modul pik i(3)
TRANSCRIPT
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
1/51
PROSES INDUSTRI KIMIA
I. PENDAHULUAN
Teknik kimia merupakan bagian dari ilmu teknik dan profesi teknik.
Teknik kimia adalah ilmu teknik tentang proses dan sarana pemroses yang
mengubah keadaan, kandungan energi dan/atau komposisi dari suatu atau
sekelompok bahan dan menghasilkan produk yang memiliki nilai kemanfaatan
lebih tinggi (proses nilai tambah). Teknik kimia adalah profesi teknik yang
bermisi utama menelaah, menghimpun, menerapkan dan mengembangkan
strategi-strategi dan cara-cara penyelesaian masalah-masalah teknik kimia.
Masalah-masalah merupakan kerekayasaan di dalam kegiatan penelitian,
pengembangan, perancangan dan pengoperasian proses proses kimia berskalcr
niago.
Proses industri kimia merupakan proses pengubahan keadaan, kandungan
energi dan/atau komposisi bahan. Umumnya membutuhkan perpindahan massa
dan/atau energi dan/atau momentum serta acapkali melibatkan reaksi
termo/bio/elektro-! kimia. "ndustri didefinisikan sebagai suatu kesatuan akti#itasmanusia dalam pengelolaan bahan (sumber alam) men$adi bahan-bahan
fungsionil baik untuk konsumsi maupun ob$ek untuk diolah kembali dan
bertu$uan untuk memenuhi kebutuhan manusia.
"nsinyur kimia (%&hemical 'ngineering%) adalah insan (kreatif) yang menguasai
ilmu teknik serta terdidik dan terlatih untuk melaksanakan fungsi-misi profesi teknik
kimia. rah dan intensitas perkembangan ilmu dan profesi teknik kimia sangat
ditentukan oleh arah dan intensitas perkembangan. sektor industri proses kimia di dalam
melayani kebutuhan peradaban manusia/masyarakat.
"lmu industri kimia dapat mencakup dua hal
) "lmu tentang bahan yang diproduksi (bahan fungsionil), ilmu tentang
produk fungsionil mendefinisikan bahan-bahan menurut fungsinya yang
memenuhi suatu fungsi teknik - ekonomi yang diberikan, seperti bahan
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
2/51
bakar, bahan makanan, bahan konstruksi, dst.
*) "lmu pemrosesan (teknik pengubahan bahan) yang disebut dengan ilmu
teknik kimia yang menangani sifat-sifat produk dan proses pembuatannya.
Tu$uan teknik kimia untuk meneliti sifat-sifat teknis dari bahan-bahan baru dan
memproduksi produk yang cocok bagi kebutuhan manusia dalam $umlah besar
dengan persyaratan biaya yang menguntungkan. Teknik kimia akan mencakup
tiga +a+asan akti#itas yang utama yaitu metodologi dalam hal penelitian bahan dasar
dan produk, rekayasa dalam hal perancangan dan pengembangan proses industri dan
teknologi dalam hal pengoperasian prosesproses kimia. adi peran teknik kimia secara
umum mencakup penelitian, teknik penerapan, pengadaan bahan, produksi, pemasarandan pengembangan, kesemuanya ini merupakan suatu kesatuan untuk menghadapi
tantangan masa depan. Tantangannya adalah menciptakan produk akhir yang lebih
sempurna dan ramah terhadap lingkungan.
Tu$uan mempela$ari proses industri kimia antara lain
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *
0 1UUT M
"lmu 2istem "ndustri (Teknik 1imiaMetodologi 3ekayasa dan Teknologi)
3iset 4asar (1onsep pengembanganoptimasi proses)0/5 6'1 7U082"50 9
"lmu pengetahuan bahan (7isika-1imia- biologi)
3iset 4asar (penemuan produk baru dandasar proses baru
"04U2T3"1"M"
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
3/51
) memahami prinsip dasar bah+a industri kimia bersifat :dinamis: dan ter$adi
persaingan antara industri kimia.
*) Meningkatkan efisiensi proses secara keseluruhan yang meliputi hasil
sebesar-besarnya (termodinamik), +aktu sesingkat-singkatnya (kinetika), dan
biaya serendah-rendahnya (;).
II. KONSEP DASAR DARI PRODUKSI KIMIA
Persyaratan untuk mendirikan suatu industri antara lain ditentukan oleh
adanya modal, lokasi, $alan, pelabuhan, sumber listrik, tenaga ker$a, iklim dan
keamanan. Persyaratan produksi yang menentukan dalam industri kimia yaitu
adanya aliran modal, bahan, energi dan teknologi pemroses. da empat faktor
perbaikan proses kimia dengan teknologi tinggi ) penghematan dalam
penggunaan bahan baku, *) efisiensi tinggi dalam pemakaian energi,
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
4/51
Proses reaksi dalam industri kimia dapat dilaksanakan secara bertahap
(curah), sinabung (kontinyu) dan antara keduanya (semi-sinabung). 3eaktor yang
digunakan untuk proses bertahap adalah sebuah tangki berpengaduk. enis
reaktor ini digunakan untuk mempoduksi bahan dengan kapasitas terbatas (skala
kecii) umumnya untuk produk yang mahal dan berbahaya, misalnya pembuatan
bahan pe+arna, obat-obatan, pestisida, dsb. Untuk proses sinabung digunakan
sebagai reaktor %pipa aliran sumbat%dan %tangki berpengaduk%. liran masuk dan
keluar ber$alan secara kontinyu setiap +aktu.
akekat dari sebuah reaksi kimia yaitu ter$adinya interaksi dari komponen
dalam reaktor dengan segala akibat perubahan-perubahan bentuk bahan danenergi. 3eaksi yang ter$adi tidaklah dapat terlihat, yang terlihat hanyalah keadaan
a+al dan akhir dengan terbentuknya produk baru, perubahan suhu, tekanan, dan
p . Untuk dapat mengikuti suatu reaksi kimia diperlukan adanya peralatan
pengukuran, yang merupakan persyaratan dalam suatu proses industri yang diatur
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA =
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
5/51
secara otomatis dan merupakan $aminan keamanan serta pemakaian energi dan
hasil produksi yang optimal. ila reaksi berlangsung endotermis, ke dalam
reaktor harus disalurkan energi dan untuk reaksi eksotermis, panas yang
ditimbulkan harus dibebaskan.
ika dua komponen bereaksi dan membentuk sebagian bahan kirnia baru,
kemudian setelah beberapa +aktu tertentu reaksi tersebut berhenti tanpa
membentuk produk baru yang diinginkan. 4i sini ter$adi suatu kesetimbangan
kimia yang ditandai dengan terbentuknya kembali se$umlah bahan a+al. gar
dapat dilaksanakan secara ekonomis, reaksi-reaksi ini ditempatkan dalam
sirkulasi untuk mendapatkan produk reaksi dalam $umlah besar. 4engan
pemisahan produk reaksi maka keseimbangan kimia akan terganggu clan reaksi
berlangsung ter-us membentuk produk akhir. 1omponen-komponen yang belum
berubah dimasukkan kembali ke dalam reaktor setelah dipisahkan dari produk
reaksi. &ara ini memungkinkan penggunaan energi yang optimal. 2istem efek
keseimbangan ini telah banyak digunakan dalam industri pembuatan amoniak,
metanol, pupuk urae, dan sebagainya.
