Makalah Kimia Industri Semen

Industri Semen Indonesia

Semen merupakan salah satu kebutuhan yang pokok dalam bidang pembangunan

dalam suatu negara. Permintaan akan semen terus meningkat seiring makin pesatnya

pembangunan. Perkembangan produksi semen di Indonesia dimulai sejak tahun 1910.

Pabrik semen pertama berdiri di Indarung Padang. Seorang ahli teknik Belanda bernama

Carel Christoper Lau pada tahun 1906 menemukan sejenis batuan di daerah Indarung

Padang, yang setelah diteliti di Laboratorium Voroby Materiallande Zook ternyata

mengandung unsur-unsur yang sangat dibutuhkan dalam pembuatan semen. Sehingga

pada tahun 1910, tepatnya 18 Maret didirikan suatu perusahaan dengan nama NV.

Nedherlandsch Indische Portland Cement Maattschappij (NV. NIPCM). Kemudian berganti

nama menjadi “PT. Semen Padang”. Selanjutnya pada tahun 1957, berdiri pabrik semen

kedua di Indonesia yang berlokasi di Gresik, Jawa Timur dan disusul kemudian pada tahun

1968 pendirian pabrik semen Tonasa.

Dalam pembuatan semen dibutuhkan bahan baku yang terdiri dari bahan baku utama,

bahan korektif, dan bahan aditif.

1. Bahan Baku

1.1 Bahan Baku Utama

Bahan baku utama merupakan bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan semen,

adapun bahan baku utama tersebut terdiri dari :

1. Batu kapur/ Lime stone (CaCO3)

Batu kapur adalah batuan tambang yang berfungsi sebagai pembawa Kalsium carbonat.

Spesifikasi batu kapur (CaCO3) :

BM : 100.09 gr/mol

Fasa : Padat

Warna : Putih kekuningan

Spesific gravity : 2,4

Kadar air : 7 -10 % H2O

Silika Modulus : 1,49

Iron Modulus : 4,13

CaO : 50,80 %

MgO max : 1,22 %

Ukuran material : 0 - 30 mm

Bulk density : 1,3 ton/m3

Impuritas : 0,2 %

2. Tanah liat / Clay (.Al2O3 .2SiO2.2H2O)

Merupakan bahan tambang yang banyak mengandung silika atau aluminat. Jenis batuan

yang termasuk dalam bahan ini adalah silica stone, chart, flint, quartei. Clay terdiri atas

banyak variasi komposisi dan merupakan senyawa alumina silikat hidrat dengan

kandungan mineral kaolinit atau illit.

Spesifikasi tanah liat (Al2O3) :

BM : 101,94 gr/mol

Fasa : Padatan

Warna : Coklat Kekuningan


Kadar air : 18 – 25 %


Iron Modulus : 3,79

CaO : 2,5 %



1.2 Bahan Baku Korektif

Bahan baku korektif adalah bahan baku yang digunakan jika terjadi kekurangan salah satu

komponen pada pencampuran bahan baku. Bahan baku korektif diantaranya yaitu :

1. Pasir Silika (SiO2)

Bahan baku ini didatangkan dari Cibadak, Sukabumi. Pasir silika berfungsi untuk

memperbaiki kandungan oksida silika dalam campuran bahan baku.

Spesifikasi Pasir silka (SiO2) :

Fasa : padatan

Warna : Abu-abu


Kadar air : 18 – 25 %


Iron Modulus : 2,37



2. Pasir besi/ Pyrite Clinder (Fe2O3)

Bahan baku ini biasanya diperoleh dari Cilacap sebagai bahan tambahan dalam

pembuatan semen. Pasir besi berfungsi untuk meningkatkan kandungan oksida besi

yang ada sehingga diperoleh komposisi yang sesuai dengan yang diinginkan .

Spesifikasi pasir besi (Fe2O3):

Fasa : padat

Warna : hitam

Kadar air : 8,4 %

Ukuran material : 0,50 mm

Bulk density : 1,8ton/m3

1.3 Bahan Baku Tambahan

Bahan baku ini ditambahkan ke dalam klinker untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu dari

semen. Bahan material yang termasuk bahan baku tambahan adalah Gypsum.

Gypsum (CaSO4.2H2O)

Gypsum merupakan senyawa kalsium sulfat anhydrous. Fungsi dari penambahan gypsum

sebagai retarder yaitu memperlambat waktu pengerasan semen. Gypsum ditambahakan

pada bagian akhir sekitar 3-5 % dengan kadar air minimal 10 %. Gypsum ini

diperoleh/didatangkan dari luar negeri yaitu dari Thailand, Australia dan Jepang.

