LAPORAN - KP - Indy Prasetya PDF [PDF]

Citation preview

UNIVERSITAS INDONESIA



LAPORAN KERJA PRAKTIK PT. SEMEN PADANG Tbk. PADANG, SUMATERA BARAT



EVALUASI EFISIENSI CLINKER COOLER PADA PLANT INDARUNG IV PT. SEMEN PADANG



DISUSUN OLEH: INDY PRASETYA GIRRY 1406604683



DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK JULI 2017



LAPORAN KERJA PRAKTEK PT. SEMEN PADANG



“EVALUASI EFISIENSI CLINKER COOLER PADA PLANT INDARUNG IV PT. SEMEN PADANG”



Disusun oleh : INDY PRASETYA GIRRY (1406604683)



Disusun untuk melengkapi prasyarat menjadi Sarjana Teknik pada program studi Teknik Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia dan telah disetujui dan diajukan dalam Presentasi Kerja Praktek.



Telah disahkan dan disetujui pada : Depok, November 2017



Mengetahui,



Menyetujui,



Koordinator Kerja Praktek



Pembimbing Departemen



Dr. Ir. Yuliusman, M. Eng. NIP. 196607201955011001



Cindy Dianita S.T., M. Eng NIP. 100211610211806891



ii Universitas Indonesia



LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN (PKL) DARI TANGGAL 05 JUNI S/D 21 JULI 2017 EVALUASI EFISIENSI CLINKER COOLER PADA PLANT INDARUNG IV



Oleh : Nama NIM Jurusan Program Studi



: Indy Prasetya Girry : 1406604683 : Teknik Kimia : S1



Mengetahui : Pembimbing Lapangan



Disahkan Oleh : Pembimbing Khusus



iii Universitas Indonesia



KATA PENGANTAR Pertama-tama penulis mengucapkan puji syukur kepada Allah S.W.T karena atas limpahan rizki-Nya dan kuasa-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan kerja Praktek di PT. Semen padang dengan judul “Evaluasi Efisiensi Clinker Cooler pada Plant Indarung IV”. Laporan ini dibuat atas dasar sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan S-1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Penulis Sadar bahwa tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak maka pelaksanaan kerja praktek dan penyusunan laporan ini tidak akan berjalan lancar. Maka dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Prof. Ir. Sutrasno Kartohardjono, M.Sc., Ph.D., Selaku kepala Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia. 2. Dr. Cindy Rianti Priadi, S.T, M.Sc, selaku pembimbing kerja praktek dan Dr. Ir. Yuliusman, M.Eng., Selaku koordinator mata kuliah spesial kerja praktek, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia. 3. Bapak Syamsur Rijal, S.T., Kepala Biro Produksi IV Selaku pembimbing khusus, Bapak Muchlis, Kepala bidang Produksi Klinker IV dan Bapak Nurwan, Kepala Bidang Produksi Semen IV sebagai pembimbing lapangan yang telah memimbing dan banyak membantu memberikan arahan kepada penulis untuk menyelesaikan laporan. 4. Orang Tua, Keluarga, teman-teman yang selalu memberi semangat dan doa kepada penulis. 5. Karyawan Central Control Room (CCR), Bang Yandri, Bang David, Bang Joni, Bang Rian, Karyawan Lapangan Indarung IV, Bang kerdinal, bang Ronald, Bang Dhio Bapak Jufri, Bapak Jamal. Serta semua karyawan Indarung IV yang tidak bisa disebutkan satu-satu yang memberikan banyak ilmu dan membantu selama proses kerja praktek dan penulisan laporan. 6. Dosen Departemen Teknik Kimia yang sudah memberikan pembekalan sebelum melaksanakan Praktek Kerja Lapangan. 7. Teman Perjuangan Praktek Kerja Lapangan di Padang, Irfan Aditya dan Gian Djohan Junior. Penulis menyadari banyaknya kekurangan yang terdapat dalam laporan ini. Oleh karena itu, penulis meminta maaf atas semua kesalahan yang terjadi pada laporan ini. Penulis juga mengharapkan saran, masukan, dan umpan balik dari para pembaca untuk kesempurnaan laporan kerja praktek ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih atas bantuan dari berbagai pihak dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.



iv Universitas Indonesia



Padang, 10 Juli 2017



Penulis



v Universitas Indonesia



DAFTAR ISI



LAPORAN KERJA PRAKTEK ................................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................................ iv DAFTAR ISI ............................................................................................................... vi DAFTAR TABEL .................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. ix BAB I .......................................................................................................................... 10 PENDAHULUAN ...................................................................................................... 10 1.1



Latar Belakang Kerja Praktek .................................................................................10



1.2 Tujuan Kerja Praktek ....................................................................................................11 1.3 Ruang Lingkup..............................................................................................................11 1.4



Metode Penyusunan Laporan ..................................................................................12



1.5



Tempat dan Waktu ..................................................................................................13



BAB 2 ......................................................................................................................... 14 PROFIL UMUM PERUSAHAAN .......................................................................... 14 2.1 Sejarah PT. Semen Padang ...........................................................................................14 2.6 Letak Pabrik PT. Semen Padang ..................................................................................15 2.7 Produk-produk PT. Semen Padang ...............................................................................16 2.8



Kapasitas Produksi PT. Semen Padang...................................................................19



BAB III URAIAN PROSES ..................................................................................... 20 3.1



Deskripsi Proses ......................................................................................................20



3.2



Penggilingan Bahan baku di Raw Mill R1 dan R2 .................................................20



3.3



Penyimpanan Raw Mix ...........................................................................................29



3.4



Pembakaran Raw mix menjadi Clinker ..................................................................31



3.5



Penggilingan klinker menjadi semen .....................................................................38



BAB IV UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH .......................................... 41 4.1 Utilitas ...........................................................................................................................41 4.2.



Pengolahan Limbah ................................................................................................43



BAB V......................................................................................................................... 46 Tugas Khusus ............................................................................................................ 46



vi Universitas Indonesia



Pendahuluan .............................................................................................................. 46 INPUT MASSA ......................................................................................................... 46 = 419084,4m3 x 1,16 kg/m3 = .................................................................................... 47 P = 1 atm, T = 25° C, Kelembapan 80% ................................................................. 47 Nilai relative humidity = 0.0162kg air/kg udara .................................................... 47 Berat udara kering .................................................................................................... 47 OUTPUT MASSA ..................................................................................................... 47 Laju batubara kering masuk kiln............................................................................ 48 Massa O2 teoritis = 38481 kg ................................................................................... 49 NERACA MASSA DI COOLER ............................................................................. 50 NERACA ENERGI DI COOLER ........................................................................... 50 Input Panas ................................................................................................................ 51 Output Panas ............................................................................................................. 51 EFISIENSI TERMAL COOLER ............................................................................ 52 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 54



vii Universitas Indonesia



DAFTAR TABEL



Tabel 3. 1 Reaksi pada Kiln .............................................................................................. 31 Tabel 3. 2 Kualitas brick berdasarkan daerah proses pembakaran ................................... 37



viii Universitas Indonesia



DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Perubahan Logo semen padang .....................Error! Bookmark not defined.



Gambar 3. 1 Bagian-bagian Raw mill ............................................................................... 21 Gambar 3. 2 Liner dari dalam ........................................................................................... 22 Gambar 3. 3 Diafragma dari dalam................................................................................... 23 Gambar 3. 4 Grinding material kamar 1 ........................................................................... 23 Gambar 3. 5 Grinding Material Kamar 2 .......................................................................... 24 Gambar 3. 6 Vertical Mill 4R2 ......................................................................................... 24 Gambar 3. 7 Bagian-bagian Vertical Mill ......................................................................... 25 Gambar 3. 8 Sistem Trasnport Vertical Mill..................................................................... 27 Gambar 3. 9 Roller Vertical Mill ...................................................................................... 28 Gambar 3. 10 Homogenizing Silo..................................................................................... 30 Gambar 3. 11 Blending Silo.............................................................................................. 30 Gambar 3. 12 Rotary Kiln ................................................................................................. 35 Gambar 3. 13 Cement Mill ............................................................................................... 38 Gambar 3. 14 Water injection pada (a) inlet mill dan (b) outlet mill ................................ 39



ix Universitas Indonesia



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Kerja Praktek Perkembangan suatu bangsa dapat dinilai dari perkembangan sektor industri



