Industri SemenPROSES PEMBUATAN SEMENSemen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton, dll. Semen yang terbaik saat ini adalah semen Portland yang ditemukan tahun 1824 oleh Joseph Aspdin.

Bahan Baku Pembuatan Semen:

1. Batu kapurBatu kapur merupakan Komponen yang banyak mengandung CaCO3 dengan sedikit tanah lia, Magnesium Karbonat, Alumina Silikat dan senyawa oksida lainnya. Senyawa besi dan organik menyebabkan batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning.

2. Tanah LiatKomponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat Klasifikasi Senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang dikandungnya : Kelompok Montmorilonite Meliputi : Monmorilosite, beidelite, saponite, dan nitronite Kelompok Kaolin Meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite, dan halaysite Kelompok tanah liat beralkali Meliputi : tanah liat mika (ilite).

3. Pasir Besi dan Pasir SilikatBahan ini merupakan Bahan koreksi pada campuran tepung baku (Raw Mix) Digunakan sebagai pelengkap komponen kimia esensial yang diperlukan untuk pembuatan semen Pasir Silika digunakan untuk meneikkan kandungan SiO2 Pasir Besi digunakan untuk menaikkan kandungan Fe2O3 dalam Raw Mix.

4. Gypsum ( CaSO4. 2 H2O )Berfungsi sebagai retarder atau memperlambat proses pengerasan dari semen Hilangnya kristal air pada gipsum menyebabkan hilangnya atau berkurangnya sifat gipsum sebagai retarder

PROSES PEMBUATAN SEMENSemen dapat dibuat dengan 2 cara Proses Basah Proses Kering Perbedaannya hanya terletak pada proses penggilingan dan homogenisasi.1. QUARRY ( PENAMBANGAN ):Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika,tanah liat, dan material-material lain yang mengandung kalsium, silikon,alumunium,dan besi oksida yang diekstarksi menggunakan drilling dan blasting.- Penambangan Batu Kapur:Membuang lapisan atas tanah Pengeboran Membuat lubang dengan bor untuk tempat Peledakan Blasting ( peledakan ) Dengan teknik electrical detonation.- Penambangan Batu Silika:Penambangan silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silika merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain. Penambangan dilakukan dengan pendorongan batu silika menggunakan dozer ke tepi tebing dan jatuh di loading area.- Penambangan Tanah Liat:Penambangan Tanah Liat Dilakukan dengan pengerukan pada lapisan permukaan tanah dengan excavator yang diawali dengan pembuatan jalan dengan sistem selokan selang seling.2. Crushing:Pemecahan material material hasil penambangan menjadi ukuran yang lebih kecil dengan menggunakan crusher. Batu kapur dari ukuran < 1 m < 50 m Batu silika dari ukuran < 40 cm < 200 mm3.CONVEYING:Bahan mentah ditransportasikan dari area penambangan ke lokasi pabrik untuk diproses lebih lanjut dengan menggunakan belt conveyor.

4. RAW MILL ( PENGGILINGAN BAHAN BAKU ):Proses Basah Penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan menambahkan sejumlah air kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %.Material-material ditambah air diumpankan ke dalam raw mill. Karena adanya putaran, material akan bergerak dari satu kamar ke kamar berikutnya.Pada kamar 1 terjadi proses pemecahan dan kamar 2/3 terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry.Proses Kering Terjadi di Duodan Mill yang terdiri dari Drying Chamber, Compt 1, dan Compt 2. Material-material dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension preheater dan menara pendingin. Pada ruangan pengering terdapat filter yang berfungsi untuk mengangkut dan menaburkan material sehingga gas panas dan material berkontaminasi secara merata sehingga efisiensi dapat tercapai. Terjadi pemisahan material kasar dan halus dalam separator.

5. HOMOGENISASI:Proses Basah Slurry dicampur di mixing basin,kemudian slurry dialirkan ke tabung koreksi; proses pengoreksian. Proses Kering Terjadi di blending silo dengan sistem aliran corong.

