Proses Pembuatan Semen Secara Singkat

Dalam pengetahuan umum semen diartikan sebagai bahan perekat yang mempunyai sifat-sifat yang mampu mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kompak dan kuat. Singkatnya proses pembuatan semen itu ialah “Giling, Bakar, Giling”. Nah untuk itu akan saya jelaskan tentang proses pembuatan semen.

Uraian Proses Pembuatan Semen
Pembuatan semen terdiri dari 5 tahap proses produksi, yaitu:
1. Proses Penyiapan Bahan Baku
2. Proses Pengolahan Bahan
3. Proses Pembakaran
4. Proses Penggilingan Akhir
5. Proses Pengemasan (Packing)

Flow Sheet Process Cement

I. Proses Penyiapan Bahan Baku
Bahan baku pembuatan semen yaitu:
1. Batu Kapur
Susunan batu-batuan yang mengandung 50 % CaCO3. Lebih sering disebut Lime Stone.
2. Tanah Liat (Clay)
Tanah liat mempunyai rumus kimia 2SiO3.2H2O (kaolinite).
Bahan Korektif pembuatan semen:
1. Pasir besi (Fe2O3) atau Copper Slag (Fe.SiO3, Ca2Fe, CuO)
2. Pasir silika (SiO2)
3. Limestone High Grade (CaCO3).

Raw Meal Semen

Bahan baku utama semen yang berupa bahan baku akan diperoleh dari mining atau tambang. Bahan baku berupa batu kapur dan tanah liat akan dihancurkan untuk memperkecil ukuran agar mudah dalam proses penggilingan. Alat untuk menghancurkan bahan baku tersebut dinamakan Crusher. Crusher adalah equipment atau alat yang berfungsi untuk memecahkan material, seperti batu kapur, clay, coal, dan clinker.
Untuk material Limestone (batu kapur), ukuran umpan maximum yang diperbolehkan yaitu 1.500 mm. Sedangkan ukuran produk diharapkan maximal 75 mm.
Untuk material Clay/High Silica, mesin yang digunakan adalah Impact Roller Crusher dan Jaw Crusher. Adapun ukuran umpan maximum sebesar 500 mm, sedangkan ukuran produk maksimal 75 mm.
Setelah itu raw material akan mengalami proses pre-homogenisasi. Tujuan pre-homogenisasi material adalah untuk memperoleh bahan baku yang lebih homogen.
Adapun metode pre-homogenisasi yaitu:
1. Stacking/Penumpukan/Penimbunan: gerakan maju-mundur atau kanan-kiri
2. Reclaiming/Pengambilan/Penarikan: dari samping (side reclaiming), dari depan (front reclaiming)

Mineral Semen

Umumnya, stock pile dibagi menjadi 2 bagian yaitu sisi kanan dan siosi kiri. Hal ini dilakukan untuk menunjang proses, jika stock pile bagian kanan sedang digunakan masukan proses, maka sisi bagian kiri akan diisi bahan baku dari crusher. Begitu juga sebaliknya. Untuk mengatur letak penyimpanan bahan baku, digunakan reclaimer. Reclaimer ini berfungsi untuk memindahkan atau mengambil raw material dari stock pile ke belt conveyor dengan kapasitas tertentu, sesuai dengan kebutuhan proses, alat ini sendiri berfungsi untuk menghomogenkan bahan baku yang akan dipindahkan ke belt conveyor.
Selanjutnya bahan baku dikirim dengan menggunakan belt conveyor menuju tempat penyimpanan kedua, yang bias dikatakan merupakan awalan masukan proses pembuatan semen, yaitu bin. Umumnya ada 4 buah bin yang diisi oleh masing-masing 4 material bahan baku, yaitu limestone, clay, pasir silica, dan pasir besi. Semua bin dilengkapi dengan alat pendeteksi ketinggian atau level indicator sehingga apabila bin sudah penuh, maka secara otomatis masukan material ke dalam bin akan terhenti.
Pengumpanan bahan baku ke dalam sistem proses selanjutnya diatut oleh weight feeder, yang diletakkan tepat di bawah bin. Prinsip kerja weight feeder ini adalah mengatur kecepatan scavenger conveyor, yaitu alat untuk mengangkut material dengan panjang tertentu dan mengatur jumlah bahan baku sehingga jumlah bahan baku yang ada pada scavenger conveyor sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan. Selanjutnya bahan baku dijatuhkan ke belt conveyor dan dikirim ke Vertical Roller Mill untuk mengalami proses penggilingan danan pengeringan. Pada belt conveyor terjadi pencampuran limestone, clay, pasir silica, dan pasir besi.
II. Proses Pengolahan Bahan
Alat utama yang digunakan dalam proses penggilingan dan pengeringan bahan baku adalah Vertical Roller Mill (VRM). Media pengeringnya adalah udara panas yang berasal dari siklon-preheater. Udara panas tersebut juga berfungsi sebagai media pembawa bahan-bahan yang telah halus menuju alat proses selanjutnya.

