Semen adalah suatu campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis, artinya jika dicampur dengan air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Secara umum semen dapat didefinisikan sebagai bahan-bahan perekat yang dapat merekatkan bagian-bagian benda padat menjadi bentuk yang kuat, kompak dan keras. Bahan baku utama dalam pembuatan semen adalah bahan kalkareo dan argilaseo. Secara umum proses produksi semen terdiri dari beberapa tahap, meliputi: pemilihan bahan baku, pencampuran, penggilingan, homogenisasi, pembakaran, pendinginan, penyimpanan klinker, cement mill, pengemasan dan distribusi.
I. PENDAHULUAN
Semen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton, dan lain-lain. Semen yang terbaik saat ini adalah semen Portland yang ditemukan tahun 1824 oleh Joseph Aspdin.(http://chemengfamily09.blogspot.com/2011/02/semen-merupakan-bahan-bangunan-yang.html, diakses 21 November 2011.)
Salah satu contoh industri semen yaitu PT Semen Gresik. PT Semen Gresik (Persero) Tbk adalah pabrik semen yang terbesar di Indonesia. Diresmikan di Gresik pada tanggal 7 Agustus 1957 oleh Presiden RI pertama dengan kapasitas terpasang 250.000 ton semen per tahun. Pada tanggal 8 Juli 1991 Semen Gresik tercatat di Bursa Efek Jakarta dan Bursa Efek Surabaya serta merupakan BUMN pertama yang go public dengan menjual 40 juta lembar saham kepada masyarakat. Sampai dengan tanggal 30 September 1999 komposisi kepemilikan saham berubah menjadi Pemerintah RI 51,01%, Masyarakat 23,46% dan Cemex 25,53%. Pada Tanggal 27 Juli Juli 2006 terjadi transaksi penjualan saham CEMEX S.S de. C.V pada Blue valley Holdings PTE Ltd. Sehingga komposisi kepemilikan saham sampai saat ini berubah menjadi Pemerintah RI 51,01%, Blue Valley Holdings PTE Ltd 24,90%, dan masyarakat 24,09%. Saat ini kapasitas terpasang Semen Gresik Group (SGG) sebesar 16,92 juta ton semen per tahun, dan menguasai sekitar 46% pangsa pasar semen domestik. PT Semen Gresik (Persero) Tbk memiliki anak perusahaan PT. Semen Padang (Persero) dan PT. Semen Tonasa (Persero). Semen Gresik Group merupakan produsen semen terbesar di Indonesia. (John Walker, “Semen Gresik”, dalam http://wikipedia.com, diakses 21 November 2011.)
Visi
Menjadi perusahaan persemenan terkemuka di Asia Tenggara.
Misi
1. Memproduksi, memperdagangkan semen dan produk terkait lainnya yang berorientasikan kepuasan konsumen dengan menggunakan teknologi yang ramah lingkungan.
2. Mewujudkan manajemen perusahaan yang berstandar internasional dengan menjunjung tinggi etika bisnis, semangat kebersamaan, dan bertindak proaktif, efisien serta inovatif dalam setiap karya.
3. Memiliki keunggulan bersaing dalam pasar semen regional maupun internasional.
4. Memberdayakan dan mensinergikan unit-unit usaha strategik untuk meningkatkan nilai tambah secara berkesinambungan.
5. Memiliki komitmen terhadap peningkatan kesejahteraan pemangku kepentingan (stakeholders) terutama pemegang saham, karyawan dan masyarakat sekitar.
PT. Semen Gresik menghasilkan berbagai macam produk semen, Semen utama yang di produksi adalah Semen Portland Tipe I (OPC). Di samping itu juga memproduksi berbagai tipe khusus dan semen campuran (mixed cement), untuk penggunaan yang terbatas dan dalam jumlah yang lebih kecil daripada OPC. Berikut ini penjelasan mengenai jenis semen yang di produksi serta pengunaannya.(http://www.SemenGresik.com/Product.aspx)
ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE I
Semen hidrolis yang dipergunakan secara luas untuk konstruksi umum, seperti konstruksi bangunan yang tidak memerlukan persyaratan khusus, antara lain bangunan perumahan, gedung-gedung bertingkat, jembatan, landasan pacu dan jalan raya.