6. Pembakaran/ Pembentukan Clinker:Pembakaran/ Pembentukan Clinker terjadi di dalam kiln. Kiln adalah alat berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api. Kiln di design untuk memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari pembakaran bahan bakar.PEMBENTUKAN CLINKER:Proses yang terjadi di dalam kiln: Pengeringan Slurry Pemanasan Awal Kalsinasi Pemijaran Pendinginan Penyimpanan Klinker

PENGERINGAN SLURRY:PENGERINGAN SLURRY terjadi pada daerah 1/3 panjang kiln dari inlet pada temperatur 100-500C sehingga terjadi pelepasan air bebasdan air terikat untuk mendapatkan padatan tanah kering.

Pemanasan Awal :Pemanasan Awal terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln dari inlet. Selama pemanasan tidak terjadi perubahan berat dari material tetapi hanya peningkatan suhu yaitu sekitar 600C dengan menggunakan preheater.

KALSINASI:KALSINASI Penguraian kalsium karbonat menjadi senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu 600 oC.reaksinya:CaCO3 CaO + CO2 MgCO3 MgO + CO2

PEMIJARAN:Reaksi antara oksida-oksida yang terdapat dalam material yang membentuk senyawa hidrolisis yaitu C4AF, C3A, C2S pada suhu 1450 C membentuk Clinker.

PENDINGINAN:terjadi pendinginan Clinker secara mendadak dengan aliran udara sehingga Clinker berukuran 1150-1250 gr/liter. Clinker yang keluar dari Cooler bersuhu 150-250 C.

TRANSPORTASI & PENYIMPANAN CLINKER :Klinker kasar akan jatuh kedalam penggilingan untuk dihaluskan. Kemudian dengan drag chain, klinker yang telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker atau langsung ke proses cement mill untuk diproses lebih lanjut menjadi semen.

CEMENT MILL:Merupakan proses penggilingan akhir dimana terjadi pebghalusan clinker-clinker bersama 5 % gipsum alami atau sintetik. Secara umum, dibagi menjadi 3 proses: Penggilingan clinker Pencampuran Pendinginan.

KEUNTUNGAN & KERUGIAN PROSES BASAH :Kadar alkalisis, klorida,dan sulfat tidak menimbulkan gangguan penyempitan dalam saluran material masuk kiln. Deposit yang tidak homogen tidak berpengaruh karena mudah untuk mencampur dan mengoreksinya. Pencampuran dan koreksi slurry lebih mudah karena berupa larutan. Fluktuasi kadar air tidak berpengaruh pada proses. KERUGIAN Proses basah baik digunakan hanya bila kadar air bahan bakunya cukup tinggi Pada waktu pembakaran memerlukan banyak panas, sehingga konsumsi bahan bakar lebih banyak Kiln yang dipakai lebih panjang karena proses pengeringan yang terjadi dalam kiln menggunakan 22 % panjang kiln.

KEUNTUNGAN & KERUGIAN PROSES KERING:KEUNTUNGAN: Kiln yang digunakan relatif pendek Kebutuhan panas lebih rendah.KERUGIAN: Rata-rata kapasitas kiln lebih besar Fluktuasi kadar air menganggu operasi, karena materail lengket di inlet kiln Terjadi penebalan/penyempitan pada saluran pipa kiln.Hasil Akhir:Semen PPC: semen campuran yang menggunakan pozzolan sebagai bahan tambahan pada campuran terak dan gips dalam proses penggilingan akhir. Sesuai untuk pengecoran beton massa, dam, irigasi, bangunan tepi laut atau rawa, yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang.

Jenis-Jenis Semen:Sement Portlana. Sement Portland Type I (Ordinary Portland Cement) dipakai untuk keperluan konstruksi bangunan biasa yang tidak memerlukan persyaratan khusus, seperti bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung sekolah dan perkantoran, bangunan pabrik, gedung bertingkat, dll.

b. Semen Portland Type II (Moderate Heat Semen) Dipakai untuk keperluan beton yang memerlukan ketahanan sulfat atau panas hidrasi sedang. Biasanya semen ini digunakan untuk bangunan pinggir laut (pelabuhan), aliran irigasi, landasan jembatan, bangunan di bekas tanah rawa, beton massa untuk dam-dam.

c. Semen Portland Type III ( High Early Strength Cement) Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Biasanya digunakan untuk daerah yang bersuhu dingin, bangunan bertingkat, dan bangunan dalam air yang tidak memerlukan ketahanan terhadap sulfat.

d. Semen Portland Type IV (Low Heat Cement) penggunaanya memerlukan panas hidrasi rendah karena mengandung C4AF dan C2S lebih banyak. Pengerasan dan perkembangan kekuatanya lambat. Digunakan untuk bangunan di daerah panas, pembuatan beton atau konstruksi berdimensi tebal.

e. Semen Portland Type V (Sulfate Resistance Cement) semen portland dengan daya tahan sulfat yang tinggi termasuk tahan terhadap larutan garam sulfat dalam air. Digunakan untuk bangunan yang berhubungan dengan air laut, air buangan industri, bangunan yang pengaruh gas atau uap kimia yang agresif dan bangunan yang selalu berhubungan dengan air panas.

