INDUSTRI SEMEN

I. Pendahuluan

Dalam perkembangan peradaban manusia khususnya dalam hal bangunan, tentu kerap mendengar cerita tentang kemampuan nenek moyang merekatkan batu-batu raksasa hanya dengan mengandalkan zat putih telur, ketan atau lainnya. Alhasil, berdirilah bangunan fenomenal, seperti Candi Borobudur atau Candi Prambanan di Indonesia ataupun jembatan di Cina yang menurut legenda menggunakan ketan sebagai perekat. Ataupun menggunakan aspal alam sebagaimana peradaban di Mahenjo Daro dan Harappa di India ataupun bangunan kuno yang dijumpai di Pulau Buton

Benar atau tidak, cerita legenda tersebut menunjukkan dikenalnya fungsi semen sejak zaman dahulu. Sebelum mencapai bentuk seperti sekarang, perekat dan penguat bangunan ini awalnya merupakan hasil percampuran batu kapur dan abu vulkanis. Pertama kali ditemukan di zaman Kerajaan Romawi, tepatnya di Pozzuoli, dekat teluk Napoli, Italia. Bubuk itu lantas dinamai pozzuolana.

Sedangkan kata semen sendiri berasal dari caementum (bahasa Latin), yang artinya kira-kira "memotong menjadi bagian-bagian kecil tak beraturan". Meski sempat populer di zamannya, nenek moyang semen made in Napoli ini tak berumur panjang. Menyusul runtuhnya Kerajaan Romawi, sekitar abad pertengahan (tahun 1100 - 1500 M) resep ramuan pozzuolana sempat menghilang dari peredaran.

Gambar 1. Pabrik semen di Australia.

Baru pada abad ke-18 (ada juga sumber yang menyebut sekitar tahun 1700-an M), John Smeaton - insinyur asal Inggris - menemukan kembali ramuan kuno berkhasiat luar biasa ini. Dia membuat adonan dengan memanfaatkan campuran batu kapur dan tanah liat saat membangun menara suar Eddystone di lepas pantai Cornwall, Inggris.

Ironisnya, bukan Smeaton yang akhirnya mematenkan proses pembuatan cikal bakal semen ini. Adalah Joseph Aspdin, juga insinyur berkebangsaan Inggris, pada 1824 mengurus hak paten ramuan yang kemudian dia sebut semen portland. Dinamai begitu karena warna hasil akhir olahannya mirip tanah liat Pulau Portland, Inggris. Hasil rekayasa Aspdin inilah yang sekarang banyak dipajang di toko-toko bangunan.

Sebenarnya, adonan Aspdin tak beda jauh dengan Smeaton. Dia tetap mengandalkan dua bahan utama, batu kapur (kaya akan kalsium karbonat) dan tanah lempung yang banyak mengandung silika (sejenis mineral berbentuk pasir), aluminium oksida (alumina) serta oksida besi. Bahan-bahan itu kemudian dihaluskan dan dipanaskan pada suhu tinggi sampai terbentuk campuran baru.

II.      Pengertian Semen

Semen (cement) 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. Semen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton, dll.

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.

III.    Bahan Baku Pembuatan Semen

1.        Batu kapur

·      Batu kapur merupakan komponen yang banyak mengandung CaCO₃ dengan sedikit tanah liat, Magnesium Karbonat, Alumina Silikat dan senyawa oksida lainnya.

·      Senyawa besi dan organik menyebabkan batu kapur berwarna abu-abu hingga kuning.

2.        Tanah Liat, mengandung senyawa Silika Oksida (SiO₂), Alumunium Oksida (Al₂O₃), Besi Oksida (Fe₂O₃) dan Magnesium Oksida (MgO).

a.    Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat Hidrat.

b.    Klasifikasi Senyawa alumina silikat berdasarkan kelompok mineral yang dikandungnya:

·      Kelompok Montmorilonite

Meliputi : Monmorilosite, beidelite, saponite, dan nitronite

·      Kelompok Kaolin

Meliputi : kaolinite, dicnite, nacrite, dan halaysite

·      Kelompok tanah liat beralkali

Meliputi : tanah liat mika (ilite)

3.        Pasir Besi dan Pasir Silikat

·      Bahan ini merupakan bahan koreksi pada campuran tepung baku (Raw Mix)

·      Digunakan sebagai pelengkap komponen kimia esensial yang diperlukan untuk pembuatan semen

·      Pasir Silika digunakan untuk menaikkan kandungan SiO₂

·      Pasir Besi digunakan untuk menaikkan kandungan F_e2O₃ dalam Raw Mix

4.        Gypsum (CaSO₄. 2H₂O)

·      Berfungsi sebagai retarder atau memperlambat proses pengerasan dari semen.