2etelah mengalami reaksi kimia, produk-produk reaksi yang diinginkanhares dibersihkan dari produk sampingan ataupun bahan-bahan a+al yang tidak
sempurna bereaksi. "ni berlangsung dalarn tahap pemurnian atau pemisahan
produk, seperti dalam menara distilasi, filtrasi, kristalisasi, ekstraksi dan lainnya.
4istilasi adalah suatu proses pemisahan campuran cairan melalui
penguapan dan disertai pengembunan campuran uap. Pemisahan ter$adi
berdasarkan perbedaan tekanan uap dari komponen-komponen cairan atau
berdasarkan perbedaan titik didih. 4engan filtrasi bahan-bahan padat dipisahkan
dari campuran padat dan cair. 2ebagai bahan pemisah berfungsi %filtercake% yang
terbentuk pada lapisan poros yang tembus cairan. 4engan kristalisasi, bahan
padat dalam bentuk kristal dipisahkan dari cairan larutannya, yang kemudian
disaring melalui alat filtrasi. Persyaratan pembentukan kristal adalah tersedianya
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA >
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
6/51
larutan yang $enuh. 'kstraksi adalah pelepasan bahan-bahan tertentu dari suatu
campuran cair atau padat dengan menggunakan bahan pelarut efektif tertentu.
4engan menggunakan gaya berat atau gaya sentrifugal melalui siklon, butiran-
butiran halus dipisahkan menurut berat $enis butiran. Pengayakan merupakan
pemisahan bahan-bahan padat yang berbentuk butiran menurut besarnya butiran.
erikut ini digambarkan skema pelaksanaan reaksi yang telah sempurna.
7ormulasi merupakan proses ker$a terakhir dari suatu pengolahan fisis
lan$ut untuk produk tertentu. 2eperti bahan dibentuk dalam kemasan yang sesuai
dengan penggunaannya dan sering diberi bahan tambahan. 1emudian bahan
tersebut harus disesuaikan pada suatu tipe komoditi, misalnya pestisida harus
dipasarkan sebagai emulsi, pupuk tidak mengeras/mencair selama penyimpanan
dan sebagainya. 1emudian untuk dipasarkan kepada konsumen atau diekspor
memerlukan pengemasan daan pemuatan agar mudah dalam transportasi. Produk
suatu industri dapat berupa gas, cairan, bahan padat atau campuran. 4iantaranya
ada yang sangat peka terhadap panas, kelembaban, dan pengaruh luar lainnya.
Pengemasan harus memenuhi persyaratan keamanan dan perlindungan terhadap
lingkungan.
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA ?
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
7/51
2.1 Pemakaian Energi
Untuk membuat bahan-bahan siap direaksikan perlu diberikan panas untuk
menghindari hambatan-hambatan yang ter$adi, hambatan ini dapat diperkecil
dengan bantuan katalisator. 4alam reaksinya terdapat reaksi-reaksi eksoterm ( @
A -, mengeluarkan panas) dan endoterm ( @ A B, memerlukan panas). Pada
reaksi eksoterm energi yang terbentuk harus dikeluarkan dari reaktor melalui alat
penukar panas (heat eCchanger). Misalnya sintesa amoniak
< * B 0 * *0 < (@ A -D*, k /mol)
Pada proses yang sangat eksotermis, panas yang terbentuk dapat
digunakan untuk menghasilkan uap air (steam) dan/atau disalurkan untuk
menggerakkan turbin/generator untuk dirubah men$adi energi listrik.
anyak reaksi kimia ter$adi sebagai proses oksidasi dan reduksi yang
berlangsung berpasangan satu sama lainnya. Misalnya pada pembakaran belerang
dan pembuatan aluminium melalui reduksi dengan karbon. eberapa proses
oksidasi dari produk organis etilena, propilena dan metanol men$adi produk-
produk antara organis, seperti etilen oksida, asetaldehyde, aseton, asam cuka,akrilonitril, formaldehyde dan lainnya. eberapa proses reduksi seperti proses
hidrogenasi pada suhu dan tekanan tinggi dengan adanya katalisator, sintesa
metanol dari &5 dan proses okso
2.2. Pembuatan makromo eku
3eaksi-reaksi yang menghasilkan molekul-molekul besar (makromolekul)
dikatakan reaksi polimerisasi. Polimerisasi merupakan proses kimia untuk
menghasilkan molekul-molekul besar (polimer) dari molekul-molekul kecil
(monomer). ahan-bahan makromolekul alami seperti kan$i, selulosa, putih telur,
karet, +ool, protein dan lainnya. Polimerisasi selalu dimulai dengan adanya
katalisator, katalisator ini menentukan dera$at polimerisasi, yaitu pan$ang rantai
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA E
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
8/51
dari polimer, $enis gugusan samping dan kecepatan polimerisasi. da dua $enis
reaksi polimerisasi yaitu reaksi polikondensasi dan poliadisi. Pada reaksi
polikondensasi molekul-molekul polimer hares mempunyai minimal dua gugusan
fungsional yang sama atau berlainan $enis, dan umumnya melepaskan senya+a
senya+a sederhana yang mempunyai molekul kecil seperti air, amoniak, asam
klorida, alkohol dan lainnya. 2edangkan pada poliadisi ditandai dengan adanya
pemecahan ikatan rangkap dan dapat berlangsung pada kondisi ringan,
Polimerisasi-adisi merupakan reaksi berantai dan dibagi men$adi reaksi a+al
(inisiasi), reaksi pertumbuhan rantai (propargasi) dan reaksi penghentian
(terminasi). 1ecepatan polimerisasi ditentukan oleh bagian reaksi yang palinglambat. 2ecara umum polimer diklasifikasikan menurut asal usul, struktur
molekul, susunan geometri, sifat termal, kristalinitas dan komposisi. Polimer
dapat berasal dari polimer alam dan polimer sintetis secara polikondensasi dan
adisi. Menurut strukturnya polimer dapat berbentuk linier, bercabang dan
berikatan silang membentuk $aringan
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
9/51
konsentrasi atau tekanan dari bahan, mekanisme reaksi, temperatur reaksi dan
energi akti#asi, yaitu energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi.
1ecepatan reaksi $uga dipengaruhi oleh katalisalor, yaitu bahan untuk
mempercepat reaksi. ahan untuk memperlambat reaksi disebut inhibitor.
'fekti#itas katalitis dari unsur/senya+a kimia terutama pada suatu penurunan
energi akti#asi, sehingga pada suhu rendah dapat dicapai kecepatan tertentu.
