Proses Singkat Pembuatan Semen

Proses Pembuatan Semen Secara Singkat. Dalam pengetahuan umum semen diartikan sebagai bahan perekat yang mempunyai sifat-sifat yang mampu mengikat bahan-bahan padat menjadi satu kesatuan yang kompak dan kuat. Singkatnya proses pembuatan semen itu ialah “Giling, Bakar, Giling”.
Nah untuk itu akan saya jelaskan tentang proses pembuatan semen.



Uraian Proses Pembuatan Semen
Pembuatan semen terdiri dari 5 tahap proses produksi, yaitu:
1. Proses Penyiapan Bahan Baku
2. Proses Pengolahan Bahan
3. Proses Pembakaran
4. Proses Penggilingan Akhir
5. Proses Pengemasan (Packing)

Flow Sheet Process Cement

I. Proses Penyiapan Bahan Baku
Bahan baku pembuatan semen yaitu:
1. Batu Kapur
Susunan batu-batuan yang mengandung 50 % CaCO3. Lebih sering disebut Lime Stone.
2. Tanah Liat (Clay)
Tanah liat mempunyai rumus kimia 2SiO3.2H2O (kaolinite).
Bahan Korektif pembuatan semen:
1. Pasir besi (Fe2O3) atau Copper Slag (Fe.SiO3, Ca2Fe, CuO)
2. Pasir silika (SiO2)
3. Limestone High Grade (CaCO3).

Raw Meal Semen

Bahan baku utama semen yang berupa bahan baku akan diperoleh dari mining atau tambang. Bahan baku berupa batu kapur dan tanah liat akan dihancurkan untuk memperkecil ukuran agar mudah dalam proses penggilingan. Alat untuk menghancurkan bahan baku tersebut dinamakan Crusher. Crusher adalah equipment atau alat yang berfungsi untuk memecahkan material, seperti batu kapur, clay, coal, dan clinker.
Untuk material Limestone (batu kapur), ukuran umpan maximum yang diperbolehkan yaitu 1.500 mm. Sedangkan ukuran produk diharapkan maximal 75 mm.
Untuk material Clay/High Silica, mesin yang digunakan adalah Impact Roller Crusher dan Jaw Crusher. Adapun ukuran umpan maximum sebesar 500 mm, sedangkan ukuran produk maksimal 75 mm.
Setelah itu raw material akan mengalami proses pre-homogenisasi. Tujuan pre-homogenisasi material adalah untuk memperoleh bahan baku yang lebih homogen.
Adapun metode pre-homogenisasi yaitu:
1. Stacking/Penumpukan/Penimbunan: gerakan maju-mundur atau kanan-kiri
2. Reclaiming/Pengambilan/Penarikan: dari samping (side reclaiming), dari depan (front reclaiming)

Mineral Semen

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.
Pengumpanan bahan baku ke dalam sistem proses selanjutnya diatut 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.
II. 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 dalam Vertical Roller Mill (Raw 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.
III. 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

Pembakaran (Firing)
Alat utama yang digunakan adalah tanur putar atau rotary kiln. Rotary kiln adalah alat berbentuk silinder memanjang horizontal yang diletakkan dengan kemiringan tertentu. Kemiringan rotary kiln umumnya sekitar 3 – 4 ^o dengan arah menurun (declinasi). Dari ujung tempat material masuk (inlet), sedangkan di ujung lain adalah tempat terjadinya pembkararn bahan bakar (burning zone). Jadi material akan mengalami pembakaran dari temperatur yang rendah menuju ke temperatur yang lebih tinggi.

Kiln

Bahan bakar semen yang digunakan adalah batu bara, sedangkan untuk pemanasan awal digunakan Industrial Diesel Oil (IDO). 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 NO_x pada gas buang jika terjadi kelebihan atau kekurangan, maka jumlah bahan bakar dan udara akan disesuaikan.
Daerah proses yang terjadi di dalam kiln dapat dibagi menajadi 4 bagian yaitu:

1. Daerah transisi (transition zone)
2. Daerah pembakaran (burning zone)
3. Daerah pelelehan (sintering zone)
4. Daerah pendinginan (cooling zone)

Reaksi kimia semen dapat dijelaskan dengan skema reaksi pembuatan semen

Reaksi Pembuatan Semen

Di dalam kiln terjadi proses kalsinasi (hingga 100%), sintering, dan clinkering. Temperatur material yang masuk ke dalam tanur putar adalah 800–900 ^oC, sedangkan temperatur clinker yang keluar dari tanur putar adalah 1100-1200 ^oC.
Pendinginan (Cooling)
Alat utama yang digunakan untuk proses pendinginan 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).

Prose 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. Clinker akan terus bergerak menuju kompartemen yang kesembilan dengan bantuan grate yang bergerak secara reciprocating, sambil mengalami pendinginan pada ujung kompartemen kesembilan terdapat clinker crusher yang berguna untuk mengurangi ukuran clinker yang terlalu besar.
Selanjutnya clinker dikirim menuju tempat penampungan clinker (clinker silo) dengan menggunakan alat transportasi yaitu pan conveyor. Sebelum sampai di clinker silo, clinker akan melalui sebuah alat pendeteksi kandungan kapur bebas (free lime). Jika kandungan free lime dari clinker melebihi batas yang telah ditentukan, maka clinker akan dipisahkan dan disimpan dalam bin tersendiri.

IV. 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

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  bola-bola 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 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.