·      Hilangnya kristal air pada gipsum menyebabkan hilangnya atau berkurangnya sifat gipsum sebagai retarder.

IV.    Produksi Semen

Langkah Utama Proses Produksi Semen adalah:

1. Penggalian/Quarrying:Terdapat dua jenis material yang penting bagi produksi semen: yang pertama adalah yang kaya akan kapur atau material yang mengandung kapur (calcareous materials) seperti batu gamping, kapur, dll., dan yang kedua adalah yang kaya akan silika atau material mengandung tanah liat (argillaceous materials) seperti tanah liat. Batu gamping dan tanah liat dikeruk atau diledakkan dari penggalian dan kemudian diangkut ke alat penghancur.
2. Penghancuran: Penghancur bertanggung jawab terhadap pengecilan ukuran primer bagi material yang digali.
3. Pencampuran Awal: Material yang dihancurkan melewati alat analisis on-line untuk menentukan komposisi tumpukan bahan.
4. Penghalusan dan Pencampuran Bahan Baku: Sebuah belt conveyor mengangkut tumpukan yang sudah dicampur pada tahap awal ke penampung, dimana perbandingan berat umpan disesuaikan dengan jenis klinker yang diproduksi. Material kemudian digiling sampai kehalusan yang diinginkan.
5. Pembakaran dan Pendinginan Klinker: Campuran bahan baku yang sudah tercampur rata diumpankan ke pre-heater, yang merupakan alat penukar panas yang terdiri dari serangkaian siklon dimana terjadi perpindahan panas antara umpan campuran bahan baku dengan gas panas dari kiln yang berlawanan arah. Kalsinasi parsial terjadi pada pre‐heater ini dan berlanjut dalam kiln, dimana bahan baku berubah menjadi agak cair dengan sifat seperti semen. Pada kiln yang bersuhu 1350-1400 °C, bahan berubah menjadi bongkahan padat berukuran kecil yang dikenal dengan sebutan klinker, kemudian dialirkan ke pendingin klinker, dimana udara pendingin akan menurunkan suhu klinker hingga mencapai 100 °C.
6. Penghalusan Akhir: Dari silo klinker, klinker dipindahkan ke penampung klinker dengan dilewatkan timbangan pengumpan, yang akan mengatur perbandingan aliran bahan terhadap bahan-bahan aditif. Pada tahap ini, ditambahkan gipsum ke klinker dan diumpankan ke mesin penggiling akhir. Campuran klinker dan gipsum untuk semen jenis 1 dan campuran klinker, gipsum dan posolan untuk semen jenis P dihancurkan dalam sistim tertutup dalam penggiling akhir untuk mendapatkan kehalusan yang dikehendaki. Semen kemudian dialirkan dengan pipa menuju silo semen.

Gambar 2. Proses pembuatan semen.

Semen dapat dibuat dengan 2 cara :

•         Proses Basah

•         Proses Kering

            Perbedaannya hanya terletak pada proses penggilingan dan homogenisasi.

  

Tabel 1. Perbedaan Proses Pembuatan Semen dengan Proses Basah dan Proses Kering

No	Proses	Penggilingan	Homogenisasi
1.	Basah	Penggilingan dilakukan dalam raw mill dengan menambahkan sejumlah air kemudian dihasilkan slurry dengan kadar air 34-38 %.Material-material ditambah air diumpankan ke dalam raw mill. Karena adanya putaran, material akan bergerak dari satu kamar ke kamar berikutnya.Pada kamar 1 terjadi proses pemecahan dan kamar 2/3 terjadi gesekan sehingga campuran bahan mentah menjadi slurry.	Slurry dicampur di mixing basin,kemudian slurry dilairkan ke tabung koreksi; proses pengoreksian
2.	Kering	Terjadi di Duodan Mill yang terdiri dari Drying Chamber, Compt 1, dan Compt 2. Material-material dimasukkan bersamaan dengan dialirkannnya gas panas yang berasal dari suspension preheater dan menara pendingin. Pada ruangan pengering terdapat filter yang berfungsi untuk mengangkut dan menaburkan material sehingga gas panas dan material berkontaminasi secara merata sehingga efisiensi dapat tercapai. Terjadi pemisahan material kasar dan halus dalam separator.	Terjadi di blending silo dengan sistem aliran corong

Keuntungan dan kerugian proses basah :

1.      keuntungan

·         Kadar alkalisis,klorida,dan sulfat tidak menimbulkan gangguan penyempitan dalam saluran material masuk kiln.

