SEMEN

A. Apa itu semen?itil

B. Jenis-Jenis SemenItilAda di buku Handbook for Designing Cement Plants , chapter 2, hal 111. Semen Biasa (Portland cement)itil2. Semen Khususitil

C. Bahan Bakuitil

D. Proses Pembuatan Semen 1. Proses BasahPada proses basah, clay dihancurkan dan dicampur dengan air pada wash mill. Batu kapur dihancurkan kemudian diumpankan ke dalam ball mill. Batu kapur kemudian dicampur dengan air di dalam wash mill. Dari hasil pencampuran ini dihasilkan slurry dengan kandungan air 35-50% dan terdiri dari material yang berukuran kecil (< 90m). Slurry yang terbentuk ini kemudian dipompa ke slurry tank untuk melalui proses pencampuran lebih lanjut. Slurry dengan kandungan kapur yang telah sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan kemudian diumpankan ke dalam rotary kiln dari bagian atas dan pulverized coal dialirkan dari bawah dengan udara di mana suhu di dalam kiln mencapai 1450C.

2. Proses KeringPada proses kering bahan baku dihancurkan dan diumpankan ke dalam grinding mill, di mana bahan baku ini akan dikeringkan dan direduksi ukuranya sehingga menjadi serbuk halus (fine powder). Serbuk kering yang dihasilkan ini disebut sebagai raw meal. Raw meal kemudian dipompa ke dalam blending silo agar diperoleh campuran yang uniform. Raw meal dicampur di dalam silo dengan bantuan udara bertekanan.Raw meal yang telah di-blending kemudian di-screening dan diumpankan ke granulator. Di dalam granulator ditambahkan air sebanyak 12% dari berat meal sehingga terbentuk pellet dengan diameter 15 mm. Pellet yang terbentuk ini kemudian dipanaskan pada preheating grate dengan pemanas berupa udara panas yang berasal dari kiln. Kemudian pellet masuk ke dalam kiln dan proses yang terjadi selanjutnya sama dengan proses basah.Proses kering ini biasanya digunakan untuk bahan baku yang sifatnya sangat keras dan tidak bisa didispersikan dalam air. Selain itu, proses ini biasanya digunakan di negara-negara dengan iklim dingin di mana air dapat membeku di dalam campuran.