PORTLAND CEMENT TIPE II
Semen Portland Tipe II adalah semen yang mempunyai ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Misalnya untuk bangunan di pinggir laut, tanah rawa, dermaga, saluran irigasi, beton massa dan bendungan.
ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE III
Semen 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 bandar udara.
ORDINARY PORTLAND CEMENT TIPE V
Semen Portland Tipe V dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan pada tanah/air yang mengandung sulfat tinggi dan sangat cocok digunakan untuk bangunan di lingkungan air laut. Dikemas dalam bentuk curah.
PORTLAND POZZOLAND CEMENT (PPC)
Adalah 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, dan fondasi pelat penuh.
PORTLAND COMPOSITE CEMENT (PCC)
Adalah bahan pengikat hidrolis haisl penggilingan bersama-sama terak, gypsum, dan satu atau lebih anorganic. Kegunaan semen jenis ini untk konstruksi beton umum, pasangan batu bata, plesteran, selokan, pembuatan elemen bangunan khusus seperti beton pracetak, beton pratekan, dan paving block.
SUPER MASONARY CEMENT (SMC)
Adalah semen yang dapat digunakan untuk konstruksi perumahan dan irigasi yang struktur betonnya maksimal K225. Dapat juga digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton hollow brick, paving block, dan tegel.
OIL WELL CEMENT, CLASS G-HSR (HIGH SULFATE RESISTANCE)
Merupakan semen khusus yang digunakan untuk pembuatan sumur minyak bumi dan gas alam dengan kontruksi sumur minyak di bawah permukaan laut dan bumi. OWC yang telah diproduksi adalah Class G, High Sulfat Resistance (HSR) disebut juga sebagai (Basic OWC). Aditif dapat ditambahkan untuk pemakaian pada berbagai kedalaman dan temperatur tertentu.
SPECIAL BLENDED CEMENT (SBC)
Adalah 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.
II. RUMUSAN MASALAH
A. Proses Produksi
B. Laboratorium Industri Semen
C. Pengolahan Limbah
III. PEMBAHASAN
A. Proses Produksi
Ada dua jenis bahan baku yang digunakan dalam pembuatan semen: satu bahan yang mengandung banyak kalsium (bahan kalkareo), misalnya batu gamping, kapur, dan sebagainya, dan satu lagi banyak mengandung silika (argilaseo) seperti lempung. Pada masa lalu sebagian besar semen dibuat dari batu gamping argilaseo, yang dikenal sebagai batuan semen (cement rock), yang di Amerika Serikat, terdapat di daerah New Jersey dan daerah Lehigh. Di samping bahan-bahan alam, beberapa pabrik menggunakan terak tanur tinggi dan kalsium karbonat endapan yang didapatkan sebagai hasil-sampingan industri alkali dan ammonium sulfat sintetik. Pasir, bauksit buangan dan bijih besi kadang-kadang digunakan dalam jumlah kecil untuk mengatur komposisi campuran.
Adapun sekarang ini bahan-bahan baku yang digunakan dalam pembuatan semen antara lain:
1. Batu kapur
Batu kapur merupakan Komponen yang banyak mengandung CaCO3 dengan sedikit tanah liat, Magnesium Karbonat, Alumina Silikat dan senyawa oksida lainnya. Senyawa besi dan organik menyebabkan batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning.
2. Tanah Liat
Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat Klasifikasi Senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang dikandungnya : Kelompok Montmorilonite Meliputi : Monmorilosite, beidelite, saponite, dan nitronite Kelompok Kaolin Meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite, dan halaysite Kelompok tanah liat beralkali Meliputi : tanah liat mika (ilite).
3. Pasir Besi dan Pasir Silikat
Bahan ini merupakan Bahan koreksi pada campuran tepung baku (Raw Mix) Digunakan sebagai pelengkap komponen kimia esensial yang diperlukan untuk pembuatan semen Pasir Silika digunakan untuk meneikkan kandungan SiO2 Pasir Besi digunakan untuk menaikkan kandungan Fe2O3 dalam Raw Mix.
