Tugas Makalah Kimia Industri

PROSES PEMBUATAN SEMENDALAM SKALA INDUSTRI

Disusun oleh :Ahmad Furqon Syidik(G44110051)Dery Ermawan Masyudi(G44110062)

INSTITUT PERTANIAN BOGORFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMBOGOR

201318

KATA PENGANTAR

Rasa syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan nikmat yang telah banyak penulis terima sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini.Makalah yang berjudul Proses Pembuatan Semen Dalam Skala Industri.Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas dari mata kuliah kimia industri.Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS selaku dosen mata kuliah kimia industri atas bimbingannya dalam menyusun makalah ini dan juga teman-teman satu kelas kimia 48 yang selalu mendukung satu sama lain dalam menyelesaikan tugas makalah ini.Penulis menyadari masih banyak kekurangan yang ada pada makalah ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan makalah ini.Penulis juga berharap makalah ini bisa bermanfaat bagi para pembaca.

Bogor, 03 Juni 2013

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARiDAFTAR ISIiiBAB I PENDAHULUAN11.1 Latar Belakang11.2 Tinjauan Pustaka2BAB II PEMBAHASAN102.1 Proses Pembuatan Semen102.2 Dampak Industri Semen Terhadap Lingkungan17BAB III PENUTUP183.1 Simpulan183.2 Saran18BAB IV DAFTAR PUSTAKA19

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam perkembangan peradaban manusia khususnya dalam hal bangunan, tentu kerap mendengar cerita tentang kemampuan nenek moyang merekatkan batu-batu raksasa hanya dengan mengandalkan putih telur, ketan, atau lainnya. Hasil bangunan yang terbentuk kala itu seperti Candi Borobudur, Candi Prambanan, ataupun Jembatan di Cina yang menurut legenda menggunakan ketan sebagai perekat, ataupun menggunakan aspal alam yang mulai dikenal pada peradaban di Mahenjo Daro dan Harappa di India.Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat bangunan ini merupakan hasil pencampuran batu kapur dan abu vulkanis. Penggunaan sejenis semen untuk mengikatbatuan dan kerikil telah dipraktekkan sejak zaman kuno.BangsaAssyria danBabylonia menggunakan tanah liat untuk tujuan itu. Mungkin api ditemukan untuk mengubah batu kapurmenjadi gamping, yang menjadi panas waktu dicampur dengan air dan menjadi kaku secara lambat. Orang-orang Romawi memakainya pada Colloseum, jaringan-jaringan aquaduct dan struktur-struktur lainnya. Penggunaan semen Pozzolanic yang pertama dibuat dari campuran kapur dan abu gunungberapi, yang ternyata lebih kuat ikatannya daripada kapur saja. Beton dipakai sebagai materialpengisi dalam dinding yang sebelah luarnya pasangan batu atau bata. Meskipun penggunaan material semen cukup dini, namun hanya sedikit yang diketahui tentang susunan kimiawi, dan tidak ada perkembangan yang berarti sampai tahun 1756. Pada tahun itu,John Smeaton yang ditugaskan membangun sebuah mercusuar di Selat Inggris menemukan suatu campuran kapur dan tanah liat, yang akan mengeras bila dibakar. Penemuan ini memacupenyempurnaan semen dan struktur pasangan bata.Pada tahun 1824,Joseph Aspdin mengajukan hak paten di Inggris untuk pembuatan semen dengan memanaskan campuran kapur dan tanah liat dan menggiling hasilnya menjadi bubuk halus. Disebutnya bubuk ini sebagai semenPortland, karena menghasilkan beton yang berwarna abu-abu yang menyerupai batuan dari Pulau Portland di Inggris.

