Makalah Kimia Industri Semen

18
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

description

kimia industri, teknik industri

Transcript of Makalah Kimia Industri Semen

Industri Semen IndonesiaSemen 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 Baku1.1 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 Spesific gravity : 2,36 Kadar air : 18 25 % Silika Modulus : 3,03 Iron Modulus : 3,79 CaO : 2,5 % Ukuran material : 0 - 30 mm Bulk density : 1,40 ton/m3

1.2 Bahan Baku KorektifBahan 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 Spesific gravity : 2,37 Kadar air : 18 25 % Silika Modulus : 5,29 Iron Modulus : 2,37 Ukuran material : 0 - 30 mm Bulk density : 1,45 ton/m3

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 TambahanBahan 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 Bulk density : 1,40 ton/m3

2. ProdukBerikut 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 Produk1. Sebagai perekat bendabenda padat2. Untuk konstruksi bangunan umum, seperti rumah, gedung bertingkat, jalanan, atau jembatan3. Bahan baku utama pembuatan beton pra cetak4. Sebagai beton praktekan5. Sebagai paving block

4. Proses Pembuatan SemenLangkah 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 preheater ini dan berlanjut dalam kiln, dimana bahan baku berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada kiln yang bersuhu 1350-1400C, 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 Semen5.1 Unit pengolahan Bahana. Rotary Dryer Berfungsi untuk mengeringkan bahan baku. Pengeringan dilakukan dengan mengalirkan gas panas sisa pembakaran dari klin secara concurrentb. Double Roller ChrusherFungsinya adalah untuk memperkecil ukuran limestone,sand clay, sand koreksi dan pasir besi setelah keluar dari dryer.c. Hopper Raw MixBerfungsi untuk mencampur dan menggiling bahan baku yang akan diumpankan ke kiln.d. Air SeparatorBerfungsi 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 TowerFungsinya untuk mendinginkan gas panas hasil pembakaran di klinyang berlebh dari suspension preheaterg. Weighing Feeder Fungsinya untuk menimbang limestone yang keluar dari bin agar konstan jumlahnya.h. Raw Grinding MillFungsi alat ini adalah untuk menggiling bahan baku yang diumpankan ke kiln.i. Raw Mill FanFungsi 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 SyloTerbagi 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 Pembakarana. Suspencion PreheaterBerfungsi sebagai pemanas awal, umpan rotaryb. Rotary KilnBerfungsi untuk proses kalsinasi dan sinterisasi tepung baku menjadi klinker c. Kiln Feed BinBerfungsi untuk menampung umpan kiln yang siap untuk diumpankan

d. Air Sequencing CoolerBerfungsi untuk mendinginkan klinker secara mendadak dari 1400 oC menjadi 900-9500C pada chamber one.

5.3 Unit Penggilingan akhira. Klinker Storage SyloBerfungsi sebagai tempat penampungan klinker b. Finish Grinding millFungsinya adalah untuk menggiling campuan klinker dengan gypsum yang ditambahkan agar menjadi halusc. Air SeparatorFungsi 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 Packaginga. Cement SyloFungsinya adalah untuk menampung semen yang berasal dari fiish Grinding Mill sebelum masuk ke unit packagingb. Vibrating Screen Fungsinya adalah untuk menyaring semen dari pengotor senelum masuk ke storage sylo untuk pengepakan.c. Storage SyloBerfunsi untuk menampung semen yang telah melewati vibrating screen untuk selanjutnya diumpankan ke rotary packerd. Rotary FeederFungsinya dalah untuk mengatur pengumpanan semen

e. Valve Bag Packing MachinesFungsinya adalah untuk memasukkan semen ke dalam kantong semen.

6. Dampak dan Limbah Industri Semen6.1 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 untuklimbah gas.Limbahgas 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 untuklimbah gas.Limbahgas 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 pernafasan2. Kematian karena bersifat racun3. Alergi4. Fibrosis5. Penyakit demam Bahan yang bersifat gas dan uap menurut sifat-sifatnya akan berakibat:1.Merangsang penciuman seperti: HC1, H2S, NH32.Merusak alat-alat dalam tubuh, misalnya CaCI3.Merusak susunan saraf: uap plumbum, fluorida4.Merusak susunan darah: benzene

Untuk menghindari dampak yang diakibatkanlimbahmelalui udara selain menghilangkan sumbernya juga dilakukan pengendalian dengan penetapan nilai ambang batas. Nilai ambang batas adalah kadar tertinggi suatu zat dalam udara yangdiperkenankan, 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 INDUSTRIINDUSTRI SEMENSemester 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 BRAWIJAYAFAKULTAS TEKNIKPROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI2012