modul pik i(3)

7/22/2019 modul PIK I(3)

1/51

PROSES INDUSTRI KIMIA

I. PENDAHULUAN

Teknik kimia merupakan bagian dari ilmu teknik dan profesi teknik.

Teknik kimia adalah ilmu teknik tentang proses dan sarana pemroses yang

mengubah keadaan, kandungan energi dan/atau komposisi dari suatu atau

sekelompok bahan dan menghasilkan produk yang memiliki nilai kemanfaatan

lebih tinggi (proses nilai tambah). Teknik kimia adalah profesi teknik yang

bermisi utama menelaah, menghimpun, menerapkan dan mengembangkan

strategi-strategi dan cara-cara penyelesaian masalah-masalah teknik kimia.

Masalah-masalah merupakan kerekayasaan di dalam kegiatan penelitian,

pengembangan, perancangan dan pengoperasian proses proses kimia berskalcr

niago.

Proses industri kimia merupakan proses pengubahan keadaan, kandungan

energi dan/atau komposisi bahan. Umumnya membutuhkan perpindahan massa

dan/atau energi dan/atau momentum serta acapkali melibatkan reaksi

termo/bio/elektro-! kimia. "ndustri didefinisikan sebagai suatu kesatuan akti#itasmanusia dalam pengelolaan bahan (sumber alam) men$adi bahan-bahan

fungsionil baik untuk konsumsi maupun ob$ek untuk diolah kembali dan

bertu$uan untuk memenuhi kebutuhan manusia.

"nsinyur kimia (%&hemical 'ngineering%) adalah insan (kreatif) yang menguasai

ilmu teknik serta terdidik dan terlatih untuk melaksanakan fungsi-misi profesi teknik

kimia. rah dan intensitas perkembangan ilmu dan profesi teknik kimia sangat

ditentukan oleh arah dan intensitas perkembangan. sektor industri proses kimia di dalam

melayani kebutuhan peradaban manusia/masyarakat.

"lmu industri kimia dapat mencakup dua hal

) "lmu tentang bahan yang diproduksi (bahan fungsionil), ilmu tentang

produk fungsionil mendefinisikan bahan-bahan menurut fungsinya yang

memenuhi suatu fungsi teknik - ekonomi yang diberikan, seperti bahan

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA

7/22/2019 modul PIK I(3)

2/51

bakar, bahan makanan, bahan konstruksi, dst.

*) "lmu pemrosesan (teknik pengubahan bahan) yang disebut dengan ilmu

teknik kimia yang menangani sifat-sifat produk dan proses pembuatannya.

Tu$uan teknik kimia untuk meneliti sifat-sifat teknis dari bahan-bahan baru dan

memproduksi produk yang cocok bagi kebutuhan manusia dalam $umlah besar

dengan persyaratan biaya yang menguntungkan. Teknik kimia akan mencakup

tiga +a+asan akti#itas yang utama yaitu metodologi dalam hal penelitian bahan dasar

dan produk, rekayasa dalam hal perancangan dan pengembangan proses industri dan

teknologi dalam hal pengoperasian prosesproses kimia. adi peran teknik kimia secara

umum mencakup penelitian, teknik penerapan, pengadaan bahan, produksi, pemasarandan pengembangan, kesemuanya ini merupakan suatu kesatuan untuk menghadapi

tantangan masa depan. Tantangannya adalah menciptakan produk akhir yang lebih

sempurna dan ramah terhadap lingkungan.

Tu$uan mempela$ari proses industri kimia antara lain

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *

0 1UUT M

"lmu 2istem "ndustri (Teknik 1imiaMetodologi 3ekayasa dan Teknologi)

3iset 4asar (1onsep pengembanganoptimasi proses)0/5 6'1 7U082"50 9

"lmu pengetahuan bahan (7isika-1imia- biologi)

3iset 4asar (penemuan produk baru dandasar proses baru

"04U2T3"1"M"

7/22/2019 modul PIK I(3)

3/51

) memahami prinsip dasar bah+a industri kimia bersifat :dinamis: dan ter$adi

persaingan antara industri kimia.

*) Meningkatkan efisiensi proses secara keseluruhan yang meliputi hasil

sebesar-besarnya (termodinamik), +aktu sesingkat-singkatnya (kinetika), dan

biaya serendah-rendahnya (;).

II. KONSEP DASAR DARI PRODUKSI KIMIA

Persyaratan untuk mendirikan suatu industri antara lain ditentukan oleh

adanya modal, lokasi, $alan, pelabuhan, sumber listrik, tenaga ker$a, iklim dan

keamanan. Persyaratan produksi yang menentukan dalam industri kimia yaitu

adanya aliran modal, bahan, energi dan teknologi pemroses. da empat faktor

perbaikan proses kimia dengan teknologi tinggi ) penghematan dalam

penggunaan bahan baku, *) efisiensi tinggi dalam pemakaian energi,

7/22/2019 modul PIK I(3)

4/51

Proses reaksi dalam industri kimia dapat dilaksanakan secara bertahap

(curah), sinabung (kontinyu) dan antara keduanya (semi-sinabung). 3eaktor yang

digunakan untuk proses bertahap adalah sebuah tangki berpengaduk. enis

reaktor ini digunakan untuk mempoduksi bahan dengan kapasitas terbatas (skala

kecii) umumnya untuk produk yang mahal dan berbahaya, misalnya pembuatan

bahan pe+arna, obat-obatan, pestisida, dsb. Untuk proses sinabung digunakan

sebagai reaktor %pipa aliran sumbat%dan %tangki berpengaduk%. liran masuk dan

keluar ber$alan secara kontinyu setiap +aktu.

akekat dari sebuah reaksi kimia yaitu ter$adinya interaksi dari komponen

dalam reaktor dengan segala akibat perubahan-perubahan bentuk bahan danenergi. 3eaksi yang ter$adi tidaklah dapat terlihat, yang terlihat hanyalah keadaan

a+al dan akhir dengan terbentuknya produk baru, perubahan suhu, tekanan, dan

p . Untuk dapat mengikuti suatu reaksi kimia diperlukan adanya peralatan

pengukuran, yang merupakan persyaratan dalam suatu proses industri yang diatur

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA =

7/22/2019 modul PIK I(3)

5/51

secara otomatis dan merupakan $aminan keamanan serta pemakaian energi dan

hasil produksi yang optimal. ila reaksi berlangsung endotermis, ke dalam

reaktor harus disalurkan energi dan untuk reaksi eksotermis, panas yang

ditimbulkan harus dibebaskan.

ika dua komponen bereaksi dan membentuk sebagian bahan kirnia baru,

kemudian setelah beberapa +aktu tertentu reaksi tersebut berhenti tanpa

membentuk produk baru yang diinginkan. 4i sini ter$adi suatu kesetimbangan

kimia yang ditandai dengan terbentuknya kembali se$umlah bahan a+al. gar

dapat dilaksanakan secara ekonomis, reaksi-reaksi ini ditempatkan dalam

sirkulasi untuk mendapatkan produk reaksi dalam $umlah besar. 4engan

pemisahan produk reaksi maka keseimbangan kimia akan terganggu clan reaksi

berlangsung ter-us membentuk produk akhir. 1omponen-komponen yang belum

berubah dimasukkan kembali ke dalam reaktor setelah dipisahkan dari produk

reaksi. &ara ini memungkinkan penggunaan energi yang optimal. 2istem efek

keseimbangan ini telah banyak digunakan dalam industri pembuatan amoniak,

metanol, pupuk urae, dan sebagainya.