1.2 Tinjauan Pustaka

Definisi SemenSemen (cement) berasal dari kata Caementum yang berarti bahan perekat yang mampu mempersatukan atau mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kokoh atau suatu produk yang mempunyai fungsi sebagai bahan perekat antara dua atau lebih bahan sehingga menjadi suatu bagian yang kompak atau dalam pengertian yang luas adalah material plastis yangmemberikan sifat rekat antara batuan-batuan konstruksi bangunan. Semen adalah hasil industri dari paduan bahan baku : batu kapur/gamping sebagaibahan utama dan lempung/tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatanberbentuk bubuk/bulk yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air (Saing 2008).Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa Kalsium Oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untukmembentuk klinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalamjumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/sak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg.Semakin baik mutu semen maka semakin lama mengeras atau membatunya jika dicampurdengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus :(%SiO2 + %Al2O3 + %Fe2O3) : (%CaO + %MgO)Angka hidrolitas ini berkisar antara 1/2 (keras sekali). Namun dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara teliti untuk mendapatkan mutu yangbaik, yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15.Semen yang biasa digunakan untuk konstruksi adalah jenis semen hidrolik dan semen non hidrolik. Semen hidrolik merupakan semen yang terdiri dari bahan material yang jika dicampur dengan air akan memberikan stabilitas dan kekuatan. Semen hidrolik merupakan jenis semen alam yang diperoleh dari pembakan batu kapur yang mengandung lempung. Kadar aluminium, oksida, dan besinya cukup tinggi untuk menggabungkannya dirinya dengan kalsium oksida sehingga akan membentuk kalisum silikat dan kalsium aluminat yang akan sama sifatnya seperti semen alam. Salah satu conton dari semen hidrolik adalah semen Portland. Semen Portland merupakan semen hidrolik yang dibuat dari batu kapur, mineral tanah liat tertentu, dan gypsum, pada proses dengan temperatur yang tinggi yang menghasilkan karbon dioksida dan berkombinasi secara kimia yang menghasilkan bahan utama menjadi senyawa baru. Semen Portland memiliki warna abu kebiru-biruan yang diakibatkan adanya kadar kalsium yang tinggi pada batu gamping yang digunakan sebagai bahan dasar (Saing 2008). Jenis semen yang lainnya adalah semen non hidrolik. Semen non hidrolik memiliki bahan material berupa gypsum dan batu kapur yang harus dijaga agar tetap kering supaya bertambah kuat dan mempunyai komponen cair. Contohnya adukan semen kapur yang ditetapkan hanya dengan pengeringan, dan bertambah kuat secara lambat dengan menyerap karbondioksida yang berasal dari atmosfir untuk membentuk kembali kalsium karbonat (Saing 2008).

Macam-macam Semen PortlandSemen Portland terdiri dari berbagai tipe berdasarkan bentuk penyusunnya, diantaranya:

a. Tipe ISemen tipe I atau semen Portland regular merupakan semen yang paling umum digunakan dalam konstruksi. Semen ini memiliki tipe lain seperti semen putih yang mengandung sedikit ferri oksida (Austin 1977).

b. Tipe IISemen tipe II ( Modified Portland Cement) ini memiliki panas hidrasi yang lebih rendah dan keluarnya panas lebih lambat daripada semen jenis I. Jenis ini digunakan untuk bangunan-bangunan tebal, seperti pilar dengan ukuran besar, tumpuan dan dinding penahan tanah yang tebal. Panas hidrasi yang agak rendah dapat mengurangi terjadinya retak-retak pengerasan. Jenis ini juga digunakan untuk bangunanbangunan drainase di tempat yang memiliki konsentrasi sulfat agak tinggi (Ferlisa 2008).

c. Tipe IIISemen tipe III atau semen berkekuatan tinggi dibuat dari material trikalsium silika yang cukup tinggi dibandingkan semen tipe I. Jenis ini memperoleh kekuatan besar dalam waktu singkat, sehingga dapat digunakan untuk perbaikan bangunan beton yang perlu segera digunakan atau yang acuannya perlu segera dilepas. Selain itu juga dapat dipergunakan pada daerah yang memiliki temperatur rendah, terutama pada daerah yang mempunyai musim dingin (Ferlisa 2008).

d. Tipe IVSemen tipe ini mengandung trikalsium silikat (C3S) dan trikalsium aluminat dengan persentasi sangat kecil. Namun, persentasi dari tetrakalsium aluminoferit (C4AF) pada tipe ini akan bertambah karena adanya penambahan Fe2O3 untuk mereduksi C3A. Jenis ini merupakan jenis khusus untuk penggunaan yang memerlukan panashidrasi serendah-rendahnya. Kekuatannya tumbuh lambat. Jenis inidigunakan untuk bangunan beton massa seperti bendungan-bendungangravitasi besar (Ferlisa 2008).

e. Tipe VSemen ini memiliki komposisi C3A lebih rendah dibandingkan semen reguler. Namun, semen ini mengandung C4AF lebih tinggi. Jenis ini merupakan jenis khusus yang maksudnya hanya untuk penggunaanpada bangunan-bangunan yang kena sulfat, seperti di tanah atau air yang tinggi kadar alkalinya. Pengerasan berjalan lebih lambat daripada semen portland biasa (Ferlisa 2008).

Sifat Semen PortlandTerdapat dua sifat dari semen Portland, yakni sifat fisika dan kimia.a. Sifat Fisika

1) Kehalusan ButirKehalusan butir semen mempengaruhi proses hidrasi. Waktu pengikatan akan semakin lama jika ukuran butir semen lebih kasar. Jika permukaan penampang semen lebih besar, semen akan memperbesar bidang kontak dengan air. Semakin halus butiran semen, proses hidrasinya semakin cepat. Untuk mengukur kehalusan butir semen digunakan alat Turbidimeter dari Wagner atau Air Permeability dari Blaine.