3eaksi katalitis pada bioproses, katalisator seperti ragi, enGim disebut
biokatalisator. 1atalisator tidak mempengaruhi kesetimbangan kimia. 3eaksi
katalitis dapat berlangsung secara homogen ataupun heterogen. Pada katalis
homogen, katalisator mempunyai bentuk yang sama serta bercampur secarahomogen dengan komponen-kornponennya. "ni hanya mungkin ter$adi dalam
keadaan cair atau gas. Pada reaksi heterogen, katalisator mempunyai bentuk yang
berbeda dari komponen-komponen reaksi yang diubah. Pada umunya katalisator
ini adalah bahan padat. Pengunaan katalis ini misalnya pada reaksi reduksi,
oksidasi, hidrogenasi, polimerisasi dan kracking (perenkahan). Pada reaksi
katalitis heterogen, suatu reaksi ter$adi semakin cepat pada bidang batas fase
terutama pada permukaan katalis. 1arena itu dikatakan katalisator kontak.
1atalisator tidak hanya memperbesar kecepatan reaksi, $uga mempercepat
tahapan reaksi dan memepertinggi hasil akhir serta selektifitas reaksi.
Perubahan-perubahan pada reaksi heterogen berlangsung dalam pori-
pori(permukaan dalam) karena lebih luas dari permukaan luar. 4i sini ter$adi
langkah-langkah sebagal berikut
) penyampaian reaktan kepada lapisan pembatas (difusi film)
*) transportasi reaktan ke dalam pori-pori dan ke pusat aktif dari permukaan
dalam (difusi pori)
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
10/51
=) 3eaksi kimia pada permukaan katalisator
>) 4esorpsi produk reaksi dari permukaan katalisator
?) Transport produk reaksi dari dalam pori-pori ke permukaan luar (kemball
difusi pori)
E) Pemindahan produk melalui film pembatas ke media yang mengalir (difusi
film)
Pada reaksi katalitis heterogen, proses difusi pada bidang sentuhan ering
merupakan langkah-langkah yang menentukan kecepatan suatu reaksi.
*.= enis dan entuk 3eaktor
3eaktor merupakan bagian peralatan pabrik tempat ter$adinya proses
reaksi kimia. Padadasarnya terdapat tiga $enis operasi ) operasi reaksi secara
bertahap, *) operasi reaksi secara kontinyu dan
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
11/51
reaksi fasa padat dan cair. Untuk komponen gas digunakan proses kontinyu atau
semi-kontinyu. 1euntungan operasi batch a) untuk pembuatan suatu produk
dalam $umlah kecil, b) untuk pembuatan produk yang berbeda dalam reaktor
yang sama, c) untuk reaksi-reaksi biologis (memproduksi antibiotik, enGim dan
ragi) karena dapat diperoleh kur#a pertumbuhan mikroorganisme maksimum.
1ekurangannya a) banyak +aktu yang hilang (+aktu pengisisan,
pengosongan, pemanasan dll), b) biaya energi yang tinggi karena pemanasan dan
pendinginan pada setiap batch, dan c) pemakaian personil yang banyak untuk
pengoperasian, pemeliharaan dan penga+asan.
*.=.* 5perasi kontinyu
2emua komponen reaksi bersama komponen lainnya dimasukkan secara
kontinyu ke dalam reaktor, $uga hasil reaksi dan komponen lainnya dikeluarkan
secara kontinyu dari reaktor. ila semua kondisi (la$u alir, suhu, tekanan, dll)
di$aga tetap, maka operasi kontinyu tidak tergantung +aktu (steady state/tunak).
Pada keadaan ini ter$adi operasi stasioner. 1euntungan reaktor kontinyu
kapasitas produksi yang besar, kebutuhan personil sedikit, kualitas produk yangstabil, keamanan operasi yang stabil, dapat berlangsung secara otomatis.
1erugiannya memerlukan biaya yang besar untuk pengukur, pengendali dan
pengaturan operasi. entuk reaktor alir kontinyu berupa pipa aliran (flug flo+
reactor) dan ketel aliran berpengaduk (continue stired tank reactor) atau ketel
aliran berpengaduk disusun berurutan serf (kombinasi) yang disebut cascade
reactor.
*.=.< 5perasi semi kontinyu
3eaktor ini mempunyai ciri-ciri baik operasi batch maupun kontinyu.
5perasi semi kontinyu ter$adi apabila salah satu reaktan dimasukkan secara
bertahap dan reaktan lainnya dimasukkan secara kontinyu, sedangkan produk
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
12/51
dikeluarkan secara kontinyu. Misalnya untuk reaksi fasa gas dan cairan. liran
gas diberikan secara kontinyu sedangkan cairan diberikan bertahap. &iri operasi
semi kontinyu adalah proses berlangsung tidak stedy state/tunak.
*.> Penggambaran dan "nstalasi dari Proses
Penggambaran dari proses dan instalasi-instalasi dalam teknik kimia
dilakukan denganbeberapa cara
. 4iagram alir dasar (block diagram) $uga disebut aliran skematis dan tidak
memberikan pen$elasan lebih lan$ut mengenai bentuk konstruksinya.
*. 4iagram alir proses (flo+ sheet) disebut $uga diagram aliran aparatif, yang
menun$ukkan bentuk operasi dan susunan peralatan yang digunakan berupa
simbol-simbol standar. 1adang-kadang dilengkapi dengan aliran massa dan
energi pada setiap "angkah proses.
. 8ambar konstruksi masing-masing peralatan (ma$or design) yang
menun$ukkan bentuk dan ukuran dari peralatan dengan perbandingan skala
sebenarnya.
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
13/51
II. INDUSTRI KERAMIK
2.1 Pen!a"u uan
Pembuatan barang-barang keramik merupakan suatu kemampuan teknologi
yang sudah lama dimiliki oleh umat manusia. Produk-produk keramik yang baru telah
mengalami perubahan sifat yang telah disesuaikan dengan keinginan saat ini akan
produk keramik, antara lain tahan terhadap tekanan, mempunyai sifat mekanis yang
baik, dapat dipergunakan pada temperatur yang tinggi, mempunyai daya tahan yang
baik terhadap bahan kimia
erdasarkan dera$at #itrifikasi dan temperatur pembakaran, maka barang-
barang keramik dapat dikelompokkan sebagai berikut
a. 1eramik putih (+hite +ares)
4ibakar pada temperatur sedang dengan $umlah fluks dan dera$at yang berlainan.
Termasuk diantaranya adalah :earthen+are:, :china+are:, :porcelain:,
:stone+are:, :#itrous+are:, dan :pottery:.
b. keramik bangunan (structural clay product)
dibakar pada temperatur yang rendah dengan $umlah fluks yang tingi dan dandera$at #itrifikasinya rendah. Termasuk diantaranya adalah :building brick:,
:farebrick:, :teracota:, :se+erpipe:, dan :draintile:.
c. 3efraktori (refractories)
dibakar pada temperatur tinggi dengan sedikit fluks dan dera$at #itrifikasinya
rendah. Termasuk diantaranya dalah :firebrick:, magnesitebrick:, :alumunium
silikat:, dan :cli#ine product:.
d. 'namel (enamels)
4ibakar pada temperatur sedang dengan $umlah fluks yang banyak dan dengan
dera$at #itrifikasinya yang tinggi.
e. 1eramik khusus (spelsialiGed ceramic product)
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
14/51
Umumnnya merupakan $enis keramik baru, untuk pemakaian-pemakaian khusus.
ntara lain yang disebut IperoCide ceramics:, Inuclear fuel:, Isingle crystal:,
Imagnetic ceramic:, Imolecular sie#e:, Ienamel untuk alumunium I, Imetal
ceramic composite:, Ipyroceram:, dan Inon silicate glasess:.
