MAKALAH BAHAN KONSTRUKSI TEKNIK KIMIA PROSES INDUSTRI SEMEN
DOSEN PENGAMPU
Prof. Syaiful Bahri , M.Si,PhD, AMIChemE
DISUSUN OLEH Siti Nur Haliza
1807111235
UNIVERSITAS RIAU FAKULTAS TEKNIK
TEKNIK KIMIA
2018
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat dan karunia-Nya sehingga makalah tentang materi Proses Industri Semen ini dapat diselesaikan. Makalah ini disusun dalam rangka memenuhi nilai tugas Mata Kuliah Bahan Konstruksi Teknikk Kimia.
Pada kesempatan ini, saya tidak lupa menyampaikan rasa terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu selama penyusunan makalah ini terutama untuk Dosen Prof. Syaiful Bahri , M.Si,PhD, AMIChemE. Pembimbing Mata Kuliah Bahan Konstruksi Teknik Kimia, orang tua saya yang selalu memberikan dukungan serta teman-teman yang telah membantu.
Dengan penuh kesadaran, maka makalah ini pun tidak luput dari segala kekurangan.
Segala kritik dan saran dari pembaca yang sifatnnya memperbaiki, menyempurnakan dan mengembangkan makalah ini sangat saya harapkan.
Akhirnya saya berharap semoga makalah ini bermanfaat bagi kita pada umumnya dan bagi saya khususnya.
Pekanbaru , 15 Desemberr 2018 Penyusun
DAFTAR ISI
Kata pengantar...2
Daftar isi...3
I. PENDAHULUAN a. Latar Belakang...4
b. Rumusan Masalah...5
c. Tujuan...5
II. TINJAUAN PUSTAKA a. Proses pembuatan semen...7
b. Proses kering...15
c. Proses basah...17
d. Klinker...18
e. Senyawa dalam semen...18
f. Aplikasi...20
III. PENUTUP a. Kesimpulan...25
b. Saran...25
DAFTAR PUSTAKA...26
BAB I
PENDAHULUAN
a. Latar Belakang
Semen adalah suatu campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis artinya jika dicampur dengan air dengan jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Secara umum semen dapat didefinisikan sebagai bahan perekat yang dapat merekatkan bagian-bagian benda padat menjadi bentuk yang kuat kompak dan keras.
Semen berasal dari kata caementum yang berarti bahan perekat yang mampu mempersatukan atau mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kokoh atau suatu produk yang mempunyai fungsi sebagai bahan perekat antara dua atau lebih bahan sehingga menjadi suatu bagian yang kompak atau dalam pengertian yang luas adalah material plastis yang memberikan sifat rekat antara batuan-batuan konstruksi bangunan.
Semen pada awalnya dikenal di Mesir tahun 500 SM pada pembuatan piramida, yaitu sebagai pengisi ruang kosong diantara celah-celah tumpukan batu. Semen yang buat bangsa Mesir merupakan kalsinasi gypsum yang tidak murni, sedang kalsinasi batu kapur mulai digunakan pada zaman Romawi. Kemudian bangsa Yunani membuat semen dengan cara mengambil tanah vulkanik (volcanic tuff) yang berasal dari pulau santoris yang kemudian dikenal dengan santoris cement. Bangsa Romawi menggunakan semen yang diambil dari material vulkanik yang ada di pegunungan Vesuvius dilembah napples yang kemudian dikenal dengan nama pozzulona cement, yang diambil dari sebuah nama kota di Italia yaitu pozzoula.
Penemuan bangsa Yunani dan Romawi ini mengalami perkembangan lebih lanjut mengenai komposisi bahan dan cara pencampurannya, sehingga diperoleh motlar yang baik. Pada abad pertengahan, kualitas motlar mengalami penurunan yang disebabkan oleh pembakaran limestone kurang sempurna, dengan tidak adanya tanah vulkanik.
Pada tahun 1756 Jhon Smeaton seorang Sarjana Inggris berhasil melakukan penyelidikan terhadap batu kapur dengan pengujian ketahanan air. Dari hasil percobaannya disimpulkan bahwa batu kapur lunak yang tidak murni dan mengandung tanah liat merupakan bahan pembuat semen hidrolis yang baik. Batu kapur yang dimaksud tersebut adalah kapur hidrolis ( hydroulic lime ). Kemudian oleh Vicat ditemukan bahwa sifat hidrolis akan bertambah baik jika ditambahkan juga silika atau tanah liat yang mengandung alumina dan silika. Akhirnya Vicat membuat kapur hidrolis dengan cara pencampuran tanah liat (clay) dengan batu kapur (limestone) pada perbandingan tertentu. Kemudian campuran tersebut dibakar (dikenal dengan Artificial lime twice kilned)
Pada tahun 1811, James Frost mulai membuat semen yang pertama kali dengan cara seperti Vicat yaitu dengan mencampurkan dua bagian kapur dan satu bagian tanah liat.