yang ada di negara tersebut maka negara tersebut semakin maju dan berkembang. Di Indonesia sektor industri merupakan tulang punggung perekonomian dan pembangunan bangsa, salah satu industri adalah industri semen. Perkembangan sektor industri semen memberikan peranan atas kemajuan pembangunan bangsa yang ada saat ini dan ikut berperan dalam memajukan perekonomian dan kesejahteraan rakyat bangsa Indonesia. Industri semen merupakan industri yang mengolah batu kapur dan clay yang ada di alam menjadi produk semen dengan tambahan material corrective dan addictive. Untuk menghasilkan produk semen terdapat berbagai teknologi proses dan unit-unit yang digunakan, serta sumber daya manusia yang kompeten. Sejalan dengan hal tersebut, diperlukan peraqnan dari akademisi untuk berkontribusi dalam pengembangan industri Indonesia, Baik berupa sumbangan inovasi maupun tenaga. Perguruan Tinggi sebagai bagian dari akademisi dibina dan dikembangkan untuk mempersiapkan para mahasiswa menjadi Sumber Daya Manusia (SDM) yang memiliki hardskill dan softskill yang seimbang sekaligus tanggao terhadao kebutuhan pembangunan dan pengembangan IPTEK sehingga dapat dijadikan bekal oengabdian masyarakat. Pengembangan sumber daya manusia di perguruan tinggi dilaksanakan melalui kegiatan sesuai tri darma perguruan tinggi yaitu belajar mengajar, penelitian dan pengabdian kepada masyarakat. Namun, pengetahuan yang didapat di perguruan tinggi belum cukup tanpa didukung pengalaman sesungguhnya di lapangan. Banyak faktor-faktor yang menyebabkan kondisi real di lapangan tidak sesuai dengan teori yang dipelajari di perkuliahan. Berkaitan dengan ini Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Indonesia mewajibkan setiap mahasiswa untuk melaksanakan kegiatan Praktek



Kerja



Lapangan,



guna



memberikan pengalaman dan



mempersiapkan Mahasiswa untuk menjadi process engineer yang handal. Untuk mencapai tujuan di atas maka Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia menjembatani mahasiswanya untuk 10 Universitas Indonesia



melaksanakan Praktek Kerja Lapangan sebagai kelengkapan kelulusan Strata 1. Penulis memilih PT. Semen Padang (Persero) Tbk, sebagai tempat pelaksanaan kerja praktek. Melalui kerja praktek penulis diharapkan mampu menimba ilmu dan pengalaman dari orang-orang yang telah ahli dan berpengalaman di bidangnya, yang dapat memberikan aplikasi ilmu dalam proses produksi semen. Kemudian penulis juga dapat mengobservasi langsung di lapanggan proses produksi semen tersebut.



1.2 Tujuan Kerja Praktek Proposal kerja praktek ini kami ajukan dengan tujuan: 1.



Memenuhi salah satu mata kuliah wajib mahasiswa Departemen Teknik Kimia FTUI untuk memperoleh gelar sarjana strata satu (S1).



2.



Menjalin kerja sama yang baik antara universitas dan industri untuk meningkatkan kualitas mahasiswa.



3.



Mengetahui dan memahami proses produksi yang dilakukan oleh Plant Indarung IV PT. Semen Padang (Persero) Tbk.



4.



Mendapatkan pengalaman langsung dan aplikatif di lapangan mengenai unit-unit proses produksi di Indarung IV PT. Semen Padang (Persero) Tbk.



5.



Menerapkan ilmu teknik kimia secara aplikatif pada pengerjaan tugas khusus



6.



Mengetahui metode sistem-sistem utilitas dan sistem-sistem lain seperti sistem pengolahan limbah yang berkaitan dengan proses tersebut.



7.



Mengetahui manajemen Kesehatan dan Keselamatan Kerja (K3) yang diterapkan oleh PT.Semen Padang (Persero) Tbk.



1.3 Ruang Lingkup Dalam Kerja Praktek, topik yang ingin kami pelajari berhubungan dengan proses produksi semen dari hasil tambang pada plan Indarung IV PT. Semen Padang Tbk. Sesuai dengan ruang lingkup sebagai berikut : 1.



Sistem dan unit-unit proses pada industri semen.



2.



Sistem utilitas proses, dan sistem-sistem lain yang berkaitan dengan proses produksi Plant Indarung IV PT. Semen Padang .



11 Universitas Indonesia



3.



Pelaksanaan manajemen produksi serta sistem keselamatan dan kesehatan kerja di Indarung IV PT. Semen Padang.



Sebagai penunjang untuk topik yang ingin dipelajari pada Kerja Praktek, mata kuliah yang sudah kami pelajari, yaitu: 1.



Mekanika Fluida



2.



Neraca Massa dan Energi



3.



Pengendalian Proses



4.



Teknik Reaksi Kimia 1



5.



Teknik Reaksi Kimia 2



6.



Perpindahan Massa



7.



Peristiwa Perpindahan



8.



Perpindahan Kalor



9.



K3LL



Selain topik diatas, syarat kelulusan dari mata kuliah Kerja Praktek adalah tugas khusus yang diberikan selama berlangsungnya kerja praktek. Tugas khusus ini diberikan kepada mahasiswa di bawah bimbingan tenaga ahli Indarung IV dan berupa permasalahan yang meliputi topik/ruang lingkup diatas, ataupun dapat disesuaikan dengan permasalahan yang terjadi di lapangan.



1.4



Metode Penyusunan Laporan Dalam penyusunan laporan Kerja Praktek ini digunakan beberapa metode



berikut 



Diskusi dengan pembimbing KP dan operator Ruang kendali atau Central Control Room (CCR) di biro produksi Indarung IV.







Mencari data-data yang diperlukan untuk perhitungan tugas-khusus, sesuai dengan data dari lapangan dan labolatorium.







Metode studi pustaka, melengkapi data-data yang didapat melalui diskusi dan observasi dari sumber – sumber literatur yang sesuai dengan bahasan.







Melakukan perhitungan berdasarkan analisis dari Metodi studi pusaka dan data-data dari PT. Semen Padang



12 Universitas Indonesia



1.5



Tempat dan Waktu Tempat kerja praktik



: PT. Semen Padang Plant Indarung IV Indarung, Sumatra Barat



Periode kerja praktik



:



5



Juni



–



21



Juli



2017



13 Universitas Indonesia



BAB 2 PROFIL UMUM PERUSAHAAN 2.1 Sejarah PT. Semen Padang PT. Semen padang merupakan pabrik semen tertua di indonesia dan merupakan salah satu industri kimia terbesar di sumatra barat yang terletak di kelurahan indarung, kecamatan lubuk kilangan ± 15 km arah timur dari pusat kota padang. Pada tahun 1906 seorang perwira belanda berkebangsaan jerman yang bernama Carl Christophus Lau tertarik dengan batu-batuan yang ada di bukit karang putih dam bukit ngalau. Batu-batuan ini dikirim ke belanda untuk di teliti dan hasil penelitian menunjukan bahwa batu-batuan tersebut dapat dijadikan bahan baku semen, sedangkan bahan baku lainya tanah liat banyak terdapat di sekitar pabrik. Berkat kerja sama dengan perusahaan swasta seperti Fa Gebroeders Veth, Fa Dunlop, Fayarman serta perusahaan swasta lainya, maka pada tanggal 18 Maret1910 berdirilah “NV. NederlanschIndische Portland Cement Maatscappij (NV. NIPCM)” dengan akta notaris Johannes Pider Smidth di Amsterdam. Pada masa pendudukan Jepang tahun 1942-1945, pabrik ini dikuasai oleh Jepang dengan manajemen Asano Cement. Setelah proklamasi kemerdekaan tanggal 17 Agustus 1945, pabrik ini diambil alih oleh karyawan yang selanjutnya menyerahkannya kepada pemerintah Republik Indonesia tetapi hal ini tidak berlangsung lama karena dalam agresi militer Belanda I tahun 1947, pabrik ini direbut kembali oleh Belanda kemudian diganti namanya dengan Nv. Padangsche Portland Cement Maatschappij (NV. PPCM). Walaupun peperangan antara Indonesia dan Beland telah berakhir tahun 1949. Tetapi Belanda masih menginginkan perusahaannya yang ada di Indonesia tetap berproduksi sehingga produksinya terus membaik. Pada Tanggal 5 Juli 1958 sesuai dengan KepPres No. 10 tahun 1958, pabrik ini diambil alih oleh pemerintah RI dalam rangka merebut kembali irian barat dari tangan Belanda. Tanggal ini kemudian ditetapkan sebagai tanggal ulangtahun PT. Semen Padang. Ketika itu pabrik masih dikelola oleh Badan Penyelenggara Perusahaan Industri dan Tambang (BAPPIT) dan nama semen padang mulai