Spesifikasi Gypsum (CaSO4.2H2O):

Fasa : padat

Bentuk : tepung (powder) dan butiran

Warna : putih kekuningan

Ukuran Material : 0-30 mm


2. Produk

Berikut ini adalah hasil produksi dari industry semen

2.1 Semen Portland Tipe I.

Dikenal pula sebagai ordinary Portland Cement (OPC), merupakan semen

hidrolis yang dipergunakan secara luas untuk konstruksi umum, seperti konstruksi

bangunan yang tidak memerlukan persyaratan khusus dan membutuhkan kekuatan

yang tinggi, antara lain : bangunan, perumahan, gedung-gedung bertingkat,

jembatan, landasan pacu, jalan raya ,dan Elemen bangunan seperti genteng, hollow,

brick/batako, paving block, buis beton, roster, dan lain-lain.

2.2 Semen Portland Tipe II.

Di kenal sebagai semen yang mempunyai ketahanan terhadap sulfat sedang

yaitu terhadap air tanah yang mengandung sulfat antara 0,08 - 0,17 % atau yang

dinyatakan mengandung SO3 + 125 ppm. dan panas hidrasi sedang. Misalnya untuk

bangunan di pinggir laut, tanah rawa, dermaga, saluran irigasi, beton massa dan

bendungan.

2.3 Semen Portland Tipe III.

Semua 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

bandara udara.

2.4 Semen Portland Tipe V.

Semen jenis ini dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan pada tanah/air

yang mengandung sulfat tinggi dan sangat cocok untuk instalasi pengolahan limbang

pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit

tenaga nuklir.

2.5 Special Blended Cement (SBC).

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.

2.6 Portland Pozzolan Cement (PPC).

Semen Hidrolis yang dibuat dengan menggiling terak, gypsum dan bahan

pozzolan. Digunakan untuk bangunan umum dan bangunan yang memerlukan

ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang. Misalnya, jembatan, jalan raya,

perumahan, dermaga, beton massa, bendungan, bangunan irigasi , fondasi pelat

penuh ,Pasangan batu dan batu bata,Plesteran dan acian ,Pagar

dinding ,Pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton

pratekan, panel beton, bata beton (paving block) dan sebagainya.

3. Manfaat Produk

1. Sebagai perekat bendabenda padat

2. Untuk konstruksi bangunan umum, seperti rumah, gedung bertingkat, jalanan,

atau jembatan

3. Bahan baku utama pembuatan beton pra cetak

4. Sebagai beton praktekan

5. Sebagai paving block

4. Proses Pembuatan Semen

Langkah utama dalam pembuatan semen adalah

1. Penggalian/Quarrying

Terdapat dua jenis material yang penting bagi produksi semen:

Pertama adalah material yang kaya akan kapur atau material yang mengandung kapur

(calcareous materials) seperti batu gamping, kapur, dll.Kedua adalah material yang kaya

akan silika atau material mengandung tanah liat (argillaceous materials) seperti tanah

liat. Batu gamping dan tanah liat dikeruk atau diledakkan dari penggalian dan kemudian

diangkut ke alat penghancur.

2. Penghancuran

Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi material

yang digali.

3. Pencampuran Awal

Material yang dihancurkan melewati alat analisis on-line untuk menentukan

komposisi tumpukan bahan.

4. Penghalusan dan Pencampuran Bahan Baku

Sebuah belt conveyor mengangkut tumpukan yang sudah dicampur pada tahap awal

ke penampung, dimana perbandingan berat umpan disesuaikan dengan jenis klinker

yang diproduksi. Material kemudian digiling sampai kehalusan yang diinginkan.

5. Pembakaran dan Pendinginan Klinker

Campuran bahan baku yang sudah tercampur rata diumpankan ke pre-heater, yang

merupakan alat penukar panas yang terdiri dari serangkaian siklon dimana terjadi

perpindahan panas antara umpan campuran bahan baku dengan gas panas dari kiln

yang berlawanan arah. Kalsinasi parsial terjadi pada pre‐heater ini dan berlanjut dalam

kiln, dimana bahan baku berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada

kiln yang bersuhu 1350-1400°C, bahan berubah menjadi bongkahan padat berukuran

kecil yang dikenal dengan sebutan klinker, kemudian dialirkan ke pendingin klinker,

dimana udara pendingin akan menurunkan suhu klinker hingga mencapai 100 °C.