Hasilnya disebut Frost’s Cement. Pada tahun 1812 prosedur tersebut diperbaiki dengan menggunakan campuran batu kapur yang mengandung tanah liat dan ditambahkan tanah Argillaceus (mengandung 9-40% silika). Semen yang dihasilkan disebut British Cement.
Usaha untuk membuat semen pertama kali dilakukan dengan cara membakar campuran batu kapur dan tanah liat. Joseph Aspadin yang merupakan orang Inggris pada tahun 1824 mencoba membuat semen dari kalsinasi campuran batu kapur dengan tanah liat yang telah dihaluskan, digiling dan dibakar menjadi lelehan dalam tungku, sehingga terjadi penguraian batu kapur (CaCO3) menjadi batu tohor (CaO) dan karbondioksida (CO2). Batuan kapur tohor (CaO) bereaksi dengan senyawa-senyawa lain membentuk klinker kemudian digiling sampai menjadi tepung yang kemudian dikenal dengan Portland.
[ Walter H. Duda, 1976 ] b. Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah proses pembuatan semen?
2. Bagaimanakah proses kering pembuatan semen?
3. Bagaimanakah proses basah pembuatan semen?
4. Apa yang dimaksud dengan klinker?
5. Apa saja bentuk aplikasi dari semen?
c. Tujuan
1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dan proses pembuatan semen 2. Untuk mengetahui aplikasi dari semen
3. Untuk mengetahui apa itu klinker
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA a. Proses Pembuatan Semen
1. Penambangan Bahan Baku
Bahan baku utama yang digunakan dalam proses pembuatan semen adalah batu kapur dan tanah liat. Kedua bahan baku tersebut diperoleh dari proses penambangan di quarry.
Penambangan bahan baku merupakan salah satu kegiatan utama dalam keseluruhan proses produksi semen. Perencanaan penambangan bahan baku sangat menentukan pada proses – proses selanjutnya yang akhirnya bermuara pada kualitas dan kuantitas semen. Penambangan bahan baku yang tidak terencana dan terkontrol dengan baik akan menyebabkan gagalnya pemenuhan target untuk tahap produksi selanjutnya yang jika dihubungkan dengan kualitas dan biaya produksi secara keseluruhan dapat menurunkan daya saing produk terhadap produk yang sama yang dihasilkan oleh pesaing Persyaratan kualitas batu kapur & tanah liat dalam proses penambangan adalah sebagai berikut :
a. Batukapur
52% <Cao< 54% dan MgO < 18%
b. Tanah liat
60%<SiO2 <70% dan 14%Al2O3<17%
Tahapan proses penambangan adalah sebagai berikut:
a. Pengupasan tanah penutup ( Stripping )
b. Pemboran dan peledakan ( Drilling and Blasting )
c. Penggalian/Pemuatan ( Digging/Loading )
d. Pengangkutan ( hauling )
e. Pemecahan ( crushing )
2. Penyiapan Bahan Baku
Bahan baku berupa batu kapur dan tanah liat akan dihancurkan untuk memperkecil ukuran agar mudah dalam proses penggilingan. Alat yang digunakan untuk menghancurkan batukapur dinamakan Crusher. Dan alat yang digunakan untuk memecah tanah liat disebut clay cutter.
Pada umumnya Crusher digunakan untuk memecah batu dari ukuran diameter ( 100 – 1500 mm ) menjadi ukuran yang lebih kecil dengan diameter ( 5 – 300 mm ) dengan sistim pemecahan dan penekanan secara mekanis.
Batu Kapur ( 800 x 800 mm ) 18 % H2O masuk Hopper melewati Wobbler Feeder. Batu Kapur < 90 mm akan lolos tanpa melewati Crusher ( 700 T/ J ). Tanah Liat ( 500 x 500 mm ) 30 % H2O masuk Hopper melewati Apron Feeder dipotong -2 menggunakan Clay Crusher menjadi ukuran 95 % lolos 90 mm. Produk dari Limestone Crusher dan Clay Crusher bercampur dalam Belt Conveyor dan ditumpuk di dalam Storage Mix.
Setelah itu raw material akan mengalami proses pre-homogenisasi dengan pembuatan mix pile. Tujuan pre-homogenisasi material adalah untuk memperoleh bahan baku yang lebih homogen.
3. Penggilingan Awal
Bahan baku lainnya yang digunakan untuk membuat semen adalah bahan baku penolong yaitu pasir besi dan pasir silika. Pasir besi berkontribusi pada mineral Fe2O3 dan pasir silka berkontribusi pada mineral SiO2. Kedua bahan baku penolong tersebut akan dicampur dengan pile batukapur & tanah liat masuk ke proses penggilingan awal, dimana jumlahnya ditentukan oleh raw mix design.
Alat utama yang digunakan dalam proses penggilingan dan pengeringan bahan baku adalah Vertical Roller Mill (VRM). Media pengeringnya adalah udara panas yang berasal dari suspention-preheater dengan suhu sebesar 300 – 400 oC.
