BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.10. Alat Utama Pembuatan Semen
2.10. Alat Utama Pembuatan Semen
2.10.2.Roller Mill
Gambar 2. 3 Vertical Roller Mill (Deolalkar, 2007) Prinsip Kerja:
Klinker digiling diatas rotating table oleh 3 buah roller. Roller ini menekan klinker dengan tekanan hydraulic.
Cara Kerja:
Umpan kiln yang telah ditentukan komposisinya lebih dahulu, masuk melalui cerobong feed pada roller mill, dan jatuh di tengah-tengah grinding table. Material tersebut selanjutnya terlempar ke bawah grinding roller akibat adanya gaya sentrifugal yang timbul karena perputaran grinding table. Grinding roller menekan ke bawah menumbuk material yang ada diantara grinding roller dan grinding table. Gas panas yang berasal dari preheater dan cooler yang masing-masing bersuhu masuk 3350C dan 4000C masuk ke roller mill melalui celah-celah grinding table, selanjutnya gas panas ini akan mengeringkan material yang ada diatas grinding table. Kehalusan produk roller mill diatur oleh clasifier yang berputar dengan kecepatan 90 rpm sehingga akan dihasilkan produk dengan kehalusan 90 persen lolos ayakan 90 mikron dan kandungan air maksimal 1%.
Material yang halus akan ditarik ke atas menuju cyclone separator oleh Fan Mill dan akan mengalami pemisahan antara material dan gas. Material yang belum halus karena pengaruh gaya beratnya akan turun ke bawah dan dibawa oleh belt conveyor untuk diumpankan lagi ke Roller mill untuk digiling Kembali (Deolalkar, 2007).
Dalam Pengoperasiannya roller mill dilengkapi dengan : 1) Table liner (Wear ring)
Bagian ini berfungsi untuk melindungi grinding table dan dinding mill dari keausan yang disebabkan oleh material. Fungsi ini sama dengan fungsi liner pada suatu tube mill.
2) Dam ring
Dam ring berfungsi untuk menjaga ketebalan material di atas grinding table.
Grinding bed ini penting untuk menjaga kestabilan dan efektifitas proses penggilingan.
3) Louvre ring
Bagian ini berada di antara mill body dengan grinding table, berfungsi untuk memberi efek putaran pada aliran udara yang masuk ke dalam mill. Dengan kondisi ini aliran udara di dalam mill relatif turbulen sehingga perpindahan panasnya akan lebih efektif.
4) Grinding table
Berbentuk seperti piring, dipinggir-pinggirnya terdapat lubang-lubang sebagai tempat dihembuskannya udara panas untuk pengeringan material.
5) Grinding roller
Merupakan bagian yang berfungsi untuk menggiling dengan memanfaatkan adanya daya tekan ke bawah dan gaya putar antara roller dan grinding table.
6) Classifier
Terletak dibagian atas mill berfungsi untuk mengatur kehalusan produk atau untuk memisahkan antara material yang sudah halus dari material yang masih kasar
2.10.3.Blending Silo
Gambar 2. 4 Blending Silo (Deolalkar, 2007)
Keterangan gambar : 1. Inlet material 2. Aliran ke bag filter 3. Air slide
4. Dust collector
5. Central Hopper 6. Blower
7. Motor
8. Outlet material
Blending silo berfungsi sebagai mixing chamber dan sebagai storage silo, berkapasitas 20.000 ton Raw material diumpankan ke blending silo secara bergantian dengan setting time setiap 36 menit. Bagian-bagian yang mendukung alat ini, yaitu ;
Air Slide : Sebagai alat transport material halus keluar masuk blending silo
Blower : Mengaerasi material dalam silo
Valve : Mengatur kuantitas material keluar dari silo
Central Hopper : Menampung material sementara yang keluar dari silo Prinsip Kerja:
Pencampuran material berdasarkan pembentukan layer-layer material yang berbeda komposisi yang akan bercampur sewaktu material keluar dari silo.
Cara Kerja:
Produk roller mill masuk dari bagian atas blending silo melalui air slide system dan keluar secara bergantian setiap 36 menit sehingga akan terbentuk layer- layer atau lapisan dengan ketebalan maksimal 1m. Kemudian lapisan tersebut akan bercampur sewaktu proses pengeluaran dengan membentuk suatu terowongan.
Pengeluaran material dilakukan bersama melalui 2 dari 10 flow gate pada setiap silo. Pengeluaran melalui flow gate ini diulang dalam selang waktu tertentu, dimana satu siklus lengkap memerlukan waktu 12 menit. Selama proses tersebut material diaerasi oleh 2 unit blower pada bagian bawah layer tersebut. Material yang keluar selanjutnya akan ditampung dalam central hopper melalui air slide yang diatur oleh bukaan valve. Dari central hopper akan dikirim ke dalam kiln feed bin (Deolalkar, 2007).
