BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam perkembangan peradaban manusia khususnya dalam hal

bangunan, tentu kerap mendengar cerita tentang kemampuan nenek

moyang merekatkan batu-batu raksasa hanya dengan mengandalkan zat

putih telur, ketan atau lainnya. Alhasil, berdirilah bangunan fenomenal,

seperti Candi Borobudur atau Candi Prambanan di Indonesia ataupun

jembatan di Cina yang menurut legenda menggunakan ketan sebagai

perekat. Ataupun menggunakan aspal alam sebagaimana peradaban di

Mahenjo Daro dan Harappa di India ataupun bangunan kuno yang dijumpai

di Pulau Buton.

Peristiwa tadi menunjukkan dikenalnya fungsi semen sejak zaman

dahulu. Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat

bangunan ini awalnya merupakan hasil percampuran batu kapur dan abu

vulkanis. Pertama kali ditemukan di zaman Kerajaan Romawi, tepatnya di

Pozzuoli, dekat teluk Napoli, Italia. Bubuk itu lantas dinamai pozzuolana.

Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun

1100-1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.

Pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut sekitar tahun 1700-

an M), John Smeaton, seorang insinyur asal Inggris  menemukan kembali

ramuan kuno berkhasiat luar biasa ini. Dia membuat adonan dengan

memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun

menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.

Material itu sendiri adalah benda yang dengan sifat-sifatnya yang khas

dimanfaatkan dalam bangunan, mesin, peralatan atau produk. Dan Sains

material yaitu suatu cabang ilmu yan meliputi pengembangan dan

penerapan  pengetahuan yang mengkaitkan komposisi, struktur dan

pemrosesan material dengan sifat-sifat kegunaannya.semen termasuk

material yang sangat akrab dalam kehidupan kita sehari-hari.

1.2 Perumusan Masalah

a.       Apa yang dimaksud dengan semen itu sendiri ?

b.      Bagaimana pengaruh bahan penyusun terhadap jenis-jenis semen ?

c.       Bagaimana karakteristik dari setiap jenis-jenis semen ?

d.      Bagaimana proses pembuatan semen dalam industry semen ?

e.       Seberapa besar pengaruh industry semen terhadap lingkungan ?

f.       Bagaimana menanggulangi dampak industry semen terhadap

lingkungan ?

1.3 Tujuan Penulisan

Makalah ini disusun dengan tujuan untuk:

a.       Mengetahui apa yang dimaksud dengan semen

b.      Mengetahui apa saja jenis-jenis semen

c.       Mengetahui bagaimana karakteristik semen

d.      Mengetahui proses pembuatan semen dalam industri semen

e.       Mengetahui bagaimana pengaruh atau dampak dari industri semen

terhadap lingkungan

f.       Mengetahui bagaimana cara menanggulangi dampak negatif dari industri

semen

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Semen

Semen berasal dari kata Caementum yang berarti bahan perekat yang

mampu mempesatukan 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.

Usaha untuk membuat semen pertama kali dilakukan dengan cara

membakar batu kapur dan tanah liat. Joseph Aspadain 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 karbon dioksida(CO2). Batu

kapur  tohor (CaO) bereaksi dengan senyawa-senyawa lain membemtuk

klinker kemudian digiling sampai menjadi tepung yang kemudian dikenal

dengan Portland

2.2 Jenis-Jenis  Semen

No. SNI Nama

SNI 15-0129-2004 Semen portland putih

SNI 15-0302-2004 Semen portland pozolan / Portland Pozzolan

Cement (PPC)

SNI 15-2049-2004 Semen portland / Ordinary Portland Cement

(OPC)

SNI 15-3500-2004 Semen portland campur

SNI 15-3758-2004 Semen masonry

SNI 15-7064-2004 Semen portland komposit

a.       Semen Portland

Semen portland adalah suatu bahan konstruksi yang paling banyak dipakai

serta merupakan jenis semen hidrolik yang terpenting. Penggunaannya

antara lain meliputi beton, adukan, plesteran,bahan penambal, adukan encer

(grout) dan sebagainya.Semen portland dipergunakan dalam semua jenis

beton struktural seperti tembok, lantai, jembatan, terowongan dan

sebagainya, yang diperkuat dengan tulangan atau tanpa tulangan.

