Makalah Pembuatan Semen.docx

MAKALAH PROSES PEMBENTUKAN SEMEN (TEKNOLOGI NON LOGAM)

Dosen pengampu: Asep Rahmatullah, ST., MT.

Disusun oleh: Kelompok 10 ALDI H. (16011800025) AHMAD FURQON ANANDA (16011800126) YODHI MIFTACHUL HADI (16011800102)

KELAS 2C TKI UNIVERSITAS BINA BANGSA BANTEN FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

1

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ........................................................................................................

i

Daftar Isi.. ................................................................................................................ ii Bab I

Pendahuluan 1.1. Latar belakang ......................................................................................

1

1.2. Rumusan masalah .................................................................................

1

1.3. Tujuan penulisan ..................................................................................

2

Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Definisi semen ......................................................................................

3

2.2 Komposisi bahan baku .........................................................................

3

2.3 Jenis-jenis semen ..................................................................................

7

2.4 Proses pembuatan semen ......................................................................

13

2.5 Reaksi-reaksi pembuatan semen ..........................................................

23

2.6 Jenis proses pembuatan semen .............................................................

25

Bab III Penutup 3.1. Kesimpulan ........................................................................................

28

3.2. Saran ..................................................................................................

28

Daftar Pustaka

2

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Suatu pabrik semen mengalami masalah yaitu ukuran semen yang dihasilkan seharusnya 200 mesh tetapi yang di dapat 100 mesh. Kondisinya ternyata bahan baku masuk kiln lebih besar daripada 200 mesh. Apakah hal ini mempengaruhi ukuran produk dan bagaimana solusinya?

1.2 Rumusan masalah Berdasarkan pokok permasalahan tersebut, maka dapat dirumuskan berbagai macam permasalahan diantaranya: 1. Apa definisi dari semen? 2. Apa saja jenis-jenis semen? 3. Bagaimanakah proses pembuatan semen? 4. Alat dan bahan apa saja yang digunakan untuk membuat semen? 5. Apakah fungsi dari kiln? 6. Apa saja yang dapat mempengaruhi kualitas produk semen? 7. Bagaimana cara untuk mengatasi masalah jika ada ukuran produk yang tidak sesuai dari persyaratan?

1.3 Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah: 1. Mengetahui jenis-jenis semen 2. Memahami proses pembuatan semen 3. Memahami perbedaan proses kering dan proses basah dalam pembuatan semen 4. Mengetahui bahan yang digunakan dalam pembuatan semen 5. Mengetahui fungsi dari alat yang digunakan dalam pembuatan semen 3

6. Mengetahui hal-hal yang dapat mempengaruhi kualitas produk 7. Dapat mengetahui dan memahami cara untuk mengatasi masalah pada produk

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Semen Semen adalah suatu campuran senyawa kimia yang bersifat hidrolis, artinya jika dicampur dalam air dalam jumlah tertentu akan mengikat bahan-bahan lain menjadi satu kesatuan massa yang dapat memadat dan mengeras. Secara umum semen dapat didefinisikan sebagai bahan perekat yang dapat merekatkan bagianbagian benda padat menjadi bentuk yang kuat kompak dan keras. Semen adalah hasil industri dari paduan bahan baku : batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk/bulk, tanpa memandang proses pembuatannya, yang mengeras atau membatu pada pencampuran dengan air. Batu kapur/gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa Calcium Oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa: Silika Oksida (SiO2), Alumunium Oksida (Al2O3), Besi Oksida (Fe2O3 ) dan Magnesium Oksida (MgO). Untuk menghasilkan semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh, sebagian untuk membentuk clinkernya, yang kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gypsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg.

2.2 Komposisi Bahan Baku Sesuai dengan fungsinya bahan mentah pembuatan semen dibagi atas tiga kelompok yaitu: 1. Bahan mentah utama (Raw Material) Semen sebagian besar tersusun dari batu gamping dan batu lempung.Kedua bahan ini memegang peranan yang sangat penting karena pada bahan ini mineral

5

calcareous (CaCO3>75%) dan mineral argillaceaus (CaCO3<75%) terdapatnya atau berupa CaO.Pada adonan semen batu gamping mempunyai komposisi 70% 75% dan batu lempung 15% - 20%.Bahan baku utama yang digunakan adalah batu kapur (CaCO3) kemurnian 55%-60% dan tanah liat (Al2O3) kemurnian 65%70%. Adapun spesifikasi dari bahan baku yaitu: a. Batu Kapur/Limestone (CaCO3) Berdasarkan kandungan CaCO3-nya Batu Kapur dapat dibagi 3 kelompok, yaitu : 1) Batu Kapur Kadar Tinggi (High Grade). Kandungan CaCO3 nya tinggi, lebih dari 93%, MgO maksimal 2%, bersifat rapuh, H2O maksimal 5%. 2) Batu Kapur Menengah (Middle Grade). Kandungan CaCO3 88% – 92%, bersifat kurang keras. 3) Batu Kapur Kadar Rendah (Low Grade). Kandungan CaCO3 85% - 87%, bersifat keras. Batu kapur yang digunakan adalah batu dengan kadar tinggi dan menengah (CaCO3 > 88%). Adapun komposisi batu kapur secara umum ditunjukkan pada tabel dibawah ini: Tabel 2.1 Komposisi Batu Kapur pada Pembuatan Semen Portland % CaO

%SiO2

%Al2O3

%Fe2O3

%MgO

%SO3

49 – 56

1,5 – 5

0,6 – 1,2

0,2 – 0,5

1,58 – 2

0,5

Sifat fisik batu kapur: berbentuk padat berwarna putih dengan kadar air 710%, bulk density 1,3 ton/m3, spesifik gravity 2,49, kandungan CaO 47-56%, kuat tekan 31,6 N/mm2, silika ratio 2,6 dan alumina ratio2,57.

b. Tanah Liat/Clay (Al2SiO7.xH2O) Semua jenis tanah liat adalah hasil pelapukan kimia yang disebabkan adanya pengaruh air dan gas CO2 dari batuan adesit, granit dan treakti. Batu batuan ini menjadi bagian yang halus, tidak larut dalam air dan mengendap

6

berlapis-lapis, lapisan ini tertimbun tidak beraturan. Tanah liat bercampur dengan material lain antara lain Besi Oksida, Kalium Oksida, Natrium Oksida, Phosphor Oksida dan bahan Organik. Sifat dari tanah liat bila dipanaskan atau dibakar akan memampat dan menjadi keras. Adapun komposisi tanah liat yang digunakan secara umum ditunjukkan pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.2 Komposisi Tanah Liat pada Pembuatan Semen Portland % SiO2 60-65

% Al2O3

% Fe2O3

17-20

5-10

% MgO 1

Sifat fisik tanah liat:Padatan berwarna coklat kekuningan dengan kadar air 825%, bulk density 1.7 ton/m3, spesifik Grafity 2,36, silika ratio 2.9 dan alumina ratio 2,7.

2. Bahan Baku Tambahan Bahan tambahan yang digunakan adalah: a. Pasir silika (SiO2) Pasir silika berfungsi sebagai pembawa oksida silica (SiO2) dengan kadar yang cukup tinggi yaitu sekitar 90-95 %. Depositnya berbentuk gununggunung pasir silika dan berkadar SiO2 sekitar 90 %. Semakin murni pasir silika akan semakin putih warnanya dan biasa disebut pasir kuarsa yang berkadar SiO2 mencapai 98,5 – 98 %. Warna pasir silika dipengaruhi oleh adanya kotoran seperti Oksida Logam dan bahan Organik. Pasir silika ini digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan semen jika kadar SiO2nya masih rendah. Spesifikasi pasir silica yaitu serbuk padat berwarna coklat kemerahan dengan kadar air6 %, bulk density 1,45 ton/m3, spesifik grafity 2,37, silika ratio5,29 dan alumina ratio 2,37.

7

b. Gips/Gypsum (CaSO4.2H2O) Gypsum ini yang pada umumnya terdapat di gunung-gunung disekitar gunung gamping (kapur) adalah bahan sediment CaSO4 yang mengandung 2 molekul hidrat.Bahan ini ditambah setelah campuran bahan mentah dibakar menjadi terak.Penambahan gypsum dilakukan pada penggilingan akhir dengan perbandingan 96:4. Untuk pembuatan semen gypsum yang diijinkan mempunyai kandungan CaSO4 50% – 60 % dan air bebas 2,8 %. Spesifikasi gypsum: fase padat berwarna putih dengan kadar air 10% dan bulk density 1,7 ton/m3.

c. Copper slag Copper slag merupakan produk samping pada proses peleburan dan pemurnian tembaga dari bahan baku konsentrat tembaga. Copper slag dihasilkan dari proses peleburan tembaga disemelter dari hasil pengikatan besi dengan pasir silika dan batu gamping yang ditambahkan sebagai fluks untuk membentuk senyawa stabil dari CaO-FeO-SiO2. Komponen utama copper slag adalah Oksida Besi (FeO), Dioksida Silikon (SiO2), Oksida Kalsium (CaO) dan Oksida Alumminium(AL2O3). Copper slag mempunyai sifat fisik dan kimiawi sangat stabil.

Tabel 2.3 Komposisi Copper Slag pada Pembuatan Semen Portland % FeO 45 - 55

% SiO2 30 – 38

% CaO 2-7

% Al2O3 1-5

Specific Gravity True 3,5 – 3,7

Apparent 1,0 – 2,1

Spesifikasi Kopper Slag berbentuk fase padat berwarna hitam dengan bulk density yaitu 1,8 ton/m3.Kandungan besi yang tinggi pada copper slag menyebabkan material ini mempunyai densitas yang tinggi dan juga berat jenis yang lebih tinggi dibandingkan pasir alam. Sebagai pengganti pasir besi

8

alam, copper slag mempunyai keunggulan-keunggulan di bandingkan pasir besi alam, yaitu: 1) Tidak terpengaruh cuaca 2) Suplai yang stabil 3) Kualitas yang stabil 4) Mengurangi kebutuhan energy 5) Harga yang lebih terjangkau

2.3 Jenis - Jenis Semen 1. Portland Cement Ada beberapa defenisi atau pengertian tentang semen portland antara lain : 1. Bahan yang mempunyai sifat ”Adhesive ” dan ”Cohesive“ digunakan sebagai bahan pengikat (Bonding Material) yang dipakai bersama-sama aggregate (kasar dan halus). 2. Semen adalah ”hydraulic binder“ (perekat Hidraulisis) yang berarti bahwa senyawa-senyawa yang terkandung didalam semen tersebut dapat bereaksi dengan air dan membentuk zat baru. 3. Semen portland adalah semen hidrolisis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak/klinker yang mengandung senyawa kalsium Silikat yang bersifat hidrolisis ditambah dengan bahan tambahan gypsum yang berfungsi sebagai pengatur pengikatan (memperlambat pengikatan). 4. Semen adalah suatu campuran bahan-bahan kimia yang mempunyai sifat hidrolisis, yang bila dicampur dengan air akan berubah menjadi bahan yang mempunyai sifat perekat. Tipe-tipe semen Portland : a. Tipe I (Ordinary Portland Cement) Ordinary Portland Cement adalah semen Portland yang dipakai untuk segala macam konstruksi apabila tidak diperlukan sifat-sifat khusus, misalnya

9

ketahanan terhadap sulfat, panas hiderasi dan sebagainya.Sifat-sifat Ordinary Portland Cement berada diantara sifat-sifat moderate heat semen dan hight early strength Portland cement.

Porland Tipe I engandung 

Tricalsium Silicate(C3S)

51%



Dicalsium Silicate(C2S)

24%



Tricalsium Aluminate(C3A)



Tetracalsium Aluminate Ferrit(C4AF)

11%



Magnesium Oksida(MgO)

2,9%



Sulfur Trioksida(SO3)

2,5%

6%

b. Tipe II (Moderate Heat Portland Cement) Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat atau panas hidrasi sedang.Tipe II ini mempunyai panas hidrasi yang lebih rendah dibanding semen Portland Tipe I. Pada daerah–daerah tertentu dimana suhu agak tinggi, maka untuk mengurangi penggunaan air selama pengeringan agar tidak terjadi Srinkege (penyusutan) yang besar perlu ditambahkan sifat moderat “Heat of hydration”. Semen Portland tipe II ini disarankan untuk dipakai pada bangunan seperti bendungan, dermaga dan landasan berat yang ditandai adanya kolom-kolom dan dimana proses hidrasi rendah juga merupakan pertimbangan utama.

Portland Tipe II Mengandung  Tricalsium Silicate (C3S)

51%



Dicalsium Silicate(C2S)

24%



Tricalsium Aluminate(C3A)

6%



Tetracalsium Aluminate Ferrit(C4AF)

11%



Magnesium Oksida(MgO)

2,9%



Sulfur Trioksida(SO3)

2,5% 10



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

c. Tipe III (High Early Strength Portland Cement) High Early Strength Portland Cement adalah semen portland yang digunakan keadaan-keadaan darurat dan musim dingin. Juga dipakai untuk produksi beton tekan.High Early Strength Portland Cement ini mempunyai kandungan C3S lebih tinggi dibandingkan dengan semen tipe lainnya sehingga lebih cepat mengeras dan cepat mengeluarkan kalor.Semen tipe ini sangat cocok digunakan untuk pembangunan gedung-gedung besar, pekerjaan-pekerjaan berbahaya, pondasi, pembetonan pada udara dingin, dan pada prestressed coccretel, yang memerlukan kekuata awal yang tinggi.

Portland Tipe III Mengandung 

Tricalsium Silicate (C3S)

57%



Dicalsium Silicate(C2S)

19%



Tricalsium Aluminate(C3A)

10%



Tetracalsium Aluminate Ferrit(C4AF)



Magnesium Oksida(MgO)

3,0%



Sulfur Trioksida(SO3)

3,1%



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

7%

d. Tipe IV (Low Heat Portland Cement) Low Heat Portland Cement adalah semen Portland yang digunakan untuk bangunan dengan panas hiderasi rendah misalnya pada bangunan beton yang besar dan tebal, baik sekali untuk mencegah keretakan.Low Heat Portland Cement ini mempunyai kandungan C3S dan C3A lebih rendah sehingga pengeluaran kalornya lebih rendah. Semen ini biasanya digunakan untuk pembuatan atau keperluan hidraulik engineering yang memerlukan panas hiderasi rendah. Portland Tipe IV Mengandung 11



Tricalsium Silicate (C3S)

28%



Dicalsium Silicate(C2S)

49%



Tricalsium Aluminate(C3A)



Tetracalsium Aluminate Ferrit(C4AF)

12%



Magnesium Oksida(MgO)

1,8%



Sulfur Trioksida(SO3)

1,9%



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

4%

e. Tipe V (Shulphato Resistance Portland Cement) Shulphato Resistance Portland Cement adalah semen Portland yang mempunyai kekuatan tinggi terhadap sulfur dan memiliki kandungan C3A lebih rendah bila dibandingkan dengan tipe-tipe lainnya, sering digunakan untuk bangunan di daerah yang kandungan sulfatnya tinggi, misalnya pelabuhan, terowongan, pengeboran di laut, dan bangunan pada musim panas.