Vertical roller mills merupakan peralatan yang tepat untuk penggilingan dan pengeringan material yang relatif basah. Penggilingan & pengeringan dapat dilakukan secara effisien didalam satu unit peralatan.
Vertical roller mill menjalankan 4 fungsi utama didalam satu unit peralatan, yaitu : a. Penggilingan ( Roller & grinding table )
b. Pengeringan (gas buang kiln, cooler, AH1)
c. Pemisahan (Separator)
d. Transportasi (Gas pengering ID Fan)
Bahan baku masuk ke dalam Vertical Roller Mill (Raw Mill) pada bagian tengah (tempat penggilingan), sementara itu udara panas masuk ke dalam bagian bawahnya. Material yang sudah tergiling halus akan terbawa udara panas keluar raw mill melalui bagian atas alat tersebut. Material akan digiling dari ukuran masuk sekitar 7,5 cm menjadi max 90μm. Penggilingan menggunakan gaya centrifugal di mana material yang diumpankan dari atas akan terlempar ke samping karena putaran table dan akan tergerus oleh roller yang berputar karena putaran table itu sendiri.Kemudian material akan mengalami proses pencampuran (Blending) dan homogenisasi di dalam Blending Silo. Alat utama yang digunakan untuk mencamnpur dan menghomogenkan bahan baku adalah blending silo, dengan media pengaduk adalah udara.
4. Proses Pembakaran
Dalam proses pembakaran dibagi menjadi 3 tahapan, yaitu :
a.Pemanasan Awal (Preheating)
Setelah mengalami homogenisasi di blending silo, material terlebih dahulu ditampung ke dalam kiln feed bin. Alat utama yang digunakan untuk proses pemanasan awal bahan baku adalah suspension pre-heater.
Suspension preheater merupakan salah satu peralatan produksi untuk memanaskan awal bahan baku sebelum masuk ke dalam rotary kiln. Suspension preheater terdiri dari siklon untuk memisahkan bahan baku dari gas pembawanya, riser duct yang lebih berfungsi sebagai tempat terjadinya pemanasan bahan baku (karena hampir 80% -90% pemanasan debu berlangsung di sini), dan kalsiner untuk sistem-sistem dengan proses prekalsinasi yang diawali di SP ini. Pada awalnya proses pemanasan bahan baku terjadi dengan mengalirkan gas hasil sisa proses pembakaran di kiln melalui
suspension preheater ini. Namun dengan berkembangnya teknologi, di dalam suspension preheater proses pemanasan ini dapat dilanjutkan dengan proses kalsinasi sebagian dari bahan baku, asal peralatan suspension preheater ditambah dengan kalsiner yang memungkinkan ditambahkannya bahan bakar (dan udara) untuk memenuhi kebutuhan energi yang diperlukan untuk proses kalsinasi tersebut. Peralatan terakhir ini sudah banyak ditemui untuk pabrik baru dengan kapasitas produksi yang cukup besar, dan disebut dengan suspension preheater dengan kalsiner.
Suspension pre-heater yang digunakan terdiri dari 2 bagian, yaitu in-line calciner (ILC) dan separate line calciner (SLC). Material akan masuk terlebih dahulu pada cyclone yang paling atas hingga keluar dari cyclone kelima. Setelah itu, material akan masuk ke dalam rotary kiln.
Penggunaan kalsiner mempunyai keuntungan sebagai berikut :
Diameter kiln dan thermal load-nya lebih rendah terutama untuk kiln dengan kapasitas besar. Pada sistem suspension preheater tanpa kalsiner, 100% bahan bakar dibakar di kiln.
Dengan kalsiner ini, dibandingkan dengan kiln yang hanya menggunakan SP saja, maka suplai panas yang dibutuhkan di kiln hanya 35% - 50%. Biasanya sekitar 40 % bahan bakar yang dibakar di dalam kiln, sementara sisanya dibakar di dalam kalsiner. Sebagai konsekuensinya untuk suatu ukuran kiln tertentu, dengan adanya kalsiner ini, kapasitas produksinya dapat mencapai hampir dua kali atau dua setengah kali lipat dibanding apabila kiln tersebut dipergunakan pada sistem suspension preheater tanpa kalsiner. Kapasitas kiln spesifik, dengan penggunaan kalsiner ini, bisa mencapai 4,8 TPD/m3.
Di dalam kalsiner dapat digunakan bahan bakar dengan kualitas rendah karena temperatur yang diinginkan di kalsiner relatif rendah (850 - 900 oC), sehingga peluang pemanfaatan bahan bakar dengan harga yang lebih murah, yang berarti dalam pengurangan ongkos produksi, dapat diperoleh.
Dapat mengurangi konsumsi refraktori kiln khususnya di zona pembakaran karena thermal load-nya relatif rendah dan beban pembakaran sebagian dialihkan ke kalsiner.
Emisi NOx-nya rendah karena pembakaran bahan bakarnya terjadi pada temperatur yang relatif rendah.
Operasi kiln lebih stabil sehingga bisa memperpanjang umur refraktori.