Vertical Roller Mill

Alat-alat yang mendukung proses ini: Cyclone, Electrostatic Precipitator (EP), Stack dan Dust Bin.
Bahan baku masuk ke dalam Vertical Roller Mill (Raw Mill) pada bagian tengah (tempat penggilingan), sementara itu udara panas masuk ke dalam bagian bawahnya. Material yang sudah tergiling halus akan terbawa udara panas keluar raw mill melalui bagian atas alat tersebut.
Vertical Roller Mill memiliki bagian yang dinamakan separator yang berfungsi untuk mengendalikan ukuran partikel yang boleh keluar dari raw mill, partikel dengan ukuran besar akan dikembalikan ke dalam raw mill untuk mengalami proses penggilingan kembali agar ukurannya mencapai ukuran yang diharapkan.
Sementara itu partikel yang ukurannya telah memenuhi kebutuhan akan terbawa udara panas menuju cyclone. Cyclone berfungsi untuk memisahkan antara partikel yang cukup halus dan partikel yang terlalu halus (debu). Partikel yang cukup halus akan turun ke bagian bawah cyclone dan dikirim ke Blending Silo untuk mengalami pengadukan dan homogenisasi. Partikel yang terlalu halus (debu) akan terbawa udara panas menuju Electrostatic Precipitator (EP). Alat ini berfungsi untuk menangkap debu-debu tersebut sehingga tidak lepas ke udara. Efisiensi alat ini adalah 95-98%. Debu-debu yang tertangkap, dikumpulkan di dalam dust bin, sementara itu udara akan keluar melalui stack.
Kemudian material akan mengalami proses pencampuran (Blending) dan homogenisasi di dalam Blending Silo. Alat utama yang digunakan untuk mencamnpur dan menghomogenkan bahan baku adalah blending silo, dengan media pengaduk adalah udara.
Bahan baku masuk dari bagian atas blending silo, oleh karena itu alat transportasi yang digunakan untuk mengirim bahan baku hasil penggillingan blending silo adalah bucket elevator, dan keluar dari bagian bawah blending silo dilakukan pada beberapa titik dengan jarak tertentu dan diatur dengan menggunakan valve yang sudah diatur waktu bukaannya. Proses pengeluarannya dari beberapa titik dilakukan untuk menambah kehomogenan bahan baku.
Blending silo dilengkapi dengan alat pendeteksi ketinggian (level indicator), sehingga jika blending silo sudah penuh, maka pengisian bahan baku terhenti secara otomatis.
III. Proses Pembakaran
Pemanasan Awal (Pre-heating)
Alat utama yang digunakan untuk proses pemanasan awal bahan baku adalah suspension pre-heater, sedangkan alat bantunya adalah kiln feed bin. Setelah mengalami homogenisasi di blending silo, material terlebih dahulu ditampung ke dalam kiln feed bin. Bin ini merupakan tempat umpan yang akan masuk ke dalam pre-heater. Suspension pre-heater merupakan suatu susunan 4-5 buah cyclone dan 1 buah calciner yang tersusun menjadi 1 string. Suspension pre-heater yang digunakan terdiri dari 2 bagian, yaitu in-line calciner (ILC) dan separate line calciner (SLC). Material akan masuk terlebih dahulu pada cyclone yang paling atas hingga keluar dari cyclone kelima. Setelah itu, material akan masuk ke dalam rotary kiln.