2. Oil Well Cement (OWC) Class G-HSR: Digunakan untuk pembuatan lapisan sumur minyak yang dalam dan untuk menyumbat sumur setelah dibor.Class A, digunakan untuk kedalaman 1830 m.Class B, digunakan untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan terhadap sulfat tingkat menengah dan tinggi.Class C, untuk kedalaman 1830 m, dengan ketahanan awal yang tinggi dan ketahanan sulfat tingkat menengah dan tinggi.Class G, untuk kedalaman 2440 m, sering disebut juga dengan basic OWC karena adanya penembahan aditif sehingga dapat digunakan untuk berbagai kedalaman.

3. Sement Portland Campur (Mixed Cement) disebut juga Super Masonry Cement. Digunakan untuk konstruksi ringan, sedang, untuk plesteran, pemasangan bata dan bahan bangunan.

4. Masonry Cement Type M,S,N:Semen ini digunakan untuk plesteran, pemasangan bata, dan keramik.

5. Semen Putih: dapat digunakan untuk plamir tembok, pembutan tekel / traso, pemasangan keramik, tegel dan marmer. Semen jenis ini mudah diberi warna sesuai keinginan

Proses Industri Kimia (semen)

Semen adalah suatu campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis, artinya jika dicampur dalam air dalam 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 adalah hasil industri dari paduan bahan baku : batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air.Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa : Silika Oksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3 ) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg.