4. Gypsum ( CaSO4 . 2H2O )
Berfungsi sebagai retarder atau memperlambat proses pengerasan dari semen. Hilangnya kristal air pada gipsum menyebabkan hilangnya atau berkurangnya sifat gipsum sebagai retarder.
Semen dapat dibuat dengan 2 cara, yaitu proses basah dan proses kering. Perbedaannya hanya terletak pada proses penggilingan dan homogenisasi.
1. Quarry (penambangan)
Bahan tambang berupa batu kapur, batu silika,tanah liat, dan material-material lain yang mengandung kalsium, silikon,alumunium,dan besi oksida yang diekstarksi menggunakan drilling dan blasting.
a. Penambangan batu kapur: membuang lapisan atas tanah pengeboran dan membuat lubang dengan bor untuk tempat peledakan blasting (peledakan) dengan teknik electrical detonation.
b. Penambangan batu silika: penambangan silika tidak membutuhkan peledakan karena batuan silika merupakan butiran yang saling lepas dan tidak terikat satu sama lain. penambangan dilakukan dengan pendorongan batu silika menggunakan dozer ke tepi tebing dan jatuh di loading area.
c. Penambangan tanah liat: penambangan tanah liat dilakukan dengan pengerukan pada lapisan permukaan tanah dengan excavator yang diawali dengan pembuatan jalan dengan sistem selokan selang-seling.
2. Crushing
Pemecahan material-material hasil penambangan menjadi ukuran yang lebih kecil dengan menggunakan crusher. Batu kapur dari ukuran < 1 m → < 50 cm batu silika dari ukuran < 40 cm→ < 200 mm.
3. Conveying
Conveying merupakan proses lanjutan dari crushing. Pada tahap ini bahan mentah ditransportasikan dari area penambangan ke lokasi pabrik untuk diproses lebih lanjut dengan menggunakan belt conveyor.
4. Raw mill (penggilingan bahan baku)
Proses basah penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan menambahkan sejumlah air kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %. Material-material ditambah air diumpankan ke dalam raw mill. Karena adanya putaran, material akan bergerak dari satu kamar ke kamar berikutnya. Pada kamar 1 terjadi proses pemecahan dan kamar 2 dan 3 terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry.
Proses kering terjadi di duodan mill yang terdiri dari drying chamber, compt 1, dan compt 2. material-material dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension preheater dan menara pendingin. pada ruangan pengering terdapat filter yang berfungsi untuk mengangkut dan menaburkan material sehingga gas panas dan material berkontaminasi secara merata sehingga efisiensi dapat tercapai. Pada proses kering terjadi pemisahan material kasar dan halus dalam separator.
5. Homogenisasi
Proses basah slurry dicampur di mixing basin, kemudian slurry dialirkan ke tabung koreksi; proses pengoreksian. Proses kering terjadi di blending silo dengan sistem aliran corong.
6. Pembakaran/ pembentukan clinker
Pembakaran/ pembentukan clinker terjadi di dalam kiln. kiln adalah alat berbentuk tabung yang di dalamnya terdapat semburan api. Kiln di design untuk memaksimalkan efisiensi dari perpindahan panas yang berasal dari pembakaran bahan bakar.
a. Pembentukan clinker: proses yang terjadi di dalam kiln: pengeringan slurry pemanasan awal, kalsinasi, pemijaran, pendinginan dan penyimpanan klinker
b. Pengeringan slurry: pengeringan slurry terjadi pada daerah 1/3 panjang kiln dari inlet pada temperatur 100-500 0C sehingga terjadi pelepasan air bebas dan air terikat untuk mendapatkan padatan tanah kering.
c. Pemanasan awal : pemanasan awal terjadi pada daerah 1/3 setelah panjang kiln dari inlet. selama pemanasan tidak terjadi perubahan berat dari material tetapi hanya peningkatan suhu yaitu sekitar 600 0C dengan menggunakan preheater.
Kalsinasi: penguraian kalsium karbonat menjadi senyawa-senyawa penyusunnya pada suhu 600 0C.