6. Penghalusan Akhir

Dari silo klinker, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan

timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap

bahan-bahan aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum ke klinker dan diumpankan ke

mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan

campuran klinker, gipsum dan posolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistim

tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Semen

kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen.

5. Alat-Alat yang Digunakan pada Proses Pembuatan Semen

5.1 Unit pengolahan Bahan

a. Rotary Dryer

Berfungsi untuk mengeringkan bahan baku. Pengeringan dilakukan dengan

mengalirkan gas panas sisa pembakaran dari klin secara concurrent

b. Double Roller Chrusher

Fungsinya adalah untuk memperkecil ukuran limestone,sand clay, sand koreksi

dan pasir besi setelah keluar dari dryer.

c. Hopper Raw Mix

Berfungsi untuk mencampur dan menggiling bahan baku yang akan diumpankan

ke kiln.

d. Air Separator

Berfungsi untuk memisahkan material halus dengan material kasar dimana

material halus akan keluar sebagai produk, sedangkan material kasar dihaluskan lagi

di raw grinding mill.

e. Tetra Cyclone

Fungsi alat ini adalah untuk memisahkan material halus dengan material kasar

yang terbawa aliran gas keluar dari air separator.

f. Spray Tower

Fungsinya untuk mendinginkan gas panas hasil pembakaran di klinyang berlebh

dari suspension preheater

g. Weighing Feeder

Fungsinya untuk menimbang limestone yang keluar dari bin agar konstan

jumlahnya.

h. Raw Grinding Mill

Fungsi alat ini adalah untuk menggiling bahan baku yang diumpankan ke kiln.

i. Raw Mill Fan

Fungsi alat ini adalah untuk menarik material dari raw mill yang sudah halus

untuk dibawa bersama aliran udara masuk ke cyclone.

j. Electrostatic Prespirator

Fungsinya adalah untuk menangkap debu yang ada dalam aliran gas yang akan

dibuang melalui cerobong seigga tidak menimbulkan polusi.

k. Raw Meal Sylo

Terbagi atas: Blending sylo dan storage sylo.

- Blending sylo berfungsi untuk homogenisasi raw meal dengan bantuan udara

- Storage sylo berfungsi untuk menyimpan raw meal sebelum diumpankan ke

kiln.

5.2 Unit Pembakaran

a. Suspencion Preheater

Berfungsi sebagai pemanas awal, umpan rotary

b. Rotary Kiln

Berfungsi untuk proses kalsinasi dan sinterisasi tepung baku menjadi klinker

c. Kiln Feed Bin

Berfungsi untuk menampung umpan kiln yang siap untuk diumpankan

d. Air Sequencing Cooler

Berfungsi untuk mendinginkan klinker secara mendadak dari 1400 oC menjadi

900-9500C pada chamber one.

5.3 Unit Penggilingan akhir

a. Klinker Storage Sylo

Berfungsi sebagai tempat penampungan klinker

b. Finish Grinding mill

Fungsinya adalah untuk menggiling campuan klinker dengan gypsum yang

ditambahkan agar menjadi halus

c. Air Separator

Fungsi alat ini adalah untuk memisahkan mineral halus dengan mineral kasar,

dimana partikel halus akan keluar seagai produk sedangkan partikel kasar keluar

untuk dihaluskan kembali di Finish Grinding mill

5.4 Unit Pengisian Packaging

a. Cement Sylo

Fungsinya adalah untuk menampung semen yang berasal dari fiish Grinding Mill

sebelum masuk ke unit packaging

b. Vibrating Screen

Fungsinya adalah untuk menyaring semen dari pengotor senelum masuk ke

storage sylo untuk pengepakan.

c. Storage Sylo

Berfunsi untuk menampung semen yang telah melewati vibrating screen untuk

selanjutnya diumpankan ke rotary packer

d. Rotary Feeder

Fungsinya dalah untuk mengatur pengumpanan semen

e. Valve Bag Packing Machines

Fungsinya adalah untuk memasukkan semen ke dalam kantong semen.

6. Dampak dan Limbah Industri Semen

6.1 Dampak Industri Semen terhadap Lingkungan

Berdasarkan bahan baku dan bahan bakar yang digunakan serta proses

produksi, industri semen menyebabkan dampak lingkungan sebagai berikut :

6.1.1 Lahan

Penurunan kualitas kesuburan tanah akibat penambangan tanah liat.