Portland Tipe V Mengandung 

Tricalsium Silicate (C3S)

38%



Dicalsium Silicate(C2S)

43%



Tricalsium Aluminate(C3A)

4%



Tetracalsium Aluminate Ferrit(C4AF)

9%



Magnesium Oksida(MgO)

1,9%



Sulfur Trioksida(SO3)

1,8%



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

f. Semen Putih (White Cemen) Semen Putih adalah semen yang dibuat dengan bahan baku batu kapur yang mengandung oksida besi dan oksida magnesia yang rendah (kurang dari 1%) sehingga dibutuhkan pengawasan tambahan agar semen ini tidak terkontaminasi dengan Fe2O3 selama proses berlangsung. Pembakaran pada tanur putar

12

menggunakan bahan bakar gas.Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi terhadap abu hasil pembakaran, juga terhadap oksida mangan sehingga warna dari semen putih tersebut tidak terpengaruh. Semen Putih mengandung 24,2% SiO2, 4,2% Al2O3, 0,39% Fe2O3, 65,8% CaO, 1,1% MgO, dan 0,02% Mn2O3. Semen Putih digunakan untuk bangunan arsitektur dan dekorasi.

g. Semen Sumur Minyak (Oil Well Cement) Semen Sumur Minyak adalah semen Portland yang dicampur dengan bahan retarder khusus seperti lignin, asam borat, casein, gula, atau organic hidroxid acid. Semen Sumur Minyak mengandung 6% MgO, 3% SO3, 48-65% C3S, 3% C3A, 24% C4AF + 2C3A, dan 0,75% alkali (NO2). Fungsi retarder disini adalah untuk mengurangi kecepatan pengerasan semen atau memperlambat waktu pengerasan semen, sehingga adukan dapat dipompakan kedalam sumur minyak atau gas. Semen Sumur Minyak digunakan antara lain untuk melindungi ruangan antara rangka sumur minyak dengan karang atau tanah sekelilinginya, sebagai rangka sumur minyak dari pengaruh air yang korosif.

h. Semen Masonry Semen Masonry adalah semen hidraulik yang digunakan sebagai adukan konstruksi masonry, mengandung satu atau lebih blast furnance slagcement (semen kerak dapur tinggi), semen Portland pozzolan, semen alam atau kapur hidraulikdan bahan penambahnya mengandung satu atau lebih bahan-bahan seperti: kapur padam, batu kapur, chalk, calceous shell, talk, slag, atau tanah liat yang dipersiapkan untuk keperluan ini. Sifat semen ini mempunyai penyerapan air yang baik, berdaya plastissitas yang tinggi dan kuat tekan yang rendah

i. Semen Berwarna Semen Berwarna sering dibutuhkan semen yang mempunyai warna yang sama dengan bahan atau material yang akan direkatkan. Semen Berwarna dibuat

13

dengan menambahkan zat warna (pigmen) sebanyak 5-10% pada saat semen putih digiling.Zat warna yang ditambahkan harus tidak mempengaruhi selama penyimpanan atau selama pemakaian semen tersebut.

Zat Warna

Warna Yang Dihasilkan

Oksida – Oksida Besi

Merah, Kuning, Coklat & Hitam

Mangan Dioksida

Coklat & Hitam

Choromium Oksida

Hijau

Ultramarine Blue

Biru

Cobalt Blue

Biru

Carbon Blue

Hitam Tabel II.1: Zat warna dari warna yang dihasilkan

j. Semen Cat Semen Cat merupakan tepung semen dari semen portland yang digiling bersama-sama sengan zat warna, filter, dan water repellent agent. Semen Cat biasanya dibuat warna putih yaitu dengan titanium oksida atau ZnS. Sebagai filter biasanya dipakai water water repellent agent atau bahan silika, sedangkan sebagai accelerator dipakai CaCl2 dan sebagai water repellent agent dipakai kalsium atau alumunium stearat.

2. Semen Non Portland a. Semen Alam (Natural Cement) Semen alam merupakan semen yang dihasilkan dari proses pembakaran batu kapur dan tanah liat pada suhu 850-1000oC kemudian tanah yang dihasilkan digiling menjadi semen halus.

b. Semen Alumina Tinggi (High Alumina Cement)

14

Semen Alumina Tinggi pada dasarnya adalah suatu semen kalsium aluminat yang dibuat dengan meleburkan campuran batu gamping, bauksit, dan bauksit ini biasanya mengandung oksida besi, silika, magnesia, dan ketidak murnian lainnya.Cirinya ialah bahwa kekuatan semen ini berkembang dengan cepat, dan ketahanannya terhadap air laut dan air yang mengandung sulfat lebih baik.

c. Semen Portland Pozzolan semenPortland Pozzolan adalah bahan yang mengandung senyawa silika dan alumina dimana bahan pozzolan itu sendiri tidak mempunyai sifat seperti semen akan tetapi dalam bentuk halusnya dan dengan adanya air, maka senyawa-senyawa tersebut akan bereaksi membentuk kalsium aluminat hidrat yang bersifat hidraulis. Bahan pozzolan tersusun atas 45-72 % SiO2, 10-18 % Al2O3, 1-6 % Fe2O3, 0,5-3 % MgO, 0,3-1,6 % SO3.Semen portland pozzolan merupakan suatu bahan pengikat hidraulis yang dibuat dengan menggiling bersama-sama terak semen portland dan bahan yang mempunyai sifat pozzolan, atau mencampur secara merata bubuk semen portland dan bubuk bahan lain yang mempunyai sifat pozzolan. Bahan pozzolan yang ditambahkan besarnya antara 15-40 %.

d. Semen Sorel Semen Sorel adalah semen yang dibuat melalui reaksi eksotermik larutan magnesium klorida 20 % terhadap suatu ramuan magnesia yang didapatkan dari kalsinasi magnesit dan magnesia yang didapatkan dari larutan garam.Semen Sorel mempunyai sifat keras dan kuat, mudah terserang air dan sangat korosif. Penggunaannya terutama adalah semen lantai, dan sebagai dasar pelantai dasar seperti ubin dan terazu.

e. Portland Blast Furnance Slag Cement

15

Portland Blast Furnance Slag Cement adalah semen yang dibuat dengan cara menggiling campuran klinkersemen portland dengan kerak dapur tinggi (Blast Furnance Slag) secara homogen. Kerak (slag) adalah bahan non metal hasil samping dari pabrik pengecoran besi dalam tanur (Dapur Tinggi) yang mengandung campuran antara kapur (CaCO3) silika (SiO2), dan alumina (Al2O3). Sifat semen ini jika kehalusannya cukup, mempunyai kuat tekan yang sama dengan semen portland, betonnya lebih stabil dari beton semen portland,permeabilitinya rendah, pemuaian dan penyusutan dalam udara kering sama dengan semen portland.

2.4 Proses Pembuatan Semen Portland

Proses Pembuatan Semen secara umum terdiri dari lima tahap produksi, yaitu:

1. Proses Penyiapan Bahan Baku

16

Bahan baku semen diperoleh dari hasil penambangan diantaranya limestone, clay, silica, dan iron sand. Adapun komposisi mineral yang digunakan untuk pembuatan semen yaitu:

Pertama-tama dilakukan persiapan bahan baku baik penambangan (quarry) limestone maupun clay. Tahapan penambangan seperti pada umumnya, ada drilling, blasting, haulage dan loading.

Ukuran limestone hasil tambang umumnya masih besar, sehingga hasil tambang dibawa ke Crusher. Crusher berfungsi untuk mengecilkan ukuran limestone hasil tambang. Maksimum ukuran limestone yang masuk ke crusher adalah 1500 mm dan setelah keluar crusher menjadi sekitar 75 mm. Untuk material Clay/High Silica, mesin yang digunakan adalah Impact Roller Crusher

17

dan Jaw Crusher. Adapun ukuran umpan maximum sebesar 500 mm, sedangkan ukuran produk maksimal 75 mm.

Limestone hasil dari crushing tadi tentunya belum sepenuhnya memiliki ukuran yang sama sebagian ada yang terlalu kecil, artinya ukurannya belum sama. Raw material akan mengalami proses pre-homogenisasi. Tujuan pre-homogenisasi material adalah untuk memperoleh bahan baku yang lebih homogen.Adapun metode pre-homogenisasi yaitu:

a. Stacking/Penumpukan/Penimbunan: gerakan maju-mundur atau kanan-kiri b. Reclaiming/Pengambilan/Penarikan: dari samping (side reclaiming), dari depan (front reclaiming)

Umumnya, stock pile dibagi menjadi 2 bagian yaitu sisi kanan dan siosi kiri. Hal ini dilakukan untuk menunjang proses, jika stock pile bagian kanan sedang digunakan masukan proses, maka sisi bagian kiri akan diisi bahan baku dari crusher. Begitu juga sebaliknya. Untuk mengatur letak penyimpanan bahan baku, digunakan reclaimer. Reclaimer ini berfungsi untuk memindahkan atau mengambil raw material dari stock pile ke belt conveyor dengan kapasitas tertentu, sesuai dengan kebutuhan proses, alat ini sendiri berfungsi untuk menghomogenkan bahan baku yang akan dipindahkan ke belt conveyor.

Selanjutnya bahan baku dikirim dengan menggunakan belt conveyor menuju tempat penyimpanan kedua, yang bias dikatakan merupakan awalan masukan proses pembuatan semen, yaitu bin. Umumnya ada 4 buah bin yang diisi oleh masing-masing 4 material bahan baku yaitu limestone, clay, pasir silica, dan pasir besi. Semua bin dilengkapi dengan alat pendeteksi ketinggian atau level indicator sehingga apabila bin sudah penuh, maka secara otomatis masukan material ke dalam bin akan terhenti.

18

Pengumpanan bahan baku ke dalam system proses selanjutnya diatur oleh weight feeder yang diletakkan tepat di bawah bin. Prinsip kerja weight feeder ini adalah mengatur kecepatan scavenger conveyor, yaitu alat untuk mengangkut material dengan panjang tertentu dan mengatur jumlah bahan baku sehingga jumlah bahan baku yang ada pada scavenger conveyor sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan. Selanjutnya bahan baku dijatuhkan ke belt conveyor dan dikirim ke Vertical Roller Mill untuk mengalami proses penggilingan danan pengeringan. Pada belt conveyor terjadi pencampuran limestone, clay, pasir silica, dan pasir besi.

2. Proses Pengolahan Bahan Alat utama yang digunakan dalam proses penggilingan dan pengeringan bahan baku adalah Vertical Roller Mill (VRM). Media pengeringnya adalah udara panas yang berasal dari siklon-preheater. Udara panas tersebut juga berfungsi sebagai media pembawa bahan-bahan yang telah halus menuju alat proses selanjutnya.

Vertical Roller Mill

Alat-alat yang mendukung proses ini : Cyclone, Electrostatic Precipitator (EP), Stack dan Dust Bin.Bahan baku masuk ke dalamVertical Roller Mill (Raw

19

Mill) pada bagian tengah (tempat penggilingan), sementara itu udara panas masuk ke dalam bagian bawahnya. Material yang sudah tergiling halus akan terbawa udara panas keluar raw mill melalui bagian atas alat tersebut.Vertical Roller Mill memiliki bagian yang dinamakan separator yang berfungsi untuk mengendalikan ukuran partikel yang boleh keluar dari raw mill, partikel dengan ukuran besar akan dikembalikan ke dalam raw mill untuk mengalami proses penggilingan kembali agar ukurannya mencapai ukuran yang diharapkan. Sementara itu partikel yang ukurannya telah memenuhi kebutuhan akan terbawa udara panas menuju cyclone. Cyclone berfungsi untuk memisahkan antara partikel yang cukup halus dan partikel yang terlalu halus (debu). Partikel yang cukup halus akan turun ke bagian bawah cyclone dan dikirim ke Blending Silo untuk mengalami pengadukan dan homogenisasi. Partikel yang terlalu halus (debu) akan terbawa udara panas menuju Electrostatic Precipitator (EP). Alat ini berfungsi untuk menangkap debu-debu tersebut sehingga tidak lepas ke udara.Efisiensi alat ini adalah 95-98%. Debu-debu yang tertangkap, dikumpulkan di dalam dust bin, sementara itu udara akan keluar melalui stack. Kemudian material akan mengalami proses pencampuran (Blending) dan homogenisasi di dalam Blending Silo. Alat utama yang digunakan untuk mencamnpur dan menghomogenkan bahan baku adalah blending silo, dengan media pengaduk adalah udara.Bahan baku masuk dari bagian atas blending silo, oleh karena itu alat transportasi yang digunakan untuk mengirim bahan baku hasil penggillingan blending silo adalah bucket elevator, dan keluar dari bagian bawah blending silo dilakukan pada beberapa titik dengan jarak tertentu dan diatur dengan menggunakan valve yang sudah diatur waktu bukaannya. Proses pengeluarannya dari beberapa titik dilakukan untuk menambah kehomogenan bahan baku.Blending silo dilengkapi dengan alat pendeteksi ketinggian (level indicator), sehingga jika blending silo sudah penuh, maka pengisian bahan baku terhenti secara otomatis.

20

3. Proses Pembakaran Pemanasan Awal (Pre-Heating) Alat utama yang digunakan untuk proses pemanasan awal bahan baku adalah suspension pre-heater, sedangkan alat bantunya adalah kiln feed bin. Setelah mengalami homogenisasi di blending silo, material terlebih dahulu ditampung ke dalam kiln feed bin. Bin ini merupakan tempat umpan yang akan masuk ke dalam pre-heater. Suspension pre-heater merupakan suatu susunan 4-5 buah cyclone dan 1 buah calciner yang tersusun menjadi 1 string.Suspension pre-heater yang digunakan terdiri dari 2 bagian, yaitu in-line calciner (ILC) dan separate line calciner (SLC). Material akan masuk terlebih dahulu pada cyclone yang paling atas hingga keluar dari cyclone kelima. Setelah itu, material akan masuk ke dalam rotary kiln.

Preheater

Setelah kiln ditransport dari blending silo atau ada yang dari kiln feed bin, raw meal akan melewati pemanasan awal di menara suspension preheater yang terdiri atas 4-6 stage+kalsiner menggunakan hot gas keluaran kiln. Preheater merupakan cyclone dan dalam tahap ini ada 2 proses penting yaitu heat transfer dan separation. Heat transfer antara gas panas dan raw meal 80% terjadi di ducting 21

antar-cyclone sedangkan separation 80% terjadi di cyclone. Proses yang terjadi di preheater meliputi evaporasi air permukaan dan air hidrat, dekomposisi clay, dan sedikit kalsinasi.

Di dalam kalsiner terjadi proses kalsinasi yaitu peruraian CaCO3 menjadi CaO dan CO2 dan sedikit MgCO3 menjadi MgO dan CO2. Karena reaksi kalsinasi bersifat endotermis maka diperlukan panas yang cukup tinggi, sehingga dilengkapi dengan burner untuk pembakaran coal memanfaatkan udara tersier dari cooler dan gas panas kiln. Kalsinasi terjadi pada suhu di atas 800oC pada tekanan 1 atm, namun karena alat-alat di pabrik semen beroperasi di bawah 1 atm jadi pada suh yang lebih rendah sudah mulai terjadi kalsinasi dan CaO terbentuk langsung bereaksi dengan senyawa hasil dekomposisi clay sehingga reaksi dapat berlangsung sempurna meskipun tergolong reversible. Kalsinasi di kalsiner paling maksimal mencapai 90% selanjutnya sisanya terjadi di dalam kiln sendiri. Pelepasan CO2 akibat reaksi ini menjadi isu lingkungan yang krusial di industri semen, volum gas CO2 hasil kalsinasi jauh lebih besar dari pada CO2 hasil pembakaran fuel (batubara)

Pembakaran (Firing)

Inilah jantung pabrik semen dimana proses pembentukan clinker berlangsung. Material masuk kiln dari preheater stage terakhir pada suhu yang dijaga sekitar 850 ºC karena pada suhu yang lebih tinggi material mulai sticky (lengket) sehingga bias menyebabkan blocking pada inlet kiln. Suhu klinkerisasi bias mencapai 1450ºC dan terbentuk fase liquid yang akan meningkatkan laju reaksi oksida-oksida silika dan kapur yang dipromotori oksida besi dan alumina. Di dalam kiln terbentuk sistem isolasi tambhana berupa coating yang terbentuk melapisi fire birck (batu tahan api). Suhu luar shell kiln dijaga dibawah 300 ºC karena mulai suhu 400 ºC shell kiln mengalami deformasi. Api dari main burner kiln dijaga tidak menyentuh material dan fire brick. Kualitas clinker yang

22

dihasilkan sangat tergantung dari kualitas raw meal, kualitas bbahan bakar, posisi burner dan proses pembakar. Pembakaran di main burner menggunakan (80-90%) udara sekunder yang diperoleh dari grate cooler dan (10-20%) udara primer yang diperolehdari udara luar. Bahan bakar yang digunakan adalah batubara, tapi pada saat awal firing/heating up digunakan solar/IDO (Industrial Diesel Oil).Batubara dipilih sebagai bahan bakar utama karena harganya paling murah dibanding bahan bakar IDO maupun gas.