2) Waktu PengikatanWaktu pengikatan adalah waktu yang diperlukan semen untuk mengeras, terhitung dari awal pencampuran antara semen dengan air kemudian menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup kaku untuk menahan tekanan. Waktu pengikatan semen ini dibedakan menjadi dua macam, yaitu waktu ikat awal (initial setting time), waktu dari pencampuran semen dengan air hingga menjadi pasta dan hilangnya sifat keplastisan. Dan waktu ikat akhir (final setting time), waktu antara terbentuknya pasta semen hingga beton mengeras. Waktu ikat awal antara 1-2 jam, sedangkan waktu ikat akhir tidak boleh lebih dari 8 jam.

3) Panas HidrasiPanas hidrasi adalah panas yang terjadi pada saat semen mengalami reaksi hidrasi dan dinyatakan dalam satuan kalori/gram. Reaksi hidarsi atau reaksi hidrolisis sendiri adalah reaksi yang terjadi ketika mineral-mineral yang terkandung di dalam temperature, jumlah air yang digunakan dan bahan-bahan lain yang ditambahkan. Panas hidrasi naik sesuai dengan temperatur pada saat proses hidrasi terjadi. Perkembangan panas hidrasi untuk berbagai jenis semen Portland pada suhu 21C ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

b. Sifat Kimia

1) Lime Saturated Factor (LSF)Batasan agar semen yang dihasilkan tidak tercampur dengan bahan-bahan alami lainnya.

2) Magnesium oksida (MgO)Pada umumnya semua standard semen membatasi kandungan MgO dalam semen Portland, karena MgO akan menimbulkan magnesia expansion pada semen setelah jangka waktu lebih daripada setahun, berdasarkan persamaan reaksi sebagai berikut:MgO + H2O Mg(OH)2Reaksi tersebut diakibatkan karena MgO bereaksi dengan H2O menjadi magnesium hidroksida yang mempunyai volume yang lebih besar.3) SO3Kandungan SO3 dalam semen adalah untuk mengatur atau memperbaiki sifat setting time (pengikatan) dari mortar (sebagai retarder) dan juga untuk kuat tekan. Karena jika pemberian retarder terlalu banyak akan menimbulkan kerugian pada sifat expansive dan dapat menurunkan kekuatan tekan. Sebagai sumber utama SO3 yang sering banyak digunakan adalah gypsum.

4) Hilang Pijar (Loss On Ignition)Persyaratan hilang pijar dicantumkan dalam standard adalah untuk mencegah adanya mineral-mineral yang dapat diurai dalam pemijaran. Kristal mineral-mineral tersebut pada umumnya dapat mengalami metamorfosa dalam waktu beberapa tahun, dimana metamorfosa tersebut dapat menimbulkan kerusakan.

5) Residu tak larutBagian tak larut dibatasi dalam standard semen. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah dicampurnya semen dengan bahan-bahan alami lain yang tidak dapat dibatasi dari persyaratan fisika mortar.

6) Alkali (Na2O dan K2O)Kandungan alkali pada semen akan menimbulkan keretakan pada beton maupun pada mortar, apabila dipakai agregat yang mengandung silkat reaktif terhadap alkali. Apabila agregatnya tidak mengandung silikat yang reaktif terhadap alkali, maka kandungan alkali dalam semen tidak menimbulkan kerugian apapun. Oleh karena itu tidak semua standard mensyaratkannya.

7) Mineral compound (C3S, C2S, C3A , C4AF)Pada umumnya standard yang ada tidak membatasi besarnya mineral compound tersebut, karena pengukurannya membutuhkan peralatan mikroskopik yang mahal. Mineral compound tersebut dapat di estimasi melalui perhitungan dengan rumus, meskipun perhitungan tidak teliti. Tetapi terdapat standard yang mensyaratkan mineral compound ini untuk jenis-jenis semen tertentu. misalnya ASTM untuk standard semen tipe IV dan tipe V. Salah satu mineral yang penting yaitu C3A, adanya kandungan C3A dalam semen pada dasarnya adalah untuk mengontrol sifat plastisitas adonan semen dan beton. Tetapi karena C3A bereaksi terhadap sulfat, maka untuk pemakaian di daerah yang mengandung sulfat dibatasi. Karena reaksi antara C3A dengan sulfat dapat menimbulkan korosi pada beton.