Preheater

Pembakaran (Firing)
Alat utama yang digunakan adalah tanur putar atau rotary kiln. Rotary kiln adalah alat berbentuk silinder memanjang horizontal yang diletakkan dengan kemiringan tertentu. Kemiringan rotary kiln umumnya sekitar 3 – 4 ^o dengan arah menurun (declinasi). Dari ujung tempat material masuk (inlet), sedangkan di ujung lain adalah tempat terjadinya pembkararn bahan bakar (burning zone). Jadi material akan mengalami pembakaran dari temperatur yang rendah menuju ke temperatur yang lebih tinggi.

Kiln

Bahan bakar semen yang digunakan adalah batu bara, sedangkan untuk pemanasan awal digunakan Industrial Diesel Oil (IDO). Untuk mengetahui sistem kerja tanur putar, proses pembakaran bahan bakarnya, tanur putar dilengkapi dengan gas analyzer. Gas analyzer ini berfungsi untuk mengendalikan kadar O₂, CO, dan NO_x pada gas buang jika terjadi kelebihan atau kekurangan, maka jumlah bahan bakar dan udara akan disesuaikan.
Daerah proses yang terjadi di dalam kiln dapat dibagi menajadi 4 bagian yaitu:

1. Daerah transisi (transition zone)
2. Daerah pembakaran (burning zone)
3. Daerah pelelehan (sintering zone)
4. Daerah pendinginan (cooling zone)

Reaksi kimia semen dapat dijelaskan dengan skema reaksi pembuatan semen

Reaksi Pembuatan Semen

Di dalam kiln terjadi proses kalsinasi (hingga 100%), sintering, dan clinkering. Temperatur material yang masuk ke dalam tanur putar adalah 800–900 ^oC, sedangkan temperatur clinker yang keluar dari tanur putar adalah 1100-1200 ^oC.
Pendinginan (Cooling)
Alat utama yang digunakan untuk proses pendinginan clinker adalah cooler. Cooler ini dilengkapi dengan alat penggerak material, sekaligus sebagai saluran udara pendingin yang disebut dengan grate atau alat pemecah clinker (clinker crusher).

Prose Cooler Pada Semen

Setelah proses pembentukan clinker selesai dilakukan di dalam tanur putar, clinker tersebut terlebih dahulu didinginkan di dalam cooler sebelum disimpan di dalam clinker silo. Cooler yang digunakan terdiri dari 9 kompartemen yang menggunakan udara luar sebagai pendingin. Udara yang keluar dari cooler dimanfaatkan sebagai pemasok udara panas pada calciner.
Clinker yang keluar dari tanur putar masuk ke dalam kompartemen, akan jatuh di atas grate. Dasar grate ini mempunyai lubang-lubang dengan ukuran yang kecil untuk saluran udara pendingin. Clinker akan terus bergerak menuju kompartemen yang kesembilan dengan bantuan grate yang bergerak secara reciprocating, sambil mengalami pendinginan pada ujung kompartemen kesembilan terdapat clinker crusher yang berguna untuk mengurangi ukuran clinker yang terlalu besar.
Selanjutnya clinker dikirim menuju tempat penampungan clinker (clinker silo) dengan menggunakan alat transportasi yaitu pan conveyor. Sebelum sampai di clinker silo, clinker akan melalui sebuah alat pendeteksi kandungan kapur bebas (free lime). Jika kandungan free lime dari clinker melebihi batas yang telah ditentukan, maka clinker akan dipisahkan dan disimpan dalam bin tersendiri.
IV. Proses Penggilingan Akhir
Alat utama yang digunakan pada penggilingan akhir, dimana terjadinya pula penggilingan clinker dengan gypsum adalah tube mill. Peralatan yang menunjang proses penggilingan akhir ini adalah:

1. Tube Mill / Horizontal Mill
2. Separator
3. Bag Filter

Gypsum adalah bahan tambahan dalam pembuatan semen yang akan dicampur dengan clinker pada penggilingan akhir. Gypsum yang dapat digunakan adalah gypsum alami dan gypsum sintetic. Gypsum disimpan di dalam stock pile gypsum, kemudian dengan menggunakan dump truck, gypsum tersebut dikirim ke dalam bin gypsum untuk siap diumpankan ke dalam penggilingan akhir dan dicampur dengan clinker.

