Batubara Dalam Industri Semen

Energy merupakan kebutuhan utama dalam industry. Dalam industry semen, energy panas merupakan kebutuhan yang paling utama, yaitu untuk operasi pembakaran dalam tanur putar.

1. Uraian Teknis Tentang Jenis Bahan Bakar

Operasi pembakaran pada tanur putar merupakan langkah yang paling kritis dalam setiap industry semen, baik ditinjau secara teknis maupun secara ekonomis. Operasi pembakaran di tanur putar menentukan operasi pada unit-unit yang lain, serta memerlukan pemakaian energy panas yang nilainya dapat mencapai 30% dari biaya operasi keseluruhan. Produktifitas dari industry semen umumnya ditentukan oleh produkstifitas unit tanur putarnya. Sedangkan produktifitas tanur putar umumnya ditentukan oleh run factornya, yang umumnya ditentukan oleh ketahanan lapisan batu tahan apinya.

Aspek utama yang paling berpengaruh terhadap ketahanan lapisan batu tahan api dan efesiensi operasi pembakaran dalam tanur putar, adalah dalam jenis bahan bakar yang dipakai. Untuk kedua tujuan tersebut diperlukan operasi pembakaran yang dapat menghasilkan nyala yang stabil dan suhu yang setinggi mungkin.

Pemakaian bahan bakar dengan jenis batubara tertentu dalam operasi pembakaran dalam tanur putar dapat menghasilkan produktifitas yang berbeda apabila dibandingkan dengan pemakaian bahan bakar jenis lain. Misalnya operasi pembakaran dengan bahan bakar batubara akan memerlukan konsumsi panas persatuan produk yang lebih besar, dibandingkan pemakaian bahan bakar minyak atau bahan bakar gas. Hal ini disebabkan adanya perbedaan pola operasi pembakaran dari ketiga jenis bahan bakar tersebut yaitu bahan bakar gas, cair dan padat. Operasi pembakaran batubara akan memerlukan pemakaian udara dingin yang jauh lebih besar sedangkan sebaliknya operasi pembakaran memakai bahan bakar minyak (BBM) atau gas alam akan memakai udara pada suhu tinggi yang lebih besar.

Disamping itu, operasi pembakaran batubara juga akan menghasilkan suhu nyala yang lebih rendah serta stabilitas yang kurang baik dibandingkan dengan minyak atau gas alam, kedua hal ini akan memperpendek umur dari lapisan batu tahan api. Keadaan inilah yang menyebabkan operasi pembakaran dengan memakai batubara akan kurang produktif dibandingkan dengan operasi pembakaran dengan minyak atau gas alam. Tidak produktif dari segi teknis antara lain karena :

a. Konsumsi panas persatuan produkb. Umur lapisan batu tahan api atau dengan kata lain produktifitas tanur putar yang berarti produktifitas pabrik semen secara keseluruhanSecara ekonomis dapat dinyatakan bahwa operasi dengan memakai batubara akan kurang ekonomis dibandingkan dengan memakai minyak atau gas alam, antara lain :

a. Naiknya biaya operasi pembakaranb. Naiknya biaya operasi batu tahan apic. Naiknya biaya produksi semen akibat penurunan produksi semen

Mengingat jenis dan kualitas batubara di Indonesia sangat seragam, maka secara umum dapat dikatakan bahwa produktifitas pemakaian batubara dalam operasi pembakaran pada tanur putar akan menurun sebanyak 10-20% dibandingkan dengan pemakaian minyak atau gas alam.

2. Batubara Sebagai Bahan Bakar Dalam Industri Semen

Sifat-Sifat Batubara

Seperti diketahui bahwa batubara merupakan suatu campuran padatan yang sangat heterogen dan terdapat dialam dengan tingkat atau grade yang berbeda, mulai dari lignit, sub bitumine, bitumine sampai antrasit. Sebagai padatan, batubara terdiri atas kumpulan maceral (vitrinite, eksinite dan enertinite) dan mineral (clay, kalsit dan lain-lain).

Dilihat dari unsure-unsur pembentuk batubara terdiri dari carbon, oksigen, nitrogen sedikit sulfur, fosfor dan lain-lain. Sedangkan dari segi struktur molekul, dapat dibedakan atas aromatic dan aliphatic. Oleh karena itu dalam industry semen, batubara digunakan sebagai bahan bakar, maka panas pembakaran, hasil-hasil pembakaran dan sisa-sisa pembakaran perlu diketahui terutama apabila hal-hal tersebut dapat mengganggu kualitas semen yang akan dihasilkan.

