5.1 Laboratorium Kimia
a. Penetapan Silika Oksida (SiO2 )
Pada prinsipnya SiO2 adalah bagian yang tidak dapat larut dalam HCl p.a setelah dilarutkan dan dipanaskan/ didihkan selama 30 menit. Untuk mencari kadar silica oksida (SiO2) maka digunakan rumus:
% SiO2 = 100% Contoh Bobot Pijar Sisa Bobot
Reaksi yang terjadi yaitu :
CaCl2
Sample + HCl MgCl2 + H2SiO3 + H4SiO4 + BTL
FeCl3 AlCl3
H2SiO3
H4SiO4 SiO2+ BTL + 2H2O BTL
Silika Modulus (SM) merupakan perbandingan antara kadar SiO2 dengan jumlah kadar oksida-oksida alumina dan besi.
3 3 3 2 2 0 O Fe O Al Si SM
Harga SM dapat bervariasi dari 1,5 - 2,5. jika SM raw mill dinaikkan maka umpan tanur lebih sulit dibakar dan dibutuhkan lebih banyak bahan bakar untuk mendapatkan terak yang mutunya baik.
Tabel 1. Kadar dan Ratio Silika
Kadar Silika Silika Ratio
Tinggi 2,5 – 3.5
Sedang 2,0 – 2,5
Rendah 1,7 – 2,0
SM tinggi, bila kandungan Fe2O3 dan Al2O3 dalam raw meal rendah berakibat: 1) Raw meal susah dibakar menjadi klinker
SO3+ 2HCl + H2O H2SO4+ 2Cl-+ 4H+
H2SO4+ BaCl2 BaSO4 + 2HCl
3) Banyak/bertambah jumlah C2S
4) Kuat tekan rendah tetapi penambahan kekuatan dalam waktu lama tinggi.
SM rendah, bila kandungan Fe2O3dan Al2O3 dalam raw meal tinggi berakibat : 1) Akan menurunkan temperature pembakaran
2) Pembakaran mudah
3) Mempunyai kecenderungan terbentuknya ring dalam klinker terutama jika LSF rendah
4) C3S tinggi
5) Kekuatan awal tinggi
b. Penetapan Bagian Tak Larut (BTL)
Untuk mencari kadar BTL digunakan rumus:
% BTL = 100%
h BobotConto
ijar BobotSisaP
c. Penetapan Belerang Trioksida (SO3 )
Untuk mencari kadar SO3 digunakan rumus sebagai berikut:
% SO3 = 3 100% h BobotConto f kSO ijar BobotSisaP Dimana :
BSP = (bobot cawan + endapan setelah pemijaran) – (bobot cawan kosong) Faktor Kimia (fk) = SO3/BaSO4 = 0.343
Adapun reaksi yang terjadi adalah :
a. Penetapan Kalsium Oksida (CaO)
Pada prinsipnya Ion Ca+2 akan membentuk senyawa kompleks dengan EDTA pada pH larutan ± 12-13. larutan NaOH 2 N berfungsi untuk mempertahankan pH
larutan. Dengan menggunakan calsein sebagai indikator. Untuk mendapatkan kadar CaO digunakan rumus:
CaO = (a-b) N EDTA x Faktor EDTA untuk CaO Atau :
Dimana : a = ml EDTA untuk contoh b = ml EDTA untuk blanko Adapun reaksi yang terjadi adalah: Ca+2+ 2NaOH Ca(OH)2 + 2Na+ Ca+2+ HIn2- CaIn2- + H+
CaIn2- + H2Y2- CaY2- + HIn2- + H+
% 100 ) ( % mgContoh BstCaO fp EDTA b a CaOd. Penetapan Magnesium Oksida (MgO)
Pada prinsip Ion Mg2+ dengan EDTA akan membentuk kompleks pada pH larutan sekitar 10. sebagai indikator digunakan EBT (Eriochrome Black T). Untuk mengihtung kadar MgO yang terkandung dalam contoh maka digunakan rumus berikut:
%MgO = (b – a)ml EDTA x M EDTA x FP x BST MgO x 100% mg contoh
atau
%MgO = (b – a)ml EDTA x Faktor MgO Dimana : a = Volume penitar CaO
b = Volume penitar MgO
Adapun reaksi yang terjadi pada penentuan kadar MgO yaitu: Mg2++ HIn2-(biru) MgIn2-(merah)+ H+
MgIn2-(merah) MgY2- + HIn2-(biru)+ H+
Dalam tanur putar, MgCO3 yang terdapat dalam umpan akan terdisosiasi membentuk MgO dan CO2.