Masalah senyawa yang menjalani sirkulasi (seperti alkali misalnya) relatif lebih mudah diatasi.
b.Pembakaran (Firing)
Alat utama yang digunakan adalah tanur putar atau rotary kiln. Di dalam kiln terjadi proses kalsinasi (hingga 100%), sintering, dan clinkering. Temperatur material yang masuk ke dalam tanur putar adalah 800–900 oC, sedangkan temperatur clinker yang keluar dari tanur putar adalah 1100-1400 oC.
Kiln berputar (rotary kiln) merupakan peralatan utama di seluruh unit pabrik semen, karena di dalam kiln akan terjadi semua proses kimia pembentukan klinker dari bahan bakunya (raw mix). Secara garis besar, di dalam kiln terbagi menjadi 3 zone yaitu zone kalsinasi, zone transisi, dan zone sintering (klinkerisasi). Perkembangan teknologi mengakibatkan sebagian zone kalsinasi dipindahkan ke suspension preheater dan kalsiner, sehingga proses yang terjadi di dalam kiln lebih efektif ditinjau dari segi konsumsi panasnya. Proses perpindahan panas di dalam kiln sebagian besar ditentukan oleh proses radiasi sehingga diperlukan isolator yang baik untuk mencegah panas terbuang keluar. Isolator tersebut adalah batu tahan api dan coating yang terbentuk selama proses. Karena fungsi batu tahan api di tiap bagian proses berbeda maka jenis batu tahan api disesuaikan dengan fungsinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan coating antara lain :
1. komposisi kimia raw mix
2. konduktivitas termal dari batu tahan api dan coating 3. temperatur umpan ketika kontak dengan coating
4. temperatur permukaan coating ketika kontak dengan umpan 5. bentuk dan temperatur flame
Pada zone sintering fase cair sangat diperlukan, karena reaksi klinkerisasi lebih mudah berlangsung pada fase cair. Tetapi jumlah fase cair dibatasi 20-30 % untuk memudahkan terbentuknya coating yang berfungsi sebagai isolator kiln.
Pada kiln tanpa udara tertier hampir seluruh gas hasil pembakaran maupun untuk pembakaran sebagian bahan bakar di calciner melalui kiln. Karena di dalam kiln
diperlukan temperatur tinggi untuk melaksanakan proses klinkerisasi, maka kelebihan udara pembakaran bahan bakar di kiln dibatasi maksimum sekitar 20 – 30%, tergantung dari bagaimana sifat rawmeal mudah tidaknya dibakar (burnability of the rawmix).
Dengan demikian maksimum bahan bakar yang dibakar di in-line calciner adalah sekitar 20 – 25%. Pada umumnya calciner jenis ini bekerja dengan pembakaran bahan bakar berkisar antara 10% hingga 20% dari seluruh kebutuhan bahan bakar, karena pembakaran di calciner juga akan menghasilkan temperatur gas keluar dari top cyclone yang lebih tinggi yang berarti pemborosan energi pula. Sisa bahan bakar yang berkisar antara 80%
hingga 90% dibakar di kiln. Untuk menaksir seberapa kelebihan udara pembakaran di kiln dalam rangka memperoleh operasi kiln yang baik akan dilakukan perhitungan tersendiri. Kiln tanpa udara tertier dapat beroperasi dengan cooler jenis planetary sehingga instalasi menjadi lebih sederhana dan konsumsi daya listrik lebih kecil dibanding dengan sistem kiln yang memakai cooler jenis grate.
Pada kiln dengan udara tertier, bahan bakar yang dibakar di kiln dapat dikurangi hingga sekitar 40% saja (bahkan dapat sampai sekitar 35%), sedangkan sisanya yang 60% dibakar di calciner. Dengan demikian beban panas yang diderita di kiln berkurang hingga tinggal sekitar 300 kkal/kg klinker. Karena dimensi kiln sangat bergantung pada jumlah bahan bakar yang dibakar, maka secara teoritis kapasitas produksi kiln dengan ukuran tertentu menjadi sekitar 2,5 kali untuk sistem kiln dengan udara tertier dibanding dengan kiln tanpa udara tertier. Sebagai contoh untuk kapasitas 4000 ton per hari (TPD), kiln tanpa udara tertier membutuhkan diameter sekitar 5,5 m. Sedangkan untuk kiln dengan ukuran yang sama pada sistem dengan udara tertier misalnya sistem SLC dapat beroperasi maksimum pada kapasites sekitar 10.000 TPD. Namun kiln dengan udara tertier harus bekerja dengan cooler jenis grate cooler sehingga diperlukan daya listrik tambahan sekitar 5 kWh/ton klinker dibanding kiln dengan planetary cooler.
c. Pendinginan (Cooling)
Alat utama yang digunakan untuk proses pendinginan clinker adalah cooler.
Selanjutnya clinker dikirim menuju tempat penampungan clinker (clinker silo) dengan menggunakan alat transportasi yaitu pan conveyor.