Sifat-sifat batubara dapat dilihat dengan analisa sebagai berikut :

a. Analisa Proksimat

Terdiri atas :

- Lengas (moisture) yang berupa lengas bebas (free moisture), lengas bawaan (inherent moisture) dan lengas bawaan (total moisture)- Kadar abu (ash)- Carbon (fixed carbon)- Zat terbang (volatile matter)

b. Analisa Ultimate

Terdiri atas analisis unsure-unsur : C, H,O, N juga S dan phosphor serta Cl

c. Nilai Kalor

Terdapat dua macam nilai kalor, yaitu :

Nilai kalor net, yaitu nilai kalor pembakaran dihitung dalam keadaan semua air (H2O) berujud gas. Nilai kalor gross, yaitu nilai kalor pembakaran diukur dalam keadaan semua air (H2O) berujud air.

d. Total Sulphur

Sulphur atau belerang dapat berbeda dalam batubara sebagai mineral pirite, markasite, Ca sulphat atau belerang organic yang pada pembakarannya akan berubah menjadi SO2.

e. Analisa Abu

Abu yang terjadi dalam pembakaran batubara akan membentuk oksida-oksida sebagai berikut SiO2, Al2O3, TiO2, Mn3O4, CaO, MgO, Na2O, K2O. abu inilah yang terutama akan secara padatan bercampur dengan klinker dan mempengaruhi kualitas semen. Namun demikian kadar abu batubara di Indonesia biasanya hanya berkisar antara 5% sampai 20% saja.

f. Hardgrove Grindability Index

Merupakan suatu bilangan yang dapat menunjukan mudah sukarnya batubara digerus menjadi bahan bakar serbuk. Makin kecil bilangannya, makin keras keadaan batubaranya.

Sesuai dengan sifatnya, batubara umumnya dibagi atas empat macam yaitu :

- Antrasit, mengandung sedikit volatile matter- Bitumine, mengandung medium volatile matter- Lignit, mengandung banyak volatile matter- Peat

Apabila kita membakar batubara dengan free grate, maka panjang nyala yang dihasilkan, tergantung besarnya kandungan volatile matter nya. Batubara dengan kadar volatile matter yang tinggi, akan menghasilkan nyala yang panjang diatas grate fire dan batubara dengan kadar volatile matter yang rendah, akan menghasilkan nyala yang pendek. Oleh karenanya antrasit biasa disebut dengan short flaming coal dan bitumine sebagai long flaming coal.

Akan tetapi batubara akan menghasilkan hasil yang berbeda bila dibakar dalam bentuk batubara halus didalam tanur putar. Long flaming coal bila dibakar dalam tanur putar sebagai batubara halus akan terurai dengan segera dan volatile matter yang menguap akan terbakar dengan cepat. Sedangkan partikel coke yang sudah tersegregasi akan mempunyai luas permukaan yang sangat besar sehingga serbuk batubara dapat terbakar secara cepat. Hal ini yang menyebabkan long flaming coal didalam tanur putar akan terbakar hanya dalam daerah yang pendek dari tanur atau dengan kata lain akan menghasilkan nyala pendek. Short flaming coal mengandung sedikit volatile matter, bila dibakar dalam tanur putar sebagai batubara halus akan terurai secara lambat, sehingga akan terbakar dalam jarak yang lebih panjang.

Dengan demikian, batubara yang disebut short flaming coal bila dibakar sebagai batubara halus didalam tanur putar, akan menghasilkan nyala yang panjang. Operasi pembakaran dalam tanur putar membutuhkan pembakaran dengan suhu nyala yang sangat tinggi, karena proses klinkerisasi memerlukan suhu material sekitar 1450 0C. disamping itu suhu nyala yang lebih tinggi akan menghasilkan heat transfer yang lebih besar. Kedua hal ini sangat berpengaruh dalam hal efektifitas dan efesiensi operasi pembakaran dalam tanur putar. Walaupun antrasit memiliki nilai kalor yang tinggi, penggunaannya sebagai bahan bakar dalam tanur putar kurang disukai, karena antrasit menghasilkan nyala yang lebih panjang dengan suhu yang relative lebih rendah.

Demikian juga lignit, yang disamping mempunyai kandungan volatile matter yang tinggi dan heating value rendah, tidak disukai karena akan menghasilkan suhu nyala yang lebih rendah. Bitumine adalah jenis batubara yang lebih disukai pemakaiannya sebagai bahan bakar dalam tanur putar, karena mempunyai kandungan volatile matter yang cukup, tetapi nilai kalornya relative tinggi.

