Indutri Semen

Oleh: May Rose Indah Pratiwi Tedjo

( @N21-MAY )

ABSTRAK

Semen sudah dikenal pada zaman Mesir kuno pada abad ke 5. Pada saat itu semen dibuat dari kalsinasi atau pembakaran batu kapur yang digunakan untuk membangun piramida dan bangunan besar lainnya. Sedangkan bangsa Romawi dan Yunani kuno membuat semen menggunakan slag vulkanik yang berasal dari gunung berapi. Slag vulkanik dicampur dengan kapur gamping (Quicklime) serta gypsum yang kemudian disebut sebagai Pozzolan Cement (Rahadja, 1990).Semen merupakan suatu bahan yang bersifat hidrolis, yaitu bahan yang akan mengalami proses pengerasan pada pencampurannya dengan air ataupun larutan asam. Bahan dasar semen terdiri dari tiga macam, yaitu clinker/terak semen sebanyak 70% sd 95% (hasil olahan pembakaran batu kapur, pasir silika, pasir besi dan tanah liat), gypsum 5% dan material tambahan lain (batu kapur, pozzolan, abu terbang dan lain-lain). Semen merupakan salah satu bahan perekat yang jika dicampur dengan air mampu mengikat bahan-bahan padat seperti pasir dan batu menjadi suatu kesatuan kompak. Sifat pengikatan semen ditentukan oleh susunan kimia yang dikandungnya. Adapun bahan utama yang dikandung semen adalah kapur (CaO), silikat (SiO2), alumunia (Al2O3), ferro oksida (Fe2O3), magnesit (MgO), serta oksida lain dalam jumlah kecil (Rahadja, 1990)

KATA KUNCI:  Industri Semen

PENDAHULUAN

Semen berasal dari kata caementum (bahasa latin) yang artinya memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan. Sedangkan dalam pengertiannya semen adalah zat yang digunakan untuk merekatkan batu bata, batako maupun bahan bangunan lainnya. (Wikipedia.com/Semen). Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia semen adalah serbuk atau tepung yang terbuat dari kapur dan material lainnya yang dipakai untuk membuat beton, merekatkan batu bata ataupun membuat tembok. Semen adalah perekat hidraulik yang dihasilkan dengan cara menghaluskan klinker yang terdiri dari bahan utama silikat-silikat kalsium dan bahan tambahan batu gypsum dimana senyawa-senyawa tersebut dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru bersifat perekat pada bebatuan. Semen dalam pengertian umum adalah bahan yang mempunyai sifat adhesive dan cohesive, digunakan sebagai bahan pengikat (bonding material), yang dipakai bersama-sama dengan batu kerikil dan pasir.

PEMBAHASAN

Bahan Baku Semen

a. Batu Kapur (Limer Stone) 

Batu Kapur merupakan sumber utama senyawa Kalsium. Batu kapur murni umumnya merupakan kalsit atau aragonit yang secara kimia keduanya dinamakan CaCO3. Kalsium karbonat (CaCO3) di alam sangat banyak terdapat di berbagai tempat. Kalsium karbonat berasal dari pembentukan geologis yang pada umumnya dapat dipakai untuk pembuatan semen Portland sebagai sumber utama senyawa Ca. Batu kapur murni biasanya berupa Calspar (kalsit) dan aragonite. Senyawa Karbonat dan Magnesium dalam batu Kapur umumnya berupa dolomite (CaMg(CO3)2. Dalam proses pembuatan Semen, CaCO3 akan berubah menjadi oksida Kalsium (CaO) dan dolomite berubah bentuk menjadi kristal oksida magnesium (MgO) bebas/Periclase.

b. Tanah Liat (Tanah Liat) 

Tanah Liat (Al2O3.K2O.6SiO2.2H2O) merupakan bahan baku semen yang mempunyai sumber utama senyawa silikat dan aluminat dan sedikit senyawa besi. Tanah liat memiliki berat molekul 796,40 g/gmol dan secara umum mempunyai warna cokelat kemerah-merahan serta tidak larut dalam air. Dalam jumlah amat kecil kadang-kadang juga didapati senyawa-senyawa alkali (Na dan K) yang dapat mempengaruhi mutu semen.

c. Bahan Baku Penunjang 

Bahan baku penunjang adalah bahan mentah yang dipakai hanya apabila terjadi kekurangan salah satu komponen pada pencampuran bahan mentah. Pada umumnya, bahan baku korektif yang digunakan mengandung oksida silika, oksida alumina dan oksida besi yang diperoleh dari pasir silika (silica sand) dan pasir besi (iron sand).

