubara, demikian juga halnya  pada  skala  indusri  kecil.  Kegiatan  pemanfaatan limbah  logam  ini  dapat  dimasukkan  ke  dalam  dua kategori,  yaitu  limbah  logam  sebagai  bahan  tambah,
dalam  persentase  tertentu  dicampurkan  ke  dalam tungku peleburan logam primer dan dilebur tanpa menjadi  bahan  penambah,  yang  berarti  hasil peleburan  limbah  logam  dicor  langsung  menjadi barang  jadi.  Pada  industri  yang  mengkhususkan dalam  bidang  pengelolaan  logam  limbah,  logam cair dijadikan batangan atau bilet untuk kemudian dijual  kepada  industri  pemakai  lainnya.  Tentunya hal  ini  berhubungan  dengan  tingkat  kemurnian yang  memberikan  pengaruh  yang  tersendiri,  baik dari  segi  kekuatan  mekanis  maupun  aspek  lain yang berimbas kemasalah keekonomian harga jual beli.
Beberapa  pendapat  telah  mengemuka bahwa skrap aluminium yang diproses ulang telah dapat  menghemat  biaya  energi.  Dibandingkan dengan  aluminium  primer,  maka  teknologi pengolahannya  saat  ini  dapat  menghemat  sekiar 95%  energi,  dengan  kata  lain  bahwa  skrap aluminium  membutuhkan  energi  hanya  5%  untuk didaur    ulang  [2].    Pada  sisi  lain,  Puga  et  al (2009)[3]  telah  menyatakan  bahwa,  sisa  hasil proses  pemesinan  berupa  bram  ( chips )  menjadi limbah proses yang besarnya sekitar 3 s.d. 5% dari berat awal.
Dilihat  dari  segi  penggunaan  energi,  maka penghematan  95%  ini  sangat  menguntungkan. Dengan  teknologi  pengolahan  dan  pembentukan logam saat ini dan masa mendatang, memungkinkan  untuk  didapat  sifat  yang  sama antara  material primer dan daur ulang. Disisi lain penghematan  energi  ini  secara  langsung  memberi keuntungan  lain,  yaitu  harga  produksi  menjadi lebih  rendah.  Namun  bila  ditinjau  dari  semakin banyaknya  kebutuhan  akan  material  aluminium
maka  tidak  dapat  dihindari  kebutuhan  kebutuhan  biaya energi juga meningkat.
Batubara  telah  lama  dipakai  sebagai  sumber energi di Indonesia, batubara  terbanyak jenisnya adalah batubara  muda  ( brown  coal ),  batubara  jenis  ini  bernilai kalori rendah. Empat jenis batubara terdapat di sejumlah daerah  pertambangan  di  Indonesia,  antara  lain  batubara jenis  antrasit  (termasuk  juga  semi  antrasit),  bituminus, sub-bituminus  dan  lignit.  Nilai kalori menjadi pertimbangan  utama  untuk  memilih  batubara  sebagai sumber  energi.  Namun  untuk  menghindari  pengaruh lingkungan  maka  kadar  sulfur  yang  rendah  menjadi syarat  dalam  perdangangan  batubara,  kemudian  diikuti kadar  air  ( moisture )  yang  tinggi  menjadi  pertimbangan juga  karena  kadar  air  yang  tinggi  menjadikan  batubara sulit  untuk  dinyalakan.  Dengan  pertimbangan  nilai kalori yang tinggi, maka batubara jenis antrasit menjadi mahal  di  dunia  industri.    Dalam  proses  pembakaran, nilai  kalori  dan  kadar  air  menjadi  bagian  penting  untuk diperhitungkan,  karena  berhubungan  dengan  banyaknya energi  yang  masuk  dan  hilangnya  energi.  Sulfur berhubungan dengan aspek lingkungan, padamana sulfur yang  keluar  dari  gas  buang  dalam  bentuk  senyawa  SO 2 akan mengakibatkan hujan asam. Kadar abu yang tinggi akan  menghambat  dan  berpengaruh  terhadap  rambatan energi alam sistem tungku.
Memperhatikan  aspek  pemanfaatan  peleburan daur  ulang  skrap  aluminum  dan  pemanfaatan  batubara dan  unsur  kadar  bahanbakar  maka  hubungannya  ini patut  untuk  dibahas.  Tujuan  daripada  penulisan  ini adalah  menganalisa  besarnya  energi  yang  dipakai  pada proses peleburan skrap aluminium didalam tungku yang dilengkapi  dengan  krusibel.  Sehingga  dengan  besarnya volume  yang  ada  antara  krusibel  dan  tungku  tempat pembakaran  briket  dapat  diisi  sesuai  dengan  kapasitas volume  yang  ada.  Perhitungan  efisiensi  tungku  dibuat untuk  melihat  efisiensi  tungku  untuk  peleburan  skrap aluminium.  Sedangkan  pembahasannya  berkenaan dengan  metodologi  pembahasannya  yaitu  dengan memperhitungkan  besaran  data  bahanbakar  briket  hasil proses  aglomerasi  air-minyak  sawit  dan  dengan beberapa asumsi  yang relevan meliputi dimensi tungku. Perhitungan  dilakukan  terhadap  besaran  energi,  baik yang  diserap  untuk  melebur  skrap  aluminium  maupun energi yang dilepas ke sekeliling.