Oleh karena itu bitumine dapat menghasilkan suhu nyala yang lebih tinggi. Akan tetapi bitumine yang berkandungan abu lebih besar (akibat adanya impurities yang biasanya dari clay dan sebagainya) atau berkandungan air yang tinggi juga tidak disukai, karena hal-hal tersebut akan menurunkan suhu nyala disamping membutuhkan juga excess air yang lebih besar. Hal ini akan mengakibatkan rendahnya efektifitas dan efisiensi operasi pembakaran dalam tanur putar.

Sebenarnya secara teoritis diharapkan bituminous coal yang bersih dari non combustible material akan menghasilkan suhu nyala yang pendek dan lebih tinggi dibandingkan dengan fuel oil dan natural gas. Tetapi pada prakteknya kandungan non combustible material baik berupa ash atau moisture tidak dapat dihindarkan, sehingga membutuhkan operasi dengan excess air yang lebih tinggi dan membutuhkan primary air (yang suhunya rendah) yang lebih besar.

Hal ini akan menurunkan suhu nyala disamping memperbesar flow rate gas bakar yang mengakibatkan lebih pendeknya retention time gas dalam tanur putar dari preheater system dan akan menurunkan heat transfer rate, yang berarti akan memperbesar terbuangnya panas melalui preheater gas.

3. Penyiapan Batubara Dan Sistem Pengumpan Kedalam Kiln

Di antara semua bahan bakar yang umumnya dipakai, batubaa merupakan bahan bakar yang memerlukan investasi awal yang sangat tinggi baik untuk grinding maupun pengumpanan. Flow sheet dasar dari instalasi batubara hamper sama di semua tingkat.

a. Penyimpanan (Stock Pilling)

Sesudah di bongkar di suatu pabrik, batubara disimpan di suatu gudang penyimpanan. Perhatian utama yang harus diberikan pada tahap ini adalah mengurangi resiko self ignition dan kehilangan (looses) material selama penyimpanan. Karena salah satu karakter bahan bakar padat adalah tidak homogeny, maka sebelum digiling perlu dilakukan pre-homogenization, yang antara lain dengan cara pengaturan tumpukan dan penampian dari gudang penyimpanan. Aturan FIFO perlu dilaksanakan disini untuk mencegah batubara yang berlebihan.

b. Primary Crushing

Primary crushing dapat dilakukan secara open circuit atau close circuit. Kehalusan produk dari primary crushing ini tergantung kepada macam grinding mill yang dipakai.

c. Grinding and Drying (Penggilingan dan Pengeringan)

Untuk batubara yang mempunyai kadar air di bawah 20%, pengeringannya dilakukan pada coal mill. Untuk batubara yang kadar airnya lebih dari 20%, biasanya ada alat pengering tambahan sebelum coal mill. Coal mill dibedakan dalam dua tipe, yaitu :

- Ball mill/Tube mill- Vertical mill, yang dioperasikan secara open circuit dan close circuit

Proses pengeringan di sini adalah mengeringkan raw coal maksimal sampai pada inherent moisturenya. Di dalam pengoperasian system coal mill ini yang harus menjadi perhatian utama adalah mengurangi resiko peledakan yang disebabkan :

- Umpan batubara yang tidak lancer- Ketidaklancaran pengumpanan menyebabkan material kasar (kering) yang kembali dari separator, akan langsung kontak dengan udara panas- Perubahan kadar air batubara yang terlalu besar- Kadar air produk terlalu rendah, jauh dibawah inherent moisturenya

Resiko-resiko peledakan tersebut diperbesar oleh kandungan volatile matter yang tinggi dari batubara. Pengendalian operasi coal mill didasarkan pada desain kehalusan batubara yang telah diperhitungkan s esuai kebutuhan pembakaran dalam tanur putar.

d. Penangkapan Debu

Penangkapan debu batubara umumnya dilakukan dengan filter atau electrostatic presipitator. Untuk mengurangi kehilangan material, alat penangkap debu ini harus dijaga agar beroperasi secara optimal. Yang harus diperhatikan di sini adalah debu yang halus cenderung menyebabkan reaksi peledakan. Campuran batubara atau udara akan explosive dalam daerah konsentrasi tertentu. Beberapa ahli menyebutkan bahwa interval 40-150 g/Nml3 sebagai daerah kritis untuk terjadinya peledakan tersebut, yang biasanya terjadi di saat start up atau stop peralatan.

e. System Pengumpanan Batubara Halus Ke dalam Tanur Putar

System pengumpanan batubara halus ke dalam tanur putar dapat dibedakan sebagai berikut :- Direct system- Semi indirect system- Indirect system

Pada direct system, semua batubara yang dihasilkan di grinding mill langsung diumpankan kedalam tanur putar bersama udara pengeringnya. Pada semi indirect system, batubara dari mill untuk sementara disimpan dalam intermediate silo sebelum diumpankan ke dalam tanur putar. Untuk system ini ada dua macam versi yang tergantung pada kadar air batubara. Yang mempunyai kadar air rendah, udara pengering dari mill sebagian diinjeksikan ke tanur putar sebagai udara primer, dan sebagian disirkulasikan ke mill. Bila kadar air tinggi, sebagian gas dari mill dikeluarkan melalui alat penangkap debu.