Kiln Daerah proses yang terjadi di dalam kiln dapat dibagi menjadi 4 bagian, yaitu: 1. Daerah transisi (transition zone) 2. Daerah pembakaran (burning zone) 3. Daerah pelelehan (sintering zone) 4. Daerah pendinginan (cooling zone)

Pendinginan (Cooling) Alat utama yang digunakan untuk proses pendingina clinker adalah cooler. Cooler ini dilengkapi dengan alat penggerak material, sekaligus sebagai saluran udara pendingin yang disebut dengan grate atau alat pemecah clinker (clinker crusher).

23

Proses Cooler pada semen

Setelah proses pembentukan clinker selesai dilakukan di dalam tanur putar, clinker tersebut terlebih dahulu didinginkan di dalam cooler sebelum disimpan di dalam clinker silo. Cooler yang digunakan terdiri dari 9 kompartemen yang menggunakan udara luar sebagai pendingin.Udara yang keluar dari cooler dimanfaatkan sebagai pemasok udara panas pada calciner. Clinker yang keluar dari tanur putar masuk ke dalam kompartemen, akan jatuh di atas grate. Dasar grate ini mempunyai lubang-lubang dengan ukuran yang kecil untuk saluran udara pendingin.

24

Grate Cooler

Di dalam grate cooler clinker yang keluar dari kiln akan mengalami quenching (pendinginan cepat) dengan udara yang dihembuskan melalui sejumlah fan grate cooler. Proses pendinginan clinker bisa mencapai dari suhu 1300 oC sampai 120-200oC. Udara pendingin akan meningkat suhunya sampai 900-950oC dan dimanfaatkan sebagai udara pembakaran di kiln (secondary air) dan kalsiner (tertiary air). Di bagian ujung discharge cooler dilengkapi crusher untuk memecah clinker sebelum ditransport ke silo menggunakan pan conveyor.

4. Proses Penggilingan akhir Alat utama yang digunakan pada penggilingan akhir, dimana terjadinya pula penggilingan clinker dengan gypsum adalah tube mill. Peralatan yang menunjang proses penggilingan akhir ini adalah: 1. Tube Mill / Horizontal Mill 2. Separator 3. Bag Filter

25

Gypsum adalah bahan tambahan dalam pembuatan semen yang akan dicampur dengan clinker pada penggilingan akhir. Gypsum yang dapat digunakan adalah gypsum alami dan gypsum sintetic. Gypsum disimpan di dalam stock pile gypsum, kemudian dengan menggunakan dump truck, gypsum tersebut dikirim ke dalam bin gypsum untuk siap diumpankan ke dalam penggilingan akhir dan dicampur dengan clinker.

Clinker yang akan digiling dan dicampur dengan gypsum, terlebih dahulu ditransfer dari clinker silo menuju clinker bin. Dengan menggunakan bin maka jumlah clinker yang akan digiling dapat diatur dengan baik oleh weight feeder.

Alat yang digunakan untuk melakukan penggilingan clinker dengan gypsum disebut tube mill.Alat ini berbentuk silinder horizontal.Bagian dalam tube mill terbagi menjadi dua kompartemen.Yang dari masing-masing kompartemen tersebut diisi dengan bola-bola baja dengan beragam ukuran.Kompartemen pertama diisi dengan bola-bola baja yang berdiameter lebih besar daripada bolabola yang ada di kompartemen kedua. Prinsip penggunaan bola-bola baja dari ukuran yang besar ke ukuran yang kecil adalah bahwa ukuran bola-bola baja yang lebih kecil menyebabkan luas kontak tumbukan antara bola-bola baja dengan material yang akan digiling akan lebih besar sehingga diharapkan ukuran

26

partikelnya akan lebih halus. Material yang telah mengalami penggilingan kemudian diangkut oleh bucket elevator menuju separator. Separator berfungsi untuk memisahkan semen yang ukurannya telah cukup halus dengan ukuran yang kurang halus. Semen yang cukup halus akan dibawa udara melalui cyclone, kemudian ditangkap oleh bag filter yang kemudian akan ditransfer ke dalam cement silo. Sedangkan semen yang keluar dari bawah cyclone akan dimasukkan kembali ke dalam tube mill untuk digiling kembali.

5. Proses Pengemasan (Packing) Silo semen tempat penyimpanan produk dilengkapi dengan sistem aerasi untuk menghindari penggumpalan/koagulasi semen yang dapat disebabkan oleh air dari luar, dan pelindung dari udara ambient yang memiliki humiditas tinggi. Setelah itu Semen dari silo dikeluarkan dengan menggunakan udara bertekanan (discharge) dari semen silo lalu dibawa ke bin penampungan sementara sebelum masuk ke mesin packer atau loading ke truck. kapasitas dan jenis kantong semen yang digunakan tergantung kebutuhan dan permintaan pasar. 2.5 Spesifikasi alat – alat yang digunakan dalam proses pembuatan semen portland : 1) Alat Pengecilan Ukuran a. Unit Crusher Crusher adalah suatu mesin yang dipergunakan untuk memperkecil dimensi/ukuran suatu raw materials. Didalam industri semen, alat ini banyak digunakan untuk memperkecil ukuran-ukuran/dimensi limestone, Clay dan lain-lain yang ditambang di Quarry dengan cara peledakan dimana ukuran/dimensi raw material masih cukup besar. Crusher ditemukan tahun 1858 dan dapat digunakan untuk memecah batu secara mekanis. Jenis jaw crusher yang telah berkembang sampai sekarang ini, pertama dikenalkan oleh Blake dari Amerika. Rancangan bangun mesin untuk mereduksi ukuran batubatu yang besar (+100-1500 mm) manjadi ukuran yang lebih kecil (+ 5-300

27

mm) didasarkan dari pemecahan dan penekanan secara mekanis terhadap material yang akan direduksi, dan di pertimbangkan sifat materialyang akan direduksi seperti, kekerasan dan komposisi kimianya. Hal-hal Yang Dipertimbangkan Dalam Penggunaan Crusher: 1. Reduksion ration : perbandingan ukuran material yang masuk terhadap ukuran yang keluar. 2. Abrasivenees : kandungan silika bebas dalam material yang tinggi memberikan indikasi bahwa material tersebut lebih bersifat abrasive. 3. Stikness : kandungan material tanah liat dan kandungan air yang terserap dalam material menunjukan sifat lengket dan plastis dari material. 4. crushability : Compresive strength, mohrs hardness, “Bond Impact Crushing Tes” adalah hasil tes dan kriteria yang memberikan indikasi mengenai crushability dari material.

Sistem Pemecahan Bila ditinjau dari prosedur pemecahan maka ada 2 macam crusher : 1. Prosedur dengan single pas artinya material hanya melewati crusher sekali. 2. Prosedur dengan close circuit atinya material dapat melalui crusher beberapa kali, misalnya material yang kasar masuk kedalam crusher.

PRINSIP KERJA CRUSHER Pada prinsipnya crusher dapat dibagi manjadi 2 prinsip kerja yaitu : 1. secara tekan/compressiv material diperkecil ukurannya oleh karena gaya tekan, sehingga karakteristik dari crusher ini mumpunyai kecepatan permukaan dan laju keausan yang relatif rendah, reduction ration antara 3 : 1 sampai 7 : 1, sedangkan kandungan air yang melebihi 5% dapat menghambat operasi crusher ini. Ukuran maksimum material yang masuk biasanya bisa mencapai 70-80% dari ukuran inlet. 2. secara pukul/impact material diperkecil ukuranya oleh karena gaya pukul yang mendadak. Sehingga karakteristik dari crusher ini mempunyai kecepatan tinggi, beroperasi kontinu dan mempunyai reduction ration tinggi bila dibanding dengan

28

secara tekan, kandungan air mencaoai laju keausan tinggi. Ukuran material masuk maksimum dibatasi 50-60% dari ukuran inlet . Jenis Jenis Crusher Jaw Crusher (compressive crusher) Pada umumnya jaw crusher banyak digunakan pada industri semen dikarenakan kontruksinya yang sederhana jika dibandingkan dengan crusher-crusher lain dan juga seiring digunakan sebagai primary crusher. Jenis crusher ini menggunakan gaya tekan untuk menghancurkan maerial/batuan , gaya tekan ini ditimbulkan karena adanya bagian yang bergerak disebut Moving plate dan Swing plate.

Adapun bentuknya ada dua macam yaitu berbentuk rata dari atas kebawah dan yang berbentuk cembung.Maksudnya dari kedua bentuk tersebut adalah untuk memperkecil timbulnya kemacetan.Bagian yang bergerak ini timbul disebabkan adanya gerakan roda gila (Excentric) sedangkan untuk bagian yang diam disebut fixplate atau stationare. Model/ukuran dari jaw crcusher biasanya ditentukan oleh ukuran bukaan feed opening. Misalnya jaw crusher yang digunakan sebagai peremuk tahap pertama memiliki commercial size 63x47, ini berarti mempunyai ukuran dari bagian atas swing jaw dan bagian atas fixid jaw.

Semua jaw crusher mempunyai discharge opening (pengeluaran) yang dapat diatur, minimum closed setting biasanya ¼ sampai 1/6 gape. Prinsip kerja jaw crusher ialah material yang masuk ke crushing chamber atau ruang penghancur (ruang antara fixed jaw dan swing jaw) akan tertekan dan terkompresi oleh swing jaw yang digerakan oleh tekanan toggle. Untuk melindungi dan mempermudah pecahan material, maka dipergunakan ribbed liners pada movable jaw dan fixid jaw .

Bila ditinjau pada toglenya jaw crusher dibagi 2,yaitu : Single toggle jaw crusher Gerakan dari swing jaw bergerak maju mundur serta naik turun. Biasanya dipergunakan untuk menghancurkan material yang abrasive, kelembaban yang

29

rendah dan material keras dengan ukuran material umpan atau feed size yang lebih kecil. Single toggle jaw crusher ini dapat dipergunakan sebagai primary crusher atau secondary crusher.Reduction ration sebagai primary crusher 5 : 1 – 7 : 1, secondary Crusher 3 : 1 - 5 : 1.

Double toggle jaw crusher Crusher ini mempunyai toggle ganda dan gerakan dari swing jaw hanya maju mundur (osilasi). Crusher ini dipergunakan untuk memecahkan material yang keras dan amat keras serta abrasive dengan kelembaban rendah serta ukuran umpan yang besar. Kerusakan pada crusher atau toggle plate dapat terjadi bila kita menghentikan oprasi crusher secara mendadak bila diruangan penghancur crusher material masih dalam keadaan penuh. Oleh karena itu sebelum menjalankan kembali crusher, ruang penghancur crusher harus dikosongkan terlebih dahulu.

Impact crusher Impact crusher merupakan alat pemecah/peremuk yang dapat digunakan pada tahap pertama dan kedua. Pada impact crusher gaya yabg dipakai untuk menghancurkan material ialah gaya pukul (impact). Disini dipergunakan impeler untuk melemparkan material dengan kecepatan yang tinggi ke arah pale impact yag keras dan kasar. Di Quarry D tipe dari impact crusher berupa singel impeller crusher yaitu impact crusher yang hanya mempunyai 1 impeller, terdiri atas : Impeller berputar dan dilengkapi dengan beaters/hammer yang berfungsi sebagai pemukul sekaligus sebagai pelempar material dan juga sebagai penghancur. Impact plate sebagai dinding impact dan sebagai landasan material.

Double shatf hammer crusher Double shatf hammer crusher sangat banyak digunakan di industri semen. Prinsip kerja sama dengan impact crusher yaitu reduction size terjadi karena impact, hanya pada double shaft hammer tidak digunakan impeler, jenis crusher ini lebih

30

tahan pada material basah campur tanah dan produk ukuran material akan relatif sama karena mempunyai saringan (great bar), memiliki reduction ration 1 : 40.

Hammer pada crusher terbuat dari material yang tahan aus dan pukulan, mempunyai wearing 1,5 – 3 gram\ton crused material dengan komposisi : C = 1 – 1,4 % Mn = 12 – 14 % Si = 0,4 – 1 % P = 0,006 %. Kecepatan Dari hammer biasanya 25 – 50 m/det & putaran 250 – 400 rpm bentuk dari hammer ada bermacam–macam. Sedangkan hammer yang ada pada Double shaft hammer di Quarry D bertipe bar hammer. Double shaft hammer crusher, terdiri dari : Dua buah rotor berputar berlawanan arah dan dilengkapi dengan 4 baris hammer/pemukul. Anvil sebagai landasan dan penahan material akan terpukul pertama diatas anvil Gate bar yang berfungsi sebagai landasan penahan kedua juga sebagai penyaring material, sehingga besar material tidak akan lebih besar dan lebar cela dua grate bar tersubut. Grate bar terdiri dari susunan besi dengan ukuran 30 x 310 cm. Prinsip kerja double shaft hammer crusher adalah material dihancurkan oleh pemgaruh impact dari hammer/palu dan breaker plate. Besarnya energi kinetic dari impact dapat dihitung = , dimana m = masa, dan v = kecepatan palu.

Penghancur pada Double shaft hammer crusher mangalami pecahan di 2 tingkat : 1. Material yang berukuran besar. Mekanisme pemecehan di sini adalah batu gamping dalam hoper turun dan jatuh pada appron feeder, dari appron feeder melalui in roler masuk kedalam crushing chamber dan langsung dipukul oleh hamer hingga hancur, batu gamping yang berukuran besar terlempar ke dinding crusher dan dipukul lagi oleh hammer dan begitu suterusnya sampai ukuran material 30mm. 2. Material yang berukuran kecil dari tahap pertama dipukul lagi oleh hammer dengan landasan berupa grate bar sehingga menjadi ukuran lebih kecil dan dapat lolos melalui lubang/celah antara grate bar.

2) Alat Transportasi

31

a. Weight Feeder Feeder adalah unit pengumpan crusher agar material yang masuk ke crusher dapat diatur dengan kecepatan yang sesuai dengan kebutuhan, sehingga operasi crusher manjadi stabil. Weigth feeder sendiri adalah suatu timbangan elektris mekani berbentuk conveyor yang secara langsung elakukan pengontrolan berat material penyusun yang akan diumpankan ke proses produksi. Weight feeder bertugas untuk mengatur aliran bahan baku yang akan dicampur menjadi penyusun semen, seperti batu kapur, pasir besi, pasir silica dan clay. Pada bagian finish mill weight feeder bertugas mencampur material setengah jadi , trash, gypsum, sebelum material tersebut digiling di dalam finish mill.