E. Langkah-Langkah Produksi Semen1. Penyediaan Bahan BakuBahan baku yang dibutuhkan dalam pembuatan semen antara lain batu kapur, tanah liat, pasir silika, dan pasir besi. Batu kapur dan tanah liat biasanya diperoleh dengan cara menambang langsung bahan baku dari sumbernya.2. Penggilingan Bahan Mentah (Raw Meal Grinding)Penggilingan adalah proses untuk menghaluskan bahan baku. Setelah proses pre-homogenezing, seluruh material mentah dicampur dengan komposisi tertentu dan kemudian dialirkan menggunakan belt conveyor menuju losche mill untuk digiling. Agar dapat bereaksi denganbaik di dalam kiln, raw meal harus memiliki jumlah material yang tidak lolos sieving sieving di atas 90 m tidak melebihi 14-20% berat. Untuk itu, material yang terhisap harus melewati separator dengan putaran tertentu. Bahan baku yang telah memenuhi standar kehalusan diangkut dengan menggunakan belt bucket elevator untuk dimasukkan ke dalam continous flow silo untuk mengalami homogenizing terakhir sebelum diumpankan ke dalam kiln.3. PembakaranProses pembakaran yang terjadi meliputi pemanasan awal umpan baku di preheater (pengeringan dan kalsinasi), pembakaran di rotary kiln (klinkerisasi) dan pendinginan di grate cooler (quenching).a. Proses pemanasan awal (pre-heating)Proses pemanasan awal meliputi proses penguapan air dan proses kalsinasi pada umpan kiln (raw meal) pada temperatur 600800C. Proses ini terjadi pada preheater.b. Proses pembakaran (klinkerisasi)Pada proses ini terjadi reaksi pembentukan semen di dalam rotary kiln. Secara garis besar proses pembakaran sendiri terdiri atas empat tahapan, yaitu:1) Calcining zonePada zona ini, raw meal dari preheater akan mengalami pemanasan hingga 1200C dan proses yang terjadi adalah proses penguraian secara maksimum dari unsur-unsur reaktif yang terkandung dalam material. Pada kondisi ini material masih berbentuk serbuk dan bagian dalam kiln tersusun atas lapisan brick alumina.2) Transition zonePada daerah ini material mengalami pemanasan hingga 1500C. Proses yang terjadi adalah mulai terjadi reaksi sedikit demi sedikit antara CaO dengan senyawa SiO2, Al2O3, dan Fe2O3. Material mulai berubah menjadi cair dan pada daerah ini lapisan dinding kiln berupa brick alumina.3) Sintering zonePada daerah ini material mulai mendekati sumber panas yang berasal dari burner. Pemanasan yang terjadi hingga 1800C.Reaksi yang terjadi adalah : 4 CaO (s) + Al2O3 (s) + Fe2O3(s) 4 CaO. Al2O3.Fe2O3 (s) :(C4AF)3CaO (s) + Al2O3(s) 3CaO. Al2O3(s): (C3A)2CaO(s) + SiO2(s) 2CaO.SiO3(s) : (C2S)CaO (s) + 2CaO. SiO3(s) 3CaO. SiO3(s): (C3S)4) Cooling zoneMaterial yang berbentuk cair di sintering zone akan mengalir ke cooling zone dan akan mengalami perubahan fasa karena material menjauhi burner gun. Temperatur akan turun hingga mencapai 1200C. Dikarenakan adanya gerakan rotary kiln, maka sebagian besar material akan berbentuk butiran. Proses ini adalah proses terakhir yang terjadi di dalam kiln, selanjutnya material akan keluar menuju alat pendingin. c. Proses pendinginan (quenching)Quenching adalah proses pendinginan klinker secara mendadak setelah reaksi klinkerisasi selesai. Quenching dilakukan di dalam grate cooler dengan media pendinginnya berupa udara luar yang dihembuskan ke dalam grate cooler dengan menggunakan fan. Tujuan dilakukannya quenching adalah :1) Mencegah terjadinya reaksi inversi 3CaO.SiO3 yang terjadi pada pendinginan lambat pada temperatur 1200C.2) Mencegah terjadinya pembentukan struktur kristal beta 2CaO.SiO3 yang bersifat hidraulis menjadi kristal alfa 2CaO.SiO2 yang bersifat kurang hidraulis.Keberhasilan quenching dapat dilihat dari temperatur klinker dan temperatur udara sisa pendinginan. Jika temperature klinker tinggi dan temperatur udara pendingin rendah, maka proses quenching tidak baik. 4. Penggilingan semenSetelah proses pendinginan selesai dilakukan, semen dihancurkan dengan roller press sehingga memiliki ukuran tertentu untuk selanjutnya digiling dengan menggunakan tube mill. Dengan menggunakan sebuah fan, material yang sudah halus dihisap dan dipindahkan dari udara pembawanya dengan menggunakan beberapa perangkat pemisah debu. Hasil penggilingan ini disimpan dalam cement silo yang kedap udara. . Semen yang dihasilkan harus memenuhi syarat mutu fisik semen dengan kehalusan minimal 3000 cm2/g (SNA mempersyaratkan min 2800 cm2/g).5. PackagingUnit ini bertugas melaksanakan pengisian, penyimpanan, pengiriman, dan pengeluaran semen dari tiap tiap silo.

F. Sifat-Sifat Semen1. Kehalusan (fineness)Semen yang telah diproduksi harus memiliki standar kehalusan tertentu, yaitu semen tidak boleh meninggalkan redisu lebih dari 3% berat pada saat dilakukan uji sieve 0,2 mm dan specific surface tidak boleh kurang dari 2.200 cm2/g. Specific surface dihitung dengan menggunakan metode air permeability.2. Setting timeSetting time sangat penting untuk diperhatikan sehingga dapat memberikan waktu yang cukup dalam pembuatan suatu bangunan atau cor beton. Pada semen standar, semen tidak boleh mulai mengeras kurang dari satu jam setelah mixing dan proses pengerasan (setting) harus selesai sebelum 12 jam setelah mixing.3. SoundnessIstilah soundness dalam industri semen diartikan sebagai kemampuan semen untuk dapat mempertahankan volumenya. Semen harus memiliki kandungan MgO kurang dari 5% berat karena adanya MgO dalam semen dapat mengakibatkan ekspansi yang dapat berdampak lebih lanjut pada pecah atau retaknya semen yang telah mengeras.4. StrengthKekuatan dari suatu semen sangat tergantung dari jenis semen yang akan diproduksi. Berikut ini adalah data spesifikasi kekuatan berbagai jenis semen :

5. Panas hidrasi (heat of hidration)Semen jenis khusus biasanya harus memiliki panas hidrasi yang rendah, yaitu kurang dari 270 J per gram semen pada tujuh hari pertama setelah proses pencampuran dengan air. Berikut ini adalah standar panas hidrasi pada berbagai jenis semen :

Referensi :Deolalkar, S.P. 2009. Handbook for Designing Cement Plants. Hyderabad : BS Publication.Labahn, Otto. 1983. Cement Engineers Handbook, 4th English edition. Berlin : Bauverlag Gmbh Wiesbaden and Berlin.Taylor, Harold F.W. 1990. Cement Chemistry. London : Academic Press Limited.