2etelah mengalami reaksi kimia, produk-produk reaksi yang diinginkanhares dibersihkan dari produk sampingan ataupun bahan-bahan a+al yang tidak

sempurna bereaksi. "ni berlangsung dalarn tahap pemurnian atau pemisahan

produk, seperti dalam menara distilasi, filtrasi, kristalisasi, ekstraksi dan lainnya.

4istilasi adalah suatu proses pemisahan campuran cairan melalui

penguapan dan disertai pengembunan campuran uap. Pemisahan ter$adi

berdasarkan perbedaan tekanan uap dari komponen-komponen cairan atau

berdasarkan perbedaan titik didih. 4engan filtrasi bahan-bahan padat dipisahkan

dari campuran padat dan cair. 2ebagai bahan pemisah berfungsi %filtercake% yang

terbentuk pada lapisan poros yang tembus cairan. 4engan kristalisasi, bahan

padat dalam bentuk kristal dipisahkan dari cairan larutannya, yang kemudian

disaring melalui alat filtrasi. Persyaratan pembentukan kristal adalah tersedianya

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA >

7/22/2019 modul PIK I(3)

6/51

larutan yang $enuh. 'kstraksi adalah pelepasan bahan-bahan tertentu dari suatu

campuran cair atau padat dengan menggunakan bahan pelarut efektif tertentu.

4engan menggunakan gaya berat atau gaya sentrifugal melalui siklon, butiran-

butiran halus dipisahkan menurut berat $enis butiran. Pengayakan merupakan

pemisahan bahan-bahan padat yang berbentuk butiran menurut besarnya butiran.

erikut ini digambarkan skema pelaksanaan reaksi yang telah sempurna.

7ormulasi merupakan proses ker$a terakhir dari suatu pengolahan fisis

lan$ut untuk produk tertentu. 2eperti bahan dibentuk dalam kemasan yang sesuai

dengan penggunaannya dan sering diberi bahan tambahan. 1emudian bahan

tersebut harus disesuaikan pada suatu tipe komoditi, misalnya pestisida harus

dipasarkan sebagai emulsi, pupuk tidak mengeras/mencair selama penyimpanan

dan sebagainya. 1emudian untuk dipasarkan kepada konsumen atau diekspor

memerlukan pengemasan daan pemuatan agar mudah dalam transportasi. Produk

suatu industri dapat berupa gas, cairan, bahan padat atau campuran. 4iantaranya

ada yang sangat peka terhadap panas, kelembaban, dan pengaruh luar lainnya.

Pengemasan harus memenuhi persyaratan keamanan dan perlindungan terhadap

lingkungan.

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA ?

7/22/2019 modul PIK I(3)

7/51

2.1 Pemakaian Energi

Untuk membuat bahan-bahan siap direaksikan perlu diberikan panas untuk

menghindari hambatan-hambatan yang ter$adi, hambatan ini dapat diperkecil

dengan bantuan katalisator. 4alam reaksinya terdapat reaksi-reaksi eksoterm ( @

A -, mengeluarkan panas) dan endoterm ( @ A B, memerlukan panas). Pada

reaksi eksoterm energi yang terbentuk harus dikeluarkan dari reaktor melalui alat

penukar panas (heat eCchanger). Misalnya sintesa amoniak

< * B 0 * *0 < (@ A -D*, k /mol)

Pada proses yang sangat eksotermis, panas yang terbentuk dapat

digunakan untuk menghasilkan uap air (steam) dan/atau disalurkan untuk

menggerakkan turbin/generator untuk dirubah men$adi energi listrik.

anyak reaksi kimia ter$adi sebagai proses oksidasi dan reduksi yang

berlangsung berpasangan satu sama lainnya. Misalnya pada pembakaran belerang

dan pembuatan aluminium melalui reduksi dengan karbon. eberapa proses

oksidasi dari produk organis etilena, propilena dan metanol men$adi produk-

produk antara organis, seperti etilen oksida, asetaldehyde, aseton, asam cuka,akrilonitril, formaldehyde dan lainnya. eberapa proses reduksi seperti proses

hidrogenasi pada suhu dan tekanan tinggi dengan adanya katalisator, sintesa

metanol dari &5 dan proses okso

2.2. Pembuatan makromo eku

3eaksi-reaksi yang menghasilkan molekul-molekul besar (makromolekul)

dikatakan reaksi polimerisasi. Polimerisasi merupakan proses kimia untuk

menghasilkan molekul-molekul besar (polimer) dari molekul-molekul kecil

(monomer). ahan-bahan makromolekul alami seperti kan$i, selulosa, putih telur,

karet, +ool, protein dan lainnya. Polimerisasi selalu dimulai dengan adanya

katalisator, katalisator ini menentukan dera$at polimerisasi, yaitu pan$ang rantai

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA E

7/22/2019 modul PIK I(3)

8/51

dari polimer, $enis gugusan samping dan kecepatan polimerisasi. da dua $enis

reaksi polimerisasi yaitu reaksi polikondensasi dan poliadisi. Pada reaksi

polikondensasi molekul-molekul polimer hares mempunyai minimal dua gugusan

fungsional yang sama atau berlainan $enis, dan umumnya melepaskan senya+a

senya+a sederhana yang mempunyai molekul kecil seperti air, amoniak, asam

klorida, alkohol dan lainnya. 2edangkan pada poliadisi ditandai dengan adanya

pemecahan ikatan rangkap dan dapat berlangsung pada kondisi ringan,

Polimerisasi-adisi merupakan reaksi berantai dan dibagi men$adi reaksi a+al

(inisiasi), reaksi pertumbuhan rantai (propargasi) dan reaksi penghentian

(terminasi). 1ecepatan polimerisasi ditentukan oleh bagian reaksi yang palinglambat. 2ecara umum polimer diklasifikasikan menurut asal usul, struktur

molekul, susunan geometri, sifat termal, kristalinitas dan komposisi. Polimer

dapat berasal dari polimer alam dan polimer sintetis secara polikondensasi dan

adisi. Menurut strukturnya polimer dapat berbentuk linier, bercabang dan

berikatan silang membentuk $aringan

7/22/2019 modul PIK I(3)

9/51

konsentrasi atau tekanan dari bahan, mekanisme reaksi, temperatur reaksi dan

energi akti#asi, yaitu energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi.

1ecepatan reaksi $uga dipengaruhi oleh katalisalor, yaitu bahan untuk

mempercepat reaksi. ahan untuk memperlambat reaksi disebut inhibitor.

'fekti#itas katalitis dari unsur/senya+a kimia terutama pada suatu penurunan

energi akti#asi, sehingga pada suhu rendah dapat dicapai kecepatan tertentu.