Reaksinya: CaCO3 → CaO + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
Pemijaran: reaksi antara oksida-oksida yang terdapat dalam material yang membentuk senyawa hidrolisis yaitu C4AF (dikalsium silikat), C3A (trikalsium aluminat), C2S (dikalsium silikat) pada suhu 1450°C membentuk clinker.
Pendinginan: Terjadi pendinginan clinker secara mendadak dengan aliran udara. Clinker keluar dari cooler bersuhu 150-250 °C.
Transportasi dan penyimpanan clinker: klinker kasar akan jatuh kedalam penggilingan untuk dihaluskan. kemudian dengan drag chain, klinker yang telah dihaluskan diangkut menuju silo klinker atau langsung ke proses cement mill untuk diproses lebih lanjut menjadi semen.
7. Cement Mill
Merupakan proses penggilingan akhir dimana terjadi penghalusan clinker-clinker bersama 5 % gipsum alami atau sintetik. secara umum, dibagi menjadi 3 proses: penggilingan clinker, pencampuran, dan pendinginan.
8. Hasil Akhir
Semen PPC: semen campuran yang menggunakan pozzolan sebagai bahan tambahan pada campuran terak dan gips dalam proses penggilingan akhir. Sesuai untuk pengecoran beton massa, dam, irigasi, bangunan tepi laut atau rawa, yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang.
Diagram alir/ gambar proses pembuatan semen
B. Laboratorium pada Pabrik Semen
Pada pabrik semen terdapat dua laboratorium, yaitu laboratorium Research and Development (R&D) dan Laboratorium Quality Control (QC).
1. Laboratorium Research and Development
Kegiatan penelitian dan pengembangan dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan daya saing melalui pengembangan produk, penggunaan bahan baku dan energi alternatif, serta melakukan rekayasa proses produksi. Aktivitas yang dilaksanakan merupakan bagian dari "continuous improvement" untuk meningkatkan pertumbuhan jangka panjang. Kegiatan penelitian dan pengembangan yang dilakukan meliputi:
a. Pengembangan Produk
Melakukan penelitian dan pengembangan untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi, dengan biaya yang lebih efisien antara lain meliputi:
1) Pengembangan produk blended cement,
2) Meningkatkan penggunaan bahan substitusi clinker,
3) Melakukan penelitian dan pengembangan di bidang aplikasi produk untuk mendukung pelanggan pabrika, readymix, dan proyek.
b. Pengembangan Kemasan
Kegiatan pengembangan kemasan dilakukan dalam rangka efisiensi dengan tetap mengedepankan kepuasan pelanggan. Langkah yang dilakukan meliputi:
1) Maksimalisasi penggunaan kantong yang lebih ekonomis,
2) Optimalisasi pemakaian kraft serta mencari alternatif kraft yang kualitasnya baik dan lebih mempunyai nilai tambah.
c. Pengembangan Bahan Baku
Melakukan penelitian dan pengembangan dalam hal pemanfaatan bahan baku alternatif (alternative raw material) meliputi antara lain: fly ash, coopper slag, gypsum purified, dan valley ash, untuk meningkatkan penggunaan bahan substitusi clinker.
d. Pengembangan Bahan Bakar
Perseroan telah melakukan langkah-langkah meliputi:
1) Membuat perencanaan kebutuhan batubara jangka panjang untuk memenuhi kebutuhan pabrik saat ini dan rencana pengembangan Perseroan.
2) Melakukan kontrak batubara jangka panjang dengan penambang skala besar untuk memenuhi kebutuhan operasional dan pengamanan pasokan jangka panjang.
3) Melakukan up grade fasilitas produksi dan membangun coal mill baru untuk kesiapan panggunaan batubara low calorie.
4) Penggunaan bahan bakar alternatif (alternative fuel) dari biomass, limbah industri dan lain-lain. Hal ini dilakukan dengan membangun fasilitas feeding alternative fuel yang sudah selesai dan beroperasi di tahun 2009. Penggunaan bahan bakar alternatif selain mendukung efisiensi juga merupakan kepedulian Perseroan dalam hal pengurangan efek gas rumah kaca (global warming), dengan memberi kontribusi pengurangan gas CO2.