14 Universitas Indonesia



diperkenalkan. Berdasarkan PP No. 135 tahun 1961 perusahaan ini berubah status menjadi Perusahaan negara (PN). Kemudian dengan PP No. 7 tahun 1971, status perusahaan ini diubah dari PN menjadi PT ( Persero) dengan akta notaris No. 5 tanggal 4 juli 1992 sehingga sampai sekarang namanya adalah PT. Semen Padang (persero),



dengan



modal



seluruhnya



dimiliki



oleh



pemerintah



Indonesia.Pengembangan dilanjutkan dengan mendirikan pabrik indarung II pada tahun 1977 yang bekerja sama dengan Denmark dan dibangun oleh kontraktor FL. SmithCo dengan kapasitas terpasang 660.000 ton per tahun sedangkan sumber dayanya didapat dari BAPINDO, Bank Dunia, kas PT. Semen Padang dan dari pemerintah. Pabrik ini selesai di bangun tahun 1980 dan diresmikan pada tanggal 18 maret 1980. Kemudian pembangunan dilanjutkan dengan pembangunan Pabrik Indarung III A dan Indarung III BPabrik Indarung. III A dibangun oleh FL. Smith Co, dan diresmikan pada tanggal 23 Desember 1983 dengan kapasitas terpasang 660.000 ton per tahun. Sedangkan pabrik Indarung III B dibangun oleh Project Equipment Corporationof India dan



resmikan pada tanggal 23 Juni 1987



dengan kapasitas terpasang sekitar 660.000 ton per tahun. Sedangkan PT. Semen Padang meningkatkan pengembangan produksi dengan pembangunan pabrik Indarung IV yang pelaksanaanya dimulai pada tahun 1993 sehingga kapasitas produksinya menjadi ±1.620.000 ton per tahun dan kemudian dibangun pabrik Indarung Vdengan kapasitas 2.300.000 ton per tahun.



2.6 Letak Pabrik PT. Semen Padang Pabrik PT. Semen Padang terletak di Indarung, sekitar 15 km dari pusat kota Padang, arah timur jalan raya Padang-Solok dengan ketinggian 200 m diatas permukaan laut. Dalam p 



Dekat dengan bahan baku Ketersediaan bahan baku merupakan pertimbangan yang penting dalam mendirikan sebuah pabrik. Jarak lokasi bahan baku perlu menjadi pertimbangan dalam kelancaran operasi pabrik. Bahan baku yang



15 Universitas Indonesia



digunakan dalam proses produksi semen di PT semen padang diperoleh dari daerah yang letaknya tidak begitu jauh dari lokasi pabrik. Batu kapur dan silika diperoleh dari bukit karang putih yang berjarak tidak jauh dari lokasi pabrik yaitu 1,7 km kearah selatan pabrik. Sedangkan tanah liat diperoleh dari Gunuang Sarik yang berjarak 400 m kearah timur dari lokasi pabrik. 



Sarana Transportasi Lokasi PT Semen Padang berada pada jalan lintas sumatera dan 2,5 km dari pelabuhan Teluk Bayur sehingga meudahkan dalam pengangkutan bahan baku dan distribusi hasil produksi. Dalam distribusi hasil produksi dapat dilakukan dengan menggunakan jalur darat maupun jalur laut.







Ketersediaan Tenaga Listrik Distribusi Listrik yang disediakan PLN berasal dari gardu induk Lubuk Alung Pariaman. PT. Semen Padang juga mempunyai PLTD sendiri sebanyak dua buah dengan daya 5,5 MW dan 13,5 MW.







Ketersediaan Air Air yang digunakan dalam proses produksi dan air minum karyawan, diperoleh dari daerah Rasak Bungo. Lokasi ini berjarak 17,8 km dari PT Semen Padang.







Ketersediaan Tenaga Kerja Tenaga kerja yang kompeten dan dengan keahlian yang cukup, banyak diperoleh dari putra-putri daerah masyarakat Minagkabau Sumatera Barat..



2.7 Produk-produk PT. Semen Padang PT. Semen Padang telah memproduksi berbagai jenis semen saat ini yaitu portland tipe I, II, III, IV, V kemudian OWC, SMC, PPC, 52,5R, 42,5R, 32,5R. Jenis semen yang di produksi di Indarung V adalah 52,5 R, 42,5R, 32,5R yang merupakan standar berlaku di Jerman, sedangkan untuk tipe I, II, III, IV, V, OWC, SMS, PPC di produksi di pabrik indarung II, III, IV.



16 Universitas Indonesia



PT Semen Padang telah memproduksi berbagai jenis semen dengan berbagai kegunaan. Semua jenis semen yang diproduksi telah memenuhi persyaratan mutu seperti Standard Nasional Indonesia SNI 15-2049-1994, ASTM standard C-150, British Standard (BS) 12/ 1978 dan American Petroleum Institut (API) Specification 10 A. Berikut jenis semen yang di produksi PT Semen padang, a. Semen PortlandType I OPC adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen Portland terutama yang terdiri dari kalsium silikat yang bersifat hidrolis bersama-sama bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk Kristal senyawa kalsium sulfat dan boleh ditambah bahan lain, semen jenis ini digunakan untuk bangunan umum dengan kekuatan tekan tinggi yang tidak memerlukan persyaratan khusus seperti: bangunan bertingkat, jembatan, jalan raya, lapangan udara. Semen Portland terutama terdiri dari oksida kapur (CaO), oksida silika (SiO2), oksida alumina (Al2O3), oksida besi (Fe2O3), kandungan keempat oksida tersebut kurang lebih 95% dari berat semen dan biasanya disebut major index, sedangkan sisanya sebanyak 5% terdiri dari oksida magnesium (MgO) dan oksida lain. Tabel 2. 1Komposisi Oksida Semen



Oksida



Komposisi (%)



CaO



60 – 67



SiO2



17 – 25



Al2O3



3–8



Fe2O3



0,5 – 6



MgO



0,1 – 5,5



Na2O + K2O



0,5 – 1,3



TiO2



0,1 – 0,4



P2O3



0,1 – 0,2



SO3



1-3



b. Semen Portland Type II



17 Universitas Indonesia



SemenPortland Type II adalah semen yang mempunyai ketahan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang, biasa digunakan untuk bangunan di pinggir laut, tanah rawa, dermaga, salurang irigasi, beton massa dan bendungan



c. Semen Portland Type III Semen jenis ini merupakan semen yang dikembangkan untuk memnuhi kebutuhan bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal yang tinggi setelah proses pengecoran dilakukan dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin. Semen ini digunakan untuk pembuatan jalan beton, bangunan tingkat tinggi dan Bandar udara.



d. Semen Portland Type V Semen Portland type V dipakai untuk konstruksi bangunabangunan pada tanah atau air yang mengandung sulfat tinggi dan sangat cocok untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir.



e. Portland Pozzolan Cement (PPC) PPC adalah semen hidrolis yang dibuat dengan menggiling terak semen Portland dengan gypsum dan pozzolan.Pozzolan adalah bahan yang mengandung silika atau silika dan alumina. Bahan pozzolan ini tidak mempunyai sifat seperti semen tapi dalam bentuk halus dan di.tambah adanya air maka bahan tersebut akan bereaksi dengan kalsium hidroksida bebas membentuk senyawa yang bersifat semen pada suhu biasa. Digunakan untuk bangunan umum, seperti jembatan, jalan raya, perumahan, dermaga, beton massa, bendungan, bangunan irigasi dan pondasi pelat penuh.



f. Super Mansory Cement (SMC) SMC adalah semen yang dapat digunakan untuk konstruksi perumahan dan irigasi yang struktur betonnya maksimal K225. Dapat juga



18 Universitas Indonesia



digunakan untuk bahan baku pembuatan genteng beton hollow brick, paving block dan tegel



g. Oil Well Cement (OWC) Merupakan semen khusus yang digunakan untuk pembuatan sumur minyak bui dan gas alam dengan konstruksi sumur minyak dibawah permukaan laut dan bumi.OWC yang telat di produksi adalah Class G, High Sulfat resistant (HSR).Aditif dapat ditambahkan untuk pemakaian pada berbagai kedalaman tertentu dan temperature tertentu. 2.8



Kapasitas Produksi PT. Semen Padang Kapasitas produksi total dari PT. Semen Padang adalah 6.000.000



ton/tahun dengan beroperasi 4 pabrik saat ini yaitu: 1. Pabrik Indarung I (wet process) menghasilkan 120.000 ton/tahun, dibangun tahun 1910. Pabrik ini berhenti produksi massal pada Oktober 1999 karena pertimbangan efisiensi dan polusi, namun masih memproduksi semen khusus pesanan. 2. Pabrik Indarung II (dry process) menghasilkan 660.000 ton/ tahun, dibangun pada tahun 1978. 3. Pabrik indarung III (dry process) menghasilkan 660.000 ton/ tahun, dibangun pada tahun 1985 4. Pabrik Indarung IV (dry process) menghasilkan 1.620.000 ton/ tahun, dibangun pada tahun 1987 5. Pabrik Indarung V (dry process) menghasilkan 2.300.000 ton/ tahun, dibangun pada tahun 1998. 6. Pabrik Indarung VI (dry process) target mulai beroperasi pada kuartal II tahun 2017 7. Optimalisasi Pabrik 760.000 ton/tahun. Pada tahun 2016 PT. Semen Padang mencapai volume produksi 6,45 juta ton. Jumlah produksi akan meningkat dengan mulai beroperasinya pabrik Indarung VI.