Laju kecepatan pendinginan klinker menentukan komposisi akhir klinker. Jika klinker yang terbentuk selama pembakaran didinginkan perlahan maka beberapa reaksi yang telah terjadi di kiln akan berbalik (reverse), sehingga C3S yang telah terbentuk di kiln akan berkurang dan terlarut pada klinker cair yang belum sempat memadat selama proses pendinginan. Dengan pendinginan cepat fasa cair akan memadat dengan cepat sehingga mencegah berkurangnya C3S.
Fasa cair yang kandungan SiO2-nya tinggi dan cair alumino-ferric yang kaya lime akan terkristalisasi sempurna pada pendinginan cepat. Laju pendinginan juga mempengaruhi keadaan kristal, reaktivitas fasa klinker dan tekstur klinker. Pendinginan klinker yang cepat berpengaruh pada perilaku dari oksida magnesium dan juga terhadap soundness dari semen yang dihasilkan. Makin cepat proses pendinginannya maka kristal periclase yang terbentuk semakin kecil yang timbul pada saat kristalisasi fasa cair.
Klinker dengan pendinginan cepat menunjukkan daya spesifik yang lebih rendah. Hal ini disebabkan proporsi fasa cair yang lebih besar dan sekaligus ukuran kristalnya lebih kecil.
5. Penggilingan akhir
Bahan baku proses pembuatan semen terdiri dari : 1. Bahan baku utama, yaitu terak/clinker.
2. Bahan baku korektif/penolong yaitu gypsum
3. Bahan baku aditif yaitu trass, fly ash, slag, dan lain-lain.
Finish Mill/penggilingan akhir adalah sebuah proses menggiling bersama antara terak dengan 3% - 5% gypsum natural atau sintetis (untuk pengendalian setting dinamakan retarder) dan beberapa jenis aditif (pozzolan, slag, dan batu kapur) yang ditambahkan dalam jumlah tertentu, selama memenuhi kualitas dan spesifikasi semen yang dipersyaratkan.
Proses penggilingan terak secara garis besar dibagi menjadi sistim penggilingan open circuit dan sistim penggilingan closed circuit. Gambar dibawah menunjukkan pada gambar ”a” closed circuit dan gambar ”b” open circuit. Dalam open circuit panjang shell sekitar 4 – 5 kali dari diameter untuk mendapatkan kehalusan yang diinginkan.
Sedangkan dalam closed circuit panjang shell sekitar 3 kali diameter atau kurang untuk mempercepat produk yang lewat. Separator bekerja sebagai pemisah sekaligus pendingin produk semen.
Horizontal Tube Mill/Ball Mill adalah peralatan giling yang sering dijumpai di berbagai industri semen, meskipun sekarang sudah mulai dijumpai vertical mill untuk menggiling terak menjadi semen.
Material yang telah mengalami penggilingan kemudian diangkut oleh bucket elevator menuju separator. Separator berfungsi untuk memisahkan semen yang ukurannya telah cukup halus dengan ukuran yang kurang halus. Semen yang cukup halus akan dibawa udara melalui cyclone, kemudian ditangkap oleh bag filter yang kemudian akan ditransfer ke dalam cement silo.
6. Pengemasan
Pengemasan semen dibagi menjadi 2, yaitu pengemasan dengan menggunakan zak (kraft dan woven) dan pengemasan dalam bentuk curah. Semen dalam bentuk zak akan didistribusikan ke toko-toko bangunan dan end user. Sedangkan semen dalam bentuk curah akan didistribusikan ke proyek-proyek.
Tahapan proses pengemasan dengan menggunakan zak adalah sebagai berikut:
Silo semen tempat penyimpanan produk dilengkapi dengan sistem aerasi untuk menghindari penggumpalan/koagulasi semen yang dapat disebabkan oleh air dari luar, dan pelindung dari udara ambient yang memiliki humiditas tinggi. Setelah itu Semen dari silo dikeluarkan dengan menggunakan udara bertekanan (discharge) dari semen silo lalu dibawa ke bin penampungan sementara sebelum masuk ke mesin packer atau loading ke truck.
b. Proses Kering
Proses pembuatan semen terdiri dari 2 macam, yaitu proses kering dan proses basah. Proses basah memiliki keunggulan karena campuran bahan baku semen menjadi lebih homogen, namun saat ini sudah banyak ditinggalkan karena memerlukan kalori yang lebih besar dalam proses pembuatannya dibandingkan dengan proses kering. Selain itu pada proses basah peralatan yang digunakan lebih kompleks dibandingkan pada proses kering.
Dari segi proses, pembuatan semen meliputi 4 area utama, yaitu:
1.Raw Material Preparation 2.Pyroprocess
3.Cement Grinding
4.Cement Packing & Dispatch
Pada proses kering, proses pembuatan semen dapat diuraikan sebagai berikut:
1. Raw Material Preparation
Raw Material Preparation ( Penyiapan Bahan Baku ) dimulai para area
penambangan (Quarry) Limestone (Batu Kapur) dan Clay (Tanah Liat) sebagai bahan baku utama pembuatan semen. Penambangan batu kapur dilakukan dengan proses Blasting (Peledakan), sedangkan tanah liat menggunakan proses excavation. Kedua material ini masih berupa bongkahan besar sehingga perlu di re-size menggunakan equipment Limestone dan Clay Crusher. Setelah di resize, masing masing material diangkut dengan belt conveyor untuk kemudian disimpan di bangungan storage, baik dalam kondisi masih murni atau sudah dicampur keduanya (mix pile).