Selanjutnya semen portland itu digunakan dalam segala macam adukan

seperti fundasi,telapak, dam,tembok penahan, perkerasan jalan dan

sebagainya.Apa bila semen portland dicampur dengan pasir atau kapur,

dihasilkan adukan yang dipakai untuk pasangan bata atau batu,atau sebagai

bahan plesteran untuk permukaan tembok sebelah luar maupun sebelah

dalam.

Bilamana semen portland dicampurkan dengan agregat kasar (batu

pecah atau kerikil). dan agregat halus (pasir) kemudian dibubuhi air,maka

terdapatlah beton. Semen portland didefinisikan sesuai dengan ASTM C150,

sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang

terdiri dari kalsium silikat hidrolik, yang pada umumnya mengandung satu

atau lebih bentuk kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling

bersama dengan bahan utamanya. Perbandingan-perbandingan bahan

utama dari semen portland adalah sebagai berikut:

Semen alam adalah sebuah semen hidrolik yang dihasilkan dengan

pembakaran batu kapur yang mengandung lempung, terdapat secara

alamiah, pada suhu lebih rendah dari suhu pengerasan dan kemudian

menggilingnya menjadi serbuk halus.Kadar silika, alumina dan oxida besi

cukup untuk mendapat gabungkan diri dengan kalsiumoxida sehingga terjadi

senyawa-senyawa kalsium silikat dan aluminat, yang dapat dianggap

mempunyai sifat-sifat hidrolik seperti semen alam. Kita kenal dua jenis

semen alam, jenis pertama pada umumnya dipergunakan dalam konstruksi

beton bersamasama dengan semen portland.Jenis kedua adalah semen yang

telah dibubuhi bahan pembantu yaitu udara, jenis semen kedua ini fungsinya

sama seperti yang telah diutarakan diatas. Semen alam tidak boleh

digunakan di tempat-tempat yang tidak terlindung terhadap pengaruh cuaca

langsung, akan tetapi dapat dipergunakan dalam adukan atau beton yang

tidak pernah akan mengalami tegangan tinggi, atau dalam keadaan yang

membutuhkan banyak bahan namun sama sekali tidak memperhitungkan

kekuatan bahan tersebut.

b.      Semen masonry

semen hidrolis, yang digunakan terutama dalam pekerjaan menembok dan

memplester konstruksi, yang terdiri dari campuran dari semen portland atau

campuran semen hidrolis dengan bahan yang bersifat menambah

keplastisan (seperti batu kapur, kapur yang terhidrasi atau kapur hidrolis)

bersamaan dengan bahan lain yang digunakan untuk meningkatkan satu

atau lebih sifat seperti waktu pengikatan (setting time), kemampuan kerja

(workability), daya simpan air (water retention), dan ketahanan (durability)

1.      semen masonry jenis N

semen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan,

sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu adukan

pasangan jenis N, atau bila ditambahkan semen portland atau semen

hidrolis, campuran dapat menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi

syarat mutu jenis S atau M

2.      semen masonry jenis S

semen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan ,

sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis S

atau bila ditambahkan semen portland atau semen hidrolis, campuran dapat

menghasilkan adukan pasangan yang memenuhi syarat mutu jenis M

3.      semen masonry jenis M

semen masonry yang digunakan untuk pembuatan adukan pasangan,

sehingga adukan pasangan yang dihasilkan memenuhi syarat mutu jenis M

4.      semen portland campur

suatu bahan pengikat hidrolis hasil penggilingan bersama-sama dari terak

semen portland dan gips dengan satu atau lebih bahan organik yang bersifat

tidak bereaksi (inert)

5.      pasir standar Ottawa

pasir silika yang terdiri dari hampir seluruhnya kuarsa murni yang dibulatkan

secara alami dan digunakan untuk penyiapan mortar pada pengujian semen

hidrolis

6.      pasir gradasi

pasir standar Ottawa yang digradasi dengan menggunakan antara ayakan

0,600 mm (No.30) dan ayakan 0,150 mm (No.100)

7.      pasir standar gradasi Ottawa 20 – 30

pasir standar yang sebagian besar lolos ayak 0,850 mm (No.20) dan

tertahan pada ayakan 0,600 mm (No.30)

2.3  Petunjuk pemilihan semen masonry

Petunjuk dan pemilihan semen masonry dapat dilihat pada Tabel 1 di bawah

ini:

Tabel 1 Petunjuk pemilihan semen masonry

no Lokasi Jenis bangunan Jenis mortar

Disarank

an

Pilihan

1.