3eaksi katalitis pada bioproses, katalisator seperti ragi, enGim disebut

biokatalisator. 1atalisator tidak mempengaruhi kesetimbangan kimia. 3eaksi

katalitis dapat berlangsung secara homogen ataupun heterogen. Pada katalis

homogen, katalisator mempunyai bentuk yang sama serta bercampur secarahomogen dengan komponen-kornponennya. "ni hanya mungkin ter$adi dalam

keadaan cair atau gas. Pada reaksi heterogen, katalisator mempunyai bentuk yang

berbeda dari komponen-komponen reaksi yang diubah. Pada umunya katalisator

ini adalah bahan padat. Pengunaan katalis ini misalnya pada reaksi reduksi,

oksidasi, hidrogenasi, polimerisasi dan kracking (perenkahan). Pada reaksi

katalitis heterogen, suatu reaksi ter$adi semakin cepat pada bidang batas fase

terutama pada permukaan katalis. 1arena itu dikatakan katalisator kontak.

1atalisator tidak hanya memperbesar kecepatan reaksi, $uga mempercepat

tahapan reaksi dan memepertinggi hasil akhir serta selektifitas reaksi.

Perubahan-perubahan pada reaksi heterogen berlangsung dalam pori-

pori(permukaan dalam) karena lebih luas dari permukaan luar. 4i sini ter$adi

langkah-langkah sebagal berikut

) penyampaian reaktan kepada lapisan pembatas (difusi film)

*) transportasi reaktan ke dalam pori-pori dan ke pusat aktif dari permukaan

dalam (difusi pori)

7/22/2019 modul PIK I(3)

10/51

=) 3eaksi kimia pada permukaan katalisator

>) 4esorpsi produk reaksi dari permukaan katalisator

?) Transport produk reaksi dari dalam pori-pori ke permukaan luar (kemball

difusi pori)

E) Pemindahan produk melalui film pembatas ke media yang mengalir (difusi

film)

Pada reaksi katalitis heterogen, proses difusi pada bidang sentuhan ering

merupakan langkah-langkah yang menentukan kecepatan suatu reaksi.

*.= enis dan entuk 3eaktor

3eaktor merupakan bagian peralatan pabrik tempat ter$adinya proses

reaksi kimia. Padadasarnya terdapat tiga $enis operasi ) operasi reaksi secara

bertahap, *) operasi reaksi secara kontinyu dan

7/22/2019 modul PIK I(3)

11/51

reaksi fasa padat dan cair. Untuk komponen gas digunakan proses kontinyu atau

semi-kontinyu. 1euntungan operasi batch a) untuk pembuatan suatu produk

dalam $umlah kecil, b) untuk pembuatan produk yang berbeda dalam reaktor

yang sama, c) untuk reaksi-reaksi biologis (memproduksi antibiotik, enGim dan

ragi) karena dapat diperoleh kur#a pertumbuhan mikroorganisme maksimum.

1ekurangannya a) banyak +aktu yang hilang (+aktu pengisisan,

pengosongan, pemanasan dll), b) biaya energi yang tinggi karena pemanasan dan

pendinginan pada setiap batch, dan c) pemakaian personil yang banyak untuk

pengoperasian, pemeliharaan dan penga+asan.

*.=.* 5perasi kontinyu

2emua komponen reaksi bersama komponen lainnya dimasukkan secara

kontinyu ke dalam reaktor, $uga hasil reaksi dan komponen lainnya dikeluarkan

secara kontinyu dari reaktor. ila semua kondisi (la$u alir, suhu, tekanan, dll)

di$aga tetap, maka operasi kontinyu tidak tergantung +aktu (steady state/tunak).

Pada keadaan ini ter$adi operasi stasioner. 1euntungan reaktor kontinyu

kapasitas produksi yang besar, kebutuhan personil sedikit, kualitas produk yangstabil, keamanan operasi yang stabil, dapat berlangsung secara otomatis.

1erugiannya memerlukan biaya yang besar untuk pengukur, pengendali dan

pengaturan operasi. entuk reaktor alir kontinyu berupa pipa aliran (flug flo+

reactor) dan ketel aliran berpengaduk (continue stired tank reactor) atau ketel

aliran berpengaduk disusun berurutan serf (kombinasi) yang disebut cascade

reactor.

*.=.< 5perasi semi kontinyu

3eaktor ini mempunyai ciri-ciri baik operasi batch maupun kontinyu.

5perasi semi kontinyu ter$adi apabila salah satu reaktan dimasukkan secara

bertahap dan reaktan lainnya dimasukkan secara kontinyu, sedangkan produk


7/22/2019 modul PIK I(3)

12/51

dikeluarkan secara kontinyu. Misalnya untuk reaksi fasa gas dan cairan. liran

gas diberikan secara kontinyu sedangkan cairan diberikan bertahap. &iri operasi

semi kontinyu adalah proses berlangsung tidak stedy state/tunak.

*.> Penggambaran dan "nstalasi dari Proses

Penggambaran dari proses dan instalasi-instalasi dalam teknik kimia

dilakukan denganbeberapa cara

. 4iagram alir dasar (block diagram) $uga disebut aliran skematis dan tidak

memberikan pen$elasan lebih lan$ut mengenai bentuk konstruksinya.

*. 4iagram alir proses (flo+ sheet) disebut $uga diagram aliran aparatif, yang

menun$ukkan bentuk operasi dan susunan peralatan yang digunakan berupa

simbol-simbol standar. 1adang-kadang dilengkapi dengan aliran massa dan

energi pada setiap "angkah proses.

. 8ambar konstruksi masing-masing peralatan (ma$or design) yang

menun$ukkan bentuk dan ukuran dari peralatan dengan perbandingan skala

sebenarnya.

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *

7/22/2019 modul PIK I(3)

13/51

II. INDUSTRI KERAMIK

2.1 Pen!a"u uan

Pembuatan barang-barang keramik merupakan suatu kemampuan teknologi

yang sudah lama dimiliki oleh umat manusia. Produk-produk keramik yang baru telah

mengalami perubahan sifat yang telah disesuaikan dengan keinginan saat ini akan

produk keramik, antara lain tahan terhadap tekanan, mempunyai sifat mekanis yang

baik, dapat dipergunakan pada temperatur yang tinggi, mempunyai daya tahan yang

baik terhadap bahan kimia

erdasarkan dera$at #itrifikasi dan temperatur pembakaran, maka barang-

barang keramik dapat dikelompokkan sebagai berikut

a. 1eramik putih (+hite +ares)

4ibakar pada temperatur sedang dengan $umlah fluks dan dera$at yang berlainan.

Termasuk diantaranya adalah :earthen+are:, :china+are:, :porcelain:,

:stone+are:, :#itrous+are:, dan :pottery:.

b. keramik bangunan (structural clay product)

dibakar pada temperatur yang rendah dengan $umlah fluks yang tingi dan dandera$at #itrifikasinya rendah. Termasuk diantaranya adalah :building brick:,

:farebrick:, :teracota:, :se+erpipe:, dan :draintile:.

c. 3efraktori (refractories)

dibakar pada temperatur tinggi dengan sedikit fluks dan dera$at #itrifikasinya

rendah. Termasuk diantaranya dalah :firebrick:, magnesitebrick:, :alumunium

silikat:, dan :cli#ine product:.

d. 'namel (enamels)

4ibakar pada temperatur sedang dengan $umlah fluks yang banyak dan dengan

dera$at #itrifikasinya yang tinggi.

e. 1eramik khusus (spelsialiGed ceramic product)


7/22/2019 modul PIK I(3)

14/51

Umumnnya merupakan $enis keramik baru, untuk pemakaian-pemakaian khusus.

ntara lain yang disebut IperoCide ceramics:, Inuclear fuel:, Isingle crystal:,

Imagnetic ceramic:, Imolecular sie#e:, Ienamel untuk alumunium I, Imetal

ceramic composite:, Ipyroceram:, dan Inon silicate glasess:.