## TUNGKU  PELEBURAN, ENERGI BAHANBAKAR DAN SEKRAP ALUMINIUM
Tungku  peleburan  berdasarkan  jenis  umpan energi terdiri dari 4 (empat) macam yaitu tungku dengan energi  listrik,  minyak,  gas    dan  batubara.  Keempat macam  ini  dapat  bekerja  dalam  beberapa  kapasitas muatan  peleburan.  Juga  keempat  macam  ini  dapat berproses dengan cara umpan bahanbakar terus menerus dan tetap.
Dalam  industri  peleburan  dan  pengecoran  logam dikenal beberapa type tungku peleburan antara lain:
 Kupola
 Tungku dengan bahanbakar dibakar  mengarah secara langsung
 Tungku krusibel
 Tungku dengan busur nyala api listrik
 Tungku induksi.
Kupola umumnya dipakai dengan bahanbakar  kokas  dalam  kapasitas  logam  yang besar.  Untuk  tungku  dengan  bahanbakar  atau pemanas bahanbakar secara langsung ke permukaan  logam  yang  akan  dicairkan  dipakai bahanbakar gas, biasanya tungku ini dipakai untuk melebur  logam  non  ferro  berbahan  dasar  paduan tembaga  maupun  aluminium,  karena  pembakaran diarahkan  ke  permukaan  logam  cair,  maka pengeluaran  logam  cair  melalui  bagian  bawah tungku. Untuk peleburan logam non ferro dengan kapasitas  terbatas  dapat  dilakukan  pada  tungku yang dilengkapi dengan suatu krusibel. Padamana krusibel  dipakai  sebagai  tempat  logam  untuk dilebur.  Untuk  tungku  yang  dilengkapi  dengan krusibel  ini,  bahanbakar  yang  dipakai  berupa padatan seperti batubara dan minyak yang dibakar untuk  memanasi  ruang  bakar  sekeliling  maupun dari  bagian  bawah  krusibel.  Tngku  dengan  busur nyala  api  biasanya  dipakai  melebur  logam  bei tuang,  kapasitas  tungku  seperti  ini  cukup  besar dan  tentunya  mengkonsumsi  energi  listrik  yang besar.
Logam-logam sangat memungkinkan didaur  ulang  dan  bahkan  kenyataan  dalam persentase besar bahan logam secara efektif dapat didaur  ulang.  Logam  bekas  dikumpulkan,  diubah menjadi  bahan  baru  berkualitas  yang  sama  atau serupa  melalui  proses  metalurgi,  termasuk peleburan  dan  pemurnian.  Logam  bekas  yang dikumpulkan  untuk  didaur  ulang  adalah  bahan yang  tidak  harus  dikelola  sebagai  limbah.  Ini adalah  sumber  daya  berharga  yang  diubah menjadi komoditas bernilai tambah[4].
Aluminium  adalah  salahsatu  logam  yang kemanfaatannya hampir dapat ditemui pada setiap kegiatan  manusia.  Logam  aluminium  banyak dipakai  karena  beberapa  kelebihan  dibanding dengan  logam  lain.  Sebagai  logam  non  ferro, aluminium  juga  dapat  didaur  ulang.  Daur  ulang aluminium  saat  ini  dan  buat  generasi  mendatang sangat  menguntungkan  dengan  konservasi  energi dan  sumber  daya  alam  lainnya.  Daur  ulang  skrap aluminium  yang  dalam  hal  ini  termasuk  skrap hasil  proses  pemesinan,  kaleng  minuman  ringan, alat-instrumen listrik, komponen kendaraan bermotor,  sekrap  aluminium  tua,  alat  rumah tangga, dan lainnya [5].
Daur  ulang  aluminium  dapat  menghemat sekitar  95%  energi  yang  dibutuhkan  untuk memproduksi aluminium utama, yang berarti juga
menghindari  emisi  gas  buang  produksi,  yang  termsuk dalam  efek  rumah  kaca.  Laju  daur  ulang  secara  global meningkat mencapai 90% bagi aplikasi dunia transpostasi  dan  konstruksi  dan  70%  bagi  kaleng minuman  ringan.  Transportasi  dalam  hal  ini  meliputi pesawat  udara,  peti  kemas,  kapal  laut,  otomotif,  kereta api  dan  bus-bus,  sedangkan  dalam  bidang  konstruksi dipakai dalam bidang arsitektur bangunan [6].
Untuk peleburan aluminium 99,00 % murni yaitu 930 o K  [7],  namun  untuk  mendapatkan  kualitas  yang lebih  baik  dengan  memperhitungkan  waktu  penahanan sebelum  pengecoran,  maka  sekrap  aluminium  dilebur hingga mencapai temperatur 1023 o K oleh Despinar and Campbell (2007) [8] menggunakan dapur induksi listrik, , sedangkan untuk tungku berbahanbakar gas temperatur dipertahankan konstan antara 1003 dan 1018 °K [5].
Temperatur  briket  menunjukkan  temperatur oksidasi  sempurna  (pembentukan  menjadi  kokas)  [9, 10].  Temperatur  ini  berada  antara soft  coke dan hard coke [11]. Dalam hal ini dihitung dengan menggunakan Thermogavimetry Analysis (TGA) [10, 11].