1. Pasir Silika (silica sand). Pasir silika digunakan sebagai pengkoreksi kadar SiO2 dalam tanah liat yang rendah. 
2. Pasir Besi (iron sand). Pasir besi digunakan sebagai pengkoreksi kadar Fe2O3 yang biasanya dalam bahan baku utama masih kurang.

d. Bahan Tambahan

1. Gypsum. Di dalam proses penggilingan terak ditambahkan bahan tambahan Gipsum sebanyak 4-5%. Gipsum dengan rumus kimia CaSO4.2H2O merupakan bahan yang harus ditambahkan pada proses pengilingan klinker menjadi semen. Fungsi gypsum adalah mengatur waktu pengikatan daripada semen atau yang dikenal dengan sebutan retarder.
2. Abu Terbang (Fly Ash). Abu terbang adalah bagian dari sisa pembakaran batubara pada boiler pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk partikel halus amorf dan bersifat Pozzolan yang dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media air membentuk senyawa yang bersifat mengikat.

Proses Pembuatan Semen

v  Proses basah

Pada proses basah semua bahan baku yang ada dicampur dengan air,

dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar

minyak, bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah

keterbatasan energi BBM.

v  Proses kering

Pada proses kering digunakan teknik penggilingan dan blending kemudian

dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan

yaitu :

1. Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan

roller meal.

2. Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan

campuran yang homogen.

3. Proses pembakaran (raw meal) untuk menghasilkan terak (clinker : bahan

setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).

4. Proses pendinginan .

5. Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengan

cement mill.

Proses produksi semen melalui 6 tahap, yaitu :

1. Penggalian/Quarrying: Terdapat dua jenis material yang penting bagi produksi semen: yang pertama adalah yang kaya akan kapur atau material yang mengandung kapur (calcareous materials) seperti batu gamping, kapur, dll., dan yang kedua adalah yang kaya akan silika atau material mengandung tanah liat (argillaceous materials) seperti tanah liat. Batu gamping dan tanah liat dikeruk atau diledakkan dari penggalian dan kemudian diangkut ke alat penghancur.

2. Penghancuran: Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi material yang digali.

3. Pencampuran Awal: Material yang dihancurkan melewati alat analisis online untuk menentukan komposisi tumpukan bahan.

4. Penghalusan dan Pencampuran Bahan Baku: Sebuah belt conveyor mengangkut tumpukan yang sudah dicampur pada tahap awal ke penampung, dimana perbandingan berat umpan disesuaikan dengan jenis klinker yang diproduksi. Material kemudian digiling sampai kehalusan yang diinginkan.

5. Pembakaran dan Pendinginan Klinker: Campuran bahan baku yang sudah tercampur rata diumpankan ke pre-heater, yang merupakan alat penukar panas yang terdiri dari serangkaian siklon ketika terjadi perpindahan panas antara umpan campuran bahan baku dengan gas panas dari kiln yang berlawanan arah. Kalsinasi parsial terjadi pada pre‐heater ini dan berlanjut dalam kiln, ketika bahan baku berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada kiln yang bersuhu 1350-1400 °C, bahan berubah menjadi bongkahan padat berukuran kecil yang dikenal dengan sebutan klinker, kemudian dialirkan ke pendingin klinker, tempat udara pendingin akan menurunkan suhu klinker hingga mencapai 100 °C.

6. Penghalusan Akhir: Dari silo klinker, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap bahan-bahan aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum ke klinker dan diumpankan ke mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan campuran klinker, gipsum dan posolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistem tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Semen kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen.