2.2 #a"an baku

1eramik tradisional yang dikenal selama ini, mempergunakan silikat sebagai

bahan bakunya, sehingga dapat dianggap bagian dari industri silikat, sebagaimana

industri keramik dan gelas.

1eramik silikat menggunakan tiga macam bahan baku utama, yaitu 9empung atau tanah liat (clay)

Pasir

7eldspar

2.2.1 Lem$ung

9empung adalah alumunium silikat terhidrasi atau C l5

7/22/2019 modul PIK I(3)

15/51

Plastilitas adalah kemampuan untuk dibentuk tanpa mudah men$adi retak. 2ifat ini

berbeda untuk setiap $enis lempung, bergantung pada tingkat hidrasi, kandungan

bahan organik, dan ukuran serta distribusi partikel-partikelnya. 2edangkan fusibilitas

lempung ditentukan oleh kandungan Iimpurities:, ri+ayat geologis dan penambahan

bahan lain yang mungkin dilakukan.

2ecara praktis dikenal klasifikasi lempung sebagai berikut

i. I&hina clay:, disebut pula kaclin dengan mineral utamanya kaolinite.

2ifatnya refraktori, plasilitasnya kecil dan penyusutannya kecil.

ii. I ali clay:, mineral utamanya montmorillonite dengan mengandung

banyak bahan organic., sehingga plasilitasnya tinggi, tetapi penyusutannya besar.

iii. IKhite clay:, mengandung banyak fluks (0a *5.1 *5) dan plasilitasnya

tinggi.

2.2.2 %e !&$ar

4alam komposisi keramik feldspar berfungsi sebagai fluks yang akan merupakan

bahan pengikat dan menurunkan temperature komposisi keramik tersebut. 4ikenal L

> ton/hari, sedangkan di luar negeri kapasitas tungku tegak ini (tungku aGbe)

berkisar antara *>H ->HH ton/hari. 1apasitas tungku putar adalah =HH ton.hari atau

lebih.

4ata pasti tentang pemakaian kapur di "ndonesia pada saat ini tidak diketahui.

kan tetapi atas dasar perhitungan penambahan perumahan sebanyak H rumah

pertahun per HHH orang di kota-kota, secara kasar akan diperoleh kebutuhan kapur

untuk rumah-rumah berdinding >H m * sebesar *H

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *>

7/22/2019 modul PIK I(3)

26/51

I,. INDUSTRI KA-A

4ari segi fisika, kaca adalah Gat cair le+at dingin yang tegar dan tidak

mempunyai titik cair tertentu serta mempunyai #iskositas tinggi (lebih dari H * Pa.s)

sehingga tidak mengalami kristalisasi. 4i lain pihak, dari segi kimia, kaca adalah

gabungan berbagai senya+a alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun

lainnya sehingga menghasilkan produk yang mempunyai sruktur atom yang acak.

1aca adalah produk yang mengalami #itrifikasi sempurna, atau setidak-tidaknya

produk yang mengandung amat sedikit bahan non#itreo dalam keadaan suspensi.

1aca banyak sekali digunakan karena sifat-sifatnya yang khas, yaitu

transparan, tahan terhadap serangan kimia, efetif sebagai isolator listrik, dan mampu

menahan #akum. Tetapi , kaca adalah bahan yang rapuh, dan secara khas mempunyai

kekuatan kompresi lebuh tinggi dari kekuatan tariknya. Teknik penguatan kaca, yang

biasanya meliputi pratekan untuk menghasilkan permukaan, sudah sedemikian

berkembang sehingga kaca sekarang dapat digunakan dalam lingkungan yang $auh

lebih hebat dari yang sudah-sudah. 4e+asa ini, ada sekitar FHH macam komposisi

kaca yang dihasilkan, ada yang degan keunggulan pada sifat tertentu, dan ada pulayang lebih mementingkan keseimbangan pada seperangkat sifat tertentu.

2e$arahQ agaimana halnya dengan bahan-bahan yang sangatr dapat

digunakan dalam peradaban modern, ri+ayat penemuan kaca tidaklah $elas sama

sekali. 2alah satu ru$ukan yang paling tua mengenai bahan ini dibuat oleh Pliny, yang

menceritakan bagaimana pedagang-pedagang Phoenisia purba menemukan kaca

tatkala memasak makanan. Periuk yang digunakannya secara tidak senga$a diletakkan

di atas massa trona di suatu pantai. Penyatuan yang ter$adi antara pasir dan alkali

menarik perhatian dan orang kemudian berusaha menirunya. 2e$ak ?HHH atau >HHH

sebelum Masehi, orang Mesir telah membuat permata tiruan dari kaca dengan

ketrampilan yang halus dan keindahan yang mengesankan. 1aca $endela sudah mulai

disebut-sebut se$ak tahun *DH. 2ilinder kaca $endela tiup ditemukan oleh para pendeta

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *?

7/22/2019 modul PIK I(3)

27/51

pada abad kedua belas. 4alam abad tenga, Renesia memegang monopoli sebagai

pusat industri kaca. 4i erman dan "nggris kaca baru mulai dibuat pada abad ke- ?.

kaca plat muncul di Prancis sebagai produk rol pada tahun ?FF

engkel-bengkel gelas di merika 2erkat didirikan pada tahun ?HF di

amesto+n, Ra, dan tahun ?DD di 2alem. 2elama tiga abad berikutnya, keseluruhan

proses pembuatan kaca boleh dikatakan semuanya diker$akan dengan tenaga dan

berdasarkan kira-kira sa$a. 4ari egi kimia, satu-satunya kema$uan yang dicapai pada

masa ini hanyalah yang menyangkut pemurnian bahan baku dan peningkatan

ekonomi bahan bakar. Memang ada penemuan tentang hubungan antara komposisi

kimia kaca dan sifat-sifat optika., serta fisikanya, namun, secara keseluruhan sebelumtahun DDH industri ini merupakan seni dengan diperlengkapi oleh rumus-rumus

rahasia yang di$aga ketat. Proses pembuatannya pun bersifat empiris dan hanya

didasarkan pengalamannya.

Pada tahun D =, di elgia dikembangkan proses 7oundalut untuk menarik

kaca plat secara kontinyu. 2elama >H tahun berikutnya, para insinyur dan ilmu+an

telah berhasil menciptakan berbagai modifiaksi terhdap proses penarikan kaca dengan

tu$uan untuk memperkecil distorsi optik pada lembaran (kaca $endela) dan

menurunkan biaya pembuatan kaca lembaran gosok dan poles. Usaha ini

menghasilkan kema$uan dalam teknologi produksi kaca lembaran. erdasarkan

konsep yang dipatenkan di merika 2erikat pada tahun DH* dan DH>, suatu

kelompok peneliti di "nggris berhasil menyempurnakan proses pembuatan kaca apung

pada tahun D?H-an. 1aca apung (float glass) boleh dikatakan sudah menggunakan

semua cara pembuatan lainnya, dan telah berhasil menguasai pemasaran kaca $endela

secara besar-besaran. umlah ilmu+an dan insinyuur yang mener$unkan diri ke dalam

bidang ini pun meningkatkan dan memunculkan produk-produk baru sebagai hasil

dari berbagai penelitian yang intensif. ermacam-macam mesin otomatis diciptakan

pula untuk mempercepat produksi botol, bola lampu, dsb. kibatnya, industri kaca

de+asa ini telah tumbuh men$adi suatu industri yang sangat terspesialisasi.