## ANALISA KESETIMBANGAN ENERGI
Dalam  tulisan  ini,  kesetimbangan  energi  dari tungku dihitung berdasarkan hal yang sama dengan yang dikemukakan oleh Rosen and Lee (2009) [12]yaitu: Energi  masuk  sistem  tungku  =  Energi  keluar  sistem tungku .
Terdapat  beberapa  perbedaan  banyaknya  energi yang  diperhitungkan  yang  disesuaikan  dengan  jenis bahanbakar  dan  rancangan  tungku.  Dimana  jenis  bahan bakar yang dipakai adalah briket dengan bahan batubara yang  telah  mengalami  proses  aglomerasi  air-minyak sawit [9, 13-15]. (Lihat tabel 1)
Adanya  uap  air  atau  kandungan  air  dalam bahanbakar sangat berpengaruh terhadap perhitungan  kesetimbangan  energi.  Beberapa faktor  yang  berkontribusi  terhadap  kehadiran  uap air  dalam  proses  pembakaran  dan  kehilangan energi yang dihasilkan, termasuk dari pembakaran hidrogen  dalam  bahan  bakar,  uap  air  hadir  dalam bahan bakar, dan uap air yang ada di suplai udara pembakaran  [16].  Uap  air  yang  ada  pada  suplai udara  pembakaran  tidak  diperhitungkan  karena lebih kecil dibandingkan dengan banyaknya kadar air  yang  ada  di  briket  batubara  hasil  proses pencucian air-minyak sawit.
Sehingga persamaan kesetimbangan energi dapat ditulis sebagai:
Q masuk = Q keluar Atau: Q masuk (energi hasil pembakaran bahan bakar) = Q keluar (kerugian energi dan energi terserap) Dimana: Q masuk = Energi bahanbakar briket = Q br Q keluar = Q sf + Q mh + Q mf + Q bp + Q kr + Q al (kJ) Q sf =  energi  yang  hilang  akibat  gas  buang ( dry flue gas )
Q mh =  energi  untuk  menghilangkan  kadar  air dari pembakaran hidrogen
Q mf =  energi  untuk  menghilangkan  kadar  air yang ada pada bahan bakar
Q tabp = energi yang diserap batu tahan api dan plat baja tungku
Q ttp = energi yang hilang melalui tutup tungku
Q kr = energi yang diserap pada krusibel Q al = energi yang dibutuhkan untuk peleburan sekrap aluminium
Tabel 1: Perbandingan Dasar Briket Aglomerat
Proksimat  (%)[9] Ultimat  (%) Kode Kad ar Air Volatile Matter Abu Karbon Tertam bat Nilai Kalori (kJ/kg) [9] C H O N S [9] Tem peratur ( o K) [9, 10] SA60P10C15 0,49 20,3 4,79 74,42 33.973 86,9 5,24 5,09 1,23 1,54 1114 SAtc 0.69 12,45 6,22 80,64 33.038 87,5 3,44 6,01 0,98 2,07 973 B60P20C15 1,05 32,52 6,04 60,39 34.911 81,2 7,05 8,12 1,87 1,74 1160 Btc 0,33 20,45 13,32 65,9 31.819 82,5 6,82 7,43 1,42 1,86 1105 SB60P20C5 5,5 46,01 4,16 44,33 28.312 71,7 8,62 18,5 0,93 0,29 1155 SBtc 3,58 43,65 6,5 46,27 27.038 71,8 7,8 17,4 2,71 0,32 878
Keterangan:
 SA60P10C15  adalah  Batubara  Semi  Antrasit  ukuran  60  mesh,  P  adalah  jumlah  padatan  batubara  (10  gram batubara per 100 gram air, dengan persentase ditentukan 10%), dan C adalah CPO  (Crude Palm Oil) adalah jumlah relatif terhadap berat batubara (15%).
 SAtc adalah batubara semi antrasit tanpa cuci.
 B adalah batubara jenis Bituminus, SB adalah batubara jenis Sub Bituminus.

## Gambar 1: Bagan Tungku Krusibel
Banyaknya  briket  yang  dapat  dimasukkan  ke dalam  tungku  diperhitungkan  dari  perkalian  antara berat jenis briket dengan selisih antara volume dalam tungku  dan  bagian  luar  silinder  krusibel.  Dalam  hal ini  krusibel  diasumsikan  berbentuk  silinder  (lihat gambar  1)  (adopsi  dari  [17]).  Besar  volume bahanbakar  briket  yang  dapat  dimasukkan  ke  dalam ruang pembakaran berdasarkan tabel 2 adalah
Volume  ruang  briket: 𝑉 𝑏𝑟 = 𝜋 4 𝑑 𝑑𝑡 2 −  𝑑 𝑑𝑙𝑟 2 ∗ 𝐿 𝑑𝑡 , dimana  besaran  d dt adalah  diameter  dalam  tungku  = 0,4 m, d lkr adalah diameter luar krusibel = 0,3 m dan L dt adalah  tinggi  bagian  dalam  tungku  atau  ruang bakar = 0,3 m.
Untuk berat jenis briket rata-rata sebesar 1100 kg/m 3 ,  maka  berat  briket  yang  dapat  dimasukkan  ke dalam  ruang  bakar  adalah  18  kg,  namun  akan dihitung  kembali  kebutuhan  berat  briket  (m br )  dalam proses  peleburan  sekrap  aluminum  ini.  Dengan catatan  bahwa  berat  briket  yang  dimasukkan  kurang daripada 14 kg karena briket dalam ruang tidak dapat disusun dengan beraturan.