Material yang masih disimpan didalam storage memiliki ukuran yang masih besar atau kasar. Untuk keperluan pada proses selanjutnya (Pyroprocess), materialini harus dihaluskan dengan equipment yang disebut Raw Mill (Raw MaterialGrinding) hingga ukurannya menjadi sangat halus (Dust).
Raw Material yangtelah dihaluskan ini selanjutnya disimpan dalam suatu silo (Raw Mill Silo)sebelum masuk ke proses pembakaran (Pyro Process).
2. Pyro Process (Pembakaran)
Untuk memperoleh semen yang homogen dan berkualitas, dilakukan proses pembakaran terhadap bahan baku utama semen (Limestone & Clay) yang telah dihaluskan. Proses ini diawali dengan pemanasan awal pada material menggunakan Pre-heater. Pre-heater merupakan suatu bangunan terdiri daribeberapa stage cyclone.
Proses pemanasan awal pada cyclone-cyclone tersebut memanfaatkan gas panas dari kiln. Kiln atau tanur putar merupakan peralatan utama dalam proses pembakaran bahan baku semen. Pembakaran dikiln dilakukan dengan kiln burner yang berbahan bakar batu bara yang telah dilembutkan menggunakan coal grinding. Batu bara yang telah dilembutkan(coal dust) tersebut disemprotkan melalui burner gun/kiln burner.
Bahan baku semen yang telah dibakar dalam kiln disebut sebagai clinker.Clinker yang keluar dari kiln selanjutnya melewati equipment clinker cooler untuk
didinginkan secara ekstrim. Melalui proses pendinginan secara ekstrim ini, selain agar material dapat disimpan, juga agar clinker menjadi rapuh sehingga memudahkan proses penggilingan. Clinker yang sudah didinginkan menggunakan clinker cooler ini selanjutnya disimpan dalam clinker dome berupa material berbentuk granular
sebelum dilanjutkan pada proses selanjutnya (penggilingan).
3. Cement Grinding
Untuk memperoleh semen jadi clinker perlu digiling menggunakan equipment cement grinding sampai ukuran material (mesh) tertentu (salah satu yang menentukan tipe semen adalah kehalusan atau mesh-nya). Jika diperlukan, dalam proses
penggilingan ini dapat ditambahkan beberapa bahan aditif seperti gypsum dan trass untuk meningkatkan fungsi dan mutu semen. Semen yang sudah jadi ini selanjutnya disimpan dalam silo semen.
4. Cement Packing & Dispatch
Semen dari silo semen telah siap didistribusikan, baik dalam bentuk bulkcement yang langsung diisikan ke dalam bulk truck, atau dalam bentuk kantong/sak. Proses pengepakan ke dalam sak dilakukan menggunakan packing machine yang terhubung dengan truck loader untuk distribusi semen ke berbagai daerah.
c. Proses Basah
Pada proses ini, bahan baku dipecah kemudian dengan menambahkan air dalam jumlah tertentu serta dicampurkan dengan luluhan tanah liat. Bubur halus dengan kadar air 25-40 % (slurry)dikalsinasikan dalam tungku panjang (long rotary kiln).
Langkah Proses Basah
1. Batu kapur dari crusher pertama dan kedua dalam
perbandingan tertentu dengan biji besi, pasir dan clay dalam bentuk slurry, dicampur di dalam raw mill, ditambahkan 47% air hingga membentuk slurry, kemudian
dikanakan proses benifikasi dalam correcting tank.
2. Dicampur lagi dalam blending tank, kemudian
disaring dalam rotary filter untuk mengurangi jumlah air sebelum dibakar
3. Slurry dikenakan pembakaran (kalsinasi) dalam
rotary kiln secara counter current dengan arah spray burner sampai menjadi clinker pada ujung yang lain.
4. Clinker didinginkan dalam clinker cooler
(pendingin putar dengan udara dingin), dan udara panas yang keluar digunakan untuk spray burner.
5. Clinker dicampur dengan gips dalam perbandingan tertentu dan dihaluskan dalam finished mill dan hasilnya ditampung dalam silo.