Macam–macam Feeder : 1. Apron feeder 2. Chain feeder 3. Grizzly feeder

Apron feeder terdiri atas : 1. Pan yaitu untuk menampung material dan juga sebagai pengangkut material tersebut. 2. Roller/roda yaitu sebagai penahan (dudukan) pan menggelinding diatas rail (rel) membawa material ke crusher. 3. Link untuk merangkai pan–pan. 4. Head shaf dan tai shaf sebagai penarik dan pembalik link/pan. 5. Rail (rel) sebagai jalan dari roller.

Chain feeder terdiri atas : 1. Lantai (plate) sebagai dasar dan juga penampung material. 2. Scraper untuk membawa material yang adad dilantai dasar. 3. Rantai (chain) sebagai perangkai scraper dan juga penarik material.

32

4. Head shaf dan tail shaf sebagai penarik dan pembalik lantai dan scraper.

Grizzly feeder terdiri atas : 1. Kisi–kisi/bar yang terpasang miring yang dapat menampung material sekaligus untuk menyeleksi material, dimana material yang halis akan lolos antara celah kisi–kisi yang lebih besar.

b. Belt conveyor Belt conveyor adalah alat angkut material secara kesinambungan baik dalam keadaan mirin tegak maupun mendatar yang menggunakan sistim belt (ban).Belt conveyor dapat dipakai secara efektif pada daerah yang relative datar namun dapat beroprasi secara optimal pada daerah kemiringan 12–200. Belt conveyor dapat digunakan untuk mengangkut material baik berupa unit load atau bulk material, yang dimasud dengan unit load adalah benda yang biasanya dapat dihitung jumlahnya satu persatu.Sedangkan bulk material adalah material berupa butir–butir atau serbuk.

Komponen utama belt conveyor yaitu : 

Belt Fungsinya untuk membawa material yang diangkut. Belt dibuat dari beberapa lapisan tenun benang kapas (cotton) yang tebal membentuk satu karkas. Kekuatan belt dinyatakan oleh jumlah lapisan (ply rate), misalnya 4,5,6 play, dst. Dan berat dari belt tersebut misalnya 28, 32, 36 oz tersebut.



Idler Berfungsi untuk menahan dan menyangga belt, menurut letak dan fungsinya, maka idler dibagi menjadi : Idler atas atau idler pengangkut atau idler pembawa (carrying idler). Dipergunakan untuk menahan bel bermuatan. Idler penahan (impact idler), yaitu idler yang ditempatkan ditempat pemuatan. Idler penahan (training idloer), yaitu idler yang dipakai untuk menjajaki agar belt tidak bergeser dari jalur yang

33

seharusnya. Idler bawah atau idler balik (retum idler) yaitu idler yang berguna untuk menahan belt kosong. 

Cantering Devince Untuk mencegah agar belt tidak meleset dari rollernya, untuk itu dikiri kanan belt dipasang idler menengah atau training idler.



Unit penggerak Pada belt conveyor tenaga gerak dipindahkan ke belt dengan adanya gaya gesek antara belt dengan puli penggerak, karena belt merekat disekeliling puli yang diputar oleh motor.



Pemberat (take–up atau counter weight) Yaitu komponen untuk mengatur tegangan belt dan untuk mencegah terjadinya slip antara belt dengan puli penggerak karena bertambah panjangnya belt.



Bending the belt Alat yang dipergunakan untuk melengkungkan belt adalah puli terakhir atau pertengahan, susunan roller, beban dan adanya sifat kelenturan belt.



Trippers Adalah alat untuk menumpahkan muatan pada suatu tempat tertentu, karena kadang–kadang muatan harus dicurahkan pada beberapa tempat yang berbeda dan bukan ujung belt.



Pembersih belt yaitu alat yang dipasang diujung bagian bawah belt agar material tidak merekat pada belt balik (retum ider), karena belt, puli dan idler yang bersih akan memperpanjang umur belt.



Skirt Adalah semacam sekat yang dipasang kiri kanan pada belt tempat pemuatan (loading point) yang terbuat dari logam dan dapat dipasang tegak atau miring yang gunaya untuk mencegah terjadinya ceceran.



Hold back Adalah alat untuk mencegah agar belt conveyor yang membawa muatan ke atas tidak berputar kembali ke bawah jika tenaga gerak tiba–tiba rusak dan dihentikan.



Kerangka (frame) adalah kontruksi baja yang menyangga seluruh susunan belt dan harus ditempatkan sedemikian rupa.

34



Motor penggerak Adalah motor listrik yang menggerakan drive puli dan motor harus disesuaikan dengan keperluan.

3) Sizing a. Screening / Ayakan Screening adalah unit penyaring/penyaleksi material untuk memisahkan material yang halus dan kasar, kecil dan besar. Dimana material dijatuhkan diatas plate screen yang berlubang–lubang sesuai dengan ukuran yang dikehandaki, sambil diayak/digetarkan maka material yang lebih kecil dari lubang akan jatuh dan yang lebih besar tetap diatas plate srcee.unit ini biasanya dipasang oleh close unit.

Beberapa jenis ayakan yang sering digunakan antara lain : 1. Grizzly, merupakan jenis ayakan statis, dimana material yang akan diayak mengikuti aliranpada posisi kemiringan tertentu. 2. Vibrating screen, ayakan dinamis dengan permukaan horizontal dan miring digerakkan padafrekuensi 1000 sampai 7000 Hz. Ayakan jenis ini mempunyai kapasitas tinggi, dengan efisiensipemisahan yang baik, yang digunakan untuk range yang luas dari ukuran partikel. 3. scillating screen, ayakan dinamis pada frekuensi yang lebih rendah dari vibrating screen(100-400 Hz) dengan waktu yang lebih lamam. 4. Reciprocating screen, ayakan dinamis dengan gerakan menggoyang, pukulan yang panjang(20200 Hz). Digunakan untuk pemindahan dengan pemisahan ukuran. 5. Shifting screen, ayakan dinamis dioprasikan dengan gerakan memutar dalam bidangpermukaan ayakan. Gerakan actual dapat berupa putaran, atau getaran memutar. Digunakanuntuk pengayakan material basah atau kering. 6. Revolving screen, ayakan dinamis dengan posisi miring, berotasi pada kecepatan rendah (10-20 rpm). Digunakan untuk pengayakan basah dari material-material yang relatif kasar, tetapimemiliki pemindahan yang besar dengan vibrating screen.

4) Penyimpanan

35

a. Clinker Storange Silo Sebuah tenmpat penampungan Clinker b. Cement Silo Berfungsi menampung semen dari pengotor sebelum masuk ke storange silo untuk pengepackkan c. Storange Silo Berfungsi untuk menmpung semen yang berasal dari finish mill setelah melewati vibrating screen untuk selanjutnya diumpankan ke dalam rotary packer. d. Stock pile Tempat penampungan bahan, terdiri atas dua sisi, bagian kanan sebagai tempat bahan menuju proses selanjutnya sedangkan bagian kiri digunakan untuk meletakkan bahan baku yang nantinya kan dimasukkan ke dalam crusher. e. Bin Bin biasanya terdiri dari empat buah yang masing- masing diisi dengan bahan baku dalam pembuatan semen.

5) Heat Exchanger Macam-macam Heat Exchanger: Alat Penukar Panas (Bagian 1) Dalam Bahasa Indonesia heat exchanger memiliki arti harfiah alat penukar panas. Namun di sini saya akan tetap menggunakan bahasa aslinya agar tidak terjadi kerancuan lebih lanjut. Pengertian ilmiah dari heat exchanger adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mentransfer energi panas (entalpi) antara dua atau lebih fluida, antara permukaan padat dengan fluida, atau antara partikel padat dengan fluida, pada temperatur yang berbeda serta terjadi kontak termal. Lebih lanjut, heat exchangerdapat pula berfungsi sebagai alat pembuang panas, alat sterilisasi, pesteurisasi, pemisahan campuran, distilisasi (pemurnian, ekstraksi), pembentukan konsentrat, kristalisasi, atau juga untuk mengontrol sebuah proses fluida. Satu bagian terpenting dari heat exchanger adalah permukaan kontak panas. Pada

36

permukaan inilah terjadi perpindahan panas dari satu zat ke zat yang lain. Semakin luas bidang kontak total yang dimiliki oleh heat exchanger tersebut, maka akan semakin tinggi nilai efisiensi perpindahan panasnya. Pada kondisi tertentu, ada satu komponen tambahan yang dapat digunakan untuk meningkatkan luas total bidang kontak perpindahan panas ini. Komponen tersebut adalah sirip.

37

MACAM-MACAM HEAT EXCHANGER Heat exchanger dapat diklasifikasikan menjadi berbagai jenis berdasarkan beberapa aspek. Secara ringkas macam-macam heat exchanger dapat digambarkan menjadi bagan di atas. Untuk lebih jelasnya

akan kita bahas

satu

persatu

macam-macam heat

exchanger tersebut.

A. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Proses Transfer Panas 1. Heat Exchanger Tipe Kontak Tak Langsung Heat exchanger tipe ini melibatkan fluida-fluida yang saling bertukar panas dengan adanya lapisan dinding yang memisahkan fluida-fluida tersebut. Sehingga pada heat exchanger jenis ini tidak akan terjadi kontak secara langsung antara fluida-fluida yang terlibat. Heat exchanger jenis ini masih dibagi menjadi beberapa jenis lagi, yaitu: 

Heat Exchanger Tipe Direct-Transfer Pada heat exchanger tipe ini, fluida-fluida kerja mengalir secara terus-menerus dan saling bertukar panas dari fluida panas ke fluida yang lebih dingin dengan melewati dinding pemisah. Yang membedakan heat exchanger tipe ini dengan tipe kontak tak langsung lainnya adalah aliran fluida-fluida kerja yang terusmenerus mengalir tanpa terhenti sama sekali. Heat exchanger tipe ini sering disebut juga dengan heat exchanger recuperator.



Storage Type Exchanger Heat exchanger tipe ini memindahkan panas dari fluida panas ke fluida dingin secaraintermittent (bertahap) melalui dinding pemisah. Sehingga pada jenis ini, aliran fluida tidak secara terus-menerus terjadi, ada proses penyimpanan sesaat sehingga energi panas lebih lama tersimpan di dinding-dinding pemisah antara fluida-fluida tersebut. Tipe ini biasa pula disebut dengan regenerative heat exchanger.



Fluidized-Bed Heat Exchanger

38

Heat exchanger tipe ini menggunakan sebuah komponen solid yang berfungsi sebagai penyimpan panas yang berasal dari fluida panas yang melewatinya. Fluida panas yang melewati bagian ini akan sedikit terhalang alirannya sehingga kecepatan aliran fluida panas ini akan menurun, dan panas yang terkandung di dalamnya dapat lebih efisien diserap oleh padatan tersebut. Selanjutnya fluida dingin mengalir melalui saluran pipa-pipa yang dialirkan melewati padatan penyimpan panas tersebut, dan secara bertahap panas yang terkandung di dalamnya ditransfer ke fluida dingin.

Fluidized-Bed Heat Exchanger Heat Exchanger Tipe Kontak Langsung Suatu alat yang di dalamnya terjadi perpindahan panas antara satu atau lebih fluida dengan diikuti dengan terjadinya pencampuran sejumlah massa dari fluida-fluida tersebut disebut dengan heat exchanger tipe kontak langsung. Perpindahan panas yang diikuti percampuran fluida-fluida tersebut, biasanya diikuti dengan terjadinya perubahan fase dari salah satu atau labih fluida kerja tersebut. Terjadinya perubahan fase tersebut menunjukkan terjadinya perpindahan energi panas yang cukup besar. Perubahan fase tersebut juga meningkatkan kecepatan perpindahan panas yang terjadi. Macam-macam dari heat exchanger tipe ini antara lain adalah: 

Immiscible Fluid Exchangers

39

Heat exchanger tipe ini melibatkan dua fluida dari jenis berbeda untuk dicampurkan sehingga terjadi perpindahan panas yang diinginkan. Proses yang terjadi kadang tidak akan mempengaruhi fase dari fluida, namun bisa juga diikuti dengan proses kondensasi maupun evaporasi. Salah satu penggunaan heat exchanger ini adalah pada sebuah alat pembangkit listrik tenaga surya berikut. .



Gas-Liquid Exchanger Pada tipe ini, ada dua fluida kerja dengan fase yang berbeda yakni cair dan gas. Namun umumnya kedua fluida kerja tersebut adalah air dan udara. Salah satu aplikasi yang paling umum dari heat exchanger tipe ini adalah pada cooling tower tipe basah. Cooling tower biasa dipergunakan pada pembangkit-pembangkit listrik tenaga uap yang terletak jauh dari sumber air. Udara bekerja sebagai media pendingin, sedangkan air bekerja sebagai media yang didinginkan. Air disemprotkan ke dalam cooling tower sehingga terjadi percampuran antara keduanya diikuti dengan perpindahan panas. Sebagian air akan terkondensasi lagi

40

sehingga terkumpul pada sisi bawah cooling tower, sedangkan sebagian yang lain akan menguap dan ikut terbawa udara ke atmosfer.

Wet Cooling Tower Termasuk ke Dalam Heat Exchanger Tipe Direct-Contact 

Liquid-Vapour Exchanger Perpindahan panas yang terjadi antara dua fluida berbeda fase yakni uap air dengan air, yang juga diikuti dengan pencampuran sejumlah massa antara keduanya, termasuk ke dalam heat exchangertipe kontak langsung. Heat exchanger tipe ini dapat berfungsi untuk menurunkan temperatur uap air dengan jalan menyemprotkan sejumlah air ke dalam aliran uap air tersebut (pada boiler proses ini biasa disebut dengan desuperheater spray) atau juga berfungsi untuk meningkatkan temperatur air dengan mencampurkan uap air ke sebuah aliran air (proses ini terjadi pada bagian deaerator pada siklus pembangkit listrik tenaga uap).

B. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Jumlah Fluida Kerja Sebagaan besar proses perpindahan panas antar fluida, melibatkan hanya dua jenis fluida yang berbeda. Semisal air dengan air, uap dengan air, uap dengan air laut, dan lain sebagainya. Namun ada pula heat exchanger yang melibatkan lebih dari dua fluida kerja yang berbeda jenis. Umumnya heat exchanger jenis ini digunakan pada proses-proses kimiawi, seperti pada contoh sistem di bawah ini yaitu proses penghilangan kandungan nitrogen dari bahan baku gas alam. Pada sistem ini dihasilkan gas alam dengan kandungan nitrogen yang lebih rendah sehingga penggunaan gas alam tersebut pada kebutuhan porses pembakaran selanjutnya dapat lebih efisien.

41

Proses Pengolahan Gas Alam Melibatkan Multi Fluid Heat Exchanger C. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Bidang Kotak Perpindahan Panas Pengklasifikasian heat exchanger selanjutnya adalah berdasarkan luas bidang kontak terjadinya perpindahan panas antar fluida. Parameter yang digunakan dalam pengklasifikasian ini adalah sebuah satuan besar luas permukaan bidang kontak di setiap volume heat exchanger. Semakin luas permukaan bidang kontak perpindahan panas per satuan volume, maka akan semakin besar efisiensi perpindahan panas yang didapatkan. Namun hal tersebut harus juga memperhatikan jenis fluida kerja yang digunakan. Semakin besar kandungan partikel di dalam fluida tersebut, maka semakin rendah juga kebutuhan luas permukaan bidang kontak perpindahan panas pada heat exchanger. Pengklasifikasian heat exchanger berdasarkan hal ini antara lain adalah Compact Heat Exchangerdengan luas bidang kontak di atas 700 m2/m3; Laminar Flow Heat Exchanger dengan luas bidang permukaan di atas 3000 m2/m3; serta Micro Heat Exchanger dengan luas bidang kontak di atas 15000 m2/m3. Untuk lebih jelasnya mari kita perhatikan gambar di bawah ini.