19 Universitas Indonesia



BAB III URAIAN PROSES 3.1



Deskripsi Proses Bahan baku (batu kapur, silika, tanah liat dan pasir besi) dari storage



dibawa menuju masing-masing hopper dengam menggunakan belt conveyor. Keluaran dari hopper diatur komposisinya pada dosimat feeder, kemudian material disatukan dalam belt conveyor menuju raw mill. Sebelum masuk kedalam raw mill diatas belt conveyor ditambah peralatan magnetic separator dan metal detector yang berfungsi menarik potongan-potongan logam yang terdapat dalam material agar tidak mempengaruhi proses. Raw mill yang digunakan adalah tube mill (R1) dan



vertical raw mill (R2) dengan prosespenggilingan sekaligus



pengeringan bahan material.



3.2



Penggilingan Bahan baku di Raw Mill R1 dan R2 1) Raw Mill (4R1) Penggilingan bahan baku (raw meal) pertama menggunakan tube mill dengan tipe duodan mill yang berkapasitas 160 ton/jam. Feed Arrangements yang digunakan berjenis feed chute airswept mill karena dibutuhkan ruang masuk yang besar bagi gas panas untuk pengeringan bahan baku. Centre Discharge digunakan sebagai discharge arrangements dimana letak keluaran produk hasil gilingan berada diantara kompartemen I dan kompartemen II.



20 Universitas Indonesia



Gas Outlet Kamar I



Material Inlet



Gas Inlet



Kamar I Drying Chamber Material Outlet



Gambar 3. 1 Bagian-bagian Raw mill



Material yang akan digiling dimasukkan bersamaan dengan aliran udara panas berasal dari suspension preheater, sehingga di dalam tube mill selain terjadi proses penggilingan juga terjadi proses pengeringan. Tube mill untuk raw mill ini terdiri dari 3 ruangan, yaitu drying chamber, kompartmen I dan kompartmen II. Pada drying chamber dipasang lifter yang berfungsi untuk mengangkat dan menghamburkan material sehingga proses pengeringan dapat berlangsung dengan efektif karena luas permukaan material yang kontak dengan gas panas bertambah besar. Sebagai pemisah antara drying chamber dengan kompartmen I digunakan open diaphragm seperti terlihat pada gambar 27.



21 Universitas Indonesia



` Gambar 3. 2 Liner dari dalam



Di dalam kompartmen I terdapat lifting liner berjenis step liner. Liner jenis ini berfungsi untuk mengangkat dan menjatuhkan grinding media sehingga dihasilkan gaya tumbukan terhadap material yang akan digiling. Pada kompartmen II, permukaan liner yang digunakan bergelombang dikarenakan gaya yang diperlukan adalah gaya gesek antara material dengan grinding media sehingga tidak diperlukan liner yang dapat mengangkat grinding media. Di kompartmen II juga digunakan danula ring yang bertujuan untuk memperpanjang waktu tinggal material di dalam mill sehingga efek penggilingan akan lebih baik. Diaphragm digunakan di antara kompartmen I dan kompartmen II yang berfungsi sebagai saringan terhadap material hasil penggilingan. Karena sistem discharge-nya adalah centre discharge maka diaphragm yang digunakan berjenis single diaphragm untuk masing-masing keluaran kompartmen.



22 Universitas Indonesia



Gambar 3. 3 Diafragma dari dalam



Material hasil penggilingan keluar melalui diaphragm dan rima screen yang selanjutnya akan mengalami penyaringan kembali di ruang bawah tube mill sehingga material yang masuk ke dalam air slide adalah benar-benar raw mix dan mencegah grinding media ikut keluar bersamanya. Grinding media yang digunakan terbuat dari bola baja dengan u kuran yang berbeda untuk tiap kompartmen. Untuk kompartmen I digunakan grinding media berukuran 50-90 mm, sedangkan untuk kompartmen II, grinding media yang digunakan berukuran 25-40 mm.



Gambar 3. 4 Grinding material kamar 1



23 Universitas Indonesia



Gambar 3. 5 Grinding Material Kamar 2



2) Vertical mill (4R2)



Gambar 3. 6 Vertical Mill 4R2



24 Universitas Indonesia



Di dalam vertical mill terdapat 4 buah roller yang berfungsi sebagai media penggilingan. Material yang masuk dari feed gate akan jatuh ke bagian tengah grinding table. Material akan bergerak ke arah tepi karena adanya gaya sentrifugal akibat perputaran grinding table. Material akan tergiling karena adanya gaya tekan dari roller. Saat material bergerak melewati roller karena perputaran grinding table, roller juga akan ikut berputar sehingga material akan tergiling. Jarak minimal antara roller dengan grinding table yaitu 12 mm. kondisi ini disebut juga dengan istilah zero position. Tujuan dari kondisi ini adalah untuk meningkatkan efisiensi penggilingan dalam vertical mill. Material yang telah tergiling akan terbawa oleh gas panas yang masuk pada bagian louvre ring menuju classifier. Pada bagian classifier material yang halus akan dipisahkan dengan material yang masih kasar. Material yang halus akan terbawa bersama gas panas menuju bagian mill exhaust product discharge karena adanya hisapan dari fan mill. Sedangkan material yang halus akan jatuh dan digiling kembali oleh roller. Berikut merupakan komponen-komponen dalam vertical mill:



Gambar 3. 7 Bagian-bagian Vertical Mill



25 Universitas Indonesia



Secara umum terdapat 4 proses yang terjadi pada vertical mill meliputi : a. Menggiling (grinding) Material digiling di antara roller dan grinding table sewaktu material tersebut bergerak dari tengah meja ke arah nozzle ring. Metode penggilingan ini merupakan proses penggilingan yang paling efisien di dalam industri semen. b. Pemisahan (separation) Material kering diangkat oleh gas kering. Kemudian di dalam separator, partikel



yang terlalu kasar (tailing)



dikembalikan lagi ke grinding table, sementara partikel yang halus meninggalkan mill dan dikirim ke dust collector. c. Pengeringan (drying) Udara proses yang digunakan terutama berasal dari waste gas kiln atau cooler atau disuplai oleh generator gas panas. Pengeringan



berlangsung



bersamaan



dengan



proses



penggilingan dan pemisahan . d. Transport Gas kering digunakan sebagai media pengirim. Tahap pengiriman pertama adalah sirkulasi internal dan tahap yang kedua adalah separator. Akhirnya, produk diekstraksi dari separator dan secara pneumatic dikirim ke siklon atau filter dimana produk kemudian dikumpulkan dan diumpankan ke silo. Gas yang bersih dikeluarkan atau diresirkulasikan kembali ke dalam mill.



26 Universitas Indonesia



Gambar 3. 8 Sistem Trasnport Vertical Mill



Prinsip kerja dari roller mill yaitu sebagai berikut:  Umpan material Material basah diumpankan melalui air sealed feed gate ke atas grinding table. Feed gate dirancang untuk dapat mencegah masuknya false air ke dalam mill dan melindungi mill terhadap tekanan negatif yang tinggi di dalam mill body. Untuk material yang basah dan lengket, triple gates (heatable) dibutuhkan dan umumnya digunakan rotating airlocks.  Penggilingan Material (umpan segar, material resirkulasi, dan tailing separator) yang melewati tengah meja di bawah roller kemudian digiling di antara roller dan grinding track. Ukuran maksimum



27 Universitas Indonesia



partikel yang dapat digiling di bawah roller adalah berukuran maks. 5-8 % diameter roller dimana ukuran tersebut tergantung pada diameter roller, kecepatan meja, tekanan roller dan karakteristik material (granulometry dan properties)



Gambar 3. 9 Roller Vertical Mill



 Sirkulasi material Sirkulai internal material dapat dilihat pada gambar 108 berikut. Material yang mengalir di atas dam ring ditangkap dan kemudian terangkat oleh aliran gas vertikal dari nozzle ring. Partikel kasar jatuh kembali ke grinding table sementara yang halus terangkat ke separator untuk dipisahkan. Laju sirkulasi internal tergantung terutama pada grindability dari ground material dan dapat mencapai 15-25 siklus. Pengurangan kecepatan gas di dalam nozzle ring mengakibatkan jatuhnya partikel yang lebih besar. Material yang terjatuh harus diekstraksi oleh scraper dan diresirkulasi ke dalam mill feed.  Separasi Separasi yang baik dapat meningkatkan kualitas raw meal dan menghindari penggilingan yang berlebih (menghemat energi).



