Download - 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
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 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
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 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
Bulk density : 1,40 ton/m3
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
·