## Energi yang dihasilkan dari pembakaran bahanbakar briket.
Energi  yang  dihasilkan  oleh  pembakaran bahanbakar  untuk  tiap  jenis  batubara  hasil  proses aglomerasi dapat diperhitungkan:
Q br =  Nilai  Kalori  masing-masing  briket    (kJ/kg bahanbakar)
Energi  yang  diperhitungkan  ini  adalah Low Heating  Value (LHV)  karena  masih  mengandung kadar  air  ( moisture )  yang  tinggi  disebabkan pencampuran  air-minyak  waktu  proses  aglomerasi, yang  untuk  masing-masing  briket  seperti  terlihat pada tabel 1.

## Tabel 2: Besaran dan Asumsi Dalam Perhitungan
Spesifikasi
Bahan Baku Aluminium (non Pure) (Skrap Aluminium
Titik Cair ( o K) [17], T al933 = 933 Latent  Heat  Fusion, [1] L al = 388 (kJ/kg) Berat  Jenis  =  2700 (kg/m 3 ) [7][12] Specific Heat, C P (kJ/kg o K)
[18] C p1 = 0,903 (T amb ) C p2 =1,2 (Temp titik lebur)
Udara dan Flue Gas
Temperatur Ambient (asumsi)
T amb = 313( o K) Temperatur Flue Gas (asumsi), T flue = 550 ( o K) Specific Heat, [18] C p3 =  1,040  (kJ/kg o K) pada temp 550 o K Enthalpy, [19] h g =3110,2 (kJ/kg)pada 550 o K Enthalpy, [19] h f =157,84 (kJ/kg)  pada 313 o K
Koefisien dan dimensi untuk material Tungku dan krusibel Konduktifitas Thermal bata tahan api [20] k ta = 5,04 (kJ/jam.m o K)(dinding) k ttp = 4,9 (kJ/jam.m o K) (tutup tungku).
Panas Jenis Krusibel Baja Karbon (1,5 % C), Cp = 0,486 kJ/kg o K [20] Berat Jenis, 𝜌 = 7753 kg/m 3 [20] k kr = konduktifitas termal= k pb 111,6 (kJ/jam.m o K)
[21] Radius luar tungku: r lta = 0,3 m.
Radius luar krusibel: r lkr = 0,15 m Radius dalam tungku, r dta = 0,2 m. Radius dalam krusibel: r dkr = 0,12 m Tebal batu tahan api tungku = L ta = 0,05 m Tinggi krusibel: L kr = 0,3 m Tebal tutup tungku: Lttp = 0,1 m
Tebal Dasar: 0, 01 m

## Energi yang hilang akibat gas buang (dry flue gas)
Perhitungan  ini  dikaitkan  dengan  massa  udara atau  suplai  udara  yang  diberikan  ke  dalam  sistem tungku,  sehingga  diperlukan  perhitungan  besarnya suplai  udara  lebih.  Keating  (2007)  [16]  menyatakan bahwa  untuk  bahanbakar  yang  bahan  dasarnya  dari pulverized  coal ,  maka  udara  lebih  ( excess  air )  yang disuplai  ke  sistem  pembakaran  antara  15  s.d  20%. Untuk ini diambil sebesar 15%, sehingga udara lebihnya adalah = O2% 21%− O2% x 100% = 250% [22].
Secara  teoritis,  udara  yang  diperlukan  untuk pembakaran yang sempurna bergantung dari perbandingan antara berat udara dan bahan bakar, yaitu =  1.  Telah  dipahami  bahwa  untuk  membakar bahanbakar  padatan  diperlukan  suplai  udara  lebih. Untuk  pembakaran  yang  sempurna  bagi  batubara diperlukan  udara  sekitar  7  s.d  8  kg  udara  [23],  dan  hal ini disebut sebagai udara stoikiometri. Dalam pelaksanaannya,  suplai  udara  didapat  dari  hembusan blower .
Dengan  demikian,  total  udara  yang  disuplai  ke dalam sistem tungku adalah 8 kg x (1 +2,5) = 28 kg/kg bahanbakar.  Diasumsikan bahwa temperatur gas buang ( flue  gas )  diperhitungkan  dengan  besaran  yang  tetap yaitu  550 o K,  dimana  asumsi  ketetapan  temperatur  ini diberlakukkan  sama  untuk  semua  jenis  briket  didapat dengan  cara  mengatur  besaran  dimensi  lubang  keluar flue  gas dengan  cara  buka  tutup  dengan  menggunakan plat dan dikontrol dengan termokopel, sehingga: Q sf = kalor yang hilang akibat gas buang[16, 24], = m udara x C p3 x (T flu –T amb )     (kJ/kg bahanbakar) = 28 x1,040 x (550 – 313)    (kJ/kg bahanbakar) = 6901,44 (kJ/kg bahanbakar)