JENIS-JENIS SEMEN1.Portland CementSemen Portland adalah semenhidraulisyang dihasilkan dengan cara menghaluskanklinkeryang terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifathidraulis, bersama bahan tambahan yang biasanya digunakan adalahgypsum.Klinkeradalah penamaan untuk gabungan komponen produk semen yang belum diberikan tambahan bahan lain untuk memperbaiki sifat dari semen.Tipe-tipe semen Portland :a.Tipe I (Ordinary Portland Cement)Ordinary Portland Cementadalah semen Portland yang dipakai untuk segala macam konstruksi apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus, misalnya ketahanan terhadap sulfat, panas hiderasi dan sebagainya.Ordinary Portland Cementmengandung 5% MgO, dan 2,5-3% SO3. Sifat-sifatOrdinary Portland Cementberada diantara sifat-sifatmoderate heatsemen danhight early strength Portland cement.b.Tipe II (Moderate Heat Portland Cement)Moderate Heat Portland Cementadalah semen Portland yang dipakai untuk pemakaian konstruksi yang memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hiderasi yang sedang, biasanya digunakan untuk daerah pelabuhan dan bangunan sekitar pantai.Moderate Heat Portland Cementterdiri dari 20% SiO2, 6% Al2O3, 6% MgO, dan 8% C3A.Semen tipe ini lebih banyak mengandung C2S dan mengandung lebih sedikit C3A dibandingkan dengan semen tipe I.c.Tipe III (High Early Strength Portland Cement)High Early Strength Portland Cementadalah semen portland yang digunakan keadaan-keadaan darurat dan musim dingin. Juga dipakai untuk produksi beton tekan.High Early Strength Portland Cementini mempunyai kandungan C3S lebih tinggi dibandingkan dengan semen tipe lainnya sehingga lebih cepat mengeras dan cepat mengeluarkan kalor.High Early Strength Portland Cementtersusun atas 6% MgO, 3,5-4,5% Al2O3, 35% C3S, dan 15% C3A. Semen tipe ini sangat cocok digunakan untuk pembangunan gedung-gedung besar, pekerjaan-pekerjaan berbahaya, pondasi, pembetonan pada udara dingin, dan pada prestressed coccretel, yang memerlukan kekuata awal yang tinggi.d.Tipe IV (Low Heat Portland Cement)Low Heat Portland Cementadalah semen Portland yang digunakan untuk bangunan dengan panashiderasirendah misalnya pada bangunan beton yang besar dan tebal, baik sekali untuk mencegah keretakan.Low Heat Portland Cementini mempunyai kandungan C3S danC3A lebih rendah sehingga pengeluaran kalornya lebih rendah.Low Heat Portland Cementtersusun atas 6,5% MgO, 2,3% SO3, dan 7% C3A. Semen ini biasanya digunakan untuk pembuatan atau keperluanhidraulik engineeringyang memerlukan panashiderasirendah.e.Tipe V (Shulphato Resistance Portland Cement)Shulphato Resistance Portland Cementadalah semen Portland yang mempunyai kekuatan tinggi terhadap sulfur dan memiliki kandungan C3A lebih rendah bila dibandingkan dengan tipe-tipe lainnya, sering digunakan untuk bangunan di daerah yang kandungan sulfatnya tinggi, misalnya pelabuhan, terowongan, pengeboran di laut, dan bangunan pada musim panas.Shulphato Resistance Portland Cementtersusun atas 6% MgO, 2,3% SO3, dan 5% C3A.f.Semen Putih (White Cemen)Semen Putih adalah semen yang dibuat dengan bahan baku batu kapur yang mengandung oksida besi dan oksida magnesia yang rendah (kurang dari 1%) sehingga dibutuhkan pengawasan tambahan agar semen ini tidak terkontaminasi dengan Fe2O3selama proses berlangsung. Pembakaran pada tanur putar menggunakan bahan bakar gas. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi terhadap abu hasil pembakaran, juga terhadap oksida mangan sehingga warna dari semen putih tersebut tidak terpengaruh. Semen Putih mengandung 24,2% SiO2, 4,2% Al2O3, 0,39% Fe2O3, 65,8% CaO, 1,1% MgO, dan 0,02% Mn2O3. Semen Putih digunakan untuk bangunan arsitektur dan dekorasi.g.Semen Sumur Minyak (Oil Well Cement)Semen Sumur Minyak adalah semen Portland yang dicampur dengan bahan retarder khusus sepertilignin, asam borat, casein,gula, atauorganic hidroxid acid. Semen Sumur Minyak mengandung 6% MgO, 3% SO3, 48-65% C3S, 3% C3A, 24% C4AF + 2C3A, dan 0,75% alkali (NO2). Fungsiretarderdisini adalah untuk mengurangi kecepatan pengerasan semen atau memperlambat waktu pengerasan semen, sehingga adukan dapat dipompakan kedalam sumur minyak atau gas. Semen Sumur Minyak digunakan antara lain untuk melindungi ruangan antara rangka sumur minyak dengan karang atau tanah sekelilinginya, sebagai rangka sumur minyak dari pengaruh air yang korosif.h.Semen MasonrySemen Masonryadalah semenhidraulikyang digunakan sebagai adukan konstruksimasonry, mengandung satu atau lebihblast furnance slagcement(semen kerak dapur tinggi),semen Portland pozzolan,semen alam atau kapur hidraulikdan bahan penambahnya mengandung satu atau lebih bahan-bahan seperti: kapur padam, batu kapur,chalk, calceous shell, talk, slag,atau tanah liat yang dipersiapkan untuk keperluan ini. Sifat semen ini mempunyai penyerapan air yang baik, berdayaplastissitasyang tinggi dan kuat tekan yang rendahi.Semen BerwarnaSering dibutuhkan semen yang mempunyai warna yang sama dengan bahan atau material yang akan direkatkan. Semen Berwarna dibuat dengan menambahkan zat warna (pigmen) sebanyak 5-10% pada saat semen putih digiling. Zat warna yang ditambahkan harus tidak mempengaruhi selama penyimpanan atau selama pemakaian semen tersebut.