2.2 #a"an baku
1eramik tradisional yang dikenal selama ini, mempergunakan silikat sebagai
bahan bakunya, sehingga dapat dianggap bagian dari industri silikat, sebagaimana
industri keramik dan gelas.
1eramik silikat menggunakan tiga macam bahan baku utama, yaitu 9empung atau tanah liat (clay)
Pasir
7eldspar
2.2.1 Lem$ung
9empung adalah alumunium silikat terhidrasi atau C l5
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
15/51
Plastilitas adalah kemampuan untuk dibentuk tanpa mudah men$adi retak. 2ifat ini
berbeda untuk setiap $enis lempung, bergantung pada tingkat hidrasi, kandungan
bahan organik, dan ukuran serta distribusi partikel-partikelnya. 2edangkan fusibilitas
lempung ditentukan oleh kandungan Iimpurities:, ri+ayat geologis dan penambahan
bahan lain yang mungkin dilakukan.
2ecara praktis dikenal klasifikasi lempung sebagai berikut
i. I&hina clay:, disebut pula kaclin dengan mineral utamanya kaolinite.
2ifatnya refraktori, plasilitasnya kecil dan penyusutannya kecil.
ii. I ali clay:, mineral utamanya montmorillonite dengan mengandung
banyak bahan organic., sehingga plasilitasnya tinggi, tetapi penyusutannya besar.
iii. IKhite clay:, mengandung banyak fluks (0a *5.1 *5) dan plasilitasnya
tinggi.
2.2.2 %e !&$ar
4alam komposisi keramik feldspar berfungsi sebagai fluks yang akan merupakan
bahan pengikat dan menurunkan temperature komposisi keramik tersebut. 4ikenal L
> ton/hari, sedangkan di luar negeri kapasitas tungku tegak ini (tungku aGbe)
berkisar antara *>H ->HH ton/hari. 1apasitas tungku putar adalah =HH ton.hari atau
lebih.
4ata pasti tentang pemakaian kapur di "ndonesia pada saat ini tidak diketahui.
kan tetapi atas dasar perhitungan penambahan perumahan sebanyak H rumah
pertahun per HHH orang di kota-kota, secara kasar akan diperoleh kebutuhan kapur
untuk rumah-rumah berdinding >H m * sebesar *H
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *>
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
26/51
I,. INDUSTRI KA-A
4ari segi fisika, kaca adalah Gat cair le+at dingin yang tegar dan tidak
mempunyai titik cair tertentu serta mempunyai #iskositas tinggi (lebih dari H * Pa.s)
sehingga tidak mengalami kristalisasi. 4i lain pihak, dari segi kimia, kaca adalah
gabungan berbagai senya+a alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun
lainnya sehingga menghasilkan produk yang mempunyai sruktur atom yang acak.
1aca adalah produk yang mengalami #itrifikasi sempurna, atau setidak-tidaknya
produk yang mengandung amat sedikit bahan non#itreo dalam keadaan suspensi.
1aca banyak sekali digunakan karena sifat-sifatnya yang khas, yaitu
transparan, tahan terhadap serangan kimia, efetif sebagai isolator listrik, dan mampu
menahan #akum. Tetapi , kaca adalah bahan yang rapuh, dan secara khas mempunyai
kekuatan kompresi lebuh tinggi dari kekuatan tariknya. Teknik penguatan kaca, yang
biasanya meliputi pratekan untuk menghasilkan permukaan, sudah sedemikian
berkembang sehingga kaca sekarang dapat digunakan dalam lingkungan yang $auh
lebih hebat dari yang sudah-sudah. 4e+asa ini, ada sekitar FHH macam komposisi
kaca yang dihasilkan, ada yang degan keunggulan pada sifat tertentu, dan ada pulayang lebih mementingkan keseimbangan pada seperangkat sifat tertentu.
2e$arahQ agaimana halnya dengan bahan-bahan yang sangatr dapat
digunakan dalam peradaban modern, ri+ayat penemuan kaca tidaklah $elas sama
sekali. 2alah satu ru$ukan yang paling tua mengenai bahan ini dibuat oleh Pliny, yang
menceritakan bagaimana pedagang-pedagang Phoenisia purba menemukan kaca
tatkala memasak makanan. Periuk yang digunakannya secara tidak senga$a diletakkan
di atas massa trona di suatu pantai. Penyatuan yang ter$adi antara pasir dan alkali
menarik perhatian dan orang kemudian berusaha menirunya. 2e$ak ?HHH atau >HHH
sebelum Masehi, orang Mesir telah membuat permata tiruan dari kaca dengan
ketrampilan yang halus dan keindahan yang mengesankan. 1aca $endela sudah mulai
disebut-sebut se$ak tahun *DH. 2ilinder kaca $endela tiup ditemukan oleh para pendeta
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *?
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
27/51
pada abad kedua belas. 4alam abad tenga, Renesia memegang monopoli sebagai
pusat industri kaca. 4i erman dan "nggris kaca baru mulai dibuat pada abad ke- ?.
kaca plat muncul di Prancis sebagai produk rol pada tahun ?FF
engkel-bengkel gelas di merika 2erkat didirikan pada tahun ?HF di
amesto+n, Ra, dan tahun ?DD di 2alem. 2elama tiga abad berikutnya, keseluruhan
proses pembuatan kaca boleh dikatakan semuanya diker$akan dengan tenaga dan
berdasarkan kira-kira sa$a. 4ari egi kimia, satu-satunya kema$uan yang dicapai pada
masa ini hanyalah yang menyangkut pemurnian bahan baku dan peningkatan
ekonomi bahan bakar. Memang ada penemuan tentang hubungan antara komposisi
kimia kaca dan sifat-sifat optika., serta fisikanya, namun, secara keseluruhan sebelumtahun DDH industri ini merupakan seni dengan diperlengkapi oleh rumus-rumus
rahasia yang di$aga ketat. Proses pembuatannya pun bersifat empiris dan hanya
didasarkan pengalamannya.
Pada tahun D =, di elgia dikembangkan proses 7oundalut untuk menarik
kaca plat secara kontinyu. 2elama >H tahun berikutnya, para insinyur dan ilmu+an
telah berhasil menciptakan berbagai modifiaksi terhdap proses penarikan kaca dengan
tu$uan untuk memperkecil distorsi optik pada lembaran (kaca $endela) dan
menurunkan biaya pembuatan kaca lembaran gosok dan poles. Usaha ini
menghasilkan kema$uan dalam teknologi produksi kaca lembaran. erdasarkan
konsep yang dipatenkan di merika 2erikat pada tahun DH* dan DH>, suatu
kelompok peneliti di "nggris berhasil menyempurnakan proses pembuatan kaca apung
pada tahun D?H-an. 1aca apung (float glass) boleh dikatakan sudah menggunakan
semua cara pembuatan lainnya, dan telah berhasil menguasai pemasaran kaca $endela
secara besar-besaran. umlah ilmu+an dan insinyuur yang mener$unkan diri ke dalam
bidang ini pun meningkatkan dan memunculkan produk-produk baru sebagai hasil
dari berbagai penelitian yang intensif. ermacam-macam mesin otomatis diciptakan
pula untuk mempercepat produksi botol, bola lampu, dsb. kibatnya, industri kaca
de+asa ini telah tumbuh men$adi suatu industri yang sangat terspesialisasi.