2.

Bangunan tidak

terlindungi

cuaca

- Bangunan atas

- Bangunan

bawah

Bangunan

terlindungi

cuaca

- Dinding penahan

beban

- Dinding tidak

menahan

beban

- Dinding sandaran

Pondasi, penguat

lubang,selokan,troto

ar, teras

Dinding penahan

beban

Partisi menahan

beban

Partisi tidak

menahan

Beban

S

N

N

S

S

S

N

M

M atau S

S

M atau N

M

M

S atau M

2.4 Karakterisasi Material Semen

Sifat-Sifat Semen Portland:

a.       Hiderasi Semen

Hiderasi semen adalah reaksi antara komponen-komponen semen dengan

air. Untuk mengetahui hiderasi semen, maka harus mengenal hiderasi dari

senyawa-senyawa yang terkandung  dalam semen ( C2S, C3S, C3A, C4AF)

b.      Hiderasi Kalsium Silikat ( C2S, C3S)

Kalsium Silikat di dalam air akan terhidrolisa menjadi kalsium hidroksidsa

Ca(OH)2 dan kalsium silikat hidrat (3CaO.2SiO2.3H2O) pada suhu 30oC

2 (3CaO.2SiO2) + 6H2O                 3CaO.2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2

2 (3CaO.2SiO2) + 4H2O                 3CaO.2SiO2.2H2O +  Ca(OH)2

Kalsium Silikat hidrat (CSH) adalah silikat di dalam kristal yang tidak

sempurna, bentuknya padatan berongga yang sering disebut Tobermorite

Gel.

Adanya kalsium hidroksida akan membuat pasta semen bersifat basa (pH=

12,5) hal ini dapat menyebabkan pasta semen sensitive terhadap asam kuat

tetapi dapat mencegah baja mengalami korosi.

c.       Hiderasi C3A

Hiderasi C3A dengan air yang berlebih pada suhu 30oC akan menghasilkan

kalsium alumina hidrat (3CaO. Al2O3. 3H2O) yang mana kristalnya berbentuk

kubus di dalam semen karena adanya gypsum maka hasil hiderasi C3A

sedikit berbeda. Mula-mula C3A akan bereaksi

dengan gypsum menghasilkan sulfo aluminate yang kristalnya berbentuk

jarum dan biasa disebut ettringite namun pada akhirnya gypsum bereaksi

semua, baru terbentuk kalsium alumina hidrat (CAH).

Hiderasi C3A tanpa gypsum (30oC):

3CaO. Al2O3+  6H2O                       3CaO. Al2O3. 6H2O

Hiderasi C3A dengan gypsum (30oC):

3CaO. Al2O3 + 3 CaSO4+ 32H2O            3CaO.Al2O3 + 3 CaSO4 +  32H2O

Penambahan gypsum pada semen dimaksudkan untuk menunda pengikatan,

hal ini disebabkan karena terbentuknya lapisan ettringite pada permukaan-

permukaan Kristal C3A.

d.      Hiderasi C4AF (30 H2O oC)

4CaO. Al2O3. Fe2O3+ 2Ca(OH)2+10H2O                4CaO.Al2O3.6H2O  

+ 3CaO.Fe2O3.6H2O

e.       Setting dan Hardening

Setting dan Hardening adalah pengikatan dan penerasan semen setelah

terjadi reaksi hiderasi. Semen apabila dicampur dengan air akan

menghasilkan pasta yang plastis dan dapat dibentuk (workable) sampai

beberapa waktu karakteristik dari pasta tidak berubah dan periode ini sering

disebut Dorman Period (period tidur).