Kelebihan dan Kekurangan Proses Basah
1. Tungku lebih panjang (90-120m) supaya pemanasan sempurna 2. Pemakaian bahan bakar lebih banyak
3. Pencampuran lebih homogen, karena berbentuk bubur.
4. Tidak banyak debu (dibandingkan proses kering) 5. Kontak dapat baik
6. Pengangkutan bahan lebih mudah, dapat menggunakan pompa.
d. Klinker
Klinker merupakan bahan utama dalam pembuatan semen yang dengan
penambahan kalsium sulfat sedikit akan menjadi semen. Oleh karena itu klinker adalah bahan setengah jadi selama produksi semen, dihasilkan dengan pembakaran limestone dan material yang mengandung alumina silikat seperti clay.Gypsum ditambahkan ke klinker terutama sebagai pengatur waktu pengikatan semen, selain itu juga sangat efektif untuk media penggilingan klinker dengan cara mencegah terjadinya aglomerasi dan pelapisan pada permukaan bola dan dinding mill.
e. Senyawa dalam Semen
1. Bahan Baku Semen (utama)
a. Batu kapur
Susunan batuan yang mengandung 50% CaCO3 sering disebut sebagai batu kapur (gamping) atau dikenal dengn istilah lime stone.
Berdasarkan kadarnya, batu kapur dibedakan menjadi:
1. Batu kapur kadar tinggi (97-99%) 2. Batu kapur kadar menengah (88-90%) 3. Batu kapur mutu rendah (85-87%) 4. Tanah Liat
Tanah liat mempunyai rumus kimia 2SiO3.2H2O (kalolinite) yang pada umumnya oleh masyarakat dikenal sebagai lempung atau clay. Tanah liat yang baik biasanya mengandung SiO2 sebesar 46,5%.
2. Bahan Baku Semen (korektif)
Bahan korektif merupakan bahan yang digunakan apabila ada kekurangn pada salah satu komponen oksida minral pada campuran bahan baku utama, seperti:
1. Pasir besi (Fe2O3) atau Copper slag (Fe.SiO3, Ca2F, CuO), pasir besi berfungsi untuk penghantar panas.
2. Pasir silika (SiO2), kandungan SiO2 sekitar 90-95%. Pasir silika digunakan sebahan bahan tambahan pada pembuatan semen jika kadar SiO2-nya masih rendah.
3. Bahan Baku Semen (tambahan)
Bahan tambahan merupakan bahan yang ditambahkan ke dalam klinker untuk memperbaiki sifat-sifat tertentu semen. Bahan yang ditambahkan adalah gypsum
(CaSO4.2H2O) dan trass (kadar SiO2 tinggi, berfungsi untuk menambah daya tahan asam).
Senyawa Penyusun Semen
1. C3S = 3CaO.SiO2 (trikalsium silikat), berfungsi memberi kekuatan awal pada semen (1 sampai 2 bulan)
2. C2S = 2CaO.SiO2 (dikalsium silikat), berfungsi memberi kekuatan setelah beberapa waktu lama
3. C3A = 3CaO.Al2O3 (trikalsium aluminat), semen menjadi cepat mengeras 4. C4AF = 4CaO.Al2O3.Fe2O3, jika jumlahnya terlalu banyak akan
membahayakan, sebab dapat mengurangi persentase C2S dan C3S
5. MgO dan CaO, dapat menimbulkan terjadinya pengembangan tertunda karena adanya reaksi dengan air
f. Aplikasi
Semen adalah perekat hidraulis bahan bangunan, artinya akan jadi perekat bila bercampur dengan air. Bahan dasar semen pada umumnya ada 3 macam yaitu
klinker/terak (70% hingga 95%, merupakan hasil olahan pembakaran batu kapur, pasir silika, pasir besi dan lempung), gypsum (sekitar 5%, sebagai zat pelambat pengerasan) dan material ketiga seperti batu kapur, pozzolan, abu terbang, dan lain-lain. Jika unsur ketiga tersebut tidak lebih dari sekitar 3 % umumnya masih memenuhi kualitas tipe 1 atau OPC (Ordinary Portland Cement). Namun bila kandungan material ketiga lebih tinggi hingga sekitar 25% maksimum, maka semen tersebut akan berganti tipe menjadi PCC (Portland Composite Cement). Standard dan penggunaannya diberikan sebagai berikut:
Ordinary Portland Cement Tipe I (OPC)
Semen Portland Jenis I adalah semen hidrolis yang dibuat dengan menggiling klinker semen dan gypsum. Semen Portland Jenis I memenuhi persyaratan SNI No. 15-2049- 2004 Jenis I dan ASTM C150-2004 tipe l.
Semen jenis ini digunakan untuk bangunan umum dengan kekuatan tekanan yang tinggi (tidak memerlukan persyaratan khusus), seperti:
• Bangunan bertingkat tinggi
• Perumahan
• Jembatan dan jalan raya
• Landasan bandar udara
• Beton pratekan
• Bendungan saluran irigasi
• Elemen bangunan seperti genteng, hollow, brick/batako, paving block, buis beton, roster, dan lain-lain.
Pozzolan Portland Cement (PPC)
Semen Portland Pozzolan adalah semen hidrolis yang terdiri dari campuran homogen antara semen Portland dan Pozzolan halus, yang diproduksi dengan menggiling klinker semen Portland dan Pozzolan bersama-sama atau mencampur secara rata bubuk semen Portland dan Pozzolan atau gabungan antara menggiling dan mencampur, dimana kadar pozzolan 15 s.d 40% massa Semen Portland Pozzolan.