Perubahan tata-guna tanah akibat kegiatan penebangan dan penyerapan

lahan serta pembangunan fasilitas lainnya

Menyebabkan penurunan kapasitas air tanah yang pada akhirnya akan

berpengaruh pada kuantitas air sungai disekitarnya. Hal ini akan

menyebabkan keimbangan lingkungan setempat.

6.1.2 Air

Kualitas air menurun akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan

sisa air dari kegiatan penambangan.

Menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi dan pendangkalan dasar

sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan banjir pada musim hujan.

Kuantitas air atau debit air menjadi berkurang karena hilangnya vegetasi

pada suatu lahan akan mengakibatkan penyerapan air hujan oleh tanah di

tempat itu berkurang, sehingga persediaan air tanah menipis. Sungai

menjadi kering pada musim kemarau dan banjir pada musim hujan karena

tanah tidak mampu lagi menyerap air.

6.1.3 Udara

Debu yang dihasilkan pada waktu pengadaan bahan baku dan selama proses

pembakaran dan debu yang dihasilkan selama pengangkutan bahan baku ke pabrik

dan bahan jadi keluar pabrik, termasuk pengantongannya. Debu yang secara visual

terlihat di kawasan pabrik dalam bentuk kabut dan kepulan debu menimbulkan

pencemaran udara serius dan suhu udara di sekitar pabrik naik. Gas yang dihasilkan

oleh pembakaran bahan bakar minyak bumi dan batu bara, berupa gas CO, CO2,

SO2 dan gas lainnya yang mengandung hidro karbon dan belerang.

6.2 Limbah yang Dihasilkan Industri Semen

Limbah yang terbesar dari industri semen atau pabrik semen adalah debu

dan partikel, yang termasuk limbah gas dan limbah B3. Udara adalah media

pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap yang diproduksi pabrik keluar

bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara mengandung unsur kimia seperti

O2, N2, NO2,CO2, H2 dan lain-lain. Penambahan gas ke dalam udara melampaui

kandungan alami akibat kegiatan manusia akan menurunkan kualitas udara.

Zat pencemar melalui udara diklasifikasikan menjadi dua bagian yaitu partikel dan

gas. Partikel adalah butiran halus dan masih mungkin terlihat dengan mata telanjang

seperti uap air, debu, asap,kabut dan fume. Sedangkan pencemaran berbentuk gas

dapat dirasakan melalui penciuman (untuk gas tertentu) ataupun akibat langsung.

Gas-gas ini antara lain SO2, NOx, CO, CO2, hidro karbon dan lain-lain.

Untuk beberapa bahan tertentu zat pencemar ini berbentuk padat dan cair.

Karena suatu kondisi temperature ataupun tekanan tertentu bahan padat/cair itu

dapat berubah menjadi gas. Baik partikel maupun gas membawa akibat terutama

bagi kesehatan manusia seperti debu batu bara, asbes, semen, belerang, asap

pembakaran, uap air, gas sulfida, uap amoniak, dan lain-lain.

Arah angin mempengaruhi daerah pencemaran karena sifat gas dan partikel

yang ringan mudah terbawa. Kenaikan konsentrasi partikel dan gas dalam udara di

beberapa kota besar dan daerah industri banyak menimbulkan pengaruh, misalnya

gangguan jarak pandang oleh asap kendaraan bermotor, gangguan pernafasan dan

timbulnya beberapa jenis penyakit tertentu.

Semen mempunyai empat komponen bahan kimia utama yaitu kapur (batu

kapur), silika (pasir), alumina (tanah liat) dan besi oksida (biji besi). Sedikit gipsum

biasanya ditambahkan pada saat penghalusan untuk memperlambat

pengerasan.Suatu Industri semen atau pabrik semen tentulah mempunyai limbah

dari pengolahan-pengolahan bahan baku tersebut, di antaranya NOx, Sox, CO, HK,

bau dan partikel yang termasuk limbah gas dan limbah B3.

6.2.1 Limbah gas

Udara adalah media pencemar untuk limbah gas. Limbah gas atau asap yang

diproduksi pabrik keluar bersamaan dengan udara. Secara alamiah udara

mengandung unsur kimia seperti O2, N2, NO2,CO2, H2 dan lain-lain.