Pada tahapan berikutnya pasta mulai menjadi kaku walaupun masih ada

yang lemah, namun suhu tidak dapat dibentuk (unworkable). Kondisi ini

disebut Initial Set, sedangkan waktu mulai dibentuk (ditambah air) sampai

kondisi Initial Set disebut Initial Setting Time (waktu pengikatan awal).

Tahapan berikutnya pasta melanjutkan kekuatannya sehingga didapat

padatan yang utuh dan biasa disebut Hardened Cement Pasta. Kondisi ini

disebut final Set sedangkan waktu yang diperlukan untuk mencapai kondisi

ini disebut Final Setting Time (waktu pengikatan akhir). Proses penerasan

berjalan terus berjalan seiring dengan waktu akan diperoleh kekuatan proses

ini dikenal dengan nama Hardening.

Waktu pengikatan awal dan akhir dalam semen dalam prakteknya sangat

penting, sebab waktu pengikatan awal akan menentukan panjangnya waktu

dimana campuran semen masih bersifat plastik. Waktu pengikatan awal

minimum 45 menit sedangkan   waktu akhir maksimum 8 jam.

Reaksi pengerasan

C2S + 5H2O                                              C2S. 5H2O

C3S + 5H2O                                              C2S6. 5H2O + 13 Ca(OH)2

C3A+ 3Cs+ 32H2O                                   C3A. 3Cs+.32H2O

C4AF + 7H2O                                           C3A.6 H2O+ CF. H2O

MgO+ H2O                                               Mg(OH)2

f.       Panas Hiderasi

Panas hiderasi adalah panas yang dilepaskan selama semen mengalami

proses hiderasi. Jumlah panas hiderasi yang terajdi tergantung, tipe semen,

kehalusan semen, dan perbandingan antara air dengan semen.

Kekerasan awal semen yang tinggi dan panas hiderasi yang besar

kemungkinan terajadi retak-retak pada beton, hal ini disebabkan oleh fosfor

yang timbul sukar dihilangkan sehingga terajdi pemuaian pada proses

pendinginan.

g.      Penyusutan

Ada tiga macam penyusutan yang terjadi di dalam semen, diantaranya:

Drying Shringkage ( penyusutan karean pengeringan)

Hideration  Shringkage (penyuautan karena hiderasi)

Carbonation Shringkage (penyuautan karena karbonasi)

Yang paling berpengaruh pada permukaan beton  adalah Drying Shringkage,

penyusutan ini terjadi karena penguapan selama

proses setting dan hardening. Bial besaran kelembabannya dapat dijaga,

maka keretakan beton dapat dihindari. Penyusutan ini dioengaruhi juga

kadar C3A yang terlalu tinggi.

h.      Kelembaban

Kelembaban timbul karena semen menyerap uaap air dan CO2 dan dalam

jumlah yang cukup banyak sehigga terjadi penggumpalan. Semen yang

menggumpal kualitasnya akan menurun karena bertambahnya Loss On

Ignition (LOI) dan menurunnya spesifik  gravity sehingga kekuatan semen

menurun, waktu pengikatan dan pengerasan semakin lama, dan terjadinya

false set.

Loss On  Ignation (Hilang Fajar)

Loss On  Ignation dipersyaratkan untuk mencegah adanya mineral-mneral

yang terurai pada saat pemijaran, dimana proses ini menimbulkan kerusakan

pada batu setelah beberapa tahun kemudian.

i.        Spesifik Gravity

Spesifik Gravity dari semen merupakan informasi yang sangat penting dalam

perancangan beton. Didalam pengontrolan kualitas Spesifik

gravity digunakan untuk mengetahui seberapa jauh kesempurnaan

pembakaran klinker, dan juga menetahui apakah klinker tercampur

dengan impuritis.

j.        False Set

Proses yang terjadi bila adonan mengeras dalam waktu singkat. False

Set dapat dihindari dengan melindungi semen dari pengaruh udara luar,

sehingga alkali karbonat tidak terbentuk didalam semen.