Tabel II.1 Zat warna dari warna yang dihasilkan

j.Semen CatSemen Cat merupakan tepung semen dari semen portland yang digiling bersama-sama sengan zat warna, filter, dan water repellent agent. Semen Cat biasanya dibuat warna putih yaitu dengan titanium oksida atau ZnS. Sebagai filter biasanya dipakai water water repellent agent atau bahan silika, sedangkan sebagai accelerator dipakai CaCl2dan sebagai water repellent agent dipakai kalsium atau alumunium stearat.Tabel II.2 Komposisi kimia semen portland

Tabel II.3 Sfesifikasi fisika semen portland

2. Semen Non Portlanda.Semen Alam (Natural Cement)Semen alam merupakan semen yang dihasilkan dari proses pembakaran batu kapur dan tanah liat pada suhu 850-1000oC kemudian tanah yang dihasilkan digiling menjadi semen halus.

b.Semen Alumina Tinggi (High Alumina Cement)Semen Alumina Tinggi pada dasarnya adalah suatu semen kalsium aluminat yang dibuat dengan meleburkan campuran batu gamping, bauksit, dan bauksit ini biasanya mengandung oksida besi, silika, magnesia, dan ketidak murnian lainnya. Cirinya ialah bahwa kekuatan semen ini berkembang dengan cepat, dan ketahanannya terhadap air laut dan air yang mengandung sulfat lebih baik.c.SemenPortland PozzolanSemenPortland Pozzolanadalah bahan yang mengandung senyawa silika dan alumina dimana bahan pozzolan itu sendiri tidak mempunyai sifat seperti semen akan tetapi dalam bentuk halusnya dan dengan adanya air, maka senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi membentuk kalsium aluminat hidrat yang bersifat hidraulis.Reaksi :

Bahan pozzolan tersusun atas 45-72 % SiO2, 10-18 % Al2O3, 1-6 % Fe2O3, 0,5-3 % MgO, 0,3-1,6 % SO3.Semenportland pozzolanmerupakan suatu bahan pengikat hidraulis yang dibuat dengan menggiling bersama-sama terak semen portland dan bahan yang mempunyai sifatpozzolan, atau mencampur secara merata bubuk semen portland dan bubuk bahan lain yang mempunyai sifatpozzolan. Bahan pozzolan yang ditambahkan besarnya antara 15-40 %.d.Semen SorelSemen Soreladalah semen yang dibuat melalui reaksi eksotermik larutan magnesium klorida 20 % terhadap suatu ramuan magnesia yang didapatkan dari kalsinasi magnesit dan magnesia yang didapatkan dari larutan garam.Reaksi :

Semen Sorel mempunyai sifat keras dan kuat, mudah terserang air dan sangat korosif. Penggunaannya terutama adalah semen lantai, dan sebagai dasar pelantai dasar seperti ubin dan terazu.e.Portland Blast Furnance Slag CementPortland Blast Furnance Slag Cementadalah semen yang dibuat dengan cara menggiling campuranklinkersemenportlanddengan kerak dapur tinggi (Blast Furnance Slag) secara homogen. Kerak (slag) adalah bahan non metal hasil samping dari pabrik pengecoran besi dalam tanur (Dapur Tinggi) yang mengandung campuran antara kapur (CaCO3) silika (SiO2), dan alumina (Al2O3). Sifat semen ini jika kehalusannya cukup, mempunyai kuat tekan yang sama dengan semen portland, betonnya lebih stabil dari beton semenportland,permeabilitinyarendah, pemuaian dan penyusutan dalam udara kering sama dengan semen portland.

Proses pembuatan semen dapat dibedakan menurut :

1.Proses basah:Semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi BBM.Keuntungan :Umpan lebih homogeny, semen yang diperoleh lebih baikEfisiensi penggilingan lebih tinggi dan tidak memerlukan suatu unit homogenizerDebu yang timbul relative sedikitKerugian :Bahan bakar yang digunakan lebih banyak, butuh air yang cukup banyakTanur yang digunakan terlalu panjang karena memerlukan zone dehidrasi yang lebih panjang untuk mengendalikan kadar airBiaya produksi lebih mahal

2.Proses kering:Menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu :Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal.Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen.Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).Proses pendinginan terak.Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengancement mill.Keuntungan :Tanur yang digunakan relative pendekPanas yang dibutuhkan rendah, sehingga bahan bakar yang dipakai relative sedikit, dan membutuhkan air yang relative sedikit pulaKapasitas produksi lebih besar

Kerugian :Kadar air sangat mengganggu proses, karena material menempel pada alatCampuran umpan kurang homogenBanyak debu yang dihasilkan sehingga dibutuhkan alat penangkap debu

Jenis-jenis proses pembuatan semen :