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *E
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
28/51
(.1 PEN UNAAN DAN EKONOMI.
Pada Tabel =. disa$ikan angka-angka produksi kaca dan barang-barang kaca
di merika 2erikat. Penggunaan dan penerapan kaca amat beraneka ragam, namun
suatu pemahaman mengenai keserbagunaan bahan ini akan bisa didapat dari
pembahasan mengenai berbagai $enis kaca sebagaimana akan disa$ikan nanti dalam
bab ini. 2ecara keeluruhan, pembuatan kaca di merika 2erikat merupakan industri
yang #olumenya meliputi SEHHH $uta per tahun. 2eparuh dari kaca lembaran yang
dihasilkan itu adalah kaca mobil. 4i bidang arsitektur terdapat kecenderungan untuk
menggunakan lebih banyak kaca pada bangunan-bangunan komersial, lebih-lebih
kaca ber+arna-+arni.Tabel =. 0ilai 1aca dan arang-barang kaca yang dikapalkan (dalam $utaan dolar)
DE* DEE1aca 9embaran, total DE?,?1aca pres dan kaca tiup *?E * *H,
e$ana 1aca * *?,>
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
29/51
2ecara umum, kaca komersial dapat dikelompokkan men$adi beberapa
golongan
. Si ika ebur , silika lebur atau #itreo dibuat melalui pirolisis silikon teraklorida
pada suhu tinggi, atau dari peleburan kuarsa atau pasir murni. 2ecara salah
kaprah, kaca ini sering disebut kaca kuarsa ( uartG glass). 1aca ini mempunyai
ciri nilai ekspansi rendah dan titik pelunakan tinggi. 5leh karena itu, kaca ini
mempunyai ketahanan termal tinggi dan dapat dipergunakan pada suhu yang lebih
tinggi daripada kaca lain. 1aca ini $uga sangat transparan terhadap radiasi
ultra#iolet.
*. A ka i &i ikat, alkali silikat adalah satu-satunya kaca dua komponen yang secarakomersial, penting. Untuk membuatnya, pasir dan soda dilebur bersama-sama dan
hasilnya yang disebut natrium silikat, mempunyai komposisi berkisar antara
0a *.2i5 * sampai 0a *5.=2i5 *. dengan pengetahuan mengenai hubungan
keseimbangan dua fase, pada ahli teknologi kaca telah dapat memahami perilaku
sitem-sistem yang lebih rumit. 9arutan silikat soda, $uga dikenal sebagai kaca
(larut) air (+ater (soluble) glass) banyak dipakai sebagai adhesif dalam
pembuatan kotak-kotak karton gelombang. 2elain dari itu bahan ini $uga
digunakan untuk memberi sifat tahan api. Rariasi kaca ini yang mengandung
alkali tinggi digunakan untuk mencuci sebagi detergen dan pembangun sabun.
persen dari semua kaca yang dihasilkan. 1aca ini digunakan untuk membuat
segala macam be$ana, kaca lembaran, $endela mobil atau lain-lain, gelas, dan
barang-barang pecah. 1ualitas fisika kaca lembaran de+asa ini banyak
meningkat, misalnya kca sekarang sudah $auh lebih rata, tidak bergelombang, dan
bebas dari tegangan namun komposisinya dalam batas-batas berikut.
Produk dengan perbandingan komposisi seperti di atas pada umumnya
mencair pada suhu relatif rendah. iasanya produk ini cukup #iskos sehingga tidak
mengalami di#itrifikasi, tetapi $uga tidak perlu #iskos sehingga masih bisa diolah
pada suhu yang cukup sedang. Penyempurnaan dalam bidang ini adalah penggunaan
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA *D
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
30/51
piranti mekanik dengan pengendalian instrumen sebagai pengganti operator yang
sebelumnya harus menger$akan dengan tangan. 4emikian pula, dalam kaca be$ana,
kema$uan yang dialami $uga bersifat mekanik. 0amun dilain pihak, perkembangan
dalam perdagangan minuman keras telah mendorong pabrik kaca membuat bahan-
bahan yang mngandung alumina dan gamping tinggi, tetapi alkalinya redah. 1aca
$enis ini lebih sulit mencair, tetapi lebih tahan secara kimia. Karna be$ana-be$ana
gelas $uga semakin lebih baik karena pemilihan dan pemurnian bahan baku serta
dikembangkannya penggunaan selenium sebagai penghapus +arna.
Penerapan pengka$ian aturan fase telah berhasil menerangkan berbagai
pengamatan empiris para pembuat gelas terdahulu, dan telah menghasilkan berbagai penyempurnaan (misalnya lebih tepat dan teliti dalam pembuatn kaca soda gamping),
serta memberikan dasar bagi penyusunan berbagai formula baru. 4iagram fase untuk
berbagai sistem sudah banyak diketahui dan dipublikasikan, sedang yang mengenai
sistem 0a *5-&a5-2i5 * sudah sangat rinci diketahui.
=. Ka/a timba dengan menggunakan oksida timbal sebagai pengganti kalsium
oksida dalam campuran kaca air, didapatlah kaca timbal (lead glass) (lihat 0o. . Ka/a boro&i ikat , kaca borosilikat biasanya mengandung H sampai *H *5
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
31/51
lain, misalnya kaca alumina silikat yang digunakan pada perabot dapur tahan
bakar. 1aca borosilkat, disamping sebagai perabot laboratorium, $uga digunakan
untuk membuat isolator tegangan tinggi, pipa lensa teleskop seperti misalnya
lensa >HH cm di Mt. Palomer ( 2).
?. Ka/a k"u&u& , kaca ber+arna, bersalut, opal, translusen, kaca keselamatan, kaca
optik, dan kaca keramik, semuanya termasuk kaca khusus. 1omposisinya
berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang diingini.
E. Serat ka/a serat kaca dibuat dari komposisi kaca khusus, yang tahan terhadap
kondisi cuaca. 5leh karena serat kaca mempunyai luas permukaan sangat besar,
maka mudah terkena serangan kelembaban udara. 1aca ini biasanya mempunyaikandungan silika rendah sekitar >> , dan alkali rendah (lihat 0o. ? Tabel .*).
Tabel =.* 1omposisi 1imia erbagai contoh kaca (dalam persen)
(.' #AHAN #AKU
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
32/51
Untuk membuat berbagai $enis setiap tahun, di merika 2erikat, digunakan
pasir kaca dalam $umlah sangat besar. 2ebagai fluks bagi silika ini, dipakai soda abu,
kerak garam, batu gamping dan gamping. 4isamping itu, banyak pula dipakai oksida
timbal, abu mutiara (kalsium karbonat), salpeter, boraks, asam borat, asamtrioksida,
feldspar, dan fluorspar bersama berbagai $enis oksida, karbonat serta garam-garam
logam lain untuk membuat kaca ber+arna. 4alam operasi penyelesaian, banyak pula
dipakai berbagai produk lain seperti abrasif dan fluorida.