2.4 Pembuatan Semen

Langkah Utama Proses Produksi Semen adalah:

a.       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.

b.      Penghancuran

Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi 

material yang digali.

c.       Pencampuran Awal

Material yang dihancurkan melewati alat analisis on-line untuk menentukan

komposisi tumpukan bahan.

d.      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.

e.       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.

f.       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.

2.5  Dampak dari Industri Semen

a.       Eksplorasi yang terus menerus dan berlebihan, pasti akan mengganggu

keseimbangan lingkungan. Misalnya, berkurangnya ketersediaan air tanah.

b.      Seiring dengan proses produksi semen, dihasilkan pula gas karbon

dioksida (CO2) dalam jumlah yang banyak sehingga sangat mempengaruhi

kondisi atmosfer dan mempercepat terjadinya pemanasan global. Misalnya:

Meningkatnya suhu udara perkotaan. Menurut International Energy

Authority: World Energy Outlook, produksi semen ortland menyumbang tujuh

persen dari keseluruhan karbon dioksida yang dihasilkan berbagai sumber.

c.       produksi semen juga menimbulkan dampak tersebarnya abu ke udara

bebas sehingga mengakibatkan penyakit gangguan pernafasan. Studi

kesehatan lingkungan menyebutkan, bahwa debu semen merupakan debu

yang sangat berbahaya bagi kesehatan, karena dapat mengakibatkan

penyakit sementosis.

d.      Penurunan kualitas dari segi kesuburan tanah akibat penambangan tanah

liat

e.       Kualitas air bertambah buruk akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk

minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan, yang menimbulkan lahan

kritis yang mudah terkena erosi, yang akan mengakibatkan pendangkalan

dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan masalah banjir pada

musim hujan

f.       Kuantitas air atau debit air menjadi berkurang karena hilangnya vegetasi

pada suatu lahan akan mengakibatkan penyerapan air hujan oleh tanah di

tempat itu menjadi berkurang, sehingga persediaan air tanah menjadi

menipis, akibatnya persediaan ait tanah menjadi makin sedikit. Akibat

lanjutan adalah sungai menjadi kering pada musim kemarau dan sebaliknya

sungai akan banjir (debit air menjadi sangat tinggi) karena tanah tidak

mampu lagi menyerap air yang mengalir terlalu cepat

g.      Kebisingan yang terdiri dari tiga jenis sumber bunyi :

·         Mesin-mesin yang digunakan dalam pabrik,

·         Alat-alat besar seperti traktor yang dipakai pada waktu pengambilan

bahan baku,

·         Dentuman dinamit yang digunakan pada waktu pengambilan kapur

h.      Berkurangnya keanekaragaman flora, berubahnya pola vegetasi dan jenis

endemik, berubahnya pembentukkan klorofil dan proses fotosintesa

i.        Berkurangnya keanekaragaman fauna (burung, hewan tanah dan hewan

langka). Berubahnya habitat air dan habitat tanah tempat hidup hewan-

hewan tersebut

2.6 Penanggulangan

a.       Menerapkan pola produksi blended cement yang bisa menurunkan

separuh emisi CO2

b.      Mengganti sebagian bahan-bahan dalam pembuatan semen dengan

bahan yang lebih ramah lingkungan

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Semen berasal dari kata Caementum yang berarti bahan perekat yang

mampu mempesatukan atau mengikat bahan-bahan padat menjadi satu

kesatuan yang kokoh. Beberapa jenis semen diantaranya semen portland

putih, semen portland pozolan, semen portland / Ordinary Portland Cement

(OPC), semen portland campur, semen masonry, semen portland komposit.

Langkah utama proses produksi semen diantaranya penggalian,

penghancuran, pencampuran awal, penghalusan dan pencampuran bahan

baku, pembakaran, pendinginan klinker dan penghalusan akhir.

Dampak dari industri semen diantaranya pencemaran lingkungan,

polusi udara dan suara, dan lain-lain.