28 Universitas Indonesia



Partikel kasar (coarse tailing) diumpankan melalui tailing cone ke tengah grinding table untuk membantu formasi dari grinding table menjadi lebih stabil. Kehalusan raw meal dapat lebih mudah dikontrol oleh penyesuaian kecepatan cage rotor.  Drying Pengeringan terjadi terutama di tempat di mana gas panas keluar nozzle dan kontak dengan material yang lembab. Partikel yang halus memiliki waktu tinggal yang lama di dalam gas pengering (tergantung pada gas collector) yang memastikan kinerja pengeringan yang baik.



3.3



Penyimpanan Raw Mix Raw mix selanjutnya akan menuju Controlled Flow Silo (CF Silo) dengan



menggunakan air slide. CF Silo digunakan sebagai penyimpanan sementara raw mix yang nantinya akan digunakan sebagai umpan kiln dan juga sebagai tempat homogenasi raw mix.



Raw mix tersebut harus dihomogenisasikan sebelum



diumpankan ke dalam kiln karena homogen tidaknya komposisi umpan kiln akan sangat besar pengaruhnya terhadap kelancaran operasi kiln. Hal ini dikarenakan komposisi raw mix dapat memberikan efek terhadap pembentukan coating, ring formation, clogging, serta kerusakan brick sehingga homogenisasi adalah merupakan proses yang sangat mutlak sebelum pengoperasian kiln. Homogenizing silo dapat dicapai dengan dua cara yaitu:  Dengan blending, dimana dua atau lebih material dikeluarkan secara simultan.  Dengan mixing, dimana dua atau lebih material yang berbeda diaduk dengan pengaduk atau aerasi (dengan udara), sehingga didapat suatu campuran material yang homogen.



29 Universitas Indonesia



Gambar 3. 10 Homogenizing Silo



Prinsip kerja pengisian homogenizing silo ini adalah raw mix masuk ke dalam blending silo H01 sampai terisi setengah penuh, kemudian pengisian bergantian antara H01 dan H02 setiap 5 menit. Cara pengisian ini menyebabkan terbentuknya lapisan-lapisan raw mix yang berbeda pada blending silo sehingga ketika dilakukan pengeluaran diharapkan raw mix sudah terhomogenisasi. Pengisian dan pengeluaran di blending silo dapat dilihat pada gambar berikut.



Gambar 3. 11 Blending Silo



30 Universitas Indonesia



Pada bagian bawah silo ditiupkan udara yang berasal dari blower. Hal ini bertujuan untuk menggemburkan/aerasi dari raw mix sehingga raw mix lebih mudah untuk dikeluarkan. Raw mix yang telah dikeluarkan dari storage silo kemudian dibawa oleh screw conveyor untuk selanjutnya digunakan untuk umpan kiln. 3.4



Pembakaran Raw mix menjadi Clinker Untuk memproduksi klinker semen, bahan baku (raw meal) harus



dipanaskan sampai  1450 C sehingga terjadi proses klinkerisasi. Proses pembakaran raw meal membutuhkan kondisi oksidasi untuk menghasilkan klinker yang berwarna abu-abu kehijauan. Jika kondisi ini tidak memadai akan dihasilkan klinker yang berwarna coklat sehingga semen yang dihasilkan kekuatannya rendah dan waktu setting-nya rendah. Proses kimia fisika penting yang terjadi selama pembakaran adalah dehidrasi mineral tanah liat, dekarbonisasi senyawa karbonat (kalsinasi), reaksi pada fasa padat, reaksi pada fasa cair dan kristalisasi. Perubahan bentuk kimia selama proses pembakaran ditujukkan pada tabel berikut : Tabel 3. 1 Reaksi pada Kiln



Temp, C



Proses



 100



pelepasan air bebas



100 – 400



pelepasan air terikat



400 – 750



Dekomposisi tanah liat



Reaksi Kimia



Al4(OH)8Si4O10







2



(Al2O3.2SiO2) + 4H2O 600 – 900



Dekomposisi



metakaolin Al2O3.2SiO2







Al2O3



+



membentuk campuran oksida 2SiO2 yang reaktif 600 – 1000



Dekomposisi limestone dan CaCO3  CaO + CO2 pembentukan CS dan CA



3 CaO + 2SiO2 + Al2O3 



31 Universitas Indonesia



2CS + CA 800 – 1300



reaksi lime dengan CS dan CS + C  C2S CA serta pembentukan C4AF



2C + S  C2S CA + 2C  C3A CA + 3C + F  C4AF



1250 –1450



reaksi lanjut lime dengan C2S



1450 - 100



Pendinginan klinker di cooler



C2S + C  C3S



Proses-proses yang terjadi di atas berlangsung sejak bahan baku diumpankan ke dalam peralatan proses (preheater) hingga saat keluar dari reaktor (kiln) dan kemudian diteruskan dengan pendinginan klinker di cooler. Proses pada pembakaran raw mix menjadi clincker dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu persiapan pembakaran di Suspension Preheater kemudian pembakaran utama di Kiln dan pendinginan di Grate Cooler. 1. Suspension Preheater Suspension preheater merupakan alat pemanas awal dan kalsinasi awal dari raw mix sebelum dimasukkan ke dalam rotary kiln. Dengan adanya proses kalsinasi di calsiner, dapat meningkatkan kapasitas produksi kiln, dan mengurangi kebutuhan energi karena konsumsi panas yang kecil di kiln sehingga mengurangi beban kiln untuk membentuk clinker. Energi panas yang dibutuhkan di SP sebagian diperoleh dari udara panas dari kiln dan grate cooler hasil pendinginan clinker dialirkan melewati dua aliran udara tersier dan sebagian lagi dari pembakaran batubara pada kalsiner. SLC (Separate Line Calsiner) dan ILC (In Line Calsiner) yang ditempatkan bersebelahan. Hal ini memungkinkan pembakaran clinker menggunakan rotary kiln yang lebih kecil dengan waktu tinggal yang tepat, mengingat perpindahan panas yang terjadi didalam kiln hampir



32 Universitas Indonesia



seluruhnya radiasi. Sedangkan kalsinasi, perpindahan panas yang terjadi lebih didominasi oleh mekanisme konveksi yang tidak cukup ekonomis dilakukan didalam kiln karena kecepatan aliran gas yang cukup rendah. Pada saat feeding, raw mix ditransportasikan ke inlet preheater melalui bucket elevator dan air slide. Pada inlet preheater umpan dipisah dalam dua aliran yang sama di top cyclone, bisa juga hanya dilewatkan satu aliran. Gas dan material yang mengalir didalam preheater beroperasi dengan sistem co-current, dimana material mengalir ke bawah secara gravitasi dan gas ke atas karena exhaust fan (preheater fan). Aliran proses SP pada Indarung IV diawali dengan masuknya raw mix pada masing-masing inlet cyclone yaitu A51 dan B51, kemudian metrial berat akan jatuh ke rotary sebagai gate masukan material dengan gaya berat, juga sebagai penutup udara panas dan material agar tidak tercapur dengan cyclone sebelumnya. Setelah itu material masuk pada A52 dan B52, material berat kemudian masuk ke A53 dan B53. Dari A53 dan B53 menuju B55 (ILC) dan meterial masuk ke B54. Dari B54 material menuju A55 (SLC), dan masuk dalam A54. Dari A54 masuk ke dalam kiln.



2.



Rotary Kiln Rotary kiln merupakan peralatan utama di seluruh unit pabrik



semen, karena di dalam kiln akan terjadi semua proses kimia pembentukan klinker dari bahan bakunya (raw mix). Secara garis besar, di dalam kiln terbagi menjadi 3 zona yaitu zona kalsinasi, zona transisi, dan zona sintering (klinkerisasi). Perkembangan teknologi mengakibatkan sebagian zone kalsinasi dipindahkan ke suspension preheater dan calciner, sehingga proses yang terjadi di dalam kiln lebih efektif ditinjau dari segi konsumsi panasnya. Proses perpindahan panas di dalam kiln sebagian besar ditentukan oleh proses radiasi sehingga diperlukan isolator yang baik untuk mencegah panas terbuang keluar. Isolator tersebut adalah batu tahan api dan coating yang terbentuk selama proses. Karena fungsi batu tahan api di tiap bagian proses berbeda maka jenis batu tahan api disesuaikan



33 Universitas Indonesia



dengan fungsinya. Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan coating antara lain:  Komposisi kimia raw mix  Konduktivitas termal dari batu tahan api dan coating  Temperatur umpan ketika kontak dengan coating  Temperatur permukaan coating ketika kontak dengan umpan  Bentuk dan temperatur flame