42

Klasifikasi Heat Exchanger Berdasarkan Luas Permukaan Perpindahan Panas D. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Desain Konstruksi Pengklasifikasian heat exchanger berdasarkan desain konstruksinya, menjadi pengklasifikasian yang paling utama dan

banyak jenisnya. Secara umum heat

exchangerdapat dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yakni tipe tubular, tipe plat, tipe extended-surface, dan tipe regeneratif. Sebenarnya masih ada beberapa jenis heat exchanger dengan desain lain seperti scraped surface exchanger, tank heater, cooler cartridge exchanger, dan lain sebagainya. Namun untuk lebih ringkasnya akan kita bahas empat tipe heat exchanger yang utama tersebut.  Heat Exchanger Tipe Tubular Heat exchanger tipe ini melibatkan penggunaan tube pada desainnya. Bentuk penampang tubeyang digunakan bisa bundar, elips, kotak, twisted, dan lain sebagainya. Heat exchanger tipe tubular didesain untuk dapat bekerja pada tekanan tinggi, baik tekanan yang berasal dari lingkungan kerjanya maupun perbedaan tekanan tinggi antar fluida kerjanya. Tipe tubular sangat umum digunakan untuk fluida kerja cair-cair, cair-uap, cair-gas, ataupun juga gas-gas. Namun untuk penggunaan pada fluida kerja gas-cair atau juga gas-gas, khusus untuk digunakan pada kondisi fluida kerja bertekanan dan bertemperatur tinggi sehingga tidak ada jenis heat exchanger lain yang mampu untuk bekerja pada kondisi tersebut. Berikut adalah beberapa jenis heat exchangertipe tubular: 43

1. Shell & Tube Heat exchanger tipe shell & tube menjadi satu tipe yang paling mudah dikenal. Tipe ini melibatkan tube sebagai komponen utamanya. Salah satu fluida mengalir di dalam tube, sedangkan fluida lainnya mengalir di luar tube. Pipa-pipa tube didesain berada di dalam sebuah ruang berbentuk silinder yang disebut dengan shell, sedemikian rupa sehingga pipa-pipa tubetersebut berada sejajar dengan sumbu shell.

Heat Exchanger Tipe Shell & Tube (a) satu jalur shell, satu jalur tube (b) satu jalur shell, dua jalur tube Komponen-komponen utama dari heat exchanger tipe shell & tube adalah sebagai berikut: Tube. Pipa tube berpenampang lingkaran menjadi jenis yang paling banyak digunakan padaheat exchanger tipe ini. Desain rangkaian pipa tube dapat bermacam-macam sesuai dengan fluida kerja yang dihadapi.

44

Macam-macam Rangkaian Pipa Tube Pada Heat Exchanger Shell & Tube Shell. Bagian ini menjadi tempat mengalirnya fluida kerja yang lain selain yang mengalir di dalam tube. Umumnya shell didesain berbentuk silinder dengan penampang melingkar. Material untuk membuat shell ini adalah pipa silindris jika diameter desain dari shell tersebut kurang dari 0,6 meter. Sedangkan jika lebih dari 0,6 meter, maka digunakan bahan plat metal yang dibentuk silindris dan disambung dengan proses pengelasan. 2. Heat Exchanger Tipe Plate (Plat) Heat exchanger tipe ini menggunakan plat tipis sebagai komponen utamanya. Plat yang digunakan dapat berbentuk polos ataupun bergelombang sesuai dengan desain yang dikembangkan. Heat exchangerjenis ini tidak cocok untuk digunakan pada tekanan fluida kerja yang tinggi, dan juga pada diferensial temperatur fluida yang tinggi pula. Berikut adalah beberapa jenis heat exchanger tipe plat: a. Heat exchanger tipe plat dengan gasket. Heat exchanger tipe ini termasuk tipe yang banyak dipergunakan pada dunia industri, bisa digunakan sebagai pendingin air, pendingin oli, dan sebagainya. Prinsip kerjanya adalah aliran dua atau lebih fluida kerja diatur oleh adanya gasket-gasket yang didesain sedemikian rupa sehingga masing-masing fluida dapat mengalir di plat-plat yang berbeda.

45

Heat Exchanger Plat Tipe Gasket Gasket berfungsi utama sebagai pembagi aliran fluida agar dapat mengalir ke plat-plat secara selang-seling. Gambar di bawah ini menunjukkan desain gasket sehingga di satu sisi plat fluida 1 masuk ke area plat yang (a), sedangkan gasket yang lain mengarahkan fluida 2 agar masuk ke sisi plat (b).

Desain Gasket Untuk Pendistribusian Fluida Kerja

46

b. Heat exchanger tipe ini termasuk tipe yang cukup murah dengan koefisien perpindahan panas yang baik. Selain itu tipe ini juga mudah dalam hal perawatannya, karena proses bongkar-pasang yang lebih mudah jika dibandingkan tipe lain seperti shell & tube. Namun di sisi lain, tipe ini tidak cocok jika digunakan pada aliran fluida dengan debit tinggi. Dan seperti yang telah saya singgung di atas bahwa heat exchanger tipe ini tidak cocok digunakan pada tekanan dan temperatur kerja fluida yang tinggi, hal ini berkaitan dengan kekuatan dari material gasket yang digunakan. c. Welded Plate Heat Exchanger (WPHE). Satu kelemahan yang paling mendasar dari heat exchanger plat dengan gasket, adalah adanya penggunaan gasket tersebut. Hal tersebut membatasi kemampuan heat exchanger sehingga hanya

fluida-fluida

jenis

tertentu

yang

dapat

menggunakan heat

exchanger tipe ini. Untuk mengatasi hal tersebut, digunakanlah heat exchanger tipe plat yang menggunakan sistem pengelasan sebagai pengganti sistem gasket. Sehingga heat exchanger tipe ini lebih aman jika digunakan pada fluida kerja dengan temperatur maupun tekanan kerja tinggi. Hanya saja tentu heat exchanger tipe ini menjadi kehilangan kemampuan fleksibilitasnya dalam hal bongkar-pasang dan perawatan.

Elemen Plat Pada WPHE

47

Salah Satu Desain Welded Plate Heat Exchanger d. Spiral Plate Heat Exchanger. Heat exchanger tipe ini menggunakan desain spiral pada susunan platnya, dengan menggunakan sistem sealing las. Aliran dua fluida di dalam heat exchangertipe ini dapat berbentuk tiga macam yakni (1) dua aliran fluida spiral mengalir berlawanan arah (counterflow), (2) satu fluida mengalir spiral dan yang lainnya bersilangan dengan fluida pertama (crossflow), (3) satu fluida mengalir secara spiral dan yang lainnya mengalir secara combinasi antara spiral dengan crossflow.

48

Desain Heat Exchanger Plat Tipe Spiral Heat exchanger tipe ini sangat cocok digunakan untuk fluida dengan viskositas tinggi atau juga fluida yang mengandung material-maerial pengotor yang dapat menimbulkan tumpukan kotoran di dalam elemen heat exchanger. Hal ini disebabkan karena desainnya yang satu lintasan, sehingga apabila terjadi penumpukan kotoran di satu titik, maka secara alami kecapatan aliran fluida pada titik tersebut akan meningkat, sehingga kotoran tadi akan terkikis sendiri oleh fluida kerja tersebut. Karena kelebihan inilah sehingga heat exchanger tipe ini sangat cocok untuk digunakan pada fluida kerja dengan viskositas sangat tinggi, fluidaslurries (semacam lumpur), air limbah inidustri, dan sejenisnya. 3. Heat Exchanger Dengan Sirip (Extended Surface) Satu kelemahan dari heat exchanger tipe tubular dan plat adalah koefisien perpindahan panas yang relatif rendah, yakni hanya mampu mencapai maksimal 60%. Hal ini dikarenakan angka perbandingan luas permukaan perpindahan panas tiap satuan volume yang rendah, yaitu kurang dari 700 m2/m3. Sehingga salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi perpindahan panas adalah dengan jalan meningkatkan luas permukaan perpindahan panas, yakni dengan menggunakan sirip. Prinsip dasarnya adalah, (1) dengan adanya

49

sirip ini maka permukaan kontak terjadinya perpindahan panas semakin luas sehingga meningkatkan efisiensi perpindahan panas; (2) pada fluida mengalir, dengan adanya sirip ini maka aliran fluida akan sedikit terhambat sehingga didapatkan waktu untuk transfer panas yang lebih lama dan efektif. E. Macam-macam Heat Exchanger Berdasarkan Bentuk Aliran Fluida Penentuan desain aliran fluida di dalam sebuah heat exchanger tergantung dari kebutuhan tingkat keefektifan perpindahan panas yang diinginkan, penurunan tekanan yang diijinkan, kecepatan aliran fluida minimum dan maksimum yang diperbolehkan, bentuk aliran fluida, desain bentuk heat exchanger, tegangan termal yang diijinkan, perubahan temperatur yang dibutuhkan, desain sistem perpipaan, serta berbagai pertimbangan yang lain. Sebelum lebih jauh membahas jenis-jenis heat exchangerberdasarkan tipe aliran fluidanya, mari kita pahami tentang adanya tipe aliran multipass pada sebuahheat exchanger.

50

Fluida yang mengalir di dalam sebuah heat exchanger bisa berupa single-pass atau juga multi-pass. Dikatakan single-pass yakni apabila fluida mengalir hanya satu kali di dalam heat exchanger. Sedangkan dikatakan multi-pass apabila fluida mengalir lebih dari satu kali di dalam sebuah heat exchanger. Dari konsep multi-pass tersebut, berikut adalah beberapa tipe heat exchanger berdasarkan bentuk aliran fluida: 1. Heat Exchanger Tipe Single-Pass 

Counterflow

Heat

Exchanger.

Fluida-fluida

yang

mengalir

pada heat

exchanger tipe ini berada saling sejajar, akan tetapi memiliki arah yang saling berlawanan. Desain ini menghasilkan efisiensi perpindahan panas yang paling baik diantara jenis heat exchanger yang lain. Hal ini disebabkan karena fluida dingin yang masuk ke dalam exchanger akan bertemu dangan fluida sumber panas yang akan keluar dari exchanger, dimana fluida ini sudah mengalami penurunan panas. Begitu pula pada sisi outlet fluida yang dipanaskan, ia akan dipanaskan oleh fluida sumber panas yang baru saja masuk ke exchanger tersebut. Untuk lebih jelasnya, mari kita perhatikan gambar berikut.

51

Skema Counter Flow Heat Exchanger

Kurva Perubahan Temperatur 2 Fluida Pada Counter Flow Heat Exchanger C = Laju kapasitas panas fluida T = Temperatur Subscribe “h” dan “c” = masing-masing untuk fluida panas dan dingin Subscribe “i” dan “o” = masing-masing untuk sisi inlet dan outlet 

Paralelflow Heat Exchanger. Fluida-fluida kerja pada heat exchanger tipe ini mengalir sejajar dan memiliki arah aliran yang sama antara fluida satu dengan yang lainnya. Fluida-fluida tersebut masuk dan keluar heat exchanger melalui sisi yang sama. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini.

52

Skema Paralel Flow Heat Exchanger

Kurva Perubahan Temperatur 2 Fluida Pada Paralel Flow Heat Exchanger

Desain aliran fluida yang searah pada heat exchanger tipe ini, menghasilkan tingkat efisiensi perpindahan panas yang buruk di antara semua heat exchanger tipe single-pass. Oleh karena itu tipe ini digunakan pada kondisikondisi khusus yakni: 1. Heat exchanger menggunakan material yang sensitif terhadap temperatur, penggunaan fluida dengan viskositas tinggi, atau temperatur inlet fluida panas yang mencapai 1100oC. 2. Jika fluida sumber panas akan mencapai titik beku pada saat didinginkan pada heat exchanger. 3. Dibutuhkan kondisi heat exchanger yang lebih bersih, karena temperatur dinding heat exchanger tipe paralel flow yang lebih dingin dibandingkan dengan tipe yang lain menyebabkan lebih sulitnya terbentuk kerak di dalam elemennya. 4. Membantu

mencapai

fase

terbentuknya nucleat

boiling pada

proses

pembentukan uap air. 5. Jika dibutuhkan efisiensi perpindahan panas yang rendah dan laju perpindahan panas yang stabil di sepanjang permukaan elemen heat exchanger. 

Crossflow Heat Exchanger. Dua fluida yang mengalir di heat exchanger tipe ini memiliki arah yang saling tegak lurus atau bersilangan. Secara termodinamik, tipe 53

ini memiliki efisiensi perpindahan panas yang lebih rendah daripada tipe counterflow tetapi lebih tinggi daripada tipe paralelflow. Perpindahan panas yang paling efisien terjadi pada sudut-sudut aliran. Untuk lebih jelasnya mari kita perhatikan gambar-gambar berikut.

a) Heat exchanger tipe plat. b) Heat exchanger tipe serpentine (single tube)

Distribusi Perpindahan Panas Pada Crossflow Heat Exchanger 

Split-flow Heat Exchanger. Heat exchanger ini berdesain shell & tube dengan satu fluida yang masuk ke sisi shell melalui bagian tengah lalu mengalir secara longitudinal ke dua arah, berbelok 180o pada ujung-ujung shell dan berkumpul untuk keluar melalui sisi outlet. Fluida yang lain mengalir lurus dan hanya satu arah melintasi sisi tube. Untuk lebih memahami tipe ini, mari kita perhatikan gambar di bawah ini.

54

(a) Heat Exchanger Tipe Single-pass Split-Flow (b) Distribusi temperatur pada Split-Flow Heat Exchanger Divided-flow Heat Exchanger. Pada tipe ini, salah satu fluida masuk ke sisi shell melalui inlet yang terletak pada tengah-tengah heat exchanger. Di dalam sisi shell, fluida ini mengalir ke dua arah dan keluar melalui dua outlet. Fluida yang lain mengalir lurus pada sisi tube. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada gambar berikut.

55

(a) Heat Exchanger Tipe Single-pass Divided-Flow (b) Distribusi temperatur pada Divided-Flow Heat Exchanger 

Heat Exchanger Tipe Multipass Jika pada sebuah desain heat exchanger membutuhkan panjang lintasan fluida yang teramat panjang, kecepatan aliran yang terlalu kecil, ataupun efektifitas perpindahan panas yang rendah, maka dipergunakan heat exchanger tipe multipass atau bisa juga dengan menggunakan beberapa heat exchanger tipe singlepass yang disusun secara seri. Salah satu keuntungan dari tipe multipass adalah dengan meningkatnya nilai efisiensi perpindahan panas lebih dari tipe singlepass, namun memiliki kerugian yakni meningkatnya pressure drop. o Multipass Crossflow Exchanger. Heat exchanger tipe ini menyederhanakan desain seri atau paralel dari beberapa heat exchanger menjadi lebih compact dan tidak memakan banyak ruang. Tersusun atas dua atau lebih fluida kerja yang mengalir dengan arah aliran yang saling tegak lurus. Untuk lebih memahami konsep heat exchanger mari kita perhatikan gambar berikut.