3.2 Saran

Penggalian dan pengolahan semen sangat mendukung kemajuan suatu

Negara, tetapi yang jangan dilupakan adalah masalah limbah. Untuk

mengatasi permasalah tersebut diperlukan kerjasama dari berbagai pihak,

diantaranya:

a.       Industri, diharapkan sebelum membuang limbah pabriknya harus

dimenetralisasinya atau mendaurnya.

b.      Pemerintah, diharapkan melakukan pengawasan yang ketat terhadap

industri-industri, terutama dalam masalah penanggulangan limbahnya.

c.       Masyarakat, diharapkan turut serta dalam melakukan pengawasan kinerja

industri-industri terutama masalah penanggulangan limbahnya.

Read more: http://khairul-anas.blogspot.com/2012/05/makalah-pembuatan-semen.html#ixzz2Q2q5nLGY

Proses Pembuatan Semen (Cement Manufacturing Process)Udah tiga minggu aja Training di Perusahaan Semen ini. Setelah dua minggu belajar mengenai Leadership dan Company Profile, minggu ke-3 ini mulai lah belajar hal-hal teknis mengenai pabrik semen   Hari pertama diminggu ke-3 Ane belajar mengenai Cemen manufacturing Process. Ane dikasih gambaran secara umum mulai dari definisi semen, tahapan-tahapan produksi semen, alat-alat atau unit proses yang ada di pabrik semen, sampai indikator-indikator apa saja yang menggambarkan kualitas dari semen itu sendiri. Oke dah langsung sharing aja Gan!

A. Sejarah SemenSebenernya, abad ke-18 (ada juga yang bilang 1700 M) seorang insinyur Sipil, John Smeaton udah bikin ramuan cikal bakal semen, yaitu adonan campuran antara batu kapur dan tanah liat yang kemudian dia pakai untuk membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Comwall, Inggris. Tapi, bukan Smeaton yang mempatenkan cikal bakal semen ini. Seorang insinyur yang juga berkebangsaan Inggris, Josep Aspdin lah yang mengurus hak paten pada tahun 1824, yang kemudian dia sebut Semen Portland. Dinamai begitu karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat yang ada di Pulau Portland, Inggris.B. Definisi Semen PortlandMenurut SNI 15-2049-2004, Semen Portland adalah semen hidrolisis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak (klinker) semen portland terutama yang terdiri atas Kalsium Silikat yang bersifat hidrolisis dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah dengan bahan tambahan lain. Kalo dilihat dari definisinya, bikin bingung emang hahaha   tapi kalo udah ngerti, bisa lah dicerna Gan 

C. Proses Pembuatan SemenSebelum masuk ke proses pembuatan, kita mesti tau dulu bahan baku apa aja sih yang dipakai buat bikin semen?

1. Limestone (batu kapur) yang banyak mengandung CaCO3

2. Clay (tanah liat) yang banyak mengandung SiO2 dan Al2O3

3. Pasir silika yang banyak mengandung SiO2

4. Pasir besi yang banyak mengandung Fe2O3

Sebenernya proses pembuatan semen itu intinya mengabil oksida-oksida yang terkandung di empat bahan baku di atas yang pada akhirnya membentuk mineral-mineral baru yang membentuk komposisi semen. Berikut tahapan tahapan produksi semen.

1. Raw Material Extraction & PreparationPertama-tama dilakukan persiapan bahan baku baik penambangan (quarry) limestone maupun clay. Tahapan penambangan seperti pada umumnya, ada drilling, blasting, haulage dan loading, selengkapnya bisa di liat di referensi mengenai penambangan. Ukuran limestone hasil tambang umumnya masih besar, sehingga hasil tambang tadi dibawa ke Crusher. Crusher berfungsi untuk mengecilkan ukuran limestone hasil tambang. Maksimum ukuran limestone yang masuk ke crusher adalah 1500 mm dan setelah keluar crusher menjadi sekitar 75 mm. Mungkin ada sebagian yang bingung gimana persiapan dari bahan baku yang lain seperti clay, pasir silika dan pasir besi. Ketiga bahan baku itu juga punya treatment sendiri-sendiri. Kenapa yang dibahas hanya batu kapur? itu karena batu kapur merupakan bahan baku utama hehehe.