Proses terbentuknya coating karena adanya chemisorption dan adsorption antara batu dengan liquid phase, kemudian terjadi infiltrasi liquid phase klinker ke batu bata tahan api sehingga terjadi reaksi antara klinker komponen dengan material batu bata tahan api. Selanjutnya terjadi pengerasan dari liquid membentuk coating. Lapisan coating adalah komponen klinker terdiri dari 2 −



yang mengeras. Coating yang



terbentuk memiliki beberapa fungsi diantaranya: 



Melindungi batu bata tahan api dari corrosive dan abrasive action







Menurunkan temperature hot face dari batu bata tahan api







Menyimpan panas sementara dan kemudian dipindahkan lagi ke material



Pada zone sintering fase cair sangat diperlukan, karena reaksi klinkerisasi lebih mudah berlangsung pada fase cair. Tetapi jumlah fase cair dibatasi 20-30% untuk memudahkan terbentuknya coating yang berfungsi sebagai isolator kiln. Peralatan utama kiln, selain shell kiln itu sendiri adalah burner dan bata tahan api (refractory). Bentuk api yang dihasilkan oleh proses pembakaran sangat menentukan proses perpindahan panas yang terjadi dan pada akhirnya akan mementukan kualitas klinker. Sedangkan bata tahan api selain berfungsi untuk melindungi shell kiln dan mengurangi panas yang mengalir ke lingkungan juga berpengaruh terhadap pembentukan coating. Karena fungsi batu bata tahan api disetiap bagian proses berbeda maka kualitas batu bata tahan api juga disesuaikan.



34 Universitas Indonesia



Sistem kiln dapat dibagi menjadi beragam daerah berdasarkan kondisi



operasi



dan



material



refractory



yang



digunakan:



Gambar 3. 12 Rotary Kiln a. Zona Preheating Pada zona preheating, air hidrat dihilangkan dan raw material dipanaskan sampai suhu sekitar 700 0C. Panjang zona preheating pada long kiln dapat mencapai 4-8 diameter kiln, sedangkan pada short preheater kiln, daerah preheating merupakan bagian dari preheater. Pada zona preheating di long kiln biasanya dilapisi dengan low alumina firebrick atau untuk insulasi panas yang lebih baik dengan menggunakan light weight firebrick. b. Zona Calcining Reaksi kalsinasi sudah dimulai pada saat suhu material di bawah 600 0C dan selesai pada suhu sekitar 1200 0C, tetapi bagian terbesar dari reaksi kalsinasi terjadi di antara suhu material 700-900 0C yang biasa disebut zona ng zone dapat juga dijelaskan sebagai zona terjadinya difusi material dengan pembentukan modifikasi C3S pada suhu sekitar 1100 0C. Suhu material maksimum pada sintering zone adalah 1400-1500 0C pada bagian awal cooling zone. Panjang



35 Universitas Indonesia



sintering zone biasanya antara 3-5 diameter kiln dan sangat tergantung pada bentuk api dan tipe bahan bakar. Api dari bahan bakar batubara umumnya memberikan panjang sintrering zone yang pendek, bahan bakar minyak memberikan daerah yang sedang, sedangkan bahan bakar gas memberikan daerah sintering yang panjang. Batu tahan api pada sintering zone terkena chemical attack oleh fase cair dari klinker dan sulfat alkali, suhu yang tinggi dan thermal shock yang tinggi. Kondisi ini baik digunakan basic brick karena ketahanan yang baik terhadap chemical attack. Tapi umumnya, chrome free magnesia spinell brick, magnesia-chrome atau dolomite brick dipasang. Dolomite brick umumnya memiliki kinerja operasi yang baik pada daerah pembentukan coating. Harga untuk dolomite brick hanya sekitar 60 % dari harga magnesit. Kelemahan dolomite brick adalah sensitivitasnya terhadap kelembaban. Sehingga untuk stop kiln dalam waktu yang lama harus dilindungi terhadap kelembaban. c. Zona Cooling Cooling zone pada rotary kiln mencakup sekitar daerah burner nozzle sampai kiln outlet. Pada daerah ini, klinker didinginkan dari suhu maksimumnya. Sekitar 1400-1500 sampai sekitar 1350 0C pada kiln dengan grate, rotary atau shaft cooler dan sekitar 1250 0C pada kiln dengan planetary cooler. d. Zona Transisi Zona transisi berlokasi pada kedua sisi dari zona sintering. Karena panjang zona sintering bervariasi dengan fluktuasi proses, maka zona transisi ditandai dengan adanya pembentukan coating yang tidak stabil. Bagian inlet dari daerah transisi biasanya disebut safety zone dan dilapisi oleh refractory dengan jenis alumina rich brick dengan



36 Universitas Indonesia



kandungan Al2O3 50-60 %, sedangkan bagian yang dekat dengan zona yang panas digunakan synthetic material atau magnesia-chrome brick dengan kandungan 69-70 % MgO. e. Zona Sintering Meskipun daerah ini sering disebut sebagai burning zone, tetapi sintering zone dipakai untuk lebih mendeskripsikan mekanisme reaksi yang terjadi pada daerah tersebut. Sintering zone biasanya ditutupi oleh coating yang stabil yang terbentuk dari klinker dan fase cair. Fase cair mulai terbentuk pada suhu material sekitar 1250 0C, tapi karena suhu permukaan lebih tinggi daripada suhu raw material, maka pembentukan coating suhu terjadi pada suhu material di atas 1050-1150 0C. Istilah sinteri Tabel 3. 2 Kualitas brick berdasarkan daerah proses pembakaran



Zona



Perkiraan suhu



Panjang



material



zona thd



Kualitas brick



rasio diameter



Preheating zone Calcining zone



Awal



Akhir



(0C)



(0C)



20(100)



700



Preheater



Lightweight firebrick, fireclay



700



900



4-6



Lightweight firebrick, fireclay



2



High alumina 50-60 % Al2O3



2-4



Magnesia spinell (Magnesia-chrome 60-



900 1050-



Safety zone Transition



10501150



zone Sintering



SP kiln



1400-



1150 14001500



3-5 1-2



70 % MgO) Dolomite, magnesia spinell (magnesia chrome 70-90 % MgO)



37 Universitas Indonesia



zone



1500



Outlet



1350-



transition



1400



zone



1350-



0,5-2



Magnesia spinell (magnesia chrome 60-



1400



70 % MgO)



1250-



High alumina (80-90 % Al2O3)



135



Cooling zone



3.5



Penggilingan klinker menjadi semen Penggilingan ketiga material tersebut dilakukan di dalam tube mill Z1/Z2



yang berkapasitas 150 ton perjam. Tube mill yang digunakan bertipe Unidan dengan feed arrangement bertipe drum feeder karena memiliki fasilitas untuk menyemprotkan air yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu semen yang sedang digiling. Discharge arrangement yang digunakan berjenis end discharge yang memiliki dua pengeluaran dimana gas dikeluarkan melalui atas dan semen hasil penggilingan dikeluarkan melalui bagian bawah.



Material Inlet



Diafragma Material Outlet Water Injection



Gambar 3. 13 Cement Mill



38 Universitas Indonesia



Tube mill yang digunakan untuk penggilingan semen ini hanya memiliki dua buah kompartmen yaitu kompartmen I dan kompartmen II tanpa drying chamber. Penggilingan awal dilakukan di dalam kompartmen I dan kemudian menuju ke kompartment II untuk penghalusan. Antara kompartmen I dan kompartmen II juga dipasang diaphragm yang berjenis double diaphragm. Di dalam kompartmen I dipasang lifting liner berjenis step liner dan untuk kompartmen II digunakan classifying liner. Grinding media yang digunakan di dalam kompartmen I berukuran 60-90 mm, sedangkan untuk kompartmen II, grinding media yang digunakan berukuran 20-30 mm. Untuk mengatur dan mengendalikan suhu di dalam mill baik kamar I dan kamar II yang diakibatkan oleh proses penggilingan, maka dilakukan proses pendinginan dengan menembakkan air (water injection). Penyemprotan air (water injection) dilakukan secara otomatis pada kedua ujung mill dengan menggunakan nozzle yang dibantu oleh udara tekan dari kompresor. Suhu inlet dikontrol oleh temperature partition dan suhu outlet dikontrol oleh suhu semen keluar. Suhu di dalam mill dijaga pada tingkat yang aman yaitu antara 110-125 0C karena jika suhu semen di atas 125 0C maka dapat menimbulkan dry clogging dan dehidrasi air kristal gypsum sehingga akan mengakibatkan false set pada semen, sedangkan jika di bawah 110 0C, maka akan menimbulkan wet clogging. Pengaturan suhu ini juga penting untuk kondisi operasi Electrostatic Precipitator (EP) dimana EP tersebut akan bekerja dengan baik pada suhu di atas 100 0C.



Gambar 3. 14 Water injection pada (a) inlet mill dan (b) outlet mill



Hasil produk semen setelah penggilingan kemudian keluar melalui bawah mill dan dibawa oleh air slide Z1/Z2M13, bucket elevator Z1/Z2J01, dan air slide



39 Universitas Indonesia



Z1/Z2J02-04 untuk selanjutnya dimasukkan ke dalam separator Z1/Z2S01 dan Z1/Z2S02. Sedangkan gas dari cement mill yang ditarik dari fan Z1/Z2P05 masuk ke Electrostatic Precipitator Z1/Z2P11 dan gas dibuang menuju cerobong. Debu yang tertangkap EP ditransportasikan oleh screw conveyor Z1/Z2P12 dan Z1/Z2U02 ke air slide Z1/Z2U01. Separator yang digunakan di Indarung IV adalah berjenis dynamic separator classifier dengan Counterblades dan Internal Fan. Produk separator yang kasar (tailing) kemudian dibalikkan seluruhnya ke dalam kompartmen I mill melalui air slide Z1/Z2S08. Fineness produk separator kemudian ditransport oleh air slide Z1/Z2U01 dan Z1/Z2U21A kemudian dilanjutkan oleh belt conveyor Z2U24 dan Z2U25 menuju ke silo semen.



40 Universitas Indonesia



BAB IV UTILITAS DAN PENGOLAHAN LIMBAH 4.1 Utilitas 4.1.1. Penyediaan Air Penyediaan air untuk kebutuhan proses dan keperluan rumah tangga diperoleh dari sungai di daerah rasak bungo yang dialirkan melalui sebuah kanal atau saluran buatan agar kotoran yang ada dapat mengendap. Setelah melewati saringan micro strainer, air dialirkan dalam bak penampung. Saringan micro strainer berfungsi untuk menyaring kotoran yang belum terendap di kanal. Air dalam bak penampung yang telah jernnih dapat digunakan dalam proses pembuatan semen. Sedangkan untuk air minum, air tersebut di pompa dari bak penampung menuju mixing chamber. Pada mixing chamber dilakukan penambahan zat kimia yaitu : aluminium sulfat, natrium karbonat, dan klorin. Aluminium sulfat dan natrium karbonat berfungsi sebagai flokulator yang membuat partikel tersuspensi menjadi gumpalan yang kemudian mengendap akibat gaya gravitasi. Sedangkan klorin berfungsi sebagai desinfektan dan membunuh bakteri. Air dialirkan ke flocculation chamber kemudian dilanjutkan ke tangki sedimentasi. Setelah pengendapan yang sempurna, air di pompakan ke saringan pasir (sand filter) sehingga air yang keluar di harapkan telah memenuhi sebagai air minum. 4.1.2. Pengadaan tenaga listrik Tenaga listrik digunakan untuk penerangan dan penggerak dalam proses produksi. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, PT. Semen Padang memperolehnya dari : 1. Pembangkit Tenaga Listrik Milik PT. Semen Padang 



PLTA Kuranji



41 Universitas Indonesia



PLTA ini dibangun pada tahun 1929 dan diperbaharui pada tahun 1994, berlokasi sekitar 5,2 km dari pabrik. Mempunyai 3 unit generator dan 3 unit turbin. Air berasalh dari bendungan yang dibuat di sungai jernih. 



PLTA Rasak Bango Dibangun pada tahun 1970, PLTA ini dibangu 1,7 km dari Indarung I. Mempunyai dua unit turbin dan satu unit generator. PLTA ini menggunakan air yang dibendung dari sungai Air Baling. Listrik yang dihasilkan digunakan untuk pertambangan di Bukit Ngalau yang ditransmisikan melalui kabel bawah.







PLTD Terdiri dari PLTD 1 dan PLTD 2. PLTD 1 beroperasi dari tahun 1929-1974, PLTD ini terdiri dari dua unit generator 3000kVa. PLTD 2 beroperasi dari 1978 sampai sekarang. Terletak di pabrik Indarung II, yang terdiri dari 3 unit pembangkit. PLTD ini pada umumnya digunakan untuk keperluan indarung I, III, IV serta untuk perumahan. Daya yang dihasilkan adalah 3 x 6250 kVa.



2. Pembangkit listrik milik PLN Tenaga listrik dari PLN diperlukan untuk kebutuhan pabrik Indarung I, II, III, IV dan V. Tenaga listrik dari PLN berasal dari PLTA Maninjau yang di transmisikan ke Indarung.



4.1.3. Pengadaan Bahan Bakar 



Bahan Bakar Batu Bara Untuk memudahkan dalam penggunaanya, batu bara di giling pada unit Coal Mill sampai mencapai kehalusan tertentu pada kadar 15-30% residu diatas ayakan 90micro dan dikeingkan sampai kadar airnya kurang dari 15%.







Bahan Bakar Solar Pada Proses produksi solar digunakan sebagai bahan bakar bantuan. Solar hanya di gunakan pada proses pembakaran awal batu



42 Universitas Indonesia



bara di kiln



dan Calciner. Selanjutnya proses pembakaran



menggunakan batu bara saja. 4.2.



Pengolahan Limbah Proses produksi PT. Semen Padang menghasilkan limbah terutama limbah gas, karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), Belerang (SO2), dan partikel debu. Sementara limbah padat adalah hasil sisa produksi yang berjatuhan/harus dibersihkan. Untuk limbah cair berasal dari limbah padat yang terbawa oleh hujan ke saluran air. Debu yang dihasilkan berasal dari raw mill, coal mill, gas buang kiln, cement mill, dan dari transportasi partikel-partikel halus dengan belt conveyor. Gas buang yang diperbolehkan mengandunng debu maksimum 80 mg/m3 sesuai dengan keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. Kep. 13/MENLH/3/1995, tentang Baku Mutu Sumber Tak Bergerak diatas tahun 2000 untuk proses kering. Sedangkan debu yang dihasilkan dari cerobong asap raw mill, coal mill, gas buang Kiln, dan cement mill milik PT. Semen Padang berkisar antara 62-67 mg/m3. PT. Semen padang telah menerima sertifikat ISO 9001:2000 atas keberhasilannya dalam mengimplementasi sistem Manajemen Mutu dan ISO 14001 atas keberhasilannya dalam mengimplementasi sistem Manajemen Lingkungan. Proses pengolahan limbah gas (partikel-partikel debu) dilakukan oleh beberapa alat yaitu : 1. Electrostatic Precipitator (EP) Proses presipotasi elektrostatis terdiri dari 5 langkah sederhana yaitu  Distribusi gas menuju zona presipitasi elektrostatis  Partikel menjadi bermuatan (konduksi gas)  Pengumpulan debu pada alat penumpul  Pelepasan partikel halus yang telah terkumpul di dinding menuju chamber



43 Universitas Indonesia



Pada saat partikel bermuatan, partikel akan berpindah menuju permukaan dengan muatan berlawanan yang disebabkan oleh daya tarik menarik elektrostatis. Partikel-partikel yang menempel di dinding EP kemudian dilepaskan dengan getaran menggunakan hammer. 2. Cyclone Cyclone merupakan alat mengumpul debu yang menggunakan prinsip kerja gaya sentrifugal. Gas buang yang masuk secara tangensial akan menyebabkan material halus terpisah dari aliran gas dan jatuh ke bawah sementara aliran gas keluar ke atas. 3. Separator Separator memiliki cara kerja yang sama dengan cyclone menggunakan prinsip kerja gaya sentrifugal, perbedaan ada pada partikel yang di pisahkan dimana pada separator pemisahan bukan hanya antara gas dan produk halus tapi juga dengan material yang masih kasar. Material yang masih kasar akan terjatuh untuk di proses ulang sementara gas dan material halus naik ke atas. 4. Bag House Filter (BHF) Digunakan pada Coal Mill 2 (K3) alat ini memiliki efisiensi hampir sama dengan Electrostatic Precipitator (EP). Alat ini memiliki banyak, bahkan ribuan Fabric Filter Bag, dimana aliran gas buang di lewatkan ke alat ini, sehingga partikel partikel yang ikut bersama gas buang tersebut akan menempel pada filter bag membentuk lapisan yang kemudian dibersihkan dengan cara mengetarkannya.



5. Jet Pulse Filter (JPF) dan Dust disposal System (DDS) Kedua adalah fan penghisap debu yang beroperasi di dekat perpindahan satu belt ke belt yang lebih rendah. Perpindahan akan menyebabkan terbentuknya debu yang kemudian akan dihisap oleh alat ini. JPF banyak digunakan pada proses di raw mill sementara DDS digunakan pada proses di coal mill.



44 Universitas Indonesia



45 Universitas Indonesia



BAB V Tugas Khusus Pendahuluan Sebuah grate cooler bisa dimodelkan sebagai sebuah alat penukar panas sederhana (heat exchanger) dimana clinker dilewatkan pada aliran udara pendingin across current dimana pertukaran kalor secara konveksi paksa terjadi antara clinker dan udara pendingin. Asumsi yang digunakan antara lain:     



Tes dilakukan pada kondisi equlibrium steady state dimana di kondisikan perhitungan adalah batch Basis waktu yang digunakan adalah 1 jam Distribusi udara dalam alat dianggap seragam Model aliran udara adalah cross curent Porositas dan ukuran partikel seragam CA A



KI



CA A



Grate Cooler



VA A EP KO A



CA A



INPUT MASSA 1. Clinker dari Kiln (KI) Laju massa keluar kiln = 250 ton/hour 2. Udara Pendingin/ Cooling Air (CA



Design Alat Bukaan 3 (m /h) Damper 23100 59100



Laju angin teoritis (m3/h) 80% 20661.27 75% 51182.1



46 Universitas Indonesia



64450 88000 59060 84300 96400 35100 47500 50800 65200 673010



60% 60% 100% 55% 30% 100% 0% 15% 0%



49922.76 68164.51 59060 62518.55 52800.45 35100 0 19674.76 0 419084.4



Berat udara masuk (berat udara digunakan 1,16 kg/m3) = 419084,4m3 x 1,16 kg/m3 = Kondisi udara luar: P = 1 atm, T = 25° C, Kelembapan 80% Dari daikin psicometric chart didapatkan data



Nilai relative humidity = 0.0162kg air/kg udara Berat H2O dalam udara



Berat udara kering OUTPUT MASSA 1. Udara Sekunder A. Kebutuhan batu bara Coal SP KILN



Kg 20.770 17.180



B. Komposisi batubara Data yang di dapatkan dari lab kualitas PT. Semen Padang pada tanggal 7-Juli 2017 adalah sebagai berikut Inherent moisture



Fixed Cal value ash sulfur vm carbon 14.85 4.865 12.78 0.42 37.62 34.75



47 Universitas Indonesia



Batu bara yang digunakan adalah Abu BB kalimantan dengan kandungan oksida sebagai berikut Komponen SiO2 Al2O3 Fe2O3 Cao MgO SO3



Presentase 30.88 42.66 5.84 12.78 6.85 0.78



Sehingga dengan perhitungan didapatkan komposisi batu bara sebagai : Komponen



Komposisi (%berat)



C H O S N SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Total



72.29% 3.83% 9.36% 0.42% 1.35% 3.95% 5.45% 0.75% 1.63% 0.88% 0.10% 100.00%



Laju Massa (kg/jam) 10575.01349 560.8401817 1368.707455 61.440834 197.1373045 577.3191417 797.5529334 109.1821175 238.9293598 128.0646412 14.58254309 14628.77



Laju batubara kering masuk kiln Menghitung kebutuhan udara untuk pembakaran di kiln : a. C + O2  CO2 Massa C massa/mr 881.251124 kg/mol Massa O2 yang dibutuhkan 28200.036 kg/mol



c. S + O2  SO2 Massa S 1.920026 kg/mol Massa O2 61.44083 kg



b. H2 + 1/2 O2 H2O Massa H 280.420091 kg/mol



d. N + O2 NO2 Massa N 14.08124 kg/mol



48 Universitas Indonesia



Masa O2 4486.72145 kg/mol



Massa O2 450.5996



kg/mol



Udara yang masuk Kiln terdiri dari : 1. Udara Primer Kapasitas Blower = 11435 m3 Berat udara = (Kapasitas blower x 1,16kg/m3) = 13264 2. Udara pendorong batubara Kapasitas Blower = 6600m3 Berat udara = (Kapasitas blower x 1,16kg/m3) = 7656 3. Udara Nose ring Kapasitas Blower = 3650 m3 Berat udara = (Kapasitas blower x 1,16kg/m3) = 4234 Berat udara kering (Berat udara sekunder – Berat air dalam udara) =126639 kg



4. Udara Tersier a. C + O2 --> CO2 mol c 1065.401 masa O2 yang dibutuhkan 34092.83 kg b. H2 + 1/2 O2 --> H20 mol h 339.0178 massa o2 5424.284 kg



c. S + O2 --> SO2 mol s 2.321242 masa O2 yang dibutuhkan 74.27975kg d. N + O2 mol n 17.02371 massa o2 544.7586 kg



Massa O2 total = 40136kg Massa O2 dalam batubara = 1654 kg Massa O2 teoritis = 38481 kg Massa udara aktual excess 1.5% (O2 total- O2 batubara-O2 teoritis = 186 ton 5. Udara buang (Vent air)



49 Universitas Indonesia



Diasumsikan tidak ada udara yang keluar dari sistem sehingga udara buang adalah sisa total udara masuk dan udara yang belum keluar di udara tersier atau sekunder. 6. Clinker keluar cooler Dengan spek dari alat EP material yang jatuh adalah 13.3 t/h sehingga: = 250 ton -13.3 ton =236.7 ton



NERACA MASSA DI COOLER



Aliran Massa KI CA SA TA VA KO EP Total



Input (kg) Output (kg) 250000 478388.0123 126639.2804 182165.5809 169583.151 236700 13300 728388.0123 728388.0123



NERACA ENERGI DI COOLER SA



KI



TA A



Grate Cooler



VA A EP KO A



CA A



KI



: Klinker Inlet



KO



: Klinker Outlet



CA



: Cooling Air



SA



: Secondary Air



TA



: Tertiary air



50 Universitas Indonesia



VA



: Ventilation air



EP



: Limbah Electronic Precipitator



Perhitungan kalor di lakukan dengan formula :



Input Panas 1. Panas sensibel Klinker masuk cooler Berat Klinker = 250000 kg Suhu Klinker = 1163°C Cp klinker (didapatkan dari tabel Holderbank Cement seminar) = 3.1 x 10E-01 kcal/kg Qki = 88446429 kcal 2. Panas sensibel udara pendingin Berat udara masuk = 478388.0123 Suhu udara masuk = 25°C Cp udara = 0.24 kcal/kg°C Qca = 574065.6147 kcal



Output Panas 1. Panas sensibel udara sekunder Berat sekunder udara kering = 126639.3 kg Suhu udara sekunder = 846°C Cp = 0.24 Qca = 8327799 kcal 2. Panas sensibel udara tersier Berat udara tersier kering = 182165.6 kg Suhu udara tersier = 589°C Qca = 24876532 kcal 3. Panas sensibel udara buang Berat udara buang = 169583.2 Suhu udara buang = 294 4. Panas sensibel klinker keluar cooler Berat klinker keluar cooler = 236700 Suhu = 100°C Cp = 0.1857



51 Universitas Indonesia



5. Panas sensibel klinker keluar EP Berat klinker keluar EP = 13300 kg Suhu klinker keluar EP 294 Cp = 0.195238 Qca = 711486.7



Aliran panas KI CA SA TA VA KO EP Jumlah Panas Hilang Total



Input (kcal) 88446428.57 574065.6147



89020494.19 89020494.19



Output (kcal)



25104970.94 24876531.73 11151788.01 3516685.714 711486.6667 65361463.06 23659031.12 89020494.19



EFISIENSI TERMAL COOLER



52 Universitas Indonesia



BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan Berdasarkan pembahasan yang kami buat maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut : 1. Proses produksi semen pada PT Semen Padang, Pabrik Indarung IV adalah dimulai dari tahap persiapan bahan baku, penggilingan awal, pembakaran dan penggilingan akhir. Proses produksi semen pada PT Semen Padang menggunakan sistem proses kering. 2. Efisiensi pendinginan pada clinker cooler adalah sebesar 73.4%. Angka ini adalah cukup baik karena clinker cooler bekerja pada efisiensi yg baik antara7075% 6.2 Pesan Sebaiknya diperlukan maintenance/pengecekan rutin pada alat seperti agar tidak terjadi kebocoran dan hal lainnya karena dapat mengganggu proses produksi. Pada setiap alat sensor perlu dilakukan pengecekan dan perbaikan jika ada yang rusak, agar mempermudah pengontrolan pada operator CCP.



53 Universitas Indonesia



DAFTAR PUSTAKA Holderbank. 2000. Cement Seminar Process Technology II. Holderbank Management & Consulting. Perry, Robert H. Perry’s Chemical Engineers Handbook, Sixth Edition, McGrowHill Book Company. Walter, H. Duda. Cement Data Book, Macdonald & Even, London, 1985. Mc Cabe, Warren L. Julian C.Smith Peter Harriout, 1986. Unit Operation of Chemical Engineering, 5th ed. Mc Graw-Hill, International Editions: New York. Alsop, P. A.,2005, Cement Plant Operation Handbook For Dry Process Plant. 4th edition, tradeship publication, Ltd.



54 Universitas Indonesia