Gas tertentu yang lepas ke udara dalam konsentrasi tertentu akan membunuh

manusia. Konsentrasi fluorida yang diperkenankan dalam udara 2,5 mg/meter kubik.

Fluorida dan persenyawaannya adalah racun dan mengganggu metabolisme kalsium

dan enzim. Sedangkan hidrogen fluorida sangat initatif terhadap jaringan kulit,

merusak paru-paru dan menimbulkan penyakit pneumonia.Asam sulfida, garam

sulfida dan karbon disulfida adalah persenyawaan yang mengandung sulfur.

Persenyawaan sulfida dapat terurai dan lepas ke udara menyebabkan kerusakan

pada sel susunan saraf.

Dalam kadar rendah tidak berbau dan bila kadar bertambah menyebabkan

bau yang tidak enak gejalanya cepat menghebat menimbulkan pusing, batuk dan

mabuk.Uap, yaitu bentuk gas dari zat tertentu tidak kelihatan dan dalam ruangan

berdifusi mengisi seluruh ruang. Yang harus diketahui adalah jenis uap yang

terdapat dalam ruangan karena untuk setiap zat berbeda.daya reaksinya. Zat-zat

yang mudah menguap adalah amoniak, chlor, nitrit, nitrat dan lain-lain.

Debu yaitu partikel zat padat yang timbul pada proses industri sepeti

pengolahan, penghancuran dan peledakan, baik berasal dari bahan organik maupun

anorganik. Debu, karena ringan, akan melayang di udara dan turun karena gaya tarik

bumi. Debu yang membahayakan adalah debu kapas, debu asbes, debu silicosis,

debu stannosis pada pabrik timah putih, debusiderosis, debu yang mengandung

Fe2O3.

Penimbunan debu dalam paru-paru akibat lingkungan mengandung debu

yaitu pada manusia yang ada di sekitarnya bekerja atau bertempat tinggal.

Kerusakan kesehatan akibat debu tergantung pada lamanya kontak, konsentrasi

debu dalam udara,jenis debu itu sendiri dan lain-lain.

Asap adalah partikel dari zat karbon yang keluar dari cerobong asap industri

karena pembakaran tidak sempurna dari bahan-bahan yang mengandung karbon.

Asap bercampur dengan kabut/uap air pada malam hari akan turun ke bumi

bergantungan pada daun-daunan ataupun berada di atas atap rumah.

Bahan yang bersifat partikel menurut sifatnya akan menimbulkan:

1. Ransangan saluran pernafasan

2. Kematian karena bersifat racun

3. Alergi

4. Fibrosis

5. Penyakit demam

Bahan yang bersifat gas dan uap menurut sifat-sifatnya akan berakibat:

1. Merangsang penciuman seperti: HC1, H2S, NH3

2. Merusak alat-alat dalam tubuh, misalnya CaCI

3. Merusak susunan saraf: uap plumbum, fluorida

4. Merusak susunan darah: benzene

Untuk menghindari dampak yang diakibatkan limbah melalui udara selain

menghilangkan sumbernya juga dilakukan pengendalian dengan penetapan nilai

ambang batas.

Nilai ambang batas adalah kadar tertinggi suatu zat dalam udara yang

diperkenankan, sehingga manusia dan makhluk lainnya tidak mengdlami gangguan

penyakit atau menderita karena zat tersebut. Di samping itu masih ada rumusan lain

yang diberikan khusus bagi para pekerja dalam lingkungan itu. Karena waktu kerja

manusia pada umumnya 8 jam sehari, 40 jam seminggu,maka nilai ambang batas

bagi mereka berbeda dengan nilai ambang batas pada umumnya.

Suatu zat yang sama akan berbeda pengetrapannya terhadap kedua obyek yang

berbeda,misalnya antara manusia dan hewan, antara manusia dengan manusia

sendiri dalam dua lingkungan yang berbeda.

TUGAS KIMIA INDUSTRI

INDUSTRI SEMEN

Semester Genap Tahun Ajaran 2011/2012

Oleh:

Arya Ichsan Santoso (115060700111002)

Andita Nastasia Lazuardi (115060700111072)

Nabil Raja Damanik (115060700111107)

Umroh Fitriana (115060701111025)

Maulidah Hanik (115060701111053)

Dimas Dendy S (115060707111039)

Fanny Novia Sofyan (115060707111065)

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI

2012

Makalah Kimia Industri Semen

Documents

Transcript of Makalah Kimia Industri Semen