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *E

7/22/2019 modul PIK I(3)

28/51

(.1 PEN UNAAN DAN EKONOMI.

Pada Tabel =. disa$ikan angka-angka produksi kaca dan barang-barang kaca

di merika 2erikat. Penggunaan dan penerapan kaca amat beraneka ragam, namun

suatu pemahaman mengenai keserbagunaan bahan ini akan bisa didapat dari

pembahasan mengenai berbagai $enis kaca sebagaimana akan disa$ikan nanti dalam

bab ini. 2ecara keeluruhan, pembuatan kaca di merika 2erikat merupakan industri

yang #olumenya meliputi SEHHH $uta per tahun. 2eparuh dari kaca lembaran yang

dihasilkan itu adalah kaca mobil. 4i bidang arsitektur terdapat kecenderungan untuk

menggunakan lebih banyak kaca pada bangunan-bangunan komersial, lebih-lebih

kaca ber+arna-+arni.Tabel =. 0ilai 1aca dan arang-barang kaca yang dikapalkan (dalam $utaan dolar)

DE* DEE1aca 9embaran, total DE?,?1aca pres dan kaca tiup *?E * *H,

e$ana 1aca * *?,>

7/22/2019 modul PIK I(3)

29/51

2ecara umum, kaca komersial dapat dikelompokkan men$adi beberapa

golongan

. Si ika ebur , silika lebur atau #itreo dibuat melalui pirolisis silikon teraklorida

pada suhu tinggi, atau dari peleburan kuarsa atau pasir murni. 2ecara salah

kaprah, kaca ini sering disebut kaca kuarsa ( uartG glass). 1aca ini mempunyai

ciri nilai ekspansi rendah dan titik pelunakan tinggi. 5leh karena itu, kaca ini

mempunyai ketahanan termal tinggi dan dapat dipergunakan pada suhu yang lebih

tinggi daripada kaca lain. 1aca ini $uga sangat transparan terhadap radiasi

ultra#iolet.

*. A ka i &i ikat, alkali silikat adalah satu-satunya kaca dua komponen yang secarakomersial, penting. Untuk membuatnya, pasir dan soda dilebur bersama-sama dan

hasilnya yang disebut natrium silikat, mempunyai komposisi berkisar antara

0a *.2i5 * sampai 0a *5.=2i5 *. dengan pengetahuan mengenai hubungan

keseimbangan dua fase, pada ahli teknologi kaca telah dapat memahami perilaku

sitem-sistem yang lebih rumit. 9arutan silikat soda, $uga dikenal sebagai kaca

(larut) air (+ater (soluble) glass) banyak dipakai sebagai adhesif dalam

pembuatan kotak-kotak karton gelombang. 2elain dari itu bahan ini $uga

digunakan untuk memberi sifat tahan api. Rariasi kaca ini yang mengandung

alkali tinggi digunakan untuk mencuci sebagi detergen dan pembangun sabun.

persen dari semua kaca yang dihasilkan. 1aca ini digunakan untuk membuat

segala macam be$ana, kaca lembaran, $endela mobil atau lain-lain, gelas, dan

barang-barang pecah. 1ualitas fisika kaca lembaran de+asa ini banyak

meningkat, misalnya kca sekarang sudah $auh lebih rata, tidak bergelombang, dan

bebas dari tegangan namun komposisinya dalam batas-batas berikut.

Produk dengan perbandingan komposisi seperti di atas pada umumnya

mencair pada suhu relatif rendah. iasanya produk ini cukup #iskos sehingga tidak

mengalami di#itrifikasi, tetapi $uga tidak perlu #iskos sehingga masih bisa diolah

pada suhu yang cukup sedang. Penyempurnaan dalam bidang ini adalah penggunaan

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *D

7/22/2019 modul PIK I(3)

30/51

piranti mekanik dengan pengendalian instrumen sebagai pengganti operator yang

sebelumnya harus menger$akan dengan tangan. 4emikian pula, dalam kaca be$ana,

kema$uan yang dialami $uga bersifat mekanik. 0amun dilain pihak, perkembangan

dalam perdagangan minuman keras telah mendorong pabrik kaca membuat bahan-

bahan yang mngandung alumina dan gamping tinggi, tetapi alkalinya redah. 1aca

$enis ini lebih sulit mencair, tetapi lebih tahan secara kimia. Karna be$ana-be$ana

gelas $uga semakin lebih baik karena pemilihan dan pemurnian bahan baku serta

dikembangkannya penggunaan selenium sebagai penghapus +arna.

Penerapan pengka$ian aturan fase telah berhasil menerangkan berbagai

pengamatan empiris para pembuat gelas terdahulu, dan telah menghasilkan berbagai penyempurnaan (misalnya lebih tepat dan teliti dalam pembuatn kaca soda gamping),

serta memberikan dasar bagi penyusunan berbagai formula baru. 4iagram fase untuk

berbagai sistem sudah banyak diketahui dan dipublikasikan, sedang yang mengenai

sistem 0a *5-&a5-2i5 * sudah sangat rinci diketahui.

=. Ka/a timba dengan menggunakan oksida timbal sebagai pengganti kalsium

oksida dalam campuran kaca air, didapatlah kaca timbal (lead glass) (lihat 0o. . Ka/a boro&i ikat , kaca borosilikat biasanya mengandung H sampai *H *5

7/22/2019 modul PIK I(3)

31/51

lain, misalnya kaca alumina silikat yang digunakan pada perabot dapur tahan

bakar. 1aca borosilkat, disamping sebagai perabot laboratorium, $uga digunakan

untuk membuat isolator tegangan tinggi, pipa lensa teleskop seperti misalnya

lensa >HH cm di Mt. Palomer ( 2).

?. Ka/a k"u&u& , kaca ber+arna, bersalut, opal, translusen, kaca keselamatan, kaca

optik, dan kaca keramik, semuanya termasuk kaca khusus. 1omposisinya

berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang diingini.

E. Serat ka/a serat kaca dibuat dari komposisi kaca khusus, yang tahan terhadap

kondisi cuaca. 5leh karena serat kaca mempunyai luas permukaan sangat besar,

maka mudah terkena serangan kelembaban udara. 1aca ini biasanya mempunyaikandungan silika rendah sekitar >> , dan alkali rendah (lihat 0o. ? Tabel .*).

Tabel =.* 1omposisi 1imia erbagai contoh kaca (dalam persen)

(.' #AHAN #AKU


7/22/2019 modul PIK I(3)

32/51

Untuk membuat berbagai $enis setiap tahun, di merika 2erikat, digunakan

pasir kaca dalam $umlah sangat besar. 2ebagai fluks bagi silika ini, dipakai soda abu,

kerak garam, batu gamping dan gamping. 4isamping itu, banyak pula dipakai oksida

timbal, abu mutiara (kalsium karbonat), salpeter, boraks, asam borat, asamtrioksida,

feldspar, dan fluorspar bersama berbagai $enis oksida, karbonat serta garam-garam

logam lain untuk membuat kaca ber+arna. 4alam operasi penyelesaian, banyak pula

dipakai berbagai produk lain seperti abrasif dan fluorida.