56

Skema Heat Exchanger Tipe Multipass (a) Multipass dengan susunan seri (b) Multipass dengan susunan paralel (c) Multipass dengan susunan kombinasi o Multipass Shell & Tube Exchanger. Heat exchanger tipe shell & tube yang memiliki lintasan tube lebih dari satu kali maka ia termasuk ke dalam tipe multipass. Secara umum ada tiga bentuk desain shell & tube heat exchanger yang dikenal, yaitu: 1. Parallel Counter Flow Exchanger. Tipe ini dapat menggunakan dua aliran tube atau bahkan lebih. Desain aliran fluida pada sisi shell berkelak-kelok untuk meningkatkan efisiensi perpidahan panas.

Heat Exchanger Shell & Tube Multipass Beserta Distribusi Perpindahan Panas 57

2. Parallel Split-Flow Exchanger. Tipe ini memecah aliran fluida yang mengalir pada sisi shellmenjadi dua arah yang berbeda namun tetap keluar melalui sisi outlet yang sama.

Shell & Tube Heat Exchanger Parallel Split-Flow 3. Devided Flow Exchanger. Fluida sisi shell pada heat exchanger tipe ini mengalir masuk melalui satu inlet, namun keluar melalui dua sisi outlet yang berbeda.

58

Shell & Tube Heat Exchanger Devided Flow o Multipass Plate Exchanger. Heat exchanger plate tipe multipass sangat banyak digunakan pada dunia industri. Jumlah lapisan plat menentukan jumlah jalur aliran yang digunakan. Semakin banyak jumlah plat, maka akan semakin banyak jalur aliran fluida, sehingga efektifitas perpindahan panas pun ikut meningkat. Selain itu pula tipe ini tidak membutuhkan ruang yang besar untuk penggunaan plat yang berlapis-lapis.

59

Skema Multipass Plate Heat Exchanger 6) Pengeringan Prinsip dasar dan mekanisme pengeringan

60

Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama panas harus di transfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus di transfer melalui struktur bahan selama

61

proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus di sediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar supaya dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang di keringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Makin tinggi suhu dan kecepatan aliran udara pengeringan makin cepat pula proses pengeringan berlangsung. Makin tinggi suhu udara pengering, makin besar energi panas yang di bawa udara sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang di uapkan dari permukaan bahan yang dikeringkan. Jika kecepatan aliran udara pengering makin tinggi maka makin cepat massa uap air yang dipindahkan dari bahan ke atmosfer. Kelembaban udara berpengaruh terhadap proses pemindahan uap air. Pada kelembaban udara tinggi, perbedaan tekanan uap air didalam dan diluar bahan kecil, sehingga pemindahan uap air dari dalam bahan keluar menjadi terhambat. Pada pengeringan dengan menggunakan alat umumnya terdiri dari tenaga penggerak dan kipas, unit pemanas (heater) serta alat-alat kontrol. Sebagai sumber tenaga untuk mengalirkan udara dapat digunakan blower. Sumber energi yang dapat digunakan pada unit pemanas adalah tungku, gas, minyak bumi, dan elemen pemanas listrik. Proses utama dalam pengeringan adalah proses penguapan air maka perlu terlebih dahulu diketahui karakteristik hidratasi bahan pangan yaitu sifat-sifat bahan yang meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul air yang dikandungnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air dalam bahan pangan dinyatakan dengan kadar air dan aktivitas air, sedangkan peranan air di udara dinyatakan dengan kelembaban relatif dan kelembaban mutlak. Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut: 1. Air bergerak melalui tekanan kapiler. 2. Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan disetiap bagian bahan. 3. Penarikan air ke permukaan bahan disebabkan oleh absorpsi dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari bahan. 4. Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap. Metode Umum Pengeringan Metode dan proses pengeringan dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara yang berbeda. Proses pengeringan dapat dikelompokkkan sebagai: 1. Batch; bahan dimasukkan ke dalam peralatan pengering dan pengering berlangsung selama periode waktu tertentu. 2. Kontinu; bahan ditambahkan secara terus-menerus ke dalam pengering dan bahan kering dipindahkan secara terus-menerus. Jenis-jenis dryers 62

A. Tray dryer Pengering baki (tray dryer) disebut juga pengering rak atau pengering kabinet, dapat digunakan untuk mengeringkan padatan bergumpal atau pasta, yang ditebarkan pada baki logam dengan ketebalan 10-100 mm. Pengeringan jenis baki atau wadah adalah dengan meletakkan material yang akan dikeringkan pada baki yang lansung berhubungan dengan media pengering. Cara perpindahan panas yang umum digunakan adalah konveksi dan perpindahan panas secara konduksi juga dimungkinkan dengan memanaskan baki tersebut. Rangka bak pengering terbuat dari besi, rangka bak pengerik di bentuk dan dilas, kemudian dibuat dinding untuk penyekat udara dari bahan plat seng dengan tebal 0,3mm. Dinding tersebut dilengketkan pada rangka bak pengering dengan cara di revet serta dilakukan pematrian untuk menghindari kebocoran udara panas. Kemudian plat seng dicat dengan warna hitam buram,agar dapat menyerap panas dengan lebih cepat. Pada bak pengering dilengkapi dengan pintu yang berguna untuk memasukan dan mengeluarkan produk yang dikeringkan. Di pintu tersebut dibuat kaca yang mamungkinkan kita dapat mengetahui temperature tiap rak, dengan cara melihat thermometer yang sengaja digantungkan pada setiap rak pengering. Di bagian atas bak pengering dibuat cerobong udara, bertujuan untuk memperlancar sirkulasi udara pada proses pengeringan.

Tray Dryer

63

Spesifikasi Alat Dan Cara Kerja Alat Alat pengering tipe rak (tray dryer) mempunyai bentuk persegi dan di dalamnya berisi rak-rak yang digunakan sebagai tempat bahan yang akan dikeringkan. Pada umumnya rak tidak dapat dikeluarkan. Beberapa alat pengering jenis itu rak-raknya mempunyai roda sehingga dapat dikeluarkan dari alat pengering. Ikan-ikan diletakkan di atas rak yang terbuat dari logam dengan alas yang berlubang-lubang. Kegunaan dari lubang tersebut untuk mengalirkan udara panas dan uap air. Ukuran rak yang digunakan bermacam-macam, ada yang luasnya 200 2 cm dan ada juga yang 400 cm2. Luas rak dan besar lubang-lubang rak tergantung pada bahan yang akan dikeringkan. Selain alat pemanas udara, biasanya juga digunakan kipas (fan) untuk mengatur sirkulasi udara dalam alat pengering. Kipas yang digunakan mempunyai kapasitas aliran 7-15 fet per detik. Udara setelah melewati kipas masuk ke dalam alat pemanas, pada alat tersebut udara dipanaskan lebih dahulu kemudian dialirkan diantara rak-rak yang sudah berisi bahan. Arah aliran udara panas di dalam alat pengering dapat dari atas ke bawah dan juga dari bawah ke atas. Suhu yang digunakan serta waktu pengeringan ditentukan menurut keadaan bahan. Biasanya suhu yang digunakan berkisar antara 80-1800C. Tray dryer dapat digunakan untuk operasi dengan keadaan vakum dan seringkali digunakan untuk operasi dengan pemanasan tidak langsung. Uap air dikeluarkan dari alat pengering dengan pompa vakum. Alat tersebut juga digunakan untuk mengeringkan hasil pertanian berupa biji-bijian. Bahan diletakkan pada suatu bak yang dasarnya berlubang-lubang untuk melewatkan udara panas. Bentuk bak yang digunakan ada yang persegi panjang dan ada juga yang bulat. Bak yang bulat biasanya digunakan apabila alat pengering menggunakan pengaduk, karena pengaduk berputar mengelilingi bak. Kecepatan pengadukan berputar disesuaikan dengan bentuk bahan yang dikeringkan, ketebalan bahan, serta suhu pengeringan. Biasanya putaran pengaduk sangat lambat karena hanya berfungsi untuk menyeragamkan pengeringan. B. Drum (Rotary) Dryer Rotary dryer atau bisa disebut drum dryer merupakan alat pengering berbentuk sebuah drum yang berputar secara kontinyu yang dipanaskan dengan tungku atau gasifier. Alat pengering ini dapat bekerja pada aliran udara melalui poros silinder pada suhu 1200-1800 oF tetapi pengering ini lebih seringnya digunakan pada suhu 400-900 oF. Rotary dryer sudah sangat dikenal luas di kalangan industri karena proses pengeringannya jarang menghadapi kegagalan baik dari segi output kualitas maupun kuantitas. Namun sejak terjadinya kelangkaan dan 64

mahalnya bahan bakar minyak dan gas, maka teknologi rotary dryer mulai dikembangkan untuk berdampingan dengan teknologi bahan bakar substitusi seperti burner batubara, gas sintesis dan sebagainya. Pengering rotary dryer biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk bubuk, granula, gumpalan partikel padat dalam ukuran besar. Pemasukkan dan pengeluaran bahan terjadi secara otomatis dan berkesinambungan akibat gerakan vibrator, putaran lubang umpan, gerakan berputar dan gaya gravitasi. Sumber panas yang digunakan dapat berasal dari uap listrik, batubara, minyak tanah dan gas. Debu yang dihasilkan dikumpulkan oleh scrubber dan penangkap air elektrostatis. Secara umum, alat rotary dryer terdiri dari sebuah silinder yang berputar di atas sebuah bearing dengan kemiringan yang kecil menurut sumbu horisontal, rotor, gudang piring, perangkat transmisi, perangkat pendukung, cincin meterai, dan suku cadang lainnya.. Panjang silinder biasanya bervariasi dari 4 sampai lebih dari 10 kali diameternya (bervariasi dari 0,3 sampai 3 m). Feed padatan dimasukkan dari salah satu ujung silinder dan karena rotasi, pengaruh ketinggian dan slope kemiringan, produk keluar dari salah satu ujungnya. Pengering putar ini dipanaskan dengan kontak langsung gas dengan zat padat atau dengan gas panas yang mengalir melalui mantel luar, atau dengan uap yang kondensasi di dalam seperangkat tabung longitudinal yang dipasangkan pada permukaan dalam selongsong.

65

Rotary Dryer (Drum Dryer) Pada alat pengering rotary dryer terjadi dua hal yaitu kontak bahan dengan dinding dan aliran uap panas yang masuk ke dalam drum. Pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan dinding disebut konduksi karena panas dialirkan melalui media yang berupa logam. Sedangkan pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan aliran uap disebut konveksi karena sumber panas merupakan bentuk aliran. Pada pengeringan dengan menggunakan alat ini penyerapan panas mudah dilakukan dan terjadi penyusutan bobot yang lebih tajam dibandingkan dengan penurunan pembobotan yang dialami tray dryer. Pengeringan pada rotary dryer dilakukan pemutaran berkali-kali sehingga tidak hanya permukaan atas yang mengalami proses pengeringan, namun juga pada seluruh bagian yaitu atas dan bawah secara bergantian, sehingga pengeringan yang dilakukan oleh alat ini lebih merata dan lebih banyak mengalami penyusutan. Selain itu rotary ini mengalami pengeringan berturut-turut selama satu jam tanpa dilakukan penghentian proses pengeringan. Pengering rotary ini terdiri dari unit-unit silinder, dimana bahan basah masuk diujung yang satu dan bahan kering keluar dari ujung yang lain. Proses pengeringan terjadi ketika bahan dimasukkan ke dalam silinder yang berputar kemudian bersamaan dengan itu aliran panas mengalir dan kontak dengan bahan. Didalam drum yang berputar terjadi gerakan pengangkatan bahan dan menjatuhkannya dari atas ke bawah sehingga kumpulan bahan basah yang menempel tersebut terpisah dan proses pengeringan bisa berjalan lebih efektif. Pengangkatan memerlukan desain yang hati-hati untuk mencegah dinding yang asimetri. Selain itu bahan bergerak dari bagian ujung dryer keluar menuju bagian ujung lainnya akibat kemiringan drum. Bahan yang telah kering kemudian keluar melalui suatu lubang yang berada di bagian belakang pengering drum. Sumber panas didapatkan dari gas yang diubah menjadi uap panas dengan cara pembakaran. Kontak yang terjadi antara padatan dan gas pada alat pengering rotary dryer dilengkapi dengan flights, yang diletakkan di sepanjang silinder rotary dryer. Volume material yang ditransport oleh flights antara 10 sampai 15 % dari total volume material yang terdapat di dalam rotary dryer. Mekanismenya sebagai berikut, pada saat silinder pengering berputar, padatan diambil keatas oleh flights, terangkat pada jarak tertentu kemudian terhamburkan melalui udara. Kebanyakan pengeringan terjadi pada saat seperti proses ini, dimana padatan berkontak dengan gas. Flights juga berfungsi untuk mentransfer padatan melalui silinder. Proses yang terjadi di dalam rotary dryer sangat kompleks dan masih sedikit dimengerti dengan baik sehingga menjadi obyek penelitian dari banyak peneliti. Untuk dapat menganalisis dan mendesain sistem rotary dryer secara benar dan meyakinkan, perlu difahami fenomena perpindahan panas, perpindahan massa dan transportasi partikel padat di dalam rotary dryer. Mula-mula panas dipindahkan dari gas ke padatan basah, karena adanyadriving force suhu, dan temperatur padatan akan naik dan kehilangan uap air. Uap air berpindah ke aliran gas karena adanya gradien tekanan uap. Hal ini merupakan proses simultan dari perpindahan massa 66

dan perpindahan panas yang terjadi pada saat partikel padat bergerak secara kontinyu membentuk pancaran berputar di seluruh silinder dari masukan sampai keluaran. Metoda perpindahan panas yang terjadi adalah konveksi dan konduksi. Pada umumnya kebanyakan alat pengering, panas dipindahkan dengan lebih dari satu cara, tetapi pengering industri tertentu (misalnya pengeringan makanan) mempunyai satu metoda perpindahan panas yang dominan. Sedangkan pada rotary dryer, perpindahan panas yang dominan adalah perpindahan panas konveksi, panas yang diperlukan biasanya diperoleh dari kontak langsung antara gas panas dengan padatan basah. Pengeringan dalamrotary dryer menggunakan suhu tidak lebih dari 70oC dengan lama pengeringan 80-90 menit, dan putaran rotary dryer 17-19 rpm. Untuk memperoleh hasil pengeringan yang baik selain ditentukan oleh suhu dan putaran mesin juga ditentukan oleh kapasitas mesin pengering. Kapasitas perbatch mesin pengering ditentukan oleh diameter mesin itu. Rotary dryer diklasifikasikan sebagai direct, indirectdirect, indirect danspecial types. Istilah tersebut mengacu pada metode transfer panasnya, istilah direct digunakan pada saat terjadi kontak langsung antara gas dengan solid. Peralatan rotary dryer dapat diaplikasikan untuk pemrosesan material solid secara batch maupun kontinyu. Material solid harus mempunyai sifat dapat mengalir bebas dan berwujud granular. Dalam merencanakan alat pengering rotary dryer hendaklah diketahui kadar air input, kadar air output, densiti material, ukuran material, maksimum panas yang diijinkan, sifat fisika atau kimia, kapasitas output, dan ketersediaan jenis bahan bakar sehingga dapat ditentukan dimensi rotary dryer, sistem pemanas (langsung atau tidak langsung), arah gas panas (co-current atau counter current), volume dan tekanan udara, kecepatan dan tenaga putar, dan dimensi siklon. Pengering rotary telah menjadi andalan bagi banyak industri yang menghasilkan produk dalam tonase yang tinggi. Pengeringan ini biasanya membutuhkan modal yang besar dan kurang efisien, tetapi sangat fleksibel. Penggunaan tabung uap yang dibenamkan dalam sel yang berputar membuat pengeringan pancuran (cascanding rotary dryer) lebih efisien secara termal. Pengering rotary memiliki keuntungan dari struktur yang wajar, manufaktur yang sangat baik, output tinggi, konsumsi energi yang rendah, operasi yang mudah digunakan dan sebagainya. Pengering rotary berlaku untuk bahan partikel, dan juga berlaku untuk bahan pasta dan kental yang bercampur dengan bahan partikel, atau bahan yang kadar air tinggi. Ini memiliki keuntungan dari volume produksi yang besar, berbagai aplikasi, hambatan aliran kecil, rentang disesuaikan besar, dan operasi yang mudah digunakan, dll. Secara umum, unit pemanas langsung merupakan unit yang sederhana dan paling ekonomis. Unit ini digunakan pada saat kontak langsung antara padatan dan flue gas dapat ditoleransi. Karena beban panas total harus diberikan dan diambil, sejumlah volume total gas yang besar dan kecepatan yang tinggi diperlukan. Kecepatan gas yang ekonomis biasanya kurang dari 0,5 m/s. Bagian dalam alat yang berbentuk silindris ini, semacam sayap yang banyak. Melalui antara sayap-sayap tersebut dialirkan udara panas yang kering sementara silinder pengering berputar. Dengan adanya sayap-sayap tersebut bahan seolah-olah 67