MgCO3 MgO + CO2
MgO yang terbentuk tidak bereaksi dengan oksida-oksida utama seperti SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Sebagian akan terlarut dalam mineral-mineral potensial terak dan sebagian lagi membentuk Kristal MgO. Reaksi MgO dengan air berlangsung sangat lambat dan pada suhu kamar akan berlangsung terus dalam jangka waktu setahun. Pertambahan volume akibat terbentuknya Mg(OH)2 akan menyebabkan timbulnya keretakan pada bangunan yang menggunakan semen dengan kadar MgO melebihi persyaratan.
e. Penetapan Besi Oksida (Fe2O3 ) dan Alumina Oksida (Al 2O3 )
Pada Prinsipnya Ion Fe+3 dan Al+3 dapat ditentukan berdasarkan kecenderungan EDTA membentuk senyawaan kompleks dengan :
1) Ion Fe+3 pada suhu kamar (pH = 2) 2) Ion Al+3 pada keadaan mendidih (pH=3)
Keadaan ini membuka kemungkinan untuk memisahkan Fe+3 dan Al+3 dari larutan yang sama. Untuk menghitung kadar Fe2O3 dan Al2O3 yang terkandung dalam contoh digunakan rumus sebagai berikut:
% 100 % 2 3 2 3 mgContoh O Fe Bst fp EDTA EDTA ml O Fe Atau :% Fe2O3 = ml EDTA x Faktor EDTA Untuk Fe2O3
% 100 % 2 3 2 3 mgContoh O Al Bst fp EDTA EDTA ml O Al Atau :Adapun reaksi yang terjadi yaitu: Fe+3 + 6SCN [Fe(SCN)6] 3-Fe+3 + H2Y-2 FeY-+ 2H+ Al+3 + H2Y-2 AlY-+ 2H+
Modulus Amina merupakan perbandingan antara kadar oksida alumina dan oksida besi. 3 2 3 2 O Fe O Al AM
Harga AM berkisar antara 1,5 – 2,5. Jika AM lebih besar dari 2,5 maka semen tersebut berkadar alumina tinggi, sedangkan bila lebih kecil dari 1,5 dikategorikan sebagai “ferro-cement”. Jika AM dari raw meal dinaikkan maka umpan tanur menjadi lebih sulit dibakar.
Tabel 2. Kadar dan Ratio Alumina
Kadar Alumina Alumina Ratio
Tinggi 2,5 – 3,0
Sedang 1,5 – 2,5
Rendah 1,0 – 1,5
AM tinggi, bila kandungan Al2O3 bertambah dengan atau tanpa menambahkan pasir besi atau menambah kadar Fe2O3 akibatnya:
1) Mempercepat terjadinya proses pengerasan semen, dimana hal ini sulit dikontrol 2) Kandungan C3S tinggi dan menurunkan C4AF
3) Pelepasan panas selama pengerasan tinggi
4) Ketahanan terhadap air laut dan bahan kimia rendah
AM rendah, bila kandungan Fe2O3 bertambah, berakibat : 1) Suhu pembakaran klinker bertambah
2) Fase cair tinggi
3) Reaksi pembentukan klinker lebih cepat 4) Tahan terhadap air laut
5) Panas hidrasi yang ditimbulkan rendah
f. Penetapan CaO bebas (Free Lime)
CaO bebas (free lime) adalah jumlah oksida kalsium yang tidak terikat atau bersenyawa dengan oksida/senyawa lainnya, seperti SiO2, Al2O3, Fe2O3 dan dinyatakan dalam persen (%). Contoh yang dianalisa adalah klinker dan semen. Prinsipnya adalah contoh dilarutkan dengan campuran gliserol : alkohol (1 : 5) dan
dipanaskan hingga berwarna merah, kemudian dititar dengan amonium asetat 0,1 N hingga tidak terjadi perubahan warna. Adapun reaksi yang terjadi yaitu:
CaO + 2C2H5OH Ca(OH)2 (merah) + (C2H5)2O Ca(OH)2 + 2CH3COONH4 (CH3COO)2Ca + 2NH3 + 2H2O
Pada waktu semen digunakan selain reaksi hidrasi senyawa mineral potensial juga terjadi hidrasi CaO bebas.
CaO + H2O Ca(OH)2
Reaksi hidrasi ini berlangsung lambat dan baru selesai pada waktu pengikatan akhir semen, padahal Ca(OH)2 yang terbentuk mempunyai volume lebih besar dari CaO. Pertambahan volume ini (ekspansi) terjadi pada saat semen sudah tidak elastic lagi. Akibatnya terjadi retakan pada beton yang dapat merendahkan mutu bangunan.