Pada indirect system, semua batubara dari mill di simpan di intermediate silo sebelum diumpankan, dan gas dari mill tidak diumpankan ke tanur putar sebagai udara primer, kecuali bila diinginkan.

2. Operasi Pemakaian Batubara Pada Tanur Putar

Dalam pemakaian batubara sebagai bahan bakar dalam operasi tanur putar, terdapat beberapa hal yang spesifik yang perlu diperhatikan yaitu :

a. Pemakaian Udara Primer

Udara primer berperan antara lain sebagai :

- Sarana transportasi untuk injeksi batubara ke dalam tanur putar- Suatu alat pengendali nyala

Dengan demikian udara primer yang temperaturnya rendah ini, maka udara pembakaran yang terdiri dari primary air dan secondary air, akan mempunyai temperature campuran relative rendah. Oleh karena itu sebenarnya secara ekonomis pemakaian udara primer ini kurang menguntungkan. Di dalam operasi pemakaian batubara, pemakaian udara primer ini dapat berkisar antara 15-20% dari kebutuhan udara pembakaran.

b. Pemakaian Excess Air Yang Besar

Berdasarkan teori kinetika reaksi, bahan bakar gas dan cair lebih reaktif dengan oksigen, dibandingkan oksigen dengan batubara. Hal ini mudah dimengerti karena pembakaran batubara akan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut :

- Perpindahan panas dari burning zone ke partikel batubara secara konveksi dan radiasi- Perpindahan panas melalui lapisan abu yang bersifat isolator menuju front oksidasi secara konduksi- Reaksi kimia antara C, S, H2 dengan H2, CO, H2O dan SO2- CO2, SO2, CO dan H2 berdifusi dari front oksidasi ke bagian luar partikel batubara- Abu pembungkus sekeliling partikel batubara terdekomposisi secara termis dan mekanis

Oleh karena itu untuk mencapai kesempurnaan pembakaran yang menggunakan batubara sebagai bahan bakar diperlukan excess air yang relative besar. Dengan pemakaian udara yang lebih besar ini, maka akan dihadapkan pada permasalahan :

- Kerugian panas karena terserap oleh kelebihan udara tersebut- Transfer panas antara udara dan material di dalam kiln kurang sempurna, karena waktu tinggal udara panas yang relative rendah

c. Kandungan Air Dalam Batubara

Air yang terdapat dalam batubara, baik sebagai inherent moisture maupun sebagian kecil

moisture yang lain, tentunya akan merugikan karena mengurangi panas yang dihasilkan.

d. Stabilitas Umpan

Karena batubara merupakan bahan bakar dalam bentuk powder (bubukan) maka sangat sulit diperoleh kondisi pengumpanan yang benar-benar stabil ke dalam kiln. Ketidakstabilan umpan ini berarti ketidakstabilan panas didalam kiln, akan mengakibatkan ketidakstabilan coating sebagai pelindung batu tahan api. Dengan demikian akan mengakibatkan umur batu yang relative pendek.

e. Impurities dalam Batubara

Bila proses pencucian batubara tidak baik, maka akan ditemui impurities (misal clay). Dengan adanya impurities ini, tentunya akan mengacaukan jumlah umpan panas ke dalam tanur putar.3. Persyaratan Mutu Batubara Dalam Industri Semen

Pada dasarnya semua jenis batubara dapat dipakai sebagai bahan bakar dalam tanur putar. Dapat disimpulkan bahwa persyaratan mutu batubara yang dibutuhkan oleh industry semen unit operasi dengan efektifitas yang cukup tinggi yaitu :

a. Nilai bakar net cukup tinggi, yaitu > 6.000 cal/grb. Volatile matter medium, maksimum 36-42%c. Total moisture, maksimum 12%d. Kadar abu maksimum 6%e. Kadar sulphur maksimum 0,8%f. Kadar alkali dalam abu, maksimum 2%g. Ukuran batubara (raw coal)

- Diatas saringan 100 mm = 0%- 100 mm – 50 mm = 70%- 50 – 25 mm = 25%- 25 – 15 mm = 15%- Lolos 15 mm = 0%

h. Variasi kualitas diatas tidak lebih dari 10%

Batubara dengan kualitas yang tidak memenuhi persyaratan diatas akan menghasilkan produktifitas yang lebih rendah, persyaratan-persyaratan diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :

- Nilai bakar net minimal 6.000 cal/gr, Volatile matter medium, maksimum 36-42%, Kadar abu maksimum 8%, dimaksudkan agar pemakaian batubara tersebut dalam tanur putar, dapat menghasilkan target-target yang diharapkan pada operasi pembakaran.