·         Deposit yang tidak homogen tidak berpengaruh karena mudah untuk mencampur dan mengoreksinya.

·         Pencampuran dan koreksi slurry lebih mudah karena berupa larutan.

·         Fluktuasi kadar air tidak berpengaruh pada proses.

2.      Kerugian

• Proses basah baik digunakan hanya bila kadar air bahan bakunya cukup tinggi
• Pada waktu pembakaran memerlukan banyak panas, sehingga konsumsi bahan bakar lebih banyak
• Kiln yang dipakai lebih panjang karena proses pengeringan yang terjadi dalam kiln menggunakan 22 % panjang kiln.

Keuntungan dan kerugian proses kering :

1.      Keuntungan

• Kiln yang digunakan relatif pendek
• Kebutuhan panas lebih rendah

2.      Kerugian

• Rata-rata kapasitas kiln lebih besar
• Fluktuasi kadar air menganggu operasi, karena materail lengket di inlet kiln
• Terjadipenebalan/penyempitan pada saluran pipa kiln.

V.      Jenis Semen

1.      Semen abu atau semen portland: adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/ gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan prosentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 (lima) tipe, yaitu:

a.  Sement Portland Type I (Ordinary Portland Cement)

b.  Semen Portland Type II (Moderate Heat Semen)

c. Semen Portland Type III (High Early Strength Cement)

d. Semen Portland Type IV (Low Heat Cement)

e. Semen Portland Type V (Sulfate Resistance Cement)

2.      semen putih (gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.

3.      oil well cement atau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas pantai.

4.      mixed & fly ash cement adalah campuran semen abu dengan Pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorphous silika, aluminium oksida, besi oksida dan oksida lainnya dalam berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

5.      Masonry Cement Type M,S,N

Semen ini digunakan untuk plesteran, pemasangan bata, dan keramik.

Tabel 2. Jenis-jenis semen menurut SNI

No. SNI	Nama
SNI 15-0129-2004	Semen portland putih
SNI 15-0302-2004	Semen portland pozolan / Portland Pozzolan Cement (PPC)
SNI 15-2049-2004	Semen portland / Ordinary Portland Cement (OPC)
SNI 15-3500-2004	Semen portland campur
SNI 15-3758-2004	Semen masonry
SNI 15-7064-2004	Semen portland komposit

Kualitas di Pasaran

Semakin baik mutu semen maka semakin lama mengeras atau membatunya jika dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus :

(% SiO₂ + % Al₂O₃ + Fe₂O₃) : (%CaO + %MgO)

Angka hidrolitas ini berkisar antara <1/1,5 (lemah) hingga >1/2 (keras sekali). Namun demikian dalam industri semen angka hidrolitas ini harus dijaga secara teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara 1/1,9 dan 1/2,15.

Industri yang terkait

1.       PT. Indocement Tunggal Prakarsa (Semen Tigaroda)

2.       PT. Semen Baturaja Persero (Semen Baturaja)

3.       PT. Semen Padang (Semen Padang)

4.       PT. Semen Gresik (Semen Gresik)

5.       PT. Semen Bosowa (Semen Bosowa)

6.       PT. Semen Andalas (Semen Andalas)

7.       PT. Holcim Indonesia

8.       PT. Semen Tonasa (Semen Tonasa)

9. PT. Semen Kupang (Semen Kupang)

VI.   Kesimpulan

• Semen (cement) 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. Semen merupakan bahan bangunan yang digunakan untuk merekat, melapis, membuat beton, dll.
• Komposisi: Batu kapur, Tanah liat, Pasir besi, Pasir silica dan Gypsum.
• Proses pembuatan semen ada 2 yaitu proses basah dan kering.
• Jenis-jenis semen: Semen Putih, Semen Portland, OWC, MSN dan Mixed.