5.2 Fisika
a. Setting
Setting berdasarkan pada pengerasan pasta semen merupakan sifat atau material yang dapat mengalir menjadi material yang kaku. Waktu yang diperlukan sebelum berubah sifat tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu suhu, perbandingan air
semen dan karakteristik dari semen itu sendiri.
Standar metode yang secara umum dapat diterima untuk menetapkan waktu setting adalah dengan metode jarum vicat, sedangkan di Amerika metode yang digunakan adalah dengan jarum Gillmore. Kedua metode tersebut didasarkan pada penetrasi pasta semen dan memberikan hasil yang sama.
Sesuai dengan metode jarum vicat, setting awal adalah waktu yang dihitung saat jarum tidak dapat menembus contoh pasta secara total. Untuk memenuhi spesifikasi standar semen portland, setting awal harus tidak boleh kurang dari 30, 45 atau 60 menit, sedangkan setting akhir harus kurang dari 8, 10 atau 12 jam. Masalah pada pengendalian semen yang berkaitan dengan setting time, yaitu mencegah
anomaly dan keseragaman.
Faktor kunci di dalam setting dan khususnya anomali setting adalah jumlah reaktifitas gypsum. Jika gypsum yang ada terlalu sedikit untuk mencegah hidrasi yang cepat dari fase aluminat, akan terjadi quick atau flash set . Di samping memberikan wakti handling yang sangat pendek, pada umumnya juga berkorelasi dengan perkembangan kuat tekan. Sebaiknya jika gypsum yang ada cukup banyak yang terhidrasi, dan dalam bentuk yang reaktif, pengerasan awal disebabkan oleh presipitasi kalsium sulfat dihidrat akan terjadi disebut false set . Pengerasan pada umumnya terbatas dan material pada beberapa kasus dapat mengalir kembali dengan pengadukan lebih lanjut dan semen akan menunjukkan waktu setting dan sifat perkembangan kuat tekan yang normal.
Pada semen dengan retarder yang memenuhi, tanpa kecenderungan , setting dicapai karena hidrasi C3A dan variasi lebih lanjut dari kandungan SO3 tidak terlalu penting disebut setting normal. Jumlah SO3 yang dibutuhkan untuk mencapai waktu setting untuk semen yng normal biasanya pada range 1-3 % dan waktu setting normal adalah range 2-5 jam untuk setting awal dan 3-6 jam untuk setting akhir (beda waktu antara setting awal dan setting akhir biasanya kurang lebih satu jam). Adapun beberapa faktor yang berpengaruh dalam hal ini, yaitu kondisi sekitar, komposisi klinker dan karakteristik semen.
a. Kuat Tekan
Sifat yang sangat penting dari semen portland adalah karakteristik perkembangan kuat tekan. Sifat ini tergantug pada beberapa faktor termasuk proporsi
campuran, suhu, kondisi humidity, ukuran dan bentuk dari benda uji. Waktu curing dipilih sebelum pengujian yang biasanya adalah 1, 3, 7 dan 28 hari tergantung pada spesifikasi nasionalnya.
Perhatian utama dari produsen semen adalah untuk menjamin bahwa semen yang dihasilkan memenuhi kebutuhan dari spesifikasi standar, yang menyatakan persyaratan minimum atau maksimum dari kuat tekan untuk kategori khusus dari semen dan untuk menjamin variasi yang minimum pada karakteristik kuat tekan. Alkali terlarut merupakan hal terpenting dengan jumlah yang bervariasi antara 1,5% (ekuivalen K 2O) karena dapat menaikkan kuat tekan awal (1 dan 3 hari) tetapi menurunkan kuat tekan pada umur-umur selanjutnya (7 hari ke atas). Sejumlah CaO bebas yang biasanya ada dalam klinker akan berpengaruh secara langsung pada perkembangan kuat tekan semen, karena menurunkan kandungan C3 dalam klinker,
kandungan CaO bebas yang cukup tinggi mengindikasikan pembakaran klinker yang tidak sempurna.
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya kuat tekan adalah sebagai berikut:
a) Kehalusan, faktor ini pada umumnya digunakan untuk mengatur kuat tekan semen pada level yang diinginkan dan biasanya ditunjukkan dengan karakteristik luas permukaan yaang ditentukan dengan metode air permeabilitas Blaine (250 – 450 m2/kg). Pada area ini kenaikan kehalusan 10 m2/kg dengan SO3 yang optimal dalam semen akan menaikkan kuat tekan 0,5 – 1,0 Mpa.
b) Prehidrasi, menyebabkan penurunan reaktifitas dari mineral klinker dan bahkan mempengaruhi karakteristik perkembangan kuat tekan semen. Parameter yang sesuai untuk mengetahui derajat prehidrasi dengan berdasarkan pada hal yang mempengaruhi kuat tekan disebut “coorected loss on ignition” (WK). Nilainya (dalam waktu singkat) adalah sama dengan air yang hilang oleh pemanasan contoh sampai 450 oC dikurangi air yang hilang oleh gypsum. Batas bervariasi dengan komposisi semen tetapi pada order of magnitude 0,3 %.