- Total moisture maksimal 12% dan kadar abu maksimal 6% serta ukuran batubara sesuai ukuran, dimaksudkan agar tidak menyulitkan pada operasi handling.

- Kadar sulphur maksimal 0,8% dan kadar alkali pada abu maksimal 2% dimaksudkan agar tidak terjadi gangguan pada operasi tanur putar dan tidak terjadi penurunan kualitas semen.

- Ukuran batubara dan volatile matter juga dimaksudkan agar tidak terjadi kebakaran selama pengumpanan, makin banyak mengandung butiran-butiran halus, maka tumpukan batubara akan mudah terbakar.- Variasi kualitas 10% dari nilai-nilai yang dicantumkan dimaksudkan agar persyaratan untuk mencapai operasi pembakaran yang stabil dapat terpenuhi.

4. Pencemaran Lingkungan

Untuk mencapai kesempurnaan pembakaran batubara, diperlukan excess air yang relative banyak, sayangnya bahwa dengan excess air yang lebih tinggi mengakibatkan temperature di dalam kiln akan lebih rendah. Oleh karena itu dalam kenyataan praktek sering ditemukan bahwa proses reaksi pembakaran belum berlangsung sempurna, meskipun gas telah keluar dari suspension preheater. Hal ini ditunjukan dengan adanya kandungan CO dari gas tersebut. Bahkan tidak terjadi, terutama pada saat heating up, atau adanya fluktuasi umpan batubara yang cukup besar, gas keluar cerobong pun masih berwarna hitam. Hal ini menunjukan bukan hanya CO saja yang terkandung dalam gas tersebut, melainkan batubara yang belum terbakar.

Apabila kandungan gas CO dari gas menuju electro precipator sebagai alat penangkap debu lebih besar dari 0,6%, maka untuk menghindari peledakan, alat penangkap debu ini akan off sehingga dengan demikian tidak ada penangkapan debu, yang berarti sekitar 7% dari umpan raw meal akan terbang bersama-sama gas yang keluar cerobong, yang tentunya menimbulkan masalah-masalah antara lain :

- Pencemaran udara, baik debu maupun gas CO- Kerugian karena hilangnya material

Proses reaksi pembakaran batubara ini akan berkelanjutan hingga diseluruh saluran gas panas, mengakibatkan temperature gas tersebut bias sangat tinggi. Dalam kondisi seperti ini tidak jarang mengakibatkan kerusakan impeller dari fan yang dilalui atau kerusakan expansion joint dari ducting atau terhadap ducting itu sendiri.

Resiko-resiko pencemaran lingkungan, kehilangan material dan kerusakan peralatan ini dapat dikurangi atau dihindari antara lain dengan cara :

- Mengusahakan kesempurnaan pembakaran di burning zone dalam kiln dengan memahami kinetika proses pembakaran- Perencanaan system kiln dan injeksi batubara yang baik

Hal tersebut diatas akan merupakan sumber pencemaran lingkungan melalui gas buang, disamping itu sumber pencemaran lain terjadi selama penyimpanan dan selama operasi eksploitasi dan preparasi batubara, juga terjadi kebocoran-kebocoran yang menimbulkan pencemaran lingkungan

Sumber : Batubara & Gambut, Ir. Sukandarrumidi, MSc. Phd

http://artikelbiboer.blogspot.co.id/2009/11/batubara-dalam-industri-semen.html

Proses Pembuatan Semen (Cement Manufacturing   Process) March 27, 2012 Posted in Sharing Ilmu.

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 :D 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 Semen

Sebenernya, 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 Portland

Menurut 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 :D tapi kalo udah ngerti, bisa lah dicerna Gan :D

C. Proses Pembuatan Semen

Sebelum 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 & Preparation

Pertama-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 Preparation

Dari 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 :D

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 Manufacture

Raw 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 :D).

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 Grinding

Setelah 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 Dispatch

Langkah 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 :D

https://irmanrostaman.wordpress.com/2012/03/27/proses-pembuatan-semen-cement-manufacturing-process/