Clinker yang akan digiling dan dicampur dengan gypsum, terlebih dahulu ditransfer dari clinker silo menuju clinker bin. Dengan menggunakan bin maka jumlah clinker yang akan digiling dapat diatur dengan baik oleh weight feeder
Alat yang digunakan untuk melakukan penggilingan clinker dengan gypsum disebut tube mill. Alat ini berbentuk silinder horizontal. Bagian dalam tube mill terbagi menjadi dua kompartemen. Yang dari masing-masing kompartemen tersebut diisi dengan bola-bola baja dengan beragam ukuran. Kompartemen pertama diisi dengan bola-bola baja yang berdiameter lebih besar daripada  bola-bola yang ada di kompartemen kedua. Prinsip penggunaan bola-bola baja dari ukuran yang besar ke ukuran yang kecil adalah bahwa ukuran bola-bola baja yang lebih kecil menyebabkan luas kontak tumbukan antara bola-bola baja dengan material yang akan digiling akan lebih besar sehingga diharapkan ukuran partikelnya akan lebih halus. Material yang telah mengalami penggilingan kemudian diangkut oleh bucket elevator menuju separator. Separator berfungsi untuk memisahkan semen yang ukurannya telah cukup halus dengan ukuran yang kurang halus. Semen yang cukup halus akan dibawa udara melalui cyclone, kemudian ditangkap oleh bag filter yang kemudian akan ditransfer ke dalam cement silo. Sedangkan semen yang keluar dari bawah cyclone akan dimasukkan kembali ke dalam tube mill untuk digiling kembali.

Cement Mill

V. Proses Pengemasan (Packing)
Silo semen tempat penyimpanan produk dilengkapi dengan sistem aerasi untuk menghindari penggumpalan/koagulasi semen yang dapat disebabkan oleh air dari luar, dan pelindung dari udara ambient yang memiliki humiditas tinggi. Setelah itu Semen dari silo dikeluarkan dengan menggunakan udara bertekanan (discharge) dari semen silo lalu dibawa ke bin penampungan sementara sebelum masuk ke mesin packer atau loading ke truck. kapasitas dan jenis kantong semen yang digunakan tergantung kebutuhan dan permintaan pasar.

Proses Pengemasan Semen

Disini dilakukan proses pengemasan atau pengepakan yang dilakukan sebelum semen dijual kepasaran. Fungsinya adalah agar semen lebih mudah dijual kepasaran, dalam bentuk sak, dan juga agar semen yang dijual dapat dihitung jumlahnya, karena adanya penimbangan. Mempermudah distribusi produk sampai ke pelanggan. Melindungi produk dari pengaruh lingkungan. Biasanya packer dikategorikan menjadi dua jenis yaitu stationary packer dan rotary packer.
 Adapun sistem transport yang biasa digunakan pada packer berupa :

1. air slide
2. screw conveyor
3. bucket elevator
4. air lift/pneumatic conveying
5. belt conveyor

Untuk pengontrolan pada sistem packing dilakukan penimbangan untuk pengecekan. Pengecekan berat semen  yang dilakukan yaitu:

1. Penimbangan di Packer
2. Random cek ( packing, proses quality control )
3. Belt weigher ( continous weighing )

Dari cement silo, semen kemudian dikantongi dan siap dipasarkan. Ada juga semen curah yang dimasukkan ke dalam bulk truck.
Semoga artikel tentang Proses Pembuatan Semen Secara Singkat berguna.

sumber :  http://winnyalna.com