2.10.4.Suspention Preheater
Gambar 2. 5 Suspension Preheater (Deolalkar, 2007)
Suspention Preheater berfungsi sebagai pemanas awal umpan kiln sehingga terkalsinasi sebagian. Tipe dari Suspention Preheater yang digunakan di PT Semen Gresik Rembang, Tbk adalah tipe double string. Dimana pada setiap string pada preheater terdiri dari 5 tahap (stage) cyclone yang terpasang secara seri satu diatas yang lain. Pada stage teratas di pasang cyclone ganda, yaitu untuk meningkatkan efisiensi pemisahan antara gas panas dan material di dalam preheater. Cyclone I sampai IV berfungsi sebagai pemanas awal material umpan kiln, sedangkan cyclone V dipakai sebagai pemisah produk luar dari calsiner yang telah terkalsinasi Prinsip Kerja:
Prinsip kerja dari suspention preheater adalah memanfaatkan gaya sentrifugal, gaya gravitasi dan gaya angkat gas yang timbul akibat adanya pusaran gas panas yang bercampur dengan material yang berputar dengan arah tangensial
Cara Kerja:
Material masuk ke dalam riser duct tahap I (1), kemudian bercampur dengan gas panas yang masuk ke dalam cyclone. Di dalam cyclone akan terjadi pemanasan material dan proses pemisahan gas dan material. Campuran umpan dan gas panas yang masuk ke dalam cyclone dengan arah tangensial memungkinkan terbentuknya pusaran angin di dalam cyclone. Pusaran angin tersebut menyebabkan terjadinya
gaya sentrifugal, gaya gravitasi dan gaya angkat gas sangat mempengaruhi aliran material dalam cyclone. Material yang kasar karena dipengaruhi oleh gaya sentrifugal menyebabkan material menumbuk dinding cyclone. Akibat tumbukan dan gesekan material pada dinding cyclone material kehilangan pengaruh gaya sentrifugal sehingga material akan jatuh menuju down pipe karena pengaruh gaya gravitasi. Sedangkan material halus gaya yang dominan adalah gaya angkat gas sehingga material tersebut akan naik bersama-sama dengan gas dan keluar dari cyclone.
Material umpan kiln yang jatuh ke riser pipe dimasukkan ke dalam Riser Duct Cyclone stage II (2), kemudian mengalami proses seperti cyclone stage I. Selanjutnya material akan masuk ke dalam cyclone stage III (3) dan cyclone stage IV (4) dan mengalami proses yang sama dengan proses-proses sebelumnya.
Material yang keluar dari cyclone stage III akan masuk ke dalam ILC dan SLC calsiner untuk mengalami proses kalsinasi awal pada kedua calsiner (5) tersebut. Selanjutnya material yang telah terkalsinasi akan terbawa oleh aliran gas masuk ke dalam cyclone stage IV. Material keluar dari cyclone stage IV dan siap diumpankan ke dalam kiln (Deolalkar, 2007).
2.10.5.Rotary Kiln
Gambar 2. 6 Rotary Kiln (Deolalkar, 2007) Keterangan gambar:
1. Inlet chamber 2. Girth gear
5. Speed reducer 6. Blower
3. Nose ring 4. Main gear
7. Inlet gas panas 8. Outlet material
Rotary Kiln merupakan alat utama dalam proses pembuatan semen. Alat ini berfungsi sebagai tempat terjadinya kontak antara gas panas dan material umpan kiln sehingga terbentuk senyawa-senyawa penyusun semen yaitu C3S, C2S, C3A dan C4AF. Kiln putar ini berbentuk silinder yang terbuat dari baja yang dipasang secara horisontal dengan kemiringan 4°, berdiameter 5,6 m; panjang 86 m dan kecepatan putar 2,8 rpm. Kiln tanur mampu membakar umpan dengan kapasitas 7800 ton/jam hingga menjadi terak clinker. Alat ini dilengkapi dengan preheater sebagai pemanas awal dan prakalsiner. Gerakan antara material dan gas panas hasil pembakaran batu bara berlangsung secara counter current. Karena panas yang ditimbulkan batu bara tinggi maka rotary kiln perlu dilapisi batu tahan api pada bagian dalamnya untuk mencegah agar baja tidak meleleh.
Cara Kerja:
Umpan kiln dari preheater akan masuk melalui inlet chamber. Tenaga gerak dari motor dan main gear menyebabkan kiln berputar. Perputaran pada kiln diatur oleh girth gear yang berfungsi sebagai pengaman dan mengurangi beban main gear. Karena pengaruh kemiringan dan gaya putar kiln, maka umpan kiln akan bergerak perlahan disepanjang kiln. Dari arah yang berlawan gas panas hasil pembakaran batu bara dihembuskan oleh burner, sehingga terjadi kontak panas dan perpindahan panas antara umpan kiln dengan gas panas. Kontak panas tersebut akan mengakibatkan terjadinya reaksi kimia untuk membentuk komponen semen.