Pa&ir yang digunakan untuk membuat kaca haruslah kuarsa yang hampir

murni. 5leh karena itu, lokasi pabrik kaca biasanya ditentukan oleh lokasi endapan

pasir kaca. 1andungan besinya tidak boleh melebihi H,=> untuk barang gelas pecah belah atau H,H > untuk kaca optik, sebab kandungan besi ini bersifat merusak

+arna kaca pada umumnya.

So!a Na 2O3 terutama didapat dari soda abu padat (0a *&5

7/22/2019 modul PIK I(3)

33/51

optik. 4i samping daya fluksnya yang kuat, boraks tidak sa$a bersifat menurunkan

koefisien ekspansi tetapi $uga meningkatkan ketahanannya terhadap aksi kimia. sam

borat dipergunakan dalam tumpak yang memerlukan hanya sedikit alkali. arganya

hampir dua kali lipat boraks.

Kerak garam &a t /ake3 sudah lama dipergunakan sebagai pera+is

tambahan pada pembuatan kaca, demikian $uga beberapa sulfat lain seperti amonium

sulfat dan barium sulfat, dan sering ditentukan pada segala $enis kaca. 1erak garam

ini diperkirakan dapat membersihkan buih yang menganggu pada tanur tangki. 2ulfat

ini harus dipakai bersama karbon agar tereduksi men$adi sulfit. rsen trioksida dapat

pula ditambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang dalam kaca. 0itrat, baik dari natrium maupun kalium dipergunakan untuk mengoksidasi besi sehingga

tidak terlalu kelihatan pada kaca produk. 1alium nitrat atau karbonat dipergunakan

pada berbagai $enis kaca me$a, kaca dekorasi, dan kaca optik.

Ku et /u et3 adalah kaca hancuran yang dikumpulkan dari barang-barang

rusak, pecahan beling dan berbagai kaca limbah. ahan ini dapat membantu

pencairan di samping merupakan pemanfaatan limbah. ahan ini dapat dipakai H

atau bahkan sampai FH dari muatan bahan baku.

# ok re*raktori untuk industri kaca dikembangkan khusus berhubungan

dengan kondisi yang hebat yang harus dialami dalam penggunaannya. irkom,

almunia, mulit (mullite), mulit almunia sinter dan Girkonia alumina-silika, alumina,

krom-alumina elektrokast banyak dipergunakan sebagai refraktor pada tangki kaca.

9ihat bab D mengenai refraktori elektrokast. Praktek baru dalam regenerator adalah

menggunakan refraktori yang basa mengingat adanya debu dan uap alkali. 2uhu

operasi tanur dibatasi terutama oleh mahkota bata silika yang banyak dipergunakan

dalam industri ini karena cukup ekonomis.

(.( REAKSI KIMIA


7/22/2019 modul PIK I(3)

34/51

3eaksi kimia yang terlihat dalam pembuatan kaca dapat diringkas sebagai

berikut.

0a *&5 < B a2i5 * J 0a *5.a2i5 * B &5 * ( )

&a&5 < B b2i5 * J &a *5.b2i5 * B &5 * (*)

0a *&5 < B c2i5 * B & J 0a *5.a2i5 * B &5 * (), dan (?)

0a *25 = B & J 0a *25 < B &5 (=)

*0a *25 = B & J *0a *25 < B &5 < (>)

0a *25 < B c2i5 * J 0a *.c25 < B &5 * (?)

Urutan proses pembuatan kaca pada umumnya dapat dipecah-pecah men$adi

langkah-langkah berikut

Transportasi bahan baku ke pabrik

Pengukuran ukuran bahan baku

Penimbunan bahan baku

Pengangkutan, penimbangan, dan pencampuran bahan baku, dan

pembuatannya ke tanur kaca

Pengolahan bahan bakar untuk mencapai suhu yang diperlukan bagi

pembentukan kaca

3eaksi pembentukan kaca di dalam tanur

Penghematan kalor melalui regenerasi dan rekuperasi

Pembuatan bentuk produk kaca

Penyaringan (anneal) produk kaca

Penyelesaian produk kaca

9angkah-langkah tersebut dilakukan di dalam pabrik kaca modern dengan

menggunakan peralatan otomatis untuk produksi secara kontinyu, dan tidak lagi


7/22/2019 modul PIK I(3)

35/51

dengan :sekop dan gerobak: sebagaimana halnya pada pabrik-pabrik lama. 0amun,

dalam pabrik modern itu, pengisian tanur-tanur kecil masih dilakukan dengan tangan

sehingga banyak menimbulkan debu beterbangan dimana-mana. 1ecenderungan

de+asa ini ialah untuk menggunakan sistem transportasi dan pencampuran secara

tumpak dan mekanis yang tertutup sama sekali sehingga tidak lagi ada debu yang

beterbangan salama penanganan kaca atau bahan bakunya.

(.) -ARA PEM#UATAN

Prosedur pembuatan kaca dapat dibagi (lihat gambar . ) men$adi empat tahapan

utama ( ) peleburan, (*) pembuatan bentuk dan cetakan, (

7/22/2019 modul PIK I(3)

36/51

tank) dan berisi persediaan kaca air untuk satu hari sebanyak t sampai H t. tangki

ini dipanasi secara elektrotermal atau dengan gas.

8ambar =. 4iagram lir Pembuatan 1aca 9eburan

Tanur- tanur yang disebutkan diatas adalah tergolong unsur tanur regenerasi

(regenerati#e furnace) dan beroperasi dalam dua siklus dengan dua perangkat ruang

berisi susunan bata rongga. 8as nyala setelah memberikan sebagian kalaornya pada

+aktu melalui tanur berisi kaca air, mengelir ke ba+ah melalui satu pernagkat ruangyang diisi penuh dengan pasangan bata terbuka atau bata rongga (checker+ork).

2ebagian besar dari kandungan kalor sensibel gas keluar di situ, dan isian itu

mencapai suhu yang berkisar antara >HH H& di dekat tanur dan ?>H H& di dekat pintu

keluar. ersamaan dengan itu, udara dipanaskan dengan mele+atkannya melalui

ruang regenerasi yang telah dipanaskan sebelumnya dan dicampur dangan gas bahan

bakar yang telah terbakar, sehingga suhu nyalanya men$adi lebih tinggi lagi,

(dibandingkan dengan $ika udara tidak dipanaskan terlebih dahulu). Pada selang

+aktu yang teratur, yaitu antara *H sampai

7/22/2019 modul PIK I(3)

37/51

2uhu tanur yang mulai berproduksi hanya dapat dinaikkan sedikit demi sedikit

setiap hari, bergantung pada kemampuan refraktorinya menampung ekspansi. ila

tanur regenerasi itu sudah dipanaskan, suhunya harus dipertahankan sekurang-

kurangnya *HHH& setiap +aktu. 1ebanyakan kalor hilang dari tanur melalui radiasi,

dan hanya sebagian kecil yang termanfaatkan untuk pencairan. Tanpa membiarkan

dindingnya mendingin sedikit karena radiasi, suhu akan men$adi terlalu tinggi

sehingga kaca cair itu dapat menyerang dinding dan melarutkannya. Untuk

mengurangi aksi kaca cair, pada dinding tanur kadang-kadang dipasang pipa air

pendingin.