Pa&ir yang digunakan untuk membuat kaca haruslah kuarsa yang hampir
murni. 5leh karena itu, lokasi pabrik kaca biasanya ditentukan oleh lokasi endapan
pasir kaca. 1andungan besinya tidak boleh melebihi H,=> untuk barang gelas pecah belah atau H,H > untuk kaca optik, sebab kandungan besi ini bersifat merusak
+arna kaca pada umumnya.
So!a Na 2O3 terutama didapat dari soda abu padat (0a *&5
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
33/51
optik. 4i samping daya fluksnya yang kuat, boraks tidak sa$a bersifat menurunkan
koefisien ekspansi tetapi $uga meningkatkan ketahanannya terhadap aksi kimia. sam
borat dipergunakan dalam tumpak yang memerlukan hanya sedikit alkali. arganya
hampir dua kali lipat boraks.
Kerak garam &a t /ake3 sudah lama dipergunakan sebagai pera+is
tambahan pada pembuatan kaca, demikian $uga beberapa sulfat lain seperti amonium
sulfat dan barium sulfat, dan sering ditentukan pada segala $enis kaca. 1erak garam
ini diperkirakan dapat membersihkan buih yang menganggu pada tanur tangki. 2ulfat
ini harus dipakai bersama karbon agar tereduksi men$adi sulfit. rsen trioksida dapat
pula ditambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang dalam kaca. 0itrat, baik dari natrium maupun kalium dipergunakan untuk mengoksidasi besi sehingga
tidak terlalu kelihatan pada kaca produk. 1alium nitrat atau karbonat dipergunakan
pada berbagai $enis kaca me$a, kaca dekorasi, dan kaca optik.
Ku et /u et3 adalah kaca hancuran yang dikumpulkan dari barang-barang
rusak, pecahan beling dan berbagai kaca limbah. ahan ini dapat membantu
pencairan di samping merupakan pemanfaatan limbah. ahan ini dapat dipakai H
atau bahkan sampai FH dari muatan bahan baku.
# ok re*raktori untuk industri kaca dikembangkan khusus berhubungan
dengan kondisi yang hebat yang harus dialami dalam penggunaannya. irkom,
almunia, mulit (mullite), mulit almunia sinter dan Girkonia alumina-silika, alumina,
krom-alumina elektrokast banyak dipergunakan sebagai refraktor pada tangki kaca.
9ihat bab D mengenai refraktori elektrokast. Praktek baru dalam regenerator adalah
menggunakan refraktori yang basa mengingat adanya debu dan uap alkali. 2uhu
operasi tanur dibatasi terutama oleh mahkota bata silika yang banyak dipergunakan
dalam industri ini karena cukup ekonomis.
(.( REAKSI KIMIA
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
34/51
3eaksi kimia yang terlihat dalam pembuatan kaca dapat diringkas sebagai
berikut.
0a *&5 < B a2i5 * J 0a *5.a2i5 * B &5 * ( )
&a&5 < B b2i5 * J &a *5.b2i5 * B &5 * (*)
0a *&5 < B c2i5 * B & J 0a *5.a2i5 * B &5 * (), dan (?)
0a *25 = B & J 0a *25 < B &5 (=)
*0a *25 = B & J *0a *25 < B &5 < (>)
0a *25 < B c2i5 * J 0a *.c25 < B &5 * (?)
Urutan proses pembuatan kaca pada umumnya dapat dipecah-pecah men$adi
langkah-langkah berikut
Transportasi bahan baku ke pabrik
Pengukuran ukuran bahan baku
Penimbunan bahan baku
Pengangkutan, penimbangan, dan pencampuran bahan baku, dan
pembuatannya ke tanur kaca
Pengolahan bahan bakar untuk mencapai suhu yang diperlukan bagi
pembentukan kaca
3eaksi pembentukan kaca di dalam tanur
Penghematan kalor melalui regenerasi dan rekuperasi
Pembuatan bentuk produk kaca
Penyaringan (anneal) produk kaca
Penyelesaian produk kaca
9angkah-langkah tersebut dilakukan di dalam pabrik kaca modern dengan
menggunakan peralatan otomatis untuk produksi secara kontinyu, dan tidak lagi
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
35/51
dengan :sekop dan gerobak: sebagaimana halnya pada pabrik-pabrik lama. 0amun,
dalam pabrik modern itu, pengisian tanur-tanur kecil masih dilakukan dengan tangan
sehingga banyak menimbulkan debu beterbangan dimana-mana. 1ecenderungan
de+asa ini ialah untuk menggunakan sistem transportasi dan pencampuran secara
tumpak dan mekanis yang tertutup sama sekali sehingga tidak lagi ada debu yang
beterbangan salama penanganan kaca atau bahan bakunya.
(.) -ARA PEM#UATAN
Prosedur pembuatan kaca dapat dibagi (lihat gambar . ) men$adi empat tahapan
utama ( ) peleburan, (*) pembuatan bentuk dan cetakan, (
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
36/51
tank) dan berisi persediaan kaca air untuk satu hari sebanyak t sampai H t. tangki
ini dipanasi secara elektrotermal atau dengan gas.
8ambar =. 4iagram lir Pembuatan 1aca 9eburan
Tanur- tanur yang disebutkan diatas adalah tergolong unsur tanur regenerasi
(regenerati#e furnace) dan beroperasi dalam dua siklus dengan dua perangkat ruang
berisi susunan bata rongga. 8as nyala setelah memberikan sebagian kalaornya pada
+aktu melalui tanur berisi kaca air, mengelir ke ba+ah melalui satu pernagkat ruangyang diisi penuh dengan pasangan bata terbuka atau bata rongga (checker+ork).
2ebagian besar dari kandungan kalor sensibel gas keluar di situ, dan isian itu
mencapai suhu yang berkisar antara >HH H& di dekat tanur dan ?>H H& di dekat pintu
keluar. ersamaan dengan itu, udara dipanaskan dengan mele+atkannya melalui
ruang regenerasi yang telah dipanaskan sebelumnya dan dicampur dangan gas bahan
bakar yang telah terbakar, sehingga suhu nyalanya men$adi lebih tinggi lagi,
(dibandingkan dengan $ika udara tidak dipanaskan terlebih dahulu). Pada selang
+aktu yang teratur, yaitu antara *H sampai
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
37/51
2uhu tanur yang mulai berproduksi hanya dapat dinaikkan sedikit demi sedikit
setiap hari, bergantung pada kemampuan refraktorinya menampung ekspansi. ila
tanur regenerasi itu sudah dipanaskan, suhunya harus dipertahankan sekurang-
kurangnya *HHH& setiap +aktu. 1ebanyakan kalor hilang dari tanur melalui radiasi,
dan hanya sebagian kecil yang termanfaatkan untuk pencairan. Tanpa membiarkan
dindingnya mendingin sedikit karena radiasi, suhu akan men$adi terlalu tinggi
sehingga kaca cair itu dapat menyerang dinding dan melarutkannya. Untuk
mengurangi aksi kaca cair, pada dinding tanur kadang-kadang dipasang pipa air
pendingin.