Adapun SNI dari semen Portland putih sebagai berikut.NoUraianSatuanPersyaratan

1.Kehalusan dengan alat blaine m2/kgmin.280

2. Waktu pengikat dengan alat vicat - pengikatan awal - pengikatan akhir menitmenitmin. 45maks. 375

3. Kekekalan dengan autoclave- pemuaian %maks. 0,80

4. Pengikatan semu -penetrasi akhir %min. 50

5. Derajat warna putih (whiteness)- alat hunter lab- alat kett meter %%min. 90min. 80

6. Kuat tekan:3 hari 7 hari 28 hari kg/cm2kg/cm2kg/cm2min. 180min. 250min. 350

Tabel 1. Syarat FisikaSumber : Badan Standar Nasional (BSN)SNI 15-0129-2004

Tabel 2. Syarat KimiaNoJenis UjiSatuanPersyaratan

1.MgO % Maks 5,0

2. SO3 % Maks 3,5

3. Fe2O3 % Maks 0,4

4. Hilang pijar % Maks 5,0

5. Bagian tak larut % Maks 3,0

6. Alkali sebagai Na2O % Maks 0,6

Sumber : Badan Standar Nasional (BSN)SNI 15-0129-2004

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Proses Pembuatan SemenSecara keseluruhan, terdapat 4 tahap dalam proses pembuatan semen.

1. Raw material preparation.Tahapan ini sendiri terdiri atas beberapa step yang meliputi mining (penambangan), crushing, preblending, raw material grinding, dan raw meal blending.a. MiningMining adalah tahap paling pertama dalam proses penyiapan bahan baku, ada 2 bahan baku utama yang biasanya ditambang sendiri yaitu limestone (batu kapur) dan clay (tanah liat), bahan baku corective dan additive biasanya dibeli dari supplier. Dalam tahap penambangan digunakan beberapa heavy equipments seperti loader, excavator, dump truck, dan ripper. Pada umumnya penambangan batu kapur menggunakan sistem blasting (pengeboman) karena sifat materialnya yang keras, proses blasting biasanya dilakukan di siang hari saat istirahat. Untuk beberapa kasus ditemukan tambang batu kapur yang sifatnya lunak sehingga tidak perlu menggunakan blasting tapi cukup menggunakan alat ripper untuk mengeruk batu kapur (prosesnya disebut ripping), contoh kasus ini di Indonesia ada di Kupang (PT SAG KSO PT Semen Kupang) dan Cilacap (PT Holcim) sehingga prosesnya lebih hemat karena tidak memerlukan bahan peledak seperti ammonium nitrat. Untuk penambangan clay juga digunakan proses ripping karena clay jauh lebih lunak dari batu kapur. Material dipungut dengan menggunakan excavator kemudian diangkut dengan dump truck menuju stock pile (storage) atau langsung menuju tempat crusher. Jika lokasi tambang jauh dari pabrik maka digunakan belt conveyor sebagai alat transportnya tentunya setelah material dicrusher.

b. CrushingCrushing adalah proses penghancuran material paling awal dengan menggunakan alat crusher. Ada beberapa jenis crusher yang umum digunakan yaitu, hammer crusher, roller crusher, gyratory crusher, dan jaw crusher. Cara kerja crusher secara umum adalah material diumpankan melalui feeder (biasanya apron feeder) material akan masuk crusher dan akan mengalami penyempitan ruang di dinding ruang crusher akibat putaran/gerakan alat pemecah sehingga akan tertekan dan pecah, sementara material yang ukurannya sudah cukup kecil sesuai design crusher jatuh melalui lubang saringan yang ada di bawah feeder sehingga langsung dicampur dengan produk crusher dan dikirim dengan belt conveyor menuju proses selanjutnya. Jenis crusher yang digunakan tergantung dari jenis material yang akan dihancurkan, contohnya untuk lime stone karena sifatnya keras maka digunakan hammer crusher karena menggunakan tenaga impact dari hammer untuk menekan lalu menghancurkan batuan. Proses crushing memungkinkan material mengalami size reduction dari 1-1,5 m menjadi kurang lebih 7,5 cm. Untuk mengurangi polusi debu digunakan sistem water spray pada tempat unloading material dari dump truck ke feeder crusher dan dilengkapi bag filter untuk menangkap dust (debu) yang timbul selama proses crushing.

c. PreblendingMaterial yang telah dicrusher dikirim ke storage menggunakan belt conveyor. Karena komposisi kimia lime stone dan clay sangat variatif maka digunakan proses preblending yang terdiri dari tahap stacking dan reclaiming. Proses preblending bertujuan untuk menghomogenkan material untuk mendapatkan kualitas material yang sesuai dengan permintaan bagian Quality Control. Misal limestone high grade (kadar CaO 54-56%) dicampur dengan low grade (CaO