diaduk sehinga pemanasan meratadan akhirnya diperoleh hasil yang lenih baik. Alat ini dilengkapi 2 silinder, yang satu ditempatkan di bagian dekat pemasukan bahan yang akan dikeringkan, dan yang satu lagi di bagian dekat tempat pengeluaran bahan hasil pengeringan. Masing- masing silinder tersebut berhubungan dengan sayap-sayap (kipas) yang mengalirkan secara teratur udara panas disamping berfungsi pula sebagai pengaduk dalam proses pengeringan, sehingga dengan cara demikian pengeringan berlangsung merata. Keuntungan penggunaan rotary/drum dryer sebagai alat pengering adalah : 1. Dapat mengeringkan baik lapisan luar ataupun dalam dari suatu padatan 2. Penanganan bahan yang baik sehingga menghindari terjadinya atrisi 3. Proses pencampuran yang baik, memastikan bahwa terjadinya proses pengeringan bahan yang seragam/merata 4. Efisiensi panas tinggi 5. Operasi sinambung 6. Instalasi yang mudah 7. Menggunakan daya listrik yang sedikit Kekurangan dari penggunaan pengering drum diantaranya adalah : 1. Dapat menyebabkan reduksi kuran karena erosi atau pemecahan 2. Karakteristik produk kering yang inkonsisten 3. Efisiensi energi rendah 4. Perawatan alat yang susah 5. Tidak ada pemisahan debu yang jelas C. Spray dryer Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang terbentuk dikeringkan menggunakan udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi. Bahan yang digunakan dalam pengeringan spry drying dapat berupa suspensi, dispersi maupun emulsi. Sementara produk akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk, granula maupun aglomerat tergantung sifat fisik-kimia bahan yang akan dikeringkan, desain alat pengering dan hasil akhir produk yang diinginkan. Mekanisme kerja spray drying Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan yang akan dikeringkan dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya dikontakkan dengan udara pengering yang panas. Udara panas akan memberikan energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang keluar dari bahan.

68

Bahan (cairan) yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) yang sangat halus. Butiran ini selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Hasil pengeringan berupa bubuk akan berkumpul dibagian bawah ruang pengering yang selanjutnya dialirkan ke bak penampung. Secara umum proses pengeringan dengan metode spray drying melalui 5 tahap : a. Penentuan konsentrasi : konsentrasi bahan yang akan dikeringkan harus tepat, kandungan bahan terlarut 30% hingga 50%. Jika bahan yang digunakan sangat encer dengan total padatan terlarut yang sangat rendah maka harus dilakukan pemekatan terlebih dahulu melalui proses evaporasi. Jika kadar air bahan yang akan dikeringkan terlalu tinggi maka proses spray drying kurang maksimal dimana bubuk yang dihasilkan masih mengandung kadar air yang tinggi. Selin itu juga menyebabkan kebutuhan energi yang tinggi dalam proses pengeringan. b. Atomization : Bahan yang akan dimasukkan dalam alat spray drier harus dihomogenisasikan terlebih dahulu agar ukuran droplet yang dihasilkan seragam dan tidak terjadi penyumbatan atomizer. Homogenisasi dilakukan dengan cara pengadukan. selanjutnya bahan dialirkan kedalam atomizer berupa ring/wheel dengan lubang-lubang kecil yang berputar. Atomization merupakan proses pembentukan droplet, dimana bahan cair yang akan dikeringkan dirubah ukurannya menjadi partikel (droplet) yang lebih halus. Tujuan dari atomizer ini adalah untuk memperluas permukaan sehingga pengeringan dapat terjadi lebih cepat. Pada Industri makanan, luas permukaan droplet setelah melalui atomizer adalah mencapai 1-400 mikrometer. c. Kontak droplet dengan udara pengering : Pada sebagian besar spray dryer, nozzle(atomizer) tersusun melingkar seperti pada gambar 2. Dan pada tengahnya disemprotkan udara panas bertekanan tinggi dengan suhu mencapai 300 0C. Udara panas dan droplet hasil atomisasi disemprotkan ke bawah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya kontak antara droplet dengan udara panas sehingga terjadi pengeringan secara simultan. d. Pengeringan droplet : adanya kontak broplet dengan udara panas menyebabkan evaporasi kadungan air pada droplet hingga 95% sehingga dihasilkan bubuk. Bubuk yang telah kering jatuh ke bawah drying chamber (ruang pengering) yang berukuran tinggi sekitar 25 m dan diameter 5 m. dari atas chamber hingga mencapai dasar hanya memerlukan waktu selama beberapa detik.

69

e. Separasi : udara hasil pengeringan dipisahkan dengan pengambilan udara yang mengandung serpihan serbuk dalam chamber, selanjutnya udara akan memasuki separator. Udara hasil pengeringan dan serpihan serbuk dipisahkan dengan menggunakan gaya sentrifulgal. Selanjutnya udara dibuang, dan serpihan bahan dikembalikan dengan cara di blow sehingga bergabung lagi dengan produk dalam line proses.

Atomizer Atomizer merupakan bagian terpenting pada spray drier dimana memiliki fungsi untuk menghasilkan droplet dari cairan yang akan dikeringkan. Droplet yang terbentuk akan didistribusikan (disemprotkan) secara merata pada alat pengering agar terjadi kontak dengan udara panas. Ukuran droplet yang dihasilkan tidak boleh terlalu besar karena proses pengeringan tidak akan berjalan dengan baik. Disamping itu ukuran droplet juga tidak boleh terlalu kecil karena menyebabkan terjadinya over heating. · Chamber Chamber merupakan ruang dimana terjadi kontak antara droplet cairan yang dihasilkan oleh atomizer dengan udara panas untuk pengeringan. Kontak udara panas dengan droplet akan menghasilkan bahan kering dalam bentuk bubuk. Bubuk yang terbentuk akan turun ke bagian bawah chamber dan akan dialirkan dalam bak penampung. · Heater : Heater berfungsi sebagai pemanas udara yang akan digunakan sebagai pengering. Panas yang diberikan harus diatur sesuai dengan karakteristik bahan, ukuran droplet yang dihasilkan dan jumlah droplet. Suhu udara pengering yang digunakan diatur agar tidak terjadi over heating.

70

· Cyclone : Cyclone berfungsi sebagai bak penampung hasil proses pengeringan. Bubuk yang dihasilkan akan dipompa menuju Cyclone. · Bag Filter ; Bag Filter berfungsi untuk menyaring atau memisahkan udara setelah digunakan pengeringan dengan bubuk yang terbawa setelah proses. Kelebihan metode Spray Drying  Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan terjadi dalam waktu yang sangat cepat. Kapasitas pengeringan mencapai 100 ton/jam.  Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam jumlah besar (aroma)  Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi protein)  Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk, dan kandungan air serta sifat-sifat lain yang dapat dikontrol sesuai yang diinginkan  Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan merupakan system kontinyu yang dapat dikontrol secara manual maupun otomatis Kekurangan metode Spray Drying  Memerlukan biaya yang cukup tinggi  Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan tingkat kekentalan tertentu  Tidak dapat diaplikasikan pada produk yang memiliki sifat lengket karena akan menyebabkan penggumpalan dan penempelan pada permukaan alat Aplikasi Spray Drying Pengeringan semprot (spray drying) cocok digunakan untuk pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak kopi). D. Freeze dryer Frees Driyer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk kedalamConduction Dryer/ Indirect Dryer karena proses perpindahan terjadi secara tidak langsung yaitu antara bahan yang akan dikeringkan (bahan basah) dan media pemanas terdapat dinding pembatas sehingga air dalam bahan basah / lembab yang menguap tidak terbawa bersama media pemanas. Hal ini menunjukkan bahwa perpindahan panas terjadi secara hantaran (konduksi), sehingga disebut juga Conduction Dryer/ Indirect Dryer. Pengeringan beku (freeze drying) adalah salah satu metode pengeringan yang mempunyai keunggulan dalam mempertahankan mutu hasil pengeringan, khususnya untuk produk-produk yang sensitif terhadap panas. Keunggulan pengeringan beku, dibandingkan metoda lainnya, antara lain adalah :

71

a. Dapat mempertahankan stabilitas produk (menghindari perubahan aroma, warna, dan unsur organoleptik lain) b. Dapat mempertahankan stabilitas struktur bahan (pengkerutan dan perubahan bentuk setelah pengeringan sangat kecil) c. Dapat meningkatkan daya rehidrasi (hasil pengeringan sangat berongga danlyophile sehingga daya rehidrasi sangat tinggi dan dapat kembali ke sifat fisiologis, organoleptik dan bentuk fisik yang hampir sama dengan sebelum pengeringan). Keunggulan-keunggulan tersebut tentu saja dapat diperoleh jika prosedur dan proses pengeringan beku yang diterapkan tepat dan sesuai dengan karakteristik bahan yang dikeringkan. Kondisi operasional tertentu yang sesuai dengan suatu jenis produk tidak menjamin akan sesuai dengan produk jenis lain.

Spesifikasi alat

Freeze Dryer

Spesifikasi alat ini terdiri komponen asesorisnya terdiri dari: vaccum sensor, vaccum hose, base plate, 3 unheated shelves, drying chamber, rubber valve, vaccum pump dan exhaust filter. Sedangkan menu display antara lain dari beberapa setting program antara lain: pengaturan suhu, waktu oprasional, dll.

72

Skema Pengering Freeze Dryer Cara kerja alat Pengoprasian alat tersebut sedikit lebih panjang karena banyak menu display yang harus diseting dahulu dan harus lebih hati-hati karena banyak peralatan/asesoris terbuat dari gelas. Cara oprasionalnya sebagai berikut: ekstrak cairan atau kental sebelum dimasukkan kedalam Freeze Dryer telah dibekukan dalam refrigerator (lemari es) minimal semalam. Setelah membeku kemudian dimasukkan ke dalam alat, alat disetting sesuai dengan yang diinginkan. Oleh vaccum puma alat tersebut akan menyedot solvent yang telah beku (freeze) menjadi uap. Prinsip kerja alat ini adalah merubah fase padat/es/freeze menjadi fase gas (uap). Kegunaan alat Sesuai dengan namanya pula Freeze Dryer (pengering beku) dapat digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan cair seperti ekstrak baik cair maupun kental, lebih ditekankan untuk pengeringan ekstrak dengan penyari/solvent dari air. Pengeringan ekstrak relatif lama, sebagai ilustrasi kerja alat tersebut sebagai berikut: 73

untuk mengeringkan ekstrak cair sebanyak 500 ml bisa membutukan waktu lebih dari 20 jam. Untuk itu lebih disarankan ekstrak yang dikeringkan dalam Freeze Dryer sudah dalam ekstrak kentalnya sehingga waktu pengeringan akan lebih cepat sehingga biaya akan lebih murah. Kapasitas alat tersebut mampu mengeringkan ekstrak sampai 6 liter sekaligus. Proses pengeringan beku dengan alat freeze dryer ini berlangsung selama 18-24 jam, karena proses yang panjang inilah membuat produk-produk bahan alam ini menjadi lebih stabil dibandingkan dengan metode pengeringan yang lain seperti pengeringan semprot atau yang dikenal dengan spray drying. Pengeringan beku ini dapat meninggalkan kadar air sampai 1%, sehingga produk bahan alam yang dikeringkan menjadi stabil dan sangat memenuhi syarat untuk pembuatan sediaan farmasi dari bahan alam yang kadar airnya harus kurang dari 10%. pada prosesnya yang panjang ini sampel akan dibekukan terlebih dahulu, lalu setelah itu dimasukkan kedalam alat freeze dryer yang akan diset suhu dan tekanannya dibawah titik triple. dan akan terjadi proses sublimasi yaitu dari padat menjadi gas. Penggunaan freeze drying ini sendiri juga telah banyak diaplikasikan dalam pengeringan produk makanan, hasil dari pengeringan ini tidak merubah tekstur dari produk itu sendiri dan cepat kembali kebentuk awalnya dengan penambahan air. Untuk proses pengeringan beku (freeze dryer), menurut Muchtadi (1992), bahan yang dikeringkan terlebih dahulu dibekukan kemudian dilanjutkan dengan pengeringan menggunakan tekanan rendah sehingga kandungan air yang sudah menjadi es akan langsung menjadi uap, dikenal dengan istilah sublimasi. Pengeringan menggunakan alat freeze dryer lebih baik dibandingkan dengan oven karena kadar airnya lebih rendah. Pengeringan menggunakan alat freeze dryer/pengering beku lebih aman terhadap resiko terjadinya degradasi senyawa dalam ekstrak. Hal ini kemungkinan karena suhu yang digunakan untuk mengeringkan ekstrak cukup rendah (Haryani, dkk., 2012). E. Fluidized Bed Dryer Pengeringan hamparan terfluidisasi (Fluidized Bed Drying) adalah proses pengeringan dengan memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dilewatkan menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida. Metode pengeringan fluidisasi digunakan untuk mempercepat proses pengeringan dan mempertahankan mutu bahan kering. Pengeringan ini banyak digunakan untuk pengeringan bahan berbentuk partikel atau butiran, baik untuk industri kimia, pangan, keramik, farmasi, pertanian, polimer dan limbah. Proses 74

pengeringan dipercepat dengan cara meningkatkan kecepatan aliran udara panas sampai bahan terfluidisasi. Dalam kondisi ini terjadi penghembusan bahan sehingga memperbesar luas kontak pengeringan, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi, dan peningkatan laju difusi uap air. Kecepatan minimum fluidisasi adalah tingkat kecepatan aliran udara terendah dimana bahan yang dikeringkan masih dapat terfluidisasi dengan baik, sedangkan kecepatan udara maksimum adalah tingkat kecepatan tertinggi dimana pada tingkat kecepatan ini bahan terhembus ke luar ruang pengering

Fluidized Bed Dryer Mekanisme kerja: Bahan yang akan dikeringkan dimasukkan secara konstan dan kontinyu kedalam ruang pengering, kemudian didorong oleh udara panas yang terkontrol dengan volume dan tekanan tertentu. Bahan yang telah kering (karena bobotnya sudah lebih ringan) akan keluar dari ruang pengeringan menuju siklon untuk ditangkap dan dipisahkan dari udara, namun bagi bahan yang halus akan ditangkap oleh pulsejet bag filter. Kelebihan pengering sistem fluidisasi: 1. Aliran bahan yang menyerupai fluida mengakibatkan bahan mengalir secara kontinyu sehingga otomatis memudahkan operasinya. 2. Pencampuran atau pengadukan bahan menyebabkan kondisi bahan hampir mendekati isothermal. 75