8ambar =.* Penampung tanur tangki kaca menun$ukkan ruang regenerasi
(.+ PEM#ENTUKAN ATAU PEN-ETAKAN .
1aca dapat dibentuk dengan mesin atau dengan cetak tangan. 7aktor yang
terpenting yang harus diperhatikan dalam cetak mesin (mechine molding) ialah
bah+a rancang mesin itu haruslah sedemikian rupa sehingga pencetakan barang kaca
dapat diselesaikan dalam tempo beberapa detik sa$a. 4alam +aktu yang sangat
singkat itu kaca berubah dari Gat cair #iskos men$adi Gat padat bening. adi, $elas
sekali bah+a masalah rancang yang harus diselesaikan, seperti aliran kalor stabilitas
logam, dan $arak bebas bantalan merupakan masalah yang rumit sekali. 1eberhasilan
mesin cetak kaca merupakan prestasi besar bagi insyiur kaca.
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
38/51
,. SEMEN DAN PROSES PEM#UATANN5A
Pada mulanya semen didefinisikan sebagai bahan batu-batuan yang
terbuat dari campuran batu gamping ditambah pasir besi dan batu merah,
kemudian dibakar secara sederhana dan akan mengeras bila ditambahkan air.
0amun dengan perkembangan teknologi yang semakin ma$u maka teknologi
pembuatan semen $uga mengalami perubahan ke arah perbaikan. 2ekarang
dengan dasar teknik kimia dan didukung dengan beberapa disiplin ilmu teknik
lainnya, untuk pelaksanaan yang modern dengan penga+asan yang seksama
maka dengan pemilihan dan penanganan bahan baku serta pengoperasian yang
mutakhir telah dapat dibuat berbagai macam $enis semen untuk berbagai
kebutuhan dengan hasil yang memuaskan.
).1 K a&i*ika&i Semen
2esuai dengan kebutuhan pemakaian semen yang didasarkan pada lokasi
ataupun kondisi-kondisi tertentu yang diperlukan untuk pelaksanaan konstruksi
serta tu$uan ekonomisasi maka dapat diklasifikasikan $enis-$enis semen sebagai berikut
. 'Cpensi#e cement, untuk spasi pada sambungan beton
*. 7erros cement, untuk konstruksi kedap air
. Khite cement, untuk keperluan dekorasi
?. PoGGoland cement, untuk konstruksi yang dipengaruhi oleh air laut (PT. 2 ")E. Portland cement, untuk konstruksi yang tidak memerlukan sifat-sifat khusus
(PT. 2 ")
erdasarkan standar industri "ndonesia (2"" HH< -F ) dan merican
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
39/51
2ociety for Testing Material &ement ( 2T & H >H-EF)., sement Portland
dapat dibagi men$adi lima tipe, yaitu
. Tipe ", yaitu serpent portland biasa (regular) yang digunakan untuk konstruksi
bangunan umum, yang tidak memerlukan persyaratan khusus. Tipe ini banyak
diproduksi oleh pabrik semen dalarn $umlah besar.
*. Tipe "", yaitu semen portland untuk konstruksi bangunan yang memerlukan
ketahanan terhadap sulfat dan mempunyai panas hidrasi sedang. Tipe ini baik
untuk kontruksi pelabuhan.
. Tipe R, yaitu semen portland untuk konstruksi bangunan yang memerlukan
ketahanan tinggi terhadap sulfat. Tipe ini sangat baik untuk pembuatankonstruksi bangunan yang mengalami pengaruh sulfat.
Tipe semen diatas dibedakan oleh kehalusan, kekuatan tekan, panas
hidarsi dan penyusutan karena sulfat. 2elain semen portland yang umu digunakan
ada $uga semen tipe khusus yang dipakai untuk keperluan khusus. 2emen
portland mengandung senya+a-senya+a mineral yang memberi pengaruh sangat
besar terhadap mutu semen. 2enya+a-senya+a mineral tersebut adalah
. Tricalsium silikat (&
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
40/51
kekuatan tekan akhir semen portland. biasanya kadar & *2 dalam klinker
sekitar **
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
41/51
dihasilkan semen yang diinginkan.
dapun keuntungan proses basar adalah pencampuran bahan baku lebih
homogen karena berbentuk bubur dan tidak banyak menghasilkan debu yang
dapat memberi dampak negatif terhadap lingkungan. 2edangkan kerugian dari
proses ini adalah tanur yang digunakan lebih pan$ang yaitu sekitar DH- *H m agar
pemanasannya lebih sempurna dan pembakaran klinker membutuhkan panas
yang banyak sehingga tidak efisien dalam pemakaian energi.
).2.2. Pro&e& Kering !r7 $ro/e&&3
pada proses kering, bahan baku yang telah dihancurkan dikeringkan
dengan udara panas sampai kadar air dalam bahan sekitar , selan$utnya
digiling dalam ra+ mill sehingga diperoleh hasil penggilingan berupa bubuk
halus. 1omposisi halus ini dikontrol terlebih dahulu sebelum dilakukan proses
pemanasan dan pembakaran di dalam cyclone preheater dan rotary kiln untuk
mendapatkan klinker. 2elan$utnya klinker ini dicampur dengan gypsum dan
digiling dalam cement mill sampai mencapai kehalusan tertentu sehingga
menghasilkan semen.1euntungan dari proses kering adalah tanur yang digunakan relatif pendek
yaitu
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
42/51
penggilingan clinker, dan >) pengantongan dan pengapalan.
).'.1 Per&ia$an ba"an baku
ahan baku untuk pembuatan semen terdiri dari ) batu kapur (lime
stone), *) tanah fiat (shale/siltstone), )
poGGolan untuk semen poGGolan.
13 #atu ka$ur ime &tone3
atu kapur sebagai sumber &a5 bersifat padat dan keras, tersedia dalam
$umlah yang cukup banyak disekitar lokasi pabrik. Pengambilan batu kapur pada
lokasi uarry " dilakukan dengan penembangan terbuka dengan sistem bertangga,
yaitu penambangan yang dimulai dari puncak bukit. Penambahan dengan sistem
ini lebih mudah dalam peleksanaannya. Tahap ker$anya ) pengeboran lubang
tembak (drilling) untuk dimasukkan bahan peledak. 1edalaman lubang F- H m
dengan diameter inci, *) peledakan (blasting) gunanya untuk memecahkan
limestone men$adi bongkahan dan bagian kecil, ) penghancuran
(crusher), pada bagian ini bahan dikecilkan ukurannya dengan peralatan impact
crusher sampai berukuran *>-
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
43/51
dilakukan dengan crusher $enis double roll hingga ukuran *>-
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
44/51
dari pembakaran batu-batuan silika dan alumina. PT 2 l mengambil poGGolan
alani dari sekitar gunung sela+ah, 1r. 3aya ceh esar yang diangkut dengan
dump truck ke stockpile terbuka. Penambahan poGGolan sebanyak >-*H
sebagai substitusi dari sebagian clinker pada semen portlannd poGGolan cement
(PP&) mempunyai beberapa pengaruh pada semen yang dihasilkan yaitu
konstruksi beton yang membutuhkan panas hidrasi rendah (misalnya bendungan),
kontruksi beton di dalam laut atau beton untuk tahan serangan garam sulfat, dan
bangunan yang memerlukan kekedapan yang tinggi seperti bangunan sanitasi dan
air bersih.