Semen Portland Pozzolan memenuhi persyaratan SNI 15-0302-2004 type IP-U.
Kegunaan:
• Bangunan bertingkat (2-3 lantai)
• Konstruksi beton umum
• Konstruksi beton massa seperti pondasi plat penuh dan bendungan/dam
• Konstruksi bangunan di daerah pantai, tanah berair (rawa)
• Bangunan di lingkungan garam sulfat yang agresif
• Konstruksi bangunan yang memerlukan kekedapan tinggi seperti bangunan sanitasi, bangunan perairan, dan penampungan air.
Portland Composite Cement (PCC)
Semen Portland Komposit adalah bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama- sama terak Semen Portland dan gipsum dengan satu atau lebih bahan anorganik, atau hasil pencampuran bubuk Semen Portland dengan bubuk bahan anorganik lain.
Semen Portland Komposit memenuhi persyaratan SNI 15-7064-2004. Kegunaan semen jenis ini adalah:
• Konstruksi beton umum
• Pasangan batu dan batu bata
• Plesteran dan acian
• Selokan
• Jalan
• Pagar dinding
• Pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton pratekan, panel beton, bata beton (paving block) dan sebagainya.
PORTLAND CEMENT TIPE II
Semen Portland Tipe II adalah semen yang mempunyai ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Misalnya untuk bangunan di pinggir laut, tanah rawa, dermaga, saluran irigasi, beton massa dan bendungan.
ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE III
Semen jenis ini merupakan semen yang dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal yang tinggi setelah proses pengecoran dilakukan dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin. Misalnya digunakan untuk pembuatan jalan raya, bangunan tingkat tinggi dan bandar udara.
ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE V
Semen Portland Tipe V dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan pada tanah/air yang mengandung sulfat tinggi dan sangat cocok digunakan untuk bangunan di lingkungan air laut. Dikemas dalam bentuk curah.
Super Masonary Cement (SMC)
Adalah semen yang dapat digunakan untuk konstruksi perumahan dan irigasi yang struktur betonnya maksimal K225. Dapat juga digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton hollow brick, paving block, dan tegel.
OIL WELL CEMENT, CLASS G-HSR (HIGH SULFATE RESISTANCE)
Merupakan semen khusus yang digunakan untuk pembuatan sumur minyak bumi dan gas alam dengan kontruksi sumur minyak di bawah permukaan laut dan bumi. OWC yang telah diproduksi adalah Class G, High Sulfat Resistance (HSR) disebut juga sebagai (Basic OWC". Aditif dapat ditambahkan untuk pemakaian pada berbagai kedalaman dan temperatur tertentu.
Special Blended Cement(SBC)
Adalah semen khusus yang diciptakan untuk pembangunan mega proyek jembatan Surabaya Madura (Suramadu) dan cocok digunakan untuk bangunan di lingkungan air laut. Dikemas dalam bentuk curah.
BAB III PENUTUP
a. Kesimpulan
Semen adalah suatu campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis artinya jika dicampur dengan air dengan jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Secara umum semen dapat didefinisikan sebagai bahan perekat yang dapat merekatkan bagian-bagian benda padat menjadi bentuk yang kuat kompak dan keras.
Bahan baku utama pembuatan semen yaitu batu kapur dan tanah liat. Tambahan Bahan baku lainnya yaitu Silika, Pasir Besi, Gypsum. Terdapat beberapa proses
pembuatan semen, yaitu proses kering dan proses basah. Tahap-tahap pembuatan semen meliputi Penambangan Bahan Baku, Penyiapan Bahan Baku, Penggilingan Awal, Proses Pembakaran, Penggilingan akhir, Pengemasan.
b. Saran
Dalam masalah proses industri kimia seperti ini seharusnya dibutuhkan banyak referensi sebagai pembanding tentang bahan yang sudah ada, namun referensi penulis sangatlah terbatas. Sehingga makalah ini tidaklah sempurna, oleh karena itu saran yang membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.
DAFTAR PUSTAKA
http://industrisemen-prosespembuatansemen.blogspot.com/2015/04/tahapan-pembuatan- semen_8.html diakses pada tanggal 21 Desember 2018, pukul 20:00 WIB
https://www.scribd.com/doc/54543497/Proses-Pembuatan-Semen-Kering diakses pada tanggal 23 Desemer 2018, pukul 11:40 WIB.
http://arcrev.blogspot.com/2012/01/jenis-jenis-semen-dan-aplikasinya.html diakses pada tanggal 24 Desember 2018, pukul 00:50 WIB
https://ceeta.wordpress.com/2013/04/04/industri-semen/ diakses pada tanggal 24 Desember 2018, pukul 01:40 WIB
https://www.scribd.com/document/367238912/proses-pembentukan-klinker-di-unit-kiln diakses pada tanggal 24 Desember 2018, pukul 01:30 WIB