3. Sirkulasi bahan diantara dua fluidized bed membuatnya memungkinkan untuk mengalirkan sejumlah besar kalor yang diperlukan ke dalam ruang pengering yang besar. 4. Pengering tipe fluidisasi cocok untuk skala besar. 5. Laju perpindahan kalor dan laju perpindahan massa uap air antara udara pengering dan bahan sangat tinggi dibandingkan dengan pengering metode kontak yang lain. 6. Pindah kalor dengan menggunakan pengering tipe fluidisasi membutuhkan area permukaan yang relatif kecil. 7. Sangat ideal untuk produk panas sensitif dan non-panas sensitive Kekurangan pengering sistem fluidisasi: 1. Sulit untuk menggambarkan aliran dari udara panas yang dihembuskan ke ruang pengering, dikarenakan simpangan yang besar dari aliran udara yang masuk dan bahan terlewati oleh gelembung udara, menjadikan sistem kontak/singgungan tidak efisien. 2. Pencampuran atau pengadukan bahan padatan yang terus menerus pada hamparan akan menyebabkan ketidakseragaman waktu diam bahan di dalam ruang pengering, karena bahan terus menerus terkena hembusan udara panas. 3. Tidak dapat mengolah bahan yang lengket atau berkadar air tinggi dan abrasive. F. Vacum dryer

Vakum berasal dari bahasa latin, vacuus, artinya kosong. Jadi vakum artinya menghampakan suatu ruangan atau suatu kemutlakan dibawah nol tekanan. Sitem ruang hampa dikepung oleh atmospir bumi. Untuk meciptakan ruang hampa diperlukan pompa untuk mengeluarkan udara keluar dari system. Kebutuhan ini merupakan arti pekerjaan dasar dari vakum. 76

Analisa termodinamika hanya memperhatikan nilai tekan mutlak. Akan tetapi, kebanyakan piranti pengukuran tekanan hanya menunjukkan tekanan ukur (gauge) yakni perbedaan tekanan mutlak suatu sistem dan tekanan mutlak atmosfer. Pengukuran bumbung-bourdon, misalnya, mengukur tekanan relatif terhadap atmosfer sekeliling. Konversi dari tekanan ukur ketekanan mutlak didapatkan dengan hubungan berikut. P(mutlak) = P(ukur) + P(atm) Untuk pengeringan padatan berbentuk butiran atau sluri, pengering vakum dengan berbagai rancangan mekanis telah tersedia secara komersial. Pengeringan jenis ini lebih mahal dari pada pengering bertekanan atmosfir tetapi sesuai untuk bahan yang sensitif panas dan memerlukan pemulihan pelarut atau jika ada rasio kebakaran atau ledakan. Pencampuran berbentuk kerucut tunggal atau ganda dapat diterapkan untuk pengeringan denagn pemanasan selimut bejana dan pemakuman untuk mengeluarkan uap air. Gambar menunjukkan dua pengering vakum yang tersedia dipasar. Pengering vakum jenis pedal cocok untuk bahan seperti lumpur sedangkan pengering vakum jenis sabuk cocok untuk bahan berbentuk pasta.

Pengering Vakum Jenis Pedal

Pengering Vakum Jenis Sabuk Mesin vacum drying adalah mesin pengering dengan menggunakan teknologi vacuum. Proses pengeringan produk diatur pada suhu yang dikehendaki, 77

disertai dengan proses vacuum untuk mempercepat pengeringan.Mesin vacuum drying ini biasanya digunakan untuk produk yang dikeringkan harus dengan suhu rendah, agar gizi tidak rusak. Vacum drying ini bermanfaat untuk pengeringan sayur-sayuran dan produk lainnya sesuai dengan keinginan Anda. Mesin ini digunakan untuk berbagai keperluan, antara lain mengeringkan sayur-sayuran pada suhu tidak terlalu tinggi, sehingga nilai gizi tidak hilang. Mesin ini juga bisa digunakan untuk produk makanan Prinsip kerja mesin ini adalah memanaskan produk pada suhu yang bisa diatur, disertai dengan penyedotan (pemvakuman) uap air dari produk yang dipanaskan tersebut (admin, 2010).

G. Pengeringan Gabungan Pengeringan gabungan adalah pengeringan dengan energi smh dan bahan bakar minyak atau biomass yang menggunakan konveksi paksa (udara panas dikumpulkan dalam kolektor kemudian dihembus ke komoditi). Latar belakang : karena Temperatur lingkungan hanya sekitar 33 °C, sedangkan temperatur pengeringan untuk komoditi pertanian kebanyakan berkisar 60-70°C. OKI Perlu ditingkatkan temperatur lingkungan dengan cara mengumpulkan udara dalam suatu kolektor surya dan menghembuskannya ke komoditi. (digunakan blower atau kipas angin) Contoh: a. Alat pengering energi surya tipe lorong • terdiri atas kipas angin sentrifugal, pemanas udara (kolektor) dan lorong pengering. • Kolektor dan lorong pengering dipasang paralel dan diatasnya ditutup dengan plastik transparan. • Alat pengering dipasang dengan arah membujur utara-selatan dan diletakkan diatas tanah. • Udara pengering yang dihasilkan dalarn kolektor dihcmbuskan ke komoditi dengan kccepatan 400 - 900 m3/jam agar tercapai temperatur pengeringan 40 - 600C. b. Alat pengering energi surya-biomassa tipe lorong • Alat pengering tipe lorong diatas dimodifikasi menjadi alat pengering energi surya dan biomass • Ruang pengering dan kolektor dipasang pada satu sumbu supaya kehilangan tekanan udara menjadi lebih kecil. Kipas dengan tenaga 78

listrik 60 watt dapat berfungsi secara efisien, bahkan kipas arus scarab 32 watt dengan penggerak photovoltaik dapat dipakai pada sistem tersebut • Alat pengering tersebut dipasang diatas struktur kayu dan disangga dengan batako setinggi 60 cm dari tanah. • Pada alat pengering yang dimodifikasi ini dilengkapi dengan tungku biomass din alat penukar panas yang terbuat dari plat baja, agar pada waktu hujan atau malam hari masih dapat dilakukan operasi pengeringan. c. Alat pengering rumah asap • Alat ini terdiri atas : plat pemanas matahari yang dihubungkan dengan ruang pengering. Di dalam ruang pengering yang berbentuk rumah yang pada bagian atasnya terdapat penggantung komoditas. • Sebagian dari udara buang dikembalikan ke plat pemanas sehingga temperatur kembali dapat dinaikkan menjadi 45 - 60°C. Untuk mengurangi ketergantungan pada kondisi cuaca, alat ini dilengkapi dengan tungku biomass yang dipasang dibawah rumah asap. d. Unit prosesing kakao/rumah pengering surya. • Atap seluas 100 m2 dan berfungsi juga sebagai kolektor matahari. Udara masuk ke kolektor sehingga menjadi panas. Dengan menggunakan kipas angin (blower), udara panas tersebut kemudian "ditarik" dan dihembus ke tempat pengering. Pemasangan atap dibuat dengan kemiringan 10°C pada arah utara-selatan. • Rumah pengering ini dirancang untuk memeroses 2-3 ton biji kakao basah, menggunakan 4 buah blower aksial. • Unit ini mampu berfungsi dengan efektif. Satu siklus pengolahan berlangsung selama 5 hari. Dengan pengoperasian tungku pada malam hari, waktu pengeringan lebih singkat yaitu sekitar 36-44 jam.

7) Alat Pencampuran (blending) dan homogenasi Alat utama yang digunakan untuk mencampur dan menghomogenkan bahan baku adalah blending silo, dengan media pengaduk adalah udara. Bahan baku masuk dari bagian atas blending silo, oleh karena itu alat transportasi yang digunakan untuk mengirim bahan baku hasil penggilingan blending silo adalah bucket elevator, dan keluar dari bagian bawah blending silo dilakukan pada beberapa titik 79

dengan jarak tertentu, dan diatur dengan menggunakan valve yang sudah diatur waktu bukaannya. Proses pengeluarannya dari beberapa titik dilakukan untuk menambah kehomogenan bahan baku. Blending silo dilengkapi dengan alat pendeteksi ketinggian ( levelindicator ), sehingga jika blending silo sudah penuh, maka pemasukan bahan baku terhenti secara otomatis.

8) Rotary Klin Rotary klin berfungsi memaksimalkan efisiensi dariperpindahan panas yang berasal dari pembakaran bahan bakar. Rotary kiln adalah alat berbentuk silinder memanjang horizontal yang diletakkan dengan kemiringan tertentu. Kemiringan Rotary kiln yang digunakan di unit NG-IV adalah sekitar 4odengan arah menurun ( declinasi). Dari ujung tempat material masuk ( in-let ), sedangkan di ujung lain adalahtempat terjadinya pembakaran bahan bakar ( burning zone ). Jadi material akan mengalami pembakaran dari temperatur yang rendah menuju temperatur yang lebih tinggi. Untuk mengetahui sistem kerja tanur putar, proses pembakaran bahan bakarnya, tanur putar dilengkapi dengan gas analyzer. Gas analyzer ini berfungsi untuk mengendalikan kadar O2 , CO, dan NOx pada gas buang jika terjadi kelebihan atau kekurangan,maka jumlah bahan bakar dan udara akan

80

disesuaikan.Daerah proses yang terjadi didalam tanur putar dapat dibagimenjadi empat bagian yaitu: 1. Daerah transisi (Transision zone) 2. Daerah pembakaran (Burning zone) 3. Daerah pelelehan (Sintering zone) 4. Daerah pendinginan (Cooling zone Di dalam tanur akan terjadi proses calsinasi (hingga 100%), sintering¸dan clincering. Temperatur material yang masuk ke dalam tanur putar adalah 800– 900ºC, sedangkan temperatur clincer yang keluar dari tanur adalah 1300–1450ºC. Setelah proses pembentukan clicker selesai dilakukan di dalam tanur putar, clicker tersebut terlebih dahulu melewati proses pendinginan.

9) Separator Material yang telah mengalami penggilingan kemudian diangkut oleh bucket elevator menuju separator. Separator berfumgsi untuk memisahkan semen yang ukurannya telah cukup halus dengan ukuran yang kurang halus. Semen yang telah cukup halus dibawa udara melalui cyclone. Udara panas tersebut kemudian masuk ke dalam cyclone untuk pemisahan antara material padat dan gas. Prinsip kerja dari cyclone yaitu udara dengan material yang terdispersi memasuki cyclone melalui inlet. Akibat adanya gaya sentrifugal maka partikel kasar terbentur dan

81

berputar pada dinding sementara udara bersama partikel yang lebih halus meninggalkan cyclone melalui immersion tube.

2.6 Reaksi-reaksi Pembuatan Semen Proses pembentukan clinker pada dasarnya berdasarkan reaksi : CaCO3 + Al2O3.SiO2.xH2O + Fe2O3 + SiO2

3CaO.SiO2 (C3S) + 2CaO.SiO2 (C2S) + 3CaO.Al2O3(C3A) + 4CaO.Al2O3 (C4AF)

Reaksi di atas terjadi beberapa tahap reaksi atau proses yaitu : a) Penguapan air bebas Proses ini terjadi pada suhu 100-200 ºC berlangsung secara endotermis b) Pelepasan air terikat (Absorban water) Proses ini terjadi pada temperature 100-400 ºC dan berlangsung secara Endotermis

82

c) Dekomposisi tanah liat Proses ini menghasilkan senyawa Al2O3.2SiO2 berlangsung pada temperature 400-750 ºC berlangsung secara endotermis. Reaksi yang terjadi adalah: Al2(OH)8.Si4O10 2(Al2O3SiO2) + 4H2O d) Dekomposisi metakaolinit Proses ini menghasilkan senyawa Al2O3 dan SiO2 berlangsung pada temperature 600-900 ºC reaksi berlangsung secara endotermis. Reaksi yang terjadi adalah : Al2O3.2SiO2

Al2O3 + 2SiO2

e) Dekomposisi karbonat Proses ini menghsilkan C3S dan C3A berlangsung pada temperature sekitar 6001000 C reaksi berjalan secara endotermis.Reaksi yang terjadi adalah: CaCO3

CaO + CO2

3CaO +2SiO +Al2O3

2(CaO.SiO2) + CaO.Al2O3

f) Reaksi fase padat Reaksi ini berlangsung pada temperature 80-1300 C, reaksi ini menghasilkan komponen-komponen penting dalam clinker yaitu C3A, C2S dan CAF. Reaksi yang terjadi adalah: CaO.Al2O3 + 2CaO

3CaO.Al2O3

CaO. Al2O3 + 3CaO + Fe2O3

4CaO.Al2O3.Fe2O3

CaO.SiO2 + CaO

2CaO.SiO2

2.7 Jenis pembuatan semen Proses pembuatan semen dapat dibedakan menurut: 1. Proses basah :

83

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. Keuntungan :  Umpan lebih homogeny, semen yang diperoleh lebih baik  Efisiensi penggilingan lebih tinggi dan tidak memerlukan suatu unit homogenizer  Debu yang timbul relative sedikit Kerugian :  Bahan bakar yang digunakan lebih banyak, butuh air yang cukup banyak  Tanur yang digunakan terlalu panjang karena memerlukan zone dehidrasi yang lebih panjang untuk mengendalikan kadar air  Biaya produksi lebih mahal

84

2. Proses kering:

Menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap pengelolaan yaitu : a) Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal. b) Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen. c) Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker : bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen). d) Proses pendinginan terak. e) Proses penggilingan akhir di mana clinker dan gypsum digiling dengan cement mill. Keuntungan :  Tanur yang digunakan relative pendek  Panas yang dibutuhkan rendah, sehingga bahan bakar yang dipakai relative sedikit, dan membutuhkan air yang relative sedikit pula  Kapasitas produksi lebih besar

85

Kerugian :  Kadar air sangat mengganggu proses, karena material menempel pada alat  Campuran umpan kurang homogen  Banyak debu yang dihasilkan sehingga dibutuhkan alat penangkap debu

86

BAB III PENUTUP

3.1. KESIMPULAN Pada kasus ukuran semen yang di dapatkan lebih besar dari 200 mesh. Hal tersebut dipengaruhi oleh bahan baku yang masuk kiln dengan ukuran yang lebih besar dari 200 mesh. Karena ukuran partikel bahan baku yang lebih besar dari 200 mesh mempengaruhi hasil dari semen yang diproduksi. Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan yaitu sebesar 200 mesh harus menggunakan Vertical Roller Mill yang memiliki separator. Separator tersebut berfungsi untuk mengendalikan ukuran partikel yang boleh keluar dari raw mill, partikel dengan ukuran besar akan dikembalikan ke dalam raw mill untuk mengalami proses penggilingan kembali agar ukurannya mencapai ukuran yang diharapkan. Partikel yang ukurannya mencapai ukuran yang diharapkan akan masuk kiln, sehingga semen yang dihasilkan akan sesuai dengan yang diinginkan.

3.2.

SARAN Mungkin perlu dipasang alat pengontrol disetiap bagian parameter dan dikontrol

secara rutin agar bisa mengetahui kondisi operasi, seperti temperature pre-heater, kiln dipasang alat utuk mengukur temperature pada bagian alat. Kemudian pengecekan parameter yang digunakan juga perlu sekali untuk dimasukan sebagai data yang lengkap pada waktu yang pendek, sehingga memudahkan untuk melihat kondisi yang tidak normal.

87