## Kalor untuk menghilangkan kadar air dari pembakaran hidrogen
Q mh =  kalor  untuk  menghilangkan  kadar  air  dari pembakaran hidrogen[16]
𝑄 𝑚𝑕 = 9∗𝐻 100 𝑥 (𝑕 𝑔− 𝑕 𝑓 ) (kJ/kg bahanbakar)
Dimana:
H  =  Hidrogen  analisa  ultimat  yang  besarannya  berbeda untuk tiap jenis briket (tabel 1). h g =  entalpi uap panas lanjut pada tekanan rendah [19] h f =  entalpi jenuh pada temperatur suplai udara [19] Sehingga:
Q mh = 265,7 x H  (kJ/kg bahanbakar) Hasil perhitungan Q mh untuk tiap macam briket dapat dilihat pada tabel 3.
Kalor untuk menghilangkan kadar air yang ada pada bahan bakar
Q mf = kalor untuk menghilangkan kadar air yang ada pada bahanbakar
[16]. 𝑄 𝑚𝑓 = 𝑀1 100 1− 𝑀1 100 𝑥 (𝑕 𝑔 −
𝑕 𝑓 ) (kJ/kgbhnbakar) Dimana: M 1 = kadar air untuk tiap briket yang berbeda (analisa proksimat) (tabel 1).
𝑄 𝑚𝑓 =  2952,4 𝑥 ( 𝑀1 100
1− 𝑀1 100 ) (kJ/kg bahanbakar)Hasil perhitungan Q mf untuk tiap macam briket dapat dilihat pada tabel 3.
Energi yang diserap batu tahan api dan plat baja tungku.
Q tapb = energi yang diserap batu tahan api dan plat baja tungku.
Energi yang diserap batu tahan api dan plat baja  tungku  diperhitungkan  atas  kehilangan energi secara konveksi dan konduksi. Mempertimbangkan  ruang  bakar  berisi  briket batubara  yang    menghambat  aliran  udara  suplai, maka  sulit  untuk  mengategorikan  aliran  fluida sebagai  udara  yang  mengalir  baik  secara  laminar maupun  turbulen.  Untuk  itu,  maka  dalam perhitungan konveksi, koefisien pindahan konveksi  ruang  bakar  (h rb )  diambil  sebesar  250 W/m 2o K atau 900 kJ/m 2 .jam. o K untuk jenis aliran paksa [19]. Untuk itu diperhitungkan energi yang hilang  secara  konveksi  akibat  pergerakan  udara panas ini. Dinding utama tungku atau ruang bakar direncanakan  dari  bahan  tahan  api  yaitu  susunan batu tahan api setebal 10 cm yang direkat dengan semen  tahan  api.  Sedangkan,  di  bagian  luarnya dipakai  plat  baja  tipis  dengan  ketebalan  2  mm. Untuk  kehilangan  energi  secara  konduksi  maka diperhitungkan  karena  adanya  batu  tahan  api  dan plat  baja  tipis  ini.  Kehilangan  energi  konveksi  di bagian  luar  tungku  tidak  diperhitungkan  karena diasumsikan  udara  luar  tungku  tidak  bergerak mengalir.
Besarnya  tahanan  energi  konveksi  dan konduksi  untuk  bahan  tungku  yang  terbuat  dari batu tahan api dan plat baja tipis:
𝑋 𝑡𝑎𝑝𝑏 = 1 2𝜋 ∗ 𝑟 𝑙𝑡𝑎 ∗ 𝐿 𝑡𝑎 ∗ 𝑕 𝑟𝑏 + ln⁡( 𝑟𝑙𝑡𝑎 𝑟𝑑𝑡𝑎 ) 2𝜋 ∗ 𝐿 𝑙𝑡𝑎 ∗ 𝑘 𝑡𝑎 + ln⁡( 𝑟𝑙𝑝𝑏 𝑟𝑑𝑝𝑏 ) 2𝜋 ∗ 𝐿 𝑝𝑏 ∗ 𝑘 𝑝𝑏 Dimana: r lta = Radius luar tungku batu tahan api r dta = Radius dalam tungku batu tahan api L ta = Tebal tungku batu tahan api k ta = Konduktifitas batu tahan api [21] k pb = Konduktifitas plat baja [21]

## Sehingga:
X tapb  = 0,0274
Sehingga  kehilangan  besar  energi  akibat  konveksi  dan konduksi ini atau energi yang diserap batu tahan api dan plat baja tungku adalah
𝑄 𝑡𝑎𝑝𝑏 = 𝑇 𝑏𝑟 − 𝑇 𝑎𝑚𝑏 𝑋 𝑡𝑎𝑝𝑏 T br adalah temperatur briket untuk tiap-tiap macam batubara hasil proses aglomerasi seperti pada tabel 2. Sehingga:
Q tapb = 36,5 x (T br -313)   (kJ/jam) Hasil perhitungan energi yang diserap batu tahan api dan plat baja seperti pada tabel 3.

## Kehilangan kalor melalui tutup tungku.
Tutup  tungku  dibuat  dari  campuran  semen  batu ( concrete cement ).
Besarnya  tahanan  kalor  konveksi  dan  konduksi  untuk tutup tungku:
𝑋 𝑡𝑡𝑝 = 1 𝐴 𝑡𝑡𝑝 ∗ 𝑕 𝑟𝑏 + 𝐿 𝑡𝑡𝑝 𝐴 𝑡𝑡𝑝 ∗ 𝑘 𝑡𝑡𝑝
Dimana: A ttp = luas tutup tungku = 0,12   (m 2 ) k ttp = koefisien konduksi [21] Sehingga: X ttp = 0,18.
Sehingga kehilangan kalor melalui tutup tungku: 𝑄 𝑡𝑡𝑝 = (𝑇𝑏𝑟 − 𝑇𝑎𝑚𝑏 ) 𝑋𝑡𝑡𝑝 (kJ)
= 5,56  x (T br – 313)    (kJ/jam)
Hasil  perhitungan  energi  yang  diserap  tutup  tungku seperti pada tabel 3.