8ambar =.* Penampung tanur tangki kaca menun$ukkan ruang regenerasi

(.+ PEM#ENTUKAN ATAU PEN-ETAKAN .

1aca dapat dibentuk dengan mesin atau dengan cetak tangan. 7aktor yang

terpenting yang harus diperhatikan dalam cetak mesin (mechine molding) ialah

bah+a rancang mesin itu haruslah sedemikian rupa sehingga pencetakan barang kaca

dapat diselesaikan dalam tempo beberapa detik sa$a. 4alam +aktu yang sangat

singkat itu kaca berubah dari Gat cair #iskos men$adi Gat padat bening. adi, $elas

sekali bah+a masalah rancang yang harus diselesaikan, seperti aliran kalor stabilitas

logam, dan $arak bebas bantalan merupakan masalah yang rumit sekali. 1eberhasilan

mesin cetak kaca merupakan prestasi besar bagi insyiur kaca.


7/22/2019 modul PIK I(3)

38/51

,. SEMEN DAN PROSES PEM#UATANN5A

Pada mulanya semen didefinisikan sebagai bahan batu-batuan yang

terbuat dari campuran batu gamping ditambah pasir besi dan batu merah,

kemudian dibakar secara sederhana dan akan mengeras bila ditambahkan air.

0amun dengan perkembangan teknologi yang semakin ma$u maka teknologi

pembuatan semen $uga mengalami perubahan ke arah perbaikan. 2ekarang

dengan dasar teknik kimia dan didukung dengan beberapa disiplin ilmu teknik

lainnya, untuk pelaksanaan yang modern dengan penga+asan yang seksama

maka dengan pemilihan dan penanganan bahan baku serta pengoperasian yang

mutakhir telah dapat dibuat berbagai macam $enis semen untuk berbagai

kebutuhan dengan hasil yang memuaskan.

).1 K a&i*ika&i Semen

2esuai dengan kebutuhan pemakaian semen yang didasarkan pada lokasi

ataupun kondisi-kondisi tertentu yang diperlukan untuk pelaksanaan konstruksi

serta tu$uan ekonomisasi maka dapat diklasifikasikan $enis-$enis semen sebagai berikut

. 'Cpensi#e cement, untuk spasi pada sambungan beton

*. 7erros cement, untuk konstruksi kedap air

. Khite cement, untuk keperluan dekorasi

?. PoGGoland cement, untuk konstruksi yang dipengaruhi oleh air laut (PT. 2 ")E. Portland cement, untuk konstruksi yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus

(PT. 2 ")

erdasarkan standar industri "ndonesia (2"" HH< -F ) dan merican


7/22/2019 modul PIK I(3)

39/51

2ociety for Testing Material &ement ( 2T & H >H-EF)., sement Portland

dapat dibagi men$adi lima tipe, yaitu

. Tipe ", yaitu serpent portland biasa (regular) yang digunakan untuk konstruksi

bangunan umum, yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Tipe ini banyak

diproduksi oleh pabrik semen dalarn $umlah besar.

*. Tipe "", yaitu semen portland untuk konstruksi bangunan yang memerlukan

ketahanan terhadap sulfat dan mempunyai panas hidrasi sedang. Tipe ini baik

untuk kontruksi pelabuhan.

. Tipe R, yaitu semen portland untuk konstruksi bangunan yang memerlukan

ketahanan tinggi terhadap sulfat. Tipe ini sangat baik untuk pembuatankonstruksi bangunan yang mengalami pengaruh sulfat.

Tipe semen diatas dibedakan oleh kehalusan, kekuatan tekan, panas

hidarsi dan penyusutan karena sulfat. 2elain semen portland yang umu digunakan

ada $uga semen tipe khusus yang dipakai untuk keperluan khusus. 2emen

portland mengandung senya+a-senya+a mineral yang memberi pengaruh sangat

besar terhadap mutu semen. 2enya+a-senya+a mineral tersebut adalah

. Tricalsium silikat (&

7/22/2019 modul PIK I(3)

40/51

kekuatan tekan akhir semen portland. biasanya kadar & *2 dalam klinker

sekitar **

7/22/2019 modul PIK I(3)

41/51

dihasilkan semen yang diinginkan.

dapun keuntungan proses basar adalah pencampuran bahan baku lebih

homogen karena berbentuk bubur dan tidak banyak menghasilkan debu yang

dapat memberi dampak negatif terhadap lingkungan. 2edangkan kerugian dari

proses ini adalah tanur yang digunakan lebih pan$ang yaitu sekitar DH- *H m agar

pemanasannya lebih sempurna dan pembakaran klinker membutuhkan panas

yang banyak sehingga tidak efisien dalam pemakaian energi.

).2.2. Pro&e& Kering !r7 $ro/e&&3

pada proses kering, bahan baku yang telah dihancurkan dikeringkan

dengan udara panas sampai kadar air dalam bahan sekitar , selan$utnya

digiling dalam ra+ mill sehingga diperoleh hasil penggilingan berupa bubuk

halus. 1omposisi halus ini dikontrol terlebih dahulu sebelum dilakukan proses

pemanasan dan pembakaran di dalam cyclone preheater dan rotary kiln untuk

mendapatkan klinker. 2elan$utnya klinker ini dicampur dengan gypsum dan

digiling dalam cement mill sampai mencapai kehalusan tertentu sehingga

menghasilkan semen.1euntungan dari proses kering adalah tanur yang digunakan relatif pendek

yaitu

7/22/2019 modul PIK I(3)

42/51

penggilingan clinker, dan >) pengantongan dan pengapalan.

).'.1 Per&ia$an ba"an baku

ahan baku untuk pembuatan semen terdiri dari ) batu kapur (lime

stone), *) tanah fiat (shale/siltstone), )

poGGolan untuk semen poGGolan.

13 #atu ka$ur ime &tone3

atu kapur sebagai sumber &a5 bersifat padat dan keras, tersedia dalam

$umlah yang cukup banyak disekitar lokasi pabrik. Pengambilan batu kapur pada

lokasi uarry " dilakukan dengan penembangan terbuka dengan sistem bertangga,

yaitu penambangan yang dimulai dari puncak bukit. Penambahan dengan sistem

ini lebih mudah dalam peleksanaannya. Tahap ker$anya ) pengeboran lubang

tembak (drilling) untuk dimasukkan bahan peledak. 1edalaman lubang F- H m

dengan diameter inci, *) peledakan (blasting) gunanya untuk memecahkan

limestone men$adi bongkahan dan bagian kecil, ) penghancuran

(crusher), pada bagian ini bahan dikecilkan ukurannya dengan peralatan impact

crusher sampai berukuran *>-

7/22/2019 modul PIK I(3)

43/51

dilakukan dengan crusher $enis double roll hingga ukuran *>-

7/22/2019 modul PIK I(3)

44/51

dari pembakaran batu-batuan silika dan alumina. PT 2 l mengambil poGGolan

alani dari sekitar gunung sela+ah, 1r. 3aya ceh esar yang diangkut dengan

dump truck ke stockpile terbuka. Penambahan poGGolan sebanyak >-*H

sebagai substitusi dari sebagian clinker pada semen portlannd poGGolan cement

(PP&) mempunyai beberapa pengaruh pada semen yang dihasilkan yaitu

konstruksi beton yang membutuhkan panas hidrasi rendah (misalnya bendungan),

kontruksi beton di dalam laut atau beton untuk tahan serangan garam sulfat, dan

bangunan yang memerlukan kekedapan yang tinggi seperti bangunan sanitasi dan

air bersih.