4ibandingkan sifat fisika semen 5P& tipe " maka kekuatan a+al semen
PP& agak lebih rendah. 0amun dari hasil penelitian dibuktikan bah+a kuat tekan
akhir beton semen PP& akan menyamai beton semen 5P&. 1omposisi kimia
antara kedua $enis semen adalah
1omposisi 2emen portland tipe " ( +t) 2emen portland poGGoland
( +t)2i5* *H.>< *D.E.< ?.E?
7e*5 =.?HMg5 .*? .?F25< *. *.*?95" .*H *.E=
).'.2. Pro&e& Penggi ingan #a"an #aku
ahan baku (limestone dan siltstone) dimasukkan ke hopper yang
dilengkapi dengan +eigh feeder. 1emudian material dikirim ke belt con#eyor ke
bagian penggilingan yang disebut ra+ mill, sedangkan pasir besi ditambah
melalui hopper setelah mele+ati +eigh feeder dan langsung $atuh ke belt con#eyor
yang telah berisi kedua material di atas. Perbandingan ketiga bahan baku tersebut
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA ==
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
45/51
EF limestone, * tanah liat dan pasir besi yang langsung diatur dari
central control room (&&3).
3a+ mill merupakan selinder ba$a tertutup yang diputar oleh dua buah
motor induksi dengan kecepatan =,> rpm, diameter dalam shell =,FF m dan
pan$ang shell >,- HH,> den-an menggunakan
persamaan
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA =>
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
46/51
M)HH,H?>,)F,*
X F AS
C LSF
++=
1adar 297 yang diinginkan anatara H,DD L ,HH. $ika kadar 927 rendah
akan menyebabkan buntu (block) di dalam cyclone preheater dan coating yang
tebal di dalam kiln shell sehingga kualitas semen menurun. ika kadar 29f tinggi
maka material sukar dibakar, sehingga kualitas clinker rendah. 1adar 23
ditetapkan berkisar *,< L *,> dengan menggunakan persamaan.
F A
S S
+=
$ika 23 rendah akan menyebabkan clinker sulit digiling, setting time semen
pendek dan panas hidrasi naik. ika kadar 23 tinggi menyebabkan clinker lebih
sulit dibakar dan sifat coatingnya tidak stabil ($elek) sehingga coating yang
terbentuk tidak tahan terhadap thermal shock.
1adar 3 ditetapkan berkisar ,? - * dengan menggunakan persamaan
F
A AR =
ratio ini digunakan untuk mengontrol ratio & < / & = 7 di dalam clinker. 2etting
time dan panas hidrasi semen tergantung pada nilai ratio ini.
Material yang telah memenuhi kadar 927, 23 dan 3 dimasukkan ke
storage silo yang berada di ba+ah blending silo dengan kapasitas masing-masing
>.*HH ton.
4ebu halus yang tidak ditangkap oleh cyclone dust collector maupun bag
filter dialirkan ke cooling to+er. 4i dalam cooling to+er dilakukan
penyemprotan air sehingga debu yang terikut dengan gas (udara) panas akanterperangkap dan $atuh ke ba+ah, sedangkan udara panas turun suhunya sekitar
-
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
47/51
asap (chimney), selan$utnya dibuang ke udara. 4ebu dari cooling to+er dan 'P
dengan menggunakan chain con#eyor dialirkan ke storage silo.
).'.' Pro&e& Pemana&an Pembakaran !an Pen!inginan Unit Ki n3
Unit kiln dapat dibagi men$adi tiga tahap proses ) proses pemanasan
a+al (preheater), *) proses pembakaran (kiln) dan & ter$adi kalsinasi
F> , sedangkan kalsinasi sempurna ter$adi di dalam rotary kiln. Material di
dalam 447 pada suhu D>H- HHH &. kalsinasi merupakan pelepasan &5 * dari
bahan baku dengan reaksi
&a&5 < J &a5 B &5 *
Bahan Kuliah Proses Industri Kimia I Industri Bahan Anorganik - PNA =E
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
48/51
Mg5 < J Mg5 B &5 *
23 Pro&e& Pembakaran Ki n3
Material yang keluar dari preheater dan 447 langsung masuk ke rotary
kiln secara perlahan untuk proses penyempurnaan kalsinasi. Pembakaran dalam
kiln mencapai =>H &, panas ini dihasilkan dari pembakaran batubara.
3otary kiln merupakan selinder dengan diameter =,= m dan pan$ang ?F m,
diletakkan pada bagian horiGontal dengan kemiringan * dera$at dan kecepatan =
rpm. 1iln dilapisi dengan batu tahan api (fire brick) yang berfungsi untuk
men$aga ketahanan kiln dan menghalangi kehilangan panas selama ter$adinya
pembakaran. 2ecara garis besar, proses pembakaran di dalam kiln terdiri dari tiga
daerah.
) 4aerah kalsinasi (calcinacing Gone), F*H-DHH &. 1alsinasi akan sempurna di
dalam kiln dengan naiknya suhu sehingga dapat menguraikan &5 *.
*) 4aerah pemi$aran (sintering Gone), DHH- =HH &. Pada daerah ini ter$adi
pembentukan senya+a-senya+a &
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
49/51
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
50/51
dengan gypsum. &linker dari clinker silo dan gypsum dari gypsum silo diangkut
dengan belt con#eyor ke unit cemment mill mele+ati hopper dan +eigh feeder.
&emmen mill ber$umlah dua buah yang beker$a dengan sistem terbuka tanpa
recycle. Material yang digiling mempunyai komposisi D>-DE clinker dan
gypsum. &ement mill merupakan selinder ba$a tertutup dengan pan$ang shell
*,>< m, yang diputar oleh motor induksi dengan kecepatan ?,= rpm. &emment
mill mempunyai < ruangan. Pada setiap ruangan diisi dengan ball mill dengan
diameter berteda, diameter ball mill ruang " EH-DH mm sebanyak >= ton, ruang ""
=H-?H mm sebanyak >* ton dan ruang "" *H-HH ton. 1ehalusan semen yang diperoleh sekitar
-
7/22/2019 modul PIK I(3)
51/51
yang telah siap dikantongkan dalam kemasan =H kg per kantong dapat dikirim ke
truck dengan memakai belt con#eyor.
Untuk semen curah, semen dikirim ke pelabuhan dengan menggunakan
scre+ con#eyor. 4i pelabuhan semen ditampung dalam dua buah hopper,
kemudian dengan bantuan air slide dan scre+ pump semen dimasukkan ke kapal
khusus. 2emen yang dipasarkan di anda ceh dilakukan pangantongan di
9hoVnga, sedangkan untuk pemasaran di luar ceh dilakukan pengantongan di
ela+an Medan atau negara pemakai. Untuk lebih $elasnya proses pembuatan
semen paria PT.2 " (2emen ndalas "ndonesia) dapat dilihat flo+ sheet berikut
ini.