## Energi yang dibutuhkan untuk peleburan skrap aluminium
Peleburan  aluminium  memerlukan  tiga  tahapan yaitu  tahap  pemanasan  menjelang  proses  perubahan padat  menjadi  cair  (temperatur  313  ke  933 o K),  proses perubahan  padat  menjadi  cair  (dari  solid  933 o K  ke  cair atau  lebur  933 o K)  dan  pemanasan  untuk  penuangan (dari 933 o K ke titik tuang 1023 o K).
Temperatur  lebur  aluminium  adalah  933 o K  [17], namun  untuk  mengatasi  kekentalan  (solidifikasi)  yang cepat,  maka  diambil  temperatur  yang  lebih  besar  yaitu 1023 o K  [8]  dengan  pertimbangan  bahwa  skrap aluminium  yang  terdiri  dari  bermacam  paduan  tidak diketahui jenis atau paduan yang terkandung sebenarnya serta  utamanya  untuk  menjaga  temperatur  menjelang penuangan untuk skrap aluminium.
Latent  heat  Fusion  adalah  kalor  yang  diserap sebagai suatu perubahan phasa dari liquid ke solid atau sebaliknya pada proses temperatur konstan.
Total  energi  yang  dipelukan  untuk  melebur  sekrap aluminium:
Q al = m al x [L + C p1 (T al933 – T amb )+C p2 (T al1023 – T al933 )]
Dimana: m al = berat sekrap aluminium didalam krusibel volume krusibel x berat jenis.
= (0,0195 m 3 )x (2700 kg/m 3 ) = 52,65  kg. Diambil: 50 kg. L al = Latent Heat Fusion [17] C p1 = Specific Heat pada temperatur ambient [18]. C p2 = Specific heat pada temperatur titik lebur [18].
Sehingga: Q al = 50 * 1055,8  (kJ) = 52.790   (kJ)

## Perhitungan Waktu Peleburan
Waktu  yang  diperlukan  untuk  melebur sekrap  aluminum  dapat  diperhitungkan  dengan cara sebagai berikut:
t = waktu lebur = 𝑄𝑎𝑙 𝑄𝑘𝑟 (jam) = 52790 216.92∗(𝑇𝑏𝑟 −1023) (jam) = 243,4 (𝑇𝑏𝑟 −1023) (jam)
Dengan  demikian,  waktu  untuk  peleburan skrap  aluminium  untuk  masing-masing  briket dapat dihitung dengan  masing-masing  temperatur briket.  Hasil  perhitungan  dapat  dilihat  pada  tabel 3.

## Perhitungan Banyaknya Briket untuk Peleburan
Berat  briket  masing-masing  jenis  yang diperlukan  untuk  peleburan  skrap  aluminium dapat dihitung dengan:
𝑚 𝑏𝑟 = 𝑄𝑡𝑎𝑝𝑏 + 𝑄𝑘𝑟 𝑄𝑘𝑟  ∗𝑡+ 𝑄𝑎𝑙 𝑄𝑏𝑟 − (𝑄𝑠𝑓 + 𝑄𝑚 𝑕 + 𝑄𝑚𝑓 ) (jam)
Hasil pehitungan dimasukkan ke dalam tabel 3.

## Analisa Efisiensi Tungku
Perhitungan ini  menunjukkan tingkat daya guna  tungku  dalam  proses  peleburan.  Efisiensi 100%  akan  terjadi  bilamana  keseluruhan  energi yang  diberikan  ke  dalam  tungku  dapat  seutuhnya melebur  skrap  aluminium.  Hal  ini  tidak  akan mungkin  tercapai,  karena  banyaknya  kerugian yang harus diatasi oleh sistem pembakaran.

## Gambar 2: Ilutrasi energi masuk dan keluar sistem
Tabel 3: Energi untuk Tungku
No Kode Qbr Qsf Qmh Qmf Qtapb Qttp Qal Qkr t mbr (kJ/kg bhbkr) (kJ/kg bhbkr) (kJ/kg bhbkr) (kJ/kg bhbkr) (kJ/jam) (kJ/jam) (kJ) (kJ/jam) (jam) kg 1 SA60P10C15 33973 6901 1392.27 14.54 29236.5 4453.56 52790 19739.72 2.67 7.62 2 SAtc 33038 6901 914.01 20.51 24090.0 3669.60 52790 - - - 3 B60P20C15 34911 6901 1873.19 31.33 30915.5 4709.32 52790 29718.04 1.78 6.47 4 Btc 31819 6901 1812.07 9.78 28908.0 4403.52 52790 17787.44 2.97 8.85 5 SB60P20C5 28312 6901 2290.33 171.83 30733.0 4681.52 52790 28633.44 1.84 9.02 6 SBtc 27038 6901 2072.46 109.62 20622.5 3141.40 52790 - - -
Dari  gambar  2  dapat  dijadikan  landasan  dalam menghitung  efisiensi  tungku  yaitu  besarnya  energi masuk  dan  energi  keluar.  Skrap  aluminium  dan  udara masuk  kedalam  sistem  dalam  kondisi  temperatur ambient,  jadi  tidak  membawa  energi,  pada  sisi  keluar terbagi  dua  yaitu  cairan  aluminium  yang  berguna  dan energi hilang dan terserap adalah merupakan rugi-rugi.
Sehingga  dengan  demikian  efisiensi  tungku dapat diperhitungkan dengan cara seperti berikut:
% = 𝑄 𝑎𝑙 𝑄 𝑏𝑟 ∗  𝑚 𝑏𝑟
Dengan  memasukkan  besaran-besaran  Q al ,  Q br dan  m br yang  terdapat  pada  tabel  3,  maka  masing-masing efisiensi  tungku  dapat  dihitung  dan  hasilnya  terdapat pada gambar 3.
Gambar 3: Efisiensi Tungku untuk berbagai briket