Setelah limestone melewati crusher, limestone tersebut ditampung di sebuah tempat (storage). Ditempat ini terjadi proses pre-homogenization. Limestone hasil dari crushing tadi tentunya belum sepenuhnya memiliki ukuran yang sama, sebagian ada yang terlalu kecil, artinya ukurannya belum sama. Pada storage ini, limestone yang ukurannya berbeda tersebut disebar merata (komposisinya) sehingga homogen. Ada beberapa alat yang dipakai pada proses pre-homogenization ini, seperti stack dan reclamer yang masing-masing ada macam-macamnya juga (terlalu panjang buat dijelasin, silahkan searching2 aja di google hehehe).

2. Raw Meal PreparationDari storage tersebut limestone dibawa oleh belt conveyor menuju bin silo, demikian pula dengan clay, pasir silika dan pasir besi masuk ke bin silo masing-masing seperti gambar berikut.

Bin Silo

Dari sini lah keempat bahan baku tersebut mulai dicampurkan. Umumnya untuk membuat semen portland (Tipe I) adalah sebagai berikut:

1. Limestone (+/- 82%)

2. Clay (+/- 13,5%)

3. Pasir Silika (+/- 3%)

4. Pasir besi (+/- 1,5%)

Setelah bahan baku tersebut dicampur,maka itu lah yang disebut Raw Material. Bahan baku tersebut kemudian masuk ke dalam unit operasi yang disebut Raw Mill (RM), (prinsip kerja dan macam-macam RM dapat dilihat di referensi lain juga hehehe) seperti pada gambar berikut.

Verticcal Raw Mill

Tujuan utama Raw Mill adalah:

1. Grinding

Material campuran yang masuk dihaluskan lagi, yang semula 700 mm, setelah keluar dari RM menjadi 9 Mikro.

2. Drying

Material campuran dikeringkan sampai kelembaban 1%. Media pengeringan adalah hot gas yang berasal dari Kiln (Kiln tar kita ketemu di depan Gan hehe)

3. Transport

Untuk menjelaskan ini harus tau dulu prinsip kerja RM -.-” Intinya, hot gas yang dipakai untuk ngeringin material juga berfungsi untuk mentransportasikan material campuran tersebut. Bayangin aja Gan, 7 Mikro kalo ditiup hot gas kan terbang dia 

4. Separating

Selama proses di RM, material yang sudah halus kemudian menuju tahapan proses berikutnya, sedangkan yang masih kasar akan terus mengalami penggilingan (grinding) sampai halus.

Setelah keluar dari RM, bahan material ini disebut dengan istilah Raw Mix atau Raw Meal. Raw meal ini kemudian masuk lagi ke sebuah storage atau biasa disebut Blending Silo. Selain bertujuan untuk penyimpanan sementara, Blending Silo berfungsi untuk tempat homogenization. Proses Homogenization intinya sama kek Pre-homogenization, cuma ukurannya aja yang beda dan bahan penyusunnya juga sudah tercampur. Pre-homogenization materialnya hanya limestone saja, sedangkan Homogenization terdiri dari empat bahan baku semen. Sehingga proses homogenisasi yang dilakukan bertujuan untuk memaksimalkan pencampuran dari keempat bahan tersebut.

3. Clincker ManufactureRaw Meal kemudian masuk ke sebuah unit operasi yang disebut dengan Pre-heater. Pre-heater ini terdiri dari beberapa siklon, umunya terdiri dari 4-5 siklon (4-5 stage) seperti gambar berikut.

Pre-heater

Namanya juga Pre-heater, fungsinya sebagai pemanasan awal sebelum masuk ke proses selanjutnya. Media pemanasan sama kek di RM, yaitu berasal dari hot gas dari Kiln. Namun, Inti utamanya dari proses pemanasan ini adalah untuk terjadinya proses Pre-calcination. Dari proses kalsinasi ini mulai lah terbentuk oksida-oksida pembentuk Klinker (hasil proses di Kiln). Proses kalsinasi adalah sebagai berikut:

CaCO3 —-> CaO + CO2

Reaksi ini terjadi pada suhu sekitar 800°C (Untuk lebih jelasnya, silahkan pelajari unit operasi Pre-heater dari referensi lain hehehe). Naaah, dari reaksi di atas, yang paling utama adalah CaO nya Gan. Proses kalsinasi di Pre-heater hanya sekitar 95% nya, sisanya dilakukan di Kiln (pokonya kalo pengen lebih jelas, pelajari prinsip kerja Pre-heater Gan   ).