Pembakaran akan terus berlangsung sampai terbentuk clinker dan akan keluar menuju clinker cooler. Selama proses pembakaran, material akan melewati 4 zona dalam kiln dengan range suhu yang berbeda-beda sehingga dalam kiln akan terjadi reaksi kimia pembentukan senyawa penyusun semen (Deolalkar, 2007).
2.10.6.Clinker Cooler
Gambar 2. 7 Clinker Cooler (Deolalkar, 2007) Keterangan Gambar:
1. Inlet material 2. Grate-grate cooler 3. Motor
4. Drag conveyor 5. Fan udara pendingin
6. Clinker breaker 7. Moveable frame 8. Grizzly bars 9. Clinker outlet
Clinker cooler berfungsi sebagai alat pendingin clinker yang dilakukan secara mendadak. Tujuan dari pendinginan secara mendadak adalah agar dihasilkan clinker yang bersifat amorf sehingga mudah digiling. Terak panas yang bersuhu sekitar 1400℃ keluar dari kiln dan akan segera didinginkan oleh “Reciprocating Grate Cooler“ yang terbagi menjadi 16 kompartemen. Udara dihembuskan oleh 11 undergrate fan dalam cooler untuk mendinginkan terak sampai 82℃.
Prinsip Kerja:
Cooler digerakkan oleh motor penggerak dari compartement I sampai outlet cooler karena adanya gerakan grate yang saling menggeser yang dipasang selang- seling.
Cara Kerja:
Clinker dari rotary kiln jatuh langsung ke cooler dan diterima oleh grate-grate yang bergerak secara perlahan. Dari bagian bawah grate dipasang blower atau fan sebagai penghembus udara dingin. Grate dipasang selang-seling dengan cara menggerakkan grate ini yang disambungkan ke grate-grate yang bergerak pada batang yang digerakkan motor secara bolak-balik. Pada grate terdapat lubang- lubang yang befungsi mengalirkan udara pendingin dari fan dan menyebabkan material yang halus akan lolos dan diangkut oleh drag conveyor. Clinker dapat bergerak dari compartement I sampai outlet cooler yang dilengkapi dengan hammer untuk menghancurkan clinker yang masih berukuran besar. Clinker keluar dari cooler diterima oleh drag conveyor yang akan membawanya ke clinker silo (Deolalkar, 2007).
2.10.7.Finish Mill
Gambar 2. 8 Vertical Roll Mill (Deolalkar, 2007)
Finish Mill digunakan untuk penggilingan dan pencampuran clinker dan gypsum sehingga akan diperoleh produk mill dengan kehalusan yang diinginkan atau yang disebut dengan semen. Finish mill yang digunakan adalah tipe Vertical mill yang terbuat dari plat baja berbentuk vertical, dimana didalamnya dilapisi oleh linier yang terbuat dari baja tuang yang dipasang menempel pada dinding. Tujuan pemasangan linier adalah melindungi sel dari benturan bola-bola penggiling.
Prinsip Kerja:
Klinker digiling diatas rotating table oleh 3 buah roller. Roller ini menekankan klinker dengan tekanan hydraulic
Cara Kerja:
Pada finish mill pabrik Semen Gresik Rembang yaitu menggunakan vertical roll mill, mekanisme kerja Vertical roller mill yaitu material masuk melalui cerobong Feed (1) pada roller mill, kemudian material jatuh di tengah-tengah Grinding table (2). Material pada Grinding table selanjutnya terlempar ke bawah Grinding roller (3) akibat adanya gaya sentrifugal menyebabkan grinding table berputar. Grinding roller menekan ke bawah menumbuk material yang ada
diantara grinding roller dan grinding table. Gas panas 333°C yang berasal dari preheater dan dari cooler 400°C masuk ke roller mill melalui celah-celah grinding table, selanjutnya gas panas akan mengeringkan material yang ada di atas grinding table. Material yang halus akan ditarik oleh Classifier (4) ke atas menuju cyclone separator oleh ID Fan Mill untuk mengalami pemisahan antara material dan gas.
Sedangkan material yang belum halus karena pengaruh gaya beratnya akan turun ke bawah kemudian keluar melalui mill reducer dan diumpankan kembali ke roller mill untuk digiling kembali. Material halus akan ditarik oleh fan masuk separator untuk dilakukan pemisahan antara material halus dan yang kasar. Material semen yang halus akan langsung dibawa ke semen Silo, sedangkan yang masih kasar akan direcycle ke finish mill untuk digiling lagi.