## KESIMPULAN
Dapat  disimpulkan  bahwa  energi  yang diserap  oleh  krusibel  untuk SAtc dan SBtc bernilai  negatif.  Hal  ini  karena  temperatur  briket SAtc = 973 o K dan  SBtc =878 o K, dan keduanya ini lebih rendah dari temperatur sekrap aluminium =  1023 o K.  Dengan  demikian  energi  yang diberikan  oleh  briket  hanya  banyak  diserap bagian-bagian  dari  tungku  tanpa  mampu  melebur sekrap aluminium di dalam krusibel. Kedua  jenis briket ini bukan briket hasil pencucian (tc = tanpa cuci).
Efisiensi tungku menunjukkan kemampuan  tungku  melebur  sekrap  alumnium 20,38
23,38 18,74 20,68 0 5 10 15 20 25 SA60P10C15 B60P20C15 Btc SB60P20C5 E fi si en si T u n g k u ( % ) Skrap Aluminium Cairan Aluminium
Briket
Energi
Udara Hilang+terserap
berdasarkan  perbandingan  antara  banyaknya  energi yang  diperlukan  untuk  melebur  sekrap  aluminium dengan  energi  yang  disuplai  briket,  Hal  yang  sama ditunjukkan  oleh  Rosen  and  Lee  (2009)  dengan menghitung efisiensi tungku.
Efisiensi  tertinggi  dicapai  B60P20C15,  begitu juga  dengan  berat  briket  yang  dimasukkan  ke  dalam ruang bakar sebesar 6,47 kg relatif lebih sedikit dengan jenis briket lainnya. Sedangkan terkecil tungku krusibel dengan  batubara  tanpa  cuci  jenis  bituminus.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  proses  pencucian  untuk  batubara bituminus  telah  menaikkan  efisiensi  tungku,  namun begitu  juga  dengan  jenis  batubara  lainnya.  Dengan temperatur penyalaan yang tertinggi yaitu 1160 o K dapat dikatakan  bahwa  temperatur  mempunyai  faktor  yang berpengaruh, juga demikian halnya bilamana dibandingkan  dengan  nilai  kalorinya  (lihat  tabel1). Dalam  hal  ini  dapat  dipahami  bahwa  peningkatan temperatur  hasil  pencucian  telah  dapat  meningkatkan efisiensi  tungku.  Membandingkan  tungku  krusibel  ini dengan  tungku  lainnya,  maka  dapat  dilihat  bahwa berdasarkan  [22],  maka  untuk  batch  type  813  s.d 1253 o K  dengan  efisiensi  termal  berkisar  antara  10  s.d. 30%, sehingga tungku krusibel ini mempunyai efisiensi yang  cukup  baik.  Rosen  and  Lee  [12],  menghitung besarnya  efisiensi  yang  didapat  10%  untuk  tungku peleburan berbahanbakar gas alam.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    Peraturan  Menteri  Negara  Lingkungan  Hidup Republik  Indonesia  Nomor  13  Tahun  2012
Tentang  Pedoman  Pelaksanaan Reduce,  Reuse,
Dan Recycle Melalui Bank Sampah
Http://Jdih.Menlh.Go.Id/,  Diakses  27  Desember 2014
[2]  European  Aluminium  Association  and  Organisation of  European  Aluminium  Refiners  and  Remelters, 2006,  Aluminium  Recycling  in  Europe,  The  Road to  High  Quality  Products,  EAA/OEA  Recycling Division, Brussels. http://recycling.world- aluminium.org/uploads/media/fl0000217.pdf. Diakses 27 Desember 2014.
[3] Pugaa, H., J. Barbosaa, D. Soaresa, F. Silvaa, and S. Ribeirob,  2009,  Recycling  of  aluminium  swarf  by direct incorporation in aluminium melts, Journal of Materials Processing Technology, 5195–5203.
[4]    Jolly,.  Mark    and  Xiaojun  Dai,  Energy  efficiency improvement  by  implementation  of  the  novel CRIMSON  aluminium  casting  process,  The Minerals,  Metals  and  Materials  Society  2011 Annual  Meeting  and  Exhibition-TMS  2011.
Energy  Technology  2011:  Carbon  Dioxide  and Other Green House Gas Reduction and Technology  and  Waste  Heat  Recovery,  27 February–3 March 2011, San Diego, CA, USA, pp 55-64.
[5]  Schröder,.  Dominik  and  Hermann  J.  Meyer, Aluminium  Recycling  –  Latest  plant technology  for  energy  efficiency  and environmental  protection,  Heat  Processing, Vulkan-Verlag, 2/2011, Essen-Germany.
[6]  Global Aluminium Recycling: A Cornerstone of  Sustainable  Development  ,  ©2009