Setelah keluar dari Pre-heater, material ini disebut dengan Kiln Feed. Kiln Feed ini masuk ke unit operasi pembentuk klinker (terak) yang disebut dengan Rotary Kiln, seperti gambar berikut.

Rotary Kiln

Di sini terjadi proses kalsinasi lanjutan. Suhunya mencapai sekitar 1400ºC. Suhu sebesar ini diperoleh dari pembakaran bahan bakar, biasanya digunakan batu bara, IDO (Industrial Diesel Fuel Oil), Natural Gas, Petroleum Coke, dan lain sebagainya. Pada suhu sebesar ini, di Kiln terjadi reaksi-reaksi logam sehingga dihasilkan mineral-mineral baru, yaitu:

1. C3S (3CaO.SiO2)

2. C2S (2CaO.SiO2)

3. C3A (3CaO.Al2O3)

4. C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3)

Mineral-mineral di atas yang kemudian membentuk Clincker (klinker/terak). Setelah melewati Kiln, klinker ini masuk ke dalam Cooler. Bayangin aja Gan, abis dipanasin ampe 1400ºC, tiba-tiba aja didinginin ampe suhunya 100ºC. Kenapa harus demikian? tujuannya diantaranya:

1. Heat recuperation

2. Keamanan (safety) dalam melakukan transportasi dan storage

3. Kualitas Klinker itu sendiri

Nah, Klinker ini lah cikal bakal semen Gan. Tadi kan material itu udah dihalusin di Raw Mill jadi kek powder, nah setelah lewat Kiln ini, karena proses-proses kimia yang dilalui di Kiln maka material ini jadi Klinker, kira-kira kek gambar berikut.

Clinker (klinker)

Kualitas dari Klinker ini sebetulnya bisa dikendalikan, yaitu semenjak proses pencampuran oleh Bin Silo yang dilakukan sebelum masuk ke Raw Mill. Indikator-indikator kuliatasnya adalah dengan menghitung nilai LSF (Lime Stone Factor), SM (Silica Modulus) dan AM (Aluminate Modulus). Nilai ini juga dapat memandu kita untuk membuat berbagi jenis atau tipe semen.

4. Cement GrindingSetelah melewati Cooler, Klinker ini kemudian dilewatkan ke Finish Mill. Naah oleh equipment ini lah maka si Klinker berubah lagi menjadi powder. Jadi di dalem Cement Mill ini klinker tadi di tumbuk, digerus pake bola-bola besi Gan, Cemen Mill nya berputar sehingga bola-bola tersebut menggerus klinker menjadi powder lagi. Bentuk Cement Mill atau Finish Mill kek gambar berikut.

Finish Mill atau Cement Mill

Sebelum digiling, biasanya komposisi Klinker ditambah oleh bahan-bahan tambahan seperti Gipsum, Pozzolan, Trash dan lain sebagainya. Untuk membuat semen Tipe I cukup ditambah gipsum saja. Setelah halus, klinker ini berubah namanya menjadi hasil akhir yaitu semen:) Semen ini kemudian ditampung di Cement Silo sebelum akhirnya dikirim ke Bin Cement untuk proses Packing and Dispatch.

5. Packing and DispatchLangkah terakhir adalah pengepakan semen-semen. Setelah dari Cement Silo, semen ditransport ke Bin Cement dan akhirnya ada yang di packing dan ada yang dimasukan ke bulk (curah).

Bulk (curah)

Yaah…segitu aja gan gambaran kasar mengenai proses pembuatan semen. Untuk lebih mengerti, alangkah baiknya jika tau prinsip kerja dari unit operasi/equipment yang dipakai

dan mengerti tahapan-tahapan proses kimia yang terjadi selama proses pembuatan semen. Semoga bermanfaat Gan