Soundness (Kekekalan) semen mengimplikasikan ekspansi secara berlebihan selama hidrasi pasta, mortar atau beton. Ekspansi secara berlebihan dapat menyebabkan retak dan sebagai akibatnya akan menurunkan kuat tekan dan durabilitas (keawetan). Reaksi kimia yang terjadi selama ekspansi dalam pasta semen Portland, yaitu pembentukan ettringite dari C3A dan SO3, hidrasi dari kapur bebas karena “hard burned ”, dan hidrasi dari MgO kristal ( periclase).
Ekspansi autoclave dapat diturunkan dengan menurunkan Alumina Modulus dari raw material, ini akan menyebabkan sebagian besar MgO menjadi larutan padat dalam mineral klinker, di mana tidak akan menyebabkan pemuaian. Juga perubahan treatment panas pada klinker (khsusnya pada pendinginan lebih cepat dinyatakan dapat meningkatkan unjuk kerja pada auto clave test ).
c. Durabilitas (Keawetan)
Durabilitas dari struktur beton merupakan salah satu sifat yang penting dalam aplikasi di lapangan, tergantung pada sejumlah faktor gabungan dari komposisi komponen beton, karakteristik dari konstruksi dan aspek lingkungan tetapi juga karakteristik dari semen itu sendiri dapat berperan.
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Setelah beberapa waktu mengamati secara langsung proses produksi semen pada PT. Semen Tonasa pangkep , maka kami dapat mengambil beberapa
kesimpulan yaitu :
1. Struktur organisasi pada PT. Semen Tonasa berbentuk garis dan staf . Kedudukan tertinggi berada pada tangan Pemegang Saham yaitu pemerintah . Strukutr organisasi PT.Semen Tonasaa berdasarkan SK
Direksi No.18/Kpts/KK.00.02/04.00/03-2006 , tanggal 10 maret 2006 terdapat pada lampiran .
2. Proses pembuatan semen PT. Semen Tonasa unit II dan III adalah proses kering , bahan baku utama proses pembuatan semen yaitu : batu kapur (limestone) , tanah liat (clay) , sedangkan bahan baku koreksi adalah silica dan pasir besi .
3. Pada prinsipnya , pembuatan semen dapat di bagi menjadi beberapa tahap proses yaitu :
4. Bagus tidaknya mutu produk pembakaran kiln dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu :
a. Perbandingan jumlah bahan bakar dengan bahan yang di bakar b. Waktu kontak material dalam kiln dengan panas
c. Kandungan air mineral d. Nilai kalor bahan bakar e. Komposisi kiln feed
5. Dalam rangka mengurangi emisi gas rumah kaca PT. Semen Tonasa menerapkan Clean development mechanism (CDM) dan alternative fuel research (AFR) di lingkungan kerja . Hal-hal yang dilakukan adalah sebagai berikut :
PENYEDIAAN BAHAN DISTRIBUSI PENGANTONGAN SEMEN PENGGILINGAN SEMEN PEMBAKARAN MENTAH PENGGILINGAN BAHAN MENTAH
a. Penambahan fly ash di finish mill dalam proses pembuatan semen yang akan menurunkan penggunaan klinker di finish mill .
b. Penggunaan AFR yaitu cangkang mete dan sekam padi , dimana pengguanaan AFR dapat menurunkan penggunaan batu bara
sebanyak 5% sertakan menurunkan emisi .
c. Penambahan dust collector dan EP guna menurunkan gas buang pabrik .
6.2 Saran
Mengingat pentingnya proses pembakaran dalam proses pembuatan semen maka banyak hal yang perlu di perhatikan . Karena mutu semen dipengaruhi oleh mutu klinker yang dihasulkan dari proses pembakaran sehingga operator harus cermat dalam mengatus pengopersian dalam kiln .
Peralatan yang di gunakan perusahaan sebaiknya dilakukan perbaikan sebab masih banyak peralatan yang sudah tidak memberikan hasil yang maksimal pada saat pengoperasiannya , sehingga dapat menyebabkan kerugian pada perusahan .
Untuk para karyawan yang terjun langsung dilapangan harus senantiasa memperhatikan keslamatan kerjanya dengan menggunakan peralatan yang telah disediakan untuk menghindari hal yang tidak diingainkan .