International Aluminium Institute , INTERNATIONAL ALUMINIUM INSTITUTE , European Aluminum Association,  Organisation  of  European Aluminium Refiners and Remelters, http://www.world- aluminium.org/media/filer_public/2013/01/1 5/fl0000181.pdf,  diakses  pada  27  Desember 2014.
[7]    Totten,  George  E  and  D  .Scott  Mackenzie, 2003. Handbook of  Aluminium: Volume 1 - Physical  Metallurgy  and  Process,  Marcel Dekker, Inc, New York. page 7, 37
[8]    Dispinar,  Derya.,  and  John  Campbell,  2007. Effect  of  casting  conditions  on  aluminium metal quality, Journal of Materials Processing Technology 182 (2007) 405–410.
[9]    Nukman,  2007,  Proses  Aglomerasi  Air- Minyak  Sawit  untuk  Menurunkan  Kadar Abu  dan  Sulfur  serta  Meningkatkan  Nilai Kalori  Batubara  Semi  Antrasit,  Bituminus dan  Sub  Bituminus,  Disertasi  Program Doktor Universitas Indonesia.
[10]  Dekomposisi Volatile Matter dari Batubara Tanjung Enim dengan Menggunakan Alat Thermogravity Analyzer (TGA). Jurnal MAKARA seri Teknologi, Volume  12, Nomor 2, Nopember 2008, , ISSN 1693- 6698, Halaman 66-69.
[11]    Unit  3  Types  Of  Fuels  And  Their Characteristics, http://www.ignou.ac.in/upload/unit-.pdf, page 42, diakses 27 Desember 2014.
[12]    Roosen,.  Marc  A.,  Dennis  L.  Lee,  2009, Exergy-based Analysis and Efficiency Evaluation  for  an  Aluminium  Melting Furnace  in  a  Die-casting  Plant,  Proceedings of  the  4th  IASME  /  WSEAS  International Conference on ENERGY
&
ENVIRONMENT
(EE'09),http://www.wseas.us/e- library/conferences/2009/cambridge/EE/EE2 2.pdf , diakses pada 27 Desember 2014.
[13]    Nukman  dan  Suhardjo  Poertadji,  2007, Peningkatan  nilai  kalori  batubara  semi antrasit dengan aglomerasi air-minyak sawit, Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin,  POROS, Volume 10, Nomor 3, Juli 2007, ISSN 1410- 6841, Halaman 178-186.
[14]    Nukman  dan  Suhardjo  Poertadji,  2006, Metode  Aglomerasi  Air-Minyak  Sawit
untuk  menurunkan  kadar  Sulfur  pada  batubara Bituminus,  Jurnal  Teknologi,  Fakultas  Teknik, Universitas  Indonesia,  Edisi  No.  4,  Tahun  XX, Desember  2006,  ISSN  0215-1685,  Halaman  279- 286.
[15]    Nukman  dan  Suhardjo  Poertadji,  2006, Pengurangan Kadar Abu dan Sulfur pada Batubara
Sub  Bituminus  dengan  metode  aglomerasi  air- minyak sawit, Jurnal
Sains
Materi
Indonesia,Volume  7,  Nomor  3,  Juni  2006,  ISSN 1411-1098, Halaman 31-36.
[16]    Keating,.  Eugene  L.,  2007,  Applied  Combustion, second  edition,  CRC  Press-Taylor  &  Francis Group,  pages 228, 239, 240, 243.
[17] Crucible furnace, http://materialrulz.weebly.com/uploads/7/9/5/1/79 5167/crucible_furnace__some_more.pdf - diakses
31 Desember 2014.
[18]    Beeley,  Peter,  2001,  Foundry  Technology, Butterworth-Heinemann, Oxford. Page 488
[19]  Incropera, Frank P., David P. Dewitt, Theodore L. Bergman,  and  Adrienne  S.  Lavine,  2007, Fundamentals  of  heat  and  mass  transfer,  John Wiley & Sons, Inc,page 929, 941
[20] Moran, Michael J., and  Howard N. Shapiro, 2006, Fundamentals  of  engineering  thermodynamics,  SI version-5th  ed,  John  Wiley  &  Sons  Ltd,  The Atrium,  Southern  Gate,  Chichester,  West  Sussex, England, pages 47, 772
[21]  Holman, J.P, 1992, Heat Transfer in S.I Units, McGraw-Hill Book Company, London.page 651, 654
[22]Http://www.beeindia.in/energy_managers_auditors/ documents/guide_books/2Ch4.pdf,  pages 99, 100, diakses 28 Desember 2014.
[23]  Bureau of Energy Efficiency, Fuels And Combustion,
http://www.beeindia.in/energy_managers_auditors /documents/guide_books/2Ch1.pdf, page 22, diakses 28 Desember 2014.
[24]  Bureau of Energy Efficiency, Fuels And
Combustion, http://www.beeindia.in/energy_managers_auditors
/documents/guide_books/4Ch1.pdf, page 16, diakses 28 Desember 2014.