4ibandingkan sifat fisika semen 5P& tipe " maka kekuatan a+al semen

PP& agak lebih rendah. 0amun dari hasil penelitian dibuktikan bah+a kuat tekan

akhir beton semen PP& akan menyamai beton semen 5P&. 1omposisi kimia

antara kedua $enis semen adalah

1omposisi 2emen portland tipe " ( +t) 2emen portland poGGoland

( +t)2i5* *H.>< *D.E.< ?.E?

7e*5 =.?HMg5 .*? .?F25< *. *.*?95" .*H *.E=

).'.2. Pro&e& Penggi ingan #a"an #aku

ahan baku (limestone dan siltstone) dimasukkan ke hopper yang

dilengkapi dengan +eigh feeder. 1emudian material dikirim ke belt con#eyor ke

bagian penggilingan yang disebut ra+ mill, sedangkan pasir besi ditambah

melalui hopper setelah mele+ati +eigh feeder dan langsung $atuh ke belt con#eyor

yang telah berisi kedua material di atas. Perbandingan ketiga bahan baku tersebut

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA ==

7/22/2019 modul PIK I(3)

45/51

EF limestone, * tanah liat dan pasir besi yang langsung diatur dari

central control room (&&3).

3a+ mill merupakan selinder ba$a tertutup yang diputar oleh dua buah

motor induksi dengan kecepatan =,> rpm, diameter dalam shell =,FF m dan

pan$ang shell >,- HH,> den-an menggunakan

persamaan

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA =>

7/22/2019 modul PIK I(3)

46/51

M)HH,H?>,)F,*

X F AS

C LSF

++=

1adar 297 yang diinginkan anatara H,DD L ,HH. $ika kadar 927 rendah

akan menyebabkan buntu (block) di dalam cyclone preheater dan coating yang

tebal di dalam kiln shell sehingga kualitas semen menurun. ika kadar 29f tinggi

maka material sukar dibakar, sehingga kualitas clinker rendah. 1adar 23

ditetapkan berkisar *,< L *,> dengan menggunakan persamaan.

F A

S S

+=

$ika 23 rendah akan menyebabkan clinker sulit digiling, setting time semen

pendek dan panas hidrasi naik. ika kadar 23 tinggi menyebabkan clinker lebih

sulit dibakar dan sifat coatingnya tidak stabil ($elek) sehingga coating yang

terbentuk tidak tahan terhadap thermal shock.

1adar 3 ditetapkan berkisar ,? - * dengan menggunakan persamaan

F

A AR =

ratio ini digunakan untuk mengontrol ratio & < / & = 7 di dalam clinker. 2etting

time dan panas hidrasi semen tergantung pada nilai ratio ini.

Material yang telah memenuhi kadar 927, 23 dan 3 dimasukkan ke

storage silo yang berada di ba+ah blending silo dengan kapasitas masing-masing

>.*HH ton.

4ebu halus yang tidak ditangkap oleh cyclone dust collector maupun bag

filter dialirkan ke cooling to+er. 4i dalam cooling to+er dilakukan

penyemprotan air sehingga debu yang terikut dengan gas (udara) panas akanterperangkap dan $atuh ke ba+ah, sedangkan udara panas turun suhunya sekitar

-

7/22/2019 modul PIK I(3)

47/51

asap (chimney), selan$utnya dibuang ke udara. 4ebu dari cooling to+er dan 'P

dengan menggunakan chain con#eyor dialirkan ke storage silo.

).'.' Pro&e& Pemana&an Pembakaran !an Pen!inginan Unit Ki n3

Unit kiln dapat dibagi men$adi tiga tahap proses ) proses pemanasan

a+al (preheater), *) proses pembakaran (kiln) dan & ter$adi kalsinasi

F> , sedangkan kalsinasi sempurna ter$adi di dalam rotary kiln. Material di

dalam 447 pada suhu D>H- HHH &. kalsinasi merupakan pelepasan &5 * dari

bahan baku dengan reaksi

&a&5 < J &a5 B &5 *

Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA =E

7/22/2019 modul PIK I(3)

48/51

Mg5 < J Mg5 B &5 *

23 Pro&e& Pembakaran Ki n3

Material yang keluar dari preheater dan 447 langsung masuk ke rotary

kiln secara perlahan untuk proses penyempurnaan kalsinasi. Pembakaran dalam

kiln mencapai =>H &, panas ini dihasilkan dari pembakaran batubara.

3otary kiln merupakan selinder dengan diameter =,= m dan pan$ang ?F m,

diletakkan pada bagian horiGontal dengan kemiringan * dera$at dan kecepatan =

rpm. 1iln dilapisi dengan batu tahan api (fire brick) yang berfungsi untuk

men$aga ketahanan kiln dan menghalangi kehilangan panas selama ter$adinya

pembakaran. 2ecara garis besar, proses pembakaran di dalam kiln terdiri dari tiga

daerah.

) 4aerah kalsinasi (calcinacing Gone), F*H-DHH &. 1alsinasi akan sempurna di

dalam kiln dengan naiknya suhu sehingga dapat menguraikan &5 *.

*) 4aerah pemi$aran (sintering Gone), DHH- =HH &. Pada daerah ini ter$adi

pembentukan senya+a-senya+a &

7/22/2019 modul PIK I(3)

49/51

7/22/2019 modul PIK I(3)

50/51

dengan gypsum. &linker dari clinker silo dan gypsum dari gypsum silo diangkut

dengan belt con#eyor ke unit cemment mill mele+ati hopper dan +eigh feeder.

&emmen mill ber$umlah dua buah yang beker$a dengan sistem terbuka tanpa

recycle. Material yang digiling mempunyai komposisi D>-DE clinker dan

gypsum. &ement mill merupakan selinder ba$a tertutup dengan pan$ang shell

*,>< m, yang diputar oleh motor induksi dengan kecepatan ?,= rpm. &emment

mill mempunyai < ruangan. Pada setiap ruangan diisi dengan ball mill dengan

diameter berteda, diameter ball mill ruang " EH-DH mm sebanyak >= ton, ruang ""

=H-?H mm sebanyak >* ton dan ruang "" *H-HH ton. 1ehalusan semen yang diperoleh sekitar

7/22/2019 modul PIK I(3)

51/51

yang telah siap dikantongkan dalam kemasan =H kg per kantong dapat dikirim ke

truck dengan memakai belt con#eyor.

Untuk semen curah, semen dikirim ke pelabuhan dengan menggunakan

scre+ con#eyor. 4i pelabuhan semen ditampung dalam dua buah hopper,

kemudian dengan bantuan air slide dan scre+ pump semen dimasukkan ke kapal

khusus. 2emen yang dipasarkan di anda ceh dilakukan pangantongan di

9hoVnga, sedangkan untuk pemasaran di luar ceh dilakukan pengantongan di

ela+an Medan atau negara pemakai. Untuk lebih $elasnya proses pembuatan

semen paria PT.2 " (2emen ndalas "ndonesia) dapat dilihat flo+ sheet berikut

ini.

modul pik i(3)

Documents