Jenis-jenis Semen

1. Semen Putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu

dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler

atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone

murni.

2. Oil Well Cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus yang

digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat

maupun di lepas pantai.

3. Mixed & Fly Ash Cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan

buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari

pembakaran batubara yang mengandung amorphous silica, aluminium oksida,

besi oksida dan oksida lainnya dalam variasi jumlah. Semen ini digunakan

sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

4. Semen Abu atau semen Portland adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-

biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium

tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi Semen ini

biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan

prosentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 tipe, yaitu tipe I sampai

tipe V.

Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland terdiri

dari 5 tipe yaitu :

1. Semen Portland tipe I

Adalah perekat hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

55% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 2,8% MgO; 2,9% (SO3);

1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

2. Semen Portland tipe II

Dipakai untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal, dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

51% (C3S); 24% (C2S); 6% (C3A); 11% (C4AF); 2,9% MgO; 2,5% (SO3);

0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

3. Semen Portland tipe III

Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi , dam-dam. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

57% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 3,0% MgO; 3,1% (SO3);

0,9% hilang dalam pembakaran, dan 1,3% bebas CaO.

4. Semen Portland tipe IV

Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi, misal untuk pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-bangunan dalam air. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

28% (C3S); 49% (C2S); 4% (C3A); 12% (C4AF); 1,8% MgO; 1,9% (SO3);

0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

5. Semen Portland tipe V

Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air,

jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir. Komposisi

senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah:

38% (C3S); 43% (C2S); 4% (C3A); 9% (C4AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO3); 0,9%

hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

Dampak Industri Semen terhadap Lingkungan

a) Lahan

Penurunan kualitas kesuburan tanah akibat penambangan tanah liat. Perubahan tata-guna tanah akibat kegiatan penebangan dan penyerapan lahan serta pembangunan fasilitas lainnya, menyebabkan penurunan kapasitas air tanah yang pada akhirnya akan berpengaruh pada kuantitas air sungai di sekitarnya. Hal ini akan menyebabkan keimbangan lingkungan setempat.

2. Air

Kualitas air menurun akibat limbah cair dari pabrik dalam bentuk minyak dan sisa air dari kegiatan penambangan. Menimbulkan lahan kritis yang mudah terkena erosi dan pendangkalan dasar sungai, yang pada akhirnya akan menimbulkan banjir pada musim hujan. Kuantitas air atau debit air menjadi berkurang karena hilangnya vegetasi pada suatu lahan akan mengakibatkan penyerapan air hujan oleh tanah di tempat itu berkurang, sehingga persediaan air tanah menipis. Sungai menjadi kering pada musim kemarau dan banjir pada musim hujan karena tanah tidak mampu lagi menyerap air.

3. Udara

Debu yang dihasilkan pada waktu pengadaan bahan baku dan selama proses pembakaran dan debu yang dihasilkan selama pengangkutan bahan baku ke pabrik dan bahan jadi ke luar pabrik, termasuk pengantongannya. Debu yang secara visual terlihat di kawasan pabrik dalam bentuk kabut dan kepulan debu menimbulkan pencemaran udara serius. Suhu udara di sekitar pabrik naik. Gas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar minyak bumi dan batu bara, berupa gas CO, CO2, SO2 dan gas lainnya yang mengandung hidrokarbon dan belerang.

DAFTAR PUSTAKA

Riadi, Muchlisin. 2018. Jenis, Bahan Baku dan Proses Pembuatan Semen.

https://www.kajianpustaka.com/2018/12/jenis-bahan-baku-dan-proses-pembuatan-semen.html. 3 Desember 2018.

Farhan. 2016. Pengertian Semen.

http://eprints.polsri.ac.id/3153/3/BAB%20II.pdf

Ginannjar. 2018. Proses Pembuatan Semen.

https://tentangteknikkimia.wordpress.com/2011/12/18/proses-pembuatan-semen/. 18 Desember 2018.