2. Laboratorium Quality Control
Laboratorium Quality Control pada pabrik semen memiliki beberapa peran, diantaranya adalah:
a. Melakukan pemeriksaan rutin dan berkala serta memonitor proses produksi agar tetap sesuai dengan standar kualitas yang ditetapkan perusahaan
b. Melakukan pemeriksaan terhadap jalannya proses produksi semen untuk memastikan kesesuaian prosedur
c. Memonitor kualitas material serta hasil produksi dengan perbandingan kualitas standar
d. Menyusun dan menyiapkan dokumen-dokumen QC dan data produksi
e. Menganalisa permasalahan yang timbul pada kualitas proses dan hasil produksi
f. Menyusun usulan pemecahan masalah yang terkait dengan kualitas proses dan hasil produksi
C. Pengolahan Limbah
Di banding sektor industri yang lain, industri semen relatif tidak menghasilkan limbah cair mengingat penggunaan teknologi berbasis proses kering dalam pembuatan semen, tidak menyertakan penggunaan air. Hanya sebagian kecil saja air limbah yang dihasilkan dalam bentuk air limpasan dari proses pendinginan, yang dialirkan kembali ke empat penampungan melalui mekanisme sirkulasi tertutup untuk kemudian digunakan kembali.
Pada dasarnya limbah padat bukan B3 yang dihasilkan terdiri dari tiga jenis, yakni material rusak, sampah domestik, dan barang-barang avfal (rusak atau bekas pakai). Material rusak adalah material dari proses produksi pembuatan semen yang gagal, sehingga pengelolaannya dilaksanakan dengan cara pemanfaatan kembali melalui proses daur ulang. Untuk limbah yang tergolong B3 yang umumnya berbentuk pelumas bekas, memiliki prosedur penanganan dan pengelolaan yang ketat. Sebagian besar pelumas bekas dikelola dengan pemanfaatan kembali untuk pelumasan peralatan pabrik, yang tidak memerlukan minyak pelumas berkualitas bagus dalam prosedur perawatan/ pemeliharaan. Sedangkan pelumas bekas yang tidak dapat digunakan kembali dan grease atau minyak gemuk bekas pakai, akan dicampur dengan oil sludge untuk dibakar dan digunakan sebagai alternatif bahan bakar.
IV. PENUTUP
Semen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton, dan lain-lain. Ada dua jenis bahan baku yang digunakan dalam pembuatan semen: satu bahan yang mengandung banyak kalsium (bahan kalkareo), misalnya batu gamping, kapur, dan sebagainya, dan satu lagi banyak mengandung silika (argilaseo) seperti lempung. Di samping bahan-bahan alam, beberapa pabrik menggunakan terak tanur tinggi dan kalsium karbonat endapan yang didapatkan sebagai hasil-sampingan industri alkali dan ammonium sulfat sintetik. Pasir, bauksit buangan dan bijih besi kadang-kadang digunakan dalam jumlah kecil untuk mengatur komposisi campuran. Secara umum proses produksi semen terdiri dari beberapa tahapan, mulai dari pemilihan bahan baku, pencampuran bahan baku, penggilingan, homogenisasi, pembakaran, pendinginan, penyimpanan klinker, cement mill sampai dengan pengemasan dan distribusi. Pada pabrik semen terdapat dua laboratorium, yaitu laboratorium Research and Development (R&D) dan Laboratorium Quality Control (QC). Sedangkan limbah yang dihasilkan oleh industri semen terdiri dari limbah padat bukan B3 (material rusak) dan limbah B3 (pelumas bekas). Untuk pengolahannya, material rusak yaitu material dari proses industri yang gagal dimanfaatkan kembali melalui proses daur ulang, untuk pelumas bekas digunakan kembali sebagai alternatif bahan bakar.
DAFTAR PUSTAKA
http://chemengfamily09.blogspot.com/2011/02/
http://csrsemengresik.com/the-environment/waste-management-and-treatment/
http://www.SemenGresik.com
T. Austin, George, Industri Proses Kimia, Jakarta: Erlangga, 1996.
Walker, John, “Semen Gresik”, dalam http://wikipedia.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar