raw mix design klinker

8/10/2019 Raw Mix Design Klinker

1/6

PROSIDINGSEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004ISSN : 1411 - 4216

RAW MIX DESIGN KLINKER SEMEN PORTLAND ALTERNATIFBERBASIS LIMBAH ASETILEN DAN POZZOLAN ALAM

Anggoro Tri MursitoPusat Penelitian Geoteknologi

Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) BandungKomplek LIPI Bandung, Jl. Sangkuriang Gedung 70 Bandung 40135

Telp. (022) 2503654 E-mail : [email protected]

Abstrak

Limbah asetilen atau yang dikenal oleh masyarakat dengan karbit, yang semakin hari semakin menumpuk dibuang atau ditempatkan begitu saja akan menimbulkan permasalahantersendiri sehingga menimbulkan keinginan untuk memanfaatkan sebagai pengganti bahanbaku semen untuk keperluan bangunan. Limbah asetilen yang dimaksud adalah yang berasaldari pabrik Asetilen Sedayu dan yang ada di beberapa kota P.Jawa yang dibuang begitu saja

sehingga timbul pemikiran untuk dijadikan sumber CaO selain dari batugamping. Limbahasetilen disini sebagai pencampur adukan material bangunan misalnya pasir dan kerikil, tetapimelihat bahan galian pasir tufaan (dalam hal ini adalah trass) di sekitar barat daerah DIY(Kulonprogo) dan sekitar selatan daerah Jawa Barat (Sukabumi) melimpah sehingga sangatbaik sekali apabila dimanfaatkan apalagi harga material bangunan pasir dan semen yang kianmeningkat. Studi penelitian terdahulu menunjukkan bahwa dan bahan galian trass dapatdigunakan sebagai pengganti material pasir dan semen untuk keperluan pembuatan batako dan

paving blok dengan kuat tekan 29 kg/cm 2 sampai dengan 34 kg/cm . Trass apabila dalamkeadaan tersendiri tanpa ada bahan tambahan lain seperti kapur tohor, tidak akan mengeras,namun apabila ditambah dengan kapur akan segera mengeras. Mengingat bahwa kandunganCaO dari trass relatif rendah, maka apabila trass ditambah dengan limbah asetilen juga akandapat dijadikan semen. Studi Raw Mix Design untuk perkiraan perbandingan klinker semen

portland alternatif ini, didapatkan perbandingan komposisi bahan mentah antara Limbah Asetilen sebanyak 3,21 bagian dengan Trass sebanyak 1 bagian atau 76 % Limbah Asetilendengan 24% Trass.

2

Abstract

Acetylene Waste, in society called karbit which is dumped everyday caused environmental problem and could be used as an alternative cement material and will be acts as a substitutor for urban building material. In this case, acetylene waste came from Javas Acetylene Factoryas CaO source substituted for lime stone in raw mix processes. Acetylene waste normally mixwith the urban building material (ie = sand, gravel etc). On the other hand, the tuff (=trass)resource in DIY (Kulonprogo) and West Java (Sukabumi) is quite a lot. Its really good if the

utilization of acetylene waste and tuff will be successful and substitutes the urban buildingmaterial which is expensive. The previous research study shows that acetylene waste andtrass can be mixed to be batako and paving blok. According to Uniaxial CompressionTest, those products has Crompresive Strength of 29 kg/cm 2 (29 KPa) and 34 kg/cm 2 (34 KPa).Trass itself, without any other additional material like a lime, will not be dried but if we adda lime then would be dry very fast. CaO content in trass is low, so if trass and acetylene wasteare mixed in different composition then it could be made as a cement material and for blendedcement clinker. According to the Raw Mix Design calculations that the result is specially forclinker as an alternative portland cement is 3,21 part of Acetylene Waste and for 1 part ofTrass or 76 % and 24%.

PendahuluanKata semen berasal dari bahasa Latin yaitu : Ceementum yang artinya bahan pengikat. Istilah semen

pada jaman sekarang meliputi juga bahan-bahan organik, misalnya Rubber Cement dan Epoxy Cement.Semen organik ini tidak digunakan dalam bangunan (untuk menjelaskan bahwa istilah semen sangatlah luasruang lingkupnya). Istilah semen dalam pengertian umum adalah bahan adhesive dan kohesive, digunakan

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK C-15- 1 UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
mailto:[email protected]:[email protected]


2/6

sebagai binder atau bahan pengikat bersama-sama dengan batu kerikil, pasir, batu-bata dsb. Sejak jamanRomawi, manusia pada jaman tersebut membuat adukan bahan bangunan berasal dari campuran kapur (lime)dan tanah merah yang berasal dari pelapukan batuan gunung api (reddish vulcanic earth) yang diaduk

bersama air. John Smeaton (1796) menemukan bahwa komponen kapur dan lempung dapat dijadikan bahan pengikat dengan cara memanaskan bahan tersebut pada suhu tinggi, kemudian menamakannya dengan quick-

setting cement. Melimpahnya bahan galian trass di daerah Kulonprogo dan Sukabumi menimbulkankeinginan untuk memanfaatkannya sebagai bahan baku pembuatan semen portland alternatif bersama denganlimbah pabrik asetilen di Sedayu. Mengingat bahan baku semen terdiri dari unsur Calcium, Silika, Alumina,Magnesium dan Besi, maka bukan tidak mungkin bahan baku tersebut diambilkan dari bahan galian trass danlimbah asetilen.

Bahan Baku Utama Semen UmumSecara umum bahan baku untuk membuat semen (Pabrik Semen) ada beberapa komponen :

1. Komponen utamaMerupakan bahan baku utama semen, yang terdiri dari : lime component (CaO dominan) dan claycomponent (SiO 2 , Al 2O3 , Fe 2O3)

2. Bahan koreksiBahan yang ditambahkan sebagai koreksi apabila pada campuran komponen utama belum memenuhi

persyaratan kualitatif atau kuantitatif.Bahan koreksi biasanya bahan yang mengandung :! SiO 2 seperti pasir silika (> 80 % SiO 2)! Al2O3 seperti bauksit (50 % Al 2O3) , kaolinit (40 % Al 2O3) dan laterite (25 % Al 2O3)! Fe2O3 seperti pasir besi (> 60 % Fe 2O3 ) dan pyrite ash (60 90% Fe 2O3)! CaO seperti limestone (90% CaCO 3)

3. Bahan tambahan (additive material)Bahan yang ditambahkan pada semen untuk tujuan tertentu, misalnya :! Gypsum (CaSO 4.2H 2O) minimum 35 % SO 3 untuk mengontrol setting time! Pozzolana (SiO 2 + Al 2O3 + Fe O ) untuk blended semen2 3! Blastfurnace slag (SiO + Al O + Fe O ) untuk blended semen2 2 3 2 3

2. Bahan yang merugikan (deleterious material)

Komponen yang merugikan yang ada dalam bahan dan jumlahnya harus dibatasi, misalnya MgO, Alkalidan SO .3

Pembuatan Semen PortlandBahan baku pembuatan semen portland mempunyai senyawa-senyawa utama seperti semen pada

umumnya antara lain CaO (dari batugamping), SiO 2 (dari tanah liat dan pasir silika), Al 2O3 (dari tanah liat),Fe2O3 (dari tanah liat dan pasir besi) dan Ca 2SO 4 (dari gypsum). Semen merupakan hasil penggilingancampuran klinker dengan gypsum, dimana komponen kristal utamanya terdiri dari 3CaO.SiO 2 (C3S) ;2CaO.SiO 2 (C 2S) ; 3CaO.Al 2O3 (C 3A) ; 4CaO.Al 2O3.Fe 2O3 (C 3AF) dalam perbandingan tertentu.

Tabel 1.Komposisi kimia semen portland (secara umum)

NO KOMPOSISI SENYAWA PROSENTASE

23456789

1011

CaOSiO 2 Al2O3 Fe2O3 MgO

Na O2 3TiO 2

Na O + K O2 2SO 3P O2 5Hilang pijar

38,0 67,0 %16,0 26,0 %

4,0 8,0 %2,0 5,0 %1,0 5,0 %0,0 3,0 %0,0 0,5 %0,6 1,0 %0,1 2,5 %0,0 1,5 %0,5 3,0 %

1

Pembentukan komponen utama semen portland pada umumnya mempunyai komposisi 75 % (C 3S +C2S); 10 % (C 3A) dan sisanya merupakan impurities yaitu : senyawa-senyawa alkali CaO dan MgO bebas.Adapun tahapan reaksi pembentukan komponen semen portland adalah sebagai berikut :



3/6

Tabel 2Tahapan reaksi pembentukan komponen semen portland

TEMPERATUR o C REAKSI / PERUBAHAN

100 600

600 700

700 800800 900

1100 12001200 1450

Penguapan air bebas dari tepung baku.Penguapan air hidrat dari tanah liat, pada temp 500 C air hidrat dari tanah liat jenismontmorilonite dan illite akan hilang sedangkan pada temperatur < 500 C airhidrat dari jenis kaolinite akan hilang.

oo

Penguapan senyawa karbonat (terjadi proses kalsinasi) terutama dari jenismagnesium karbonat. Karbonat dan senyawa kalsium akan terurai pada temperatur894 C.o

Pembentukan senyawa C 3A C 2F dan C 2S.Pembentukan senyawa C 2A .

0 100

7

Pembentukan senyawa C AS , C AF dan C S maksimum.2 4 2Pembentukan senyawa C 3S dan pengurangan CaO bebas. Pada temperatur 1260

o C phase cair mulai terbentuk.

Gambar 1Flow sheet pembuatan semen (skala pabrik)

UARRY

CRUSHER

RAW MATERIAL STORAGE

DRY PROCESS WET PROCESS

DRY RAW MILL WET RAW MILL

PNEUMATIC MIXING &HOMOGENIZING SILO

BLENDINGAND FEED TANK

ROTARY KILN (DRY) ORPREHEATER KILN

ROTARY KILN (WET)

COOLER

CLINKER STORAGE

CEMENT MILL

CEMENT SILO

BULK & BEG PACKING

Penyiapan bahan mentah

Penggilingan campuran

bahan mentah

Pembakaran dan pendinginan klinker

Penggilingan semen

Penyimpanan dan pengiriman semen



4/6

Penelitian Limbah Asetilen dan Pozzolan AlamPasir tufaan ataupun yang dikenal dengan trass adalah batuan yang dihasilkan dari pelapukan batuan

gunung api yang didominasi oleh silika dan alumina dan sebagai pozzolan yang disediakan oleh alam.Trass biasa disebut vulcanic glass dan tersusun oleh unsur silika dan alumina, akan tetapi bentuk fisik daritrass tersebut adalah bermacam-macam antara lain dari segi warna yang dipengaruhi sekali oleh pengotor

terhadap mineral silika dan alumina itu.

2 (Al O 2 SiO ) + 7 Ca (OH) 3 CaO 2 SiO H O + 2 (2 CaO Al O SiO 2 H O)2 3 2 2 2 2 2 3 2 2

Dari sifat pasir tufaan apabila belum ada campuran bahan lain misalnya batugamping tidak bedahalnya dengan pasir biasa, tetapi apabila ada campuran batugamping (=kapur tohor ; calcination ) akanmengeras dengan sendirinya seperti halnya pasir yang dicampur dengan semen (seperti reaksi kimia di atas).

Memang berbeda dengan kompisisi, kandungan unsur maupun senyawa yang dimiliki oleh pasirtufaan dengan pasir biasa (=pasir sungai). Perbedaan yang dimiliki oleh pasir tufaan yaitu kandungansenyawa CaO lebih besar sedangkan pasir sungai kandungan senyawa CaO lebih kecil (tabel 3).Asetilen yang dimaksud di sini merupakan gas yang dihasilkan oleh Calsium Carbida dengan air pada suhukamar yaitu :

CaC + 2 H O Ca(OH) + C H2 2 2 2 2

Sehingga yang dimaksud dengan limbah karbit atau asetilen adalah Ca(OH) ataupun sering disebut kapur padam.

2

Studi penelitian ini dilakukan pada beberapa bahan binder yang sering dipakai dalam campuranmaterial bangunan misalnya semen, kapur tohor, bata merah dan limbah karbit (=asetilen). Dari analisakomposisi bahan baku dapat terlihat perbandingan sifat keteknikan dan ekonominya.

Tabel 3Komposisi Senyawa Kimia Bahan Baku

SenyawaBahan Baku

Limbah Asetilen Kapur Tohor Trass(%) (%) (%)

SiO 2 Al O2 3Fe2O3 CaO

Na O2 3MgO

2,805,51

00

MnOTiO 2P O2 5H2O

0,6267,400,040,06

00,24

00

0,0496,740,410,450,01

00,17

0

21,6313,020,920,435,420,311,200,309,21

Hasil dan PembahasanDari beberapa studi penelitian pendahuluan di atas dapatlah ke dalam suatu bentuk struktur

pemikiran tertentu, khususnya bahan limbah asetilen digunakan sebagai pengganti batugamping dan trassdigunakan sebagai pengganti dari tanah liat, pasir silika dan pasir besi.

Memang dirasakan senyawa-senyawa yang terkandung di bahan tersebut kurang dari persyaratanyang ditentukan, tetapi walaupun begitu akan dicoba untuk memikirkan secara logis mengenai hal itu.Dalam diskripsi tersebut menghasilkan suatu pemikiran bahwa proses pembuatan semen portland skala

pabrik dapat dimodifikasi menjadi skala laboratorium tertentu dengan tidak mengabaikan syarat-syaratyang harus dipenuhi untuk pembuatan semen portland tersebut. Pembuatan semen portland alternatif dapatdijelaskan sebagai berikut :Menerapkan metode portland cement dry process .1. Proses oksidasi dari limbah asetilen

Limbah asetilen Ca(OH) mempunyai kandungan senyawa CaO sekitar 67,4 % sedangkan untukmengubah limbah asetilen tersebut menjadi kapur tohor yaitu dengan memanaskan limbah asetilentersebut pada suhu 150 - 250 C dengan tujuan untuk menghilangkan air kristal di dalam limbah asetilentersebut.

o

48,17

2



5/6

Untuk menghemat energi dapat dipanaskan secara langsung pada saat pembuatan klinker semen porlandnantinya.

2. Penggilingan dan pengeringan bahan mentahTujuan dilakukan proses ini adalah untuk mendapatkan ukuran dan komposisi umpan kiln yang baik.Penggilingan bahan mentah dalam hal ini adalah trass dilakukan dengan menggunakan crusher, tetapi

terlebih dahulu dilakukan pengeringan dengan open, agar nantinya di dalam penggilingan trass tersebuttidak menemukan kesulitan ataupun menghindari terjadinya kelengketan bahan mentah dengan dindingcrusher.Limbah asetilen yang akan digunakan sebagai bahan mentah untuk proses pembuatan semen portlandtidak dilakukan penggilingan karena limbah tersebut sudah dalam bentuk powder jika sudah dikeringkanterlebih dahulu.Bahan mentah tersebut dapat juga langsung dicampur terlebih dahulu, kemudian baru dilakukan

pengeringan langsung dan penggilingan juga dapat dilakukan bersamaan.3. Pembakaran dan pendinginan klinker

Proses pembakaran dimaksudkan untuk membentuk klinker dari reaksi kimia antara oksida-oksida yangterdapat dalam bahan mentah. Limbah asetilen dicampur dengan trass yang sudah digiling tadi ke dalamrotary kiln sampai pada suhu 1200 1450 C sehingga pada saat pembakaran tersebut akan terbentuksenyawa-senyawa C A, C F, C S dan C A . Pembentukan senyawa C AS , C AF dan C S maksimumdan pembentukan senyawa C S dan pengurangan CaO bebas.

o

2 2 2 7 2 4 2

3

4. Penggilingan klinker

KesimpulanBerdasarkan hasil analisa awal terhadap penelitian pendahuluan mengenai penggunaan limbah

asetilen dan bahan galian trass untuk menghasilkan beberapa produk misalnya semen portland alternatif dandari beberapa perhitungan raw mix design untuk pembuatan klinker semen, maka dapat ditarik beberapakesimpulan :1. Ditinjau dari segi bahan baku pembuatan semen portland alternatif yaitu limbah asetilen dan trass yang

banyak terdapat di Jabar dan Jateng maka kedua bahan tersebut layak digunakan sebagai bahanalternatif.

2. Berdasarkan hasil analisa kimia dari trass dan limbah asetilen menunjukkan keduanya memenuhi syaratsebagai bahan mentah semen portland alternatif karena campuran dari keduanya sudah menunjukkankomposisi standart semen portland pasar.

3. Dari hasil perhitungan raw mix design terhadap kedua bahan mentah tersebut maka didapat perbandingan Limbah Asetilen sebanyak 3,21 bagian dengan Trass sebanyak 1 bagian atau 76 % LimbahAsetilen dengan 24% Trass.

4. Komposisi senyawa kimia semen portland alternatif berbasis limbah asetilen dengan bahan galian trassadalah sebagai berikut : SiO 16,99 %, Al O 11,69 %, Fe O 4,46 %, CaO 64,6 %, MgO 1,67 %,TiO 0,59 % dan sisanya merupakan komposisi LOI dengan senyawa tambahan.

3 2 3

2

Daftar Pustaka1. Baab, K. A. and Kraner, H. M. (1948), I nvestigation of Abrasion Resistance of Var ious Refr actori es ,

The American Ceramics Society Journal, vol 31 No. 11 November 1948.

3

Klinker hasil pembakaran digiling bersama dengan gypsum untuk dijadikan semen. Prosesnya dilakukandalam suatu alat berupa ball mill dengan dua kamar. Kamar pertama berisi bola baja berukuran besar(berfungsi sebagai intermediet size reduction) sedangkan kamar satunya berisi bola baja lebih kecil(berfungsi sebagai fine size reduction). Gypsum yang digunakan dapat berupa gypsum alam ataupunartificial gypsum yang banyak dijual dipasaran.Fungsi gypsum disini adalah sebagai retarder yaitu untuk mengontrol kecepatan pengerasan semen

bila suatu saat digunakan untuk membuat beton dengan melakukan reaksi hidrasi tinggi maupun rendah.

2 2

2. Burns, J. J. (1950), Pump Part L ast Longer With Sil icon Carbide, Engineering and Mining Journal,December 1950.

3. Frank C. Roe (1967), Appli cation of Ceramic M ateri als in Or e Processing Equipment ShowContinued Growth , Mining Engineering Journal, USA.

4. J.H.De Bussy, (1971), M ateri al and Technique Vol I I , Longman Published,5. Kirk RE and Othmer DF (1984), Encyclopedia of Chemical T echnology , 2 edition, vol 4, John Wiley

and Sons, New York

nd

6. PT.Semen Gresik (Persero) (1997), Raw Mi x D esign, Kursus Eselon III Laboratorium ICCI-ASI, TubanJawa Timur



6/6

LAMPIRAN PERHITUNGAN RAW MIX DESIGN

11.69

Perhitungan raw mix design disini yang dimaksud adalah perhitungan proporsi bahan mentah untukmenghasilkan raw mix dengan komposisi tertentu. Perhitungan ini juga sangat tergantung pada jumlah bahan

baku yang dipakai, serta komponen komposisi raw mix yang disyaratkan. Sebenarnya perhitungan raw mix

dapat dillakukan dengan berbagai macam metode, tetapi disini akan dihitung menggunakan target LSF (LimeSaturation Factor) dari KSK ataupun sering disebut dengan rumus Kind. KSK sering digunakan di Rusiauntuk menghitung komposisi bahan mentah untuk proses perubahannya menjadi klinker. KSK (KindsFormula) didasarkan pada asumsi bahwa Lime Saturation tidak sepenuhnya dihasilkan hanya dari derajat

pengikatan CaO dan Silika saja.

F

Berdasarkan bahan mentah yang akan dipakai dalam pembuatan semen portland ini maka dapatditentukan komposisi dari bahan mentah tersebut.

S F AC

KSK 8.2

)35.065.1( #$%

Hasil akhir dari perhitungan yang akan dilakukan adalah perbandingan bahan mentah antara Limbah Asetilen

dengan Trass.

Asumsi campuran Limbah Asetilen = X bagianTrass = 1 bagian

1218,2

1))2135,0(

1)2165,1((

121

#

#

#

##

#

#$

#

#

%

X S XS

X F XF

X A XA

X C XC

KSK

Sehingga untuk mendapatkan Raw Mix atau Kiln Feed dengan KSK = 0,92 dari kedua bahan tersebut harusdicampur Limbah Asetilen (X) sebanyak 3,21 bagian dengan Trass sebanyak 1 bagian atau 76 % LimbahAsetilen dengan 24% Trass.

Tabel 4Raw Mix Design

1 2 3 4 5 6OXIDES LIMBAH ASETILEN

(LA)TRASS

(TR)LA TR RAW MIX CLINKER

S SiO 2 2.80 48.17 2.14 11.44 13.58 16.99A Al2O3 5.51 21.63 4.20 5.14 9.34

Fe2O3 0.62 13.02 0.47 3.09 3.57 4.46

C CaO 67.40 0.92 51.39 0.22 51.61 64.60M MgO 0.06 5.42 0.05 1.29 1.33 1.67

TiO 2 0.24 1.20 0.18 0.29 0.47 0.59LOI 23.37 9.64 17.82 2.29 20.11

TOTAL 100.00 100.00 76.25 23.75 100.00 100.00


raw mix design klinker

Documents