Cement Mill

V. 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.

Proses Pengemasan Semen

Disini dilakukan proses pengemasan atau pengepakan yang dilakukan sebelum semen dijual kepasaran. Fungsinya adalah agar semen lebih mudah dijual kepasaran, dalam bentuk sak, dan juga agar semen yang dijual dapat dihitung jumlahnya, karena adanya penimbangan. Mempermudah distribusi produk sampai ke pelanggan. Melindungi produk dari pengaruh lingkungan. Biasanya packer dikategorikan menjadi dua jenis yaitu stationary packer dan rotary packer.
 Adapun sistem transport yang biasa digunakan pada packer berupa :

1. air slide
2. screw conveyor
3. bucket elevator
4. air lift/pneumatic conveying
5. belt conveyor

Untuk pengontrolan pada sistem packing dilakukan penimbangan untuk pengecekan. Pengecekan berat semen  yang dilakukan yaitu:

1. Penimbangan di Packer
2. Random cek ( packing, proses quality control )
3. Belt weigher ( continous weighing )

Dari cement silo, semen kemudian dikantongi dan siap dipasarkan. Ada juga semen curah yang dimasukkan ke dalam bulk truck.
Semoga artikel tentang Proses Pembuatan Semen Secara Singkat berguna.

Thank for Winny Alna
sumber : Klik

Reaksi Hidrasi Semen

Reaksi yang terjadi di dalam semen portland adalah reaksi kimia antara senyawa potensial dengan air, senyawa-senyawa kalsium silikat, kalsium aluminat dan kalsium ferit hidrat yang terjadi berupa struktur larutan padat yang spesifik dan akan mengeras. Reaksi selanjutnya adalah interaksi antar senyawa hidrat tersebut, masing-masing saling mengikat membentuk strukrur baru yang kokoh, kaku dan kuat yang biasa disebut pasta, mortar atau beton.

Reaktifitas dan komposisi mineral utama serta bahan tambahanReaksi hidrasi yang terjadi sangat ditentukan oleh reaktifitas masing-masing senyawa utama. Senyawa C3A adalah yang paling reaktif, senyawa ini bereaksi dengan cepat, kemudian disusul oleh senyawa-senyawa C3S dan C2S. Jadi reaksi hidrasi semen portland akan berjalan dengan cepat sesuai dengan reaktifnya senyawa utama. Untuk mengatur kecepatan reaksi sesuai yang diinginkan perlu ditambahkan bahan tambahan, senyawa gypsum ditambahkan sebagai pengendali reaktifitas senyawa C3A.

KehalusanKecepatan reaksi hidrasi semen portland akan bertambah besar dengan semakin halusnya ukuran partikel. Sebaliknya, jika ukuran partikel semakin kasar, reaksi hidrasi akan berjalan semakin lambat. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut, jika ukuran partikel semakin halus, berarti luas permukaan total semakin besar. Bertambah luasnya permukaan menyebabkan kemungkinan terjadinya kontak antara air dengan permukaan butiran akan menjadi besar. Akibatnya kemungkinan terjadinya reaksi antara air dengan butiran juga menjadi lebih besar atau dengan perkataan lain, kecepatan reaksi bertambah besar.

Perbandingan air dan semen portlandAir dan semen portland merupakan reaktan dalam reaksi hidrasi, perbandingan konsentrasi antara kedua reaktan tersebut dan produk yang dihasilkan akan mempengaruhi kesetimbangan reaksi, kesetimbangan reaksi merupakan salah satu parameter dari kecepatan reaksi.

WaktuDengan bertambahnya waktu, kecepatan reaksi masing-masing senyawa potensial akan berkurang sebab komposisi senyawa utama mulai habis bereaksi.

TemperaturKecepatan reaksi akan bertambah dengan kenaikan temperatur. Demikian juga reaksi yang terjadi di dalam semen portland akan bertambah cepat karena naiknya temperatur. Hal ini disebabkan karena reaksinya bersifat eksoterm yaitu dengan melepas sejumlah panas. Jadi tanpa tambahan panas dari luar pun reaksi ini akan bertambah cepat dengan kenaikan temperatur akibat panas yang dilepaskan selama reaksi hidrasi.

Mekanisme reaksiMekanisme reaksi hidrasi senyawa utama semen portland adalah sebagai berikut :

Senyawa kalsium silikat (C3S dan C2S)Reaksi antara senyawa C3S dan C2S dengan air menghasilkan kalsium silikat hidrat, CSH, dan kalsium hidroksida, Ca(OH)2. Perbedaan reaksi antara kedua senyawa tersebut dalam hal kecepatan dan panas reaksinya, kecepatan dan panas reaksi C3S lebih besar dari pada C2S. Panas reaksi C3S yang ditimbulkan sekitar 500 J/gram Panas reaksi C2S yang ditimbulkan sekitar 350 J/gram. Senyawa-senyawa CSH yang dihasilkan merupakan komponen utama dalam penyumbang kekuatan semen portland, dan biasa disebut dengan tobermorite gel. Senyawa C3S merupakan komponen penentu kekuatan awal semen portland, pada umur 1 – 28 hari, hal ini disebabkan reaksi hidrasinya yang berlangsung cepat dan kadarnya yang tinggi. Sedangkan C2S merupakan komponen penentu kekuatan akhir semen portland, peranannya baru terlihat 28 hari setelah pengikatan.

Senyawa kalsium aluminat (C3A)Reaksi antara senyawa C3A dan air berlangsung sangat cepat dan menghasilkan panas sekitar 1350 J/gram. Reaksi yang terjadi terdiri dari beberapa tahap tergantung pada lingkungannya. Senyawa C3A memainkan peranan yang sangat penting dalam pengembangan kekuatan awal, 1 sampai dengan 3 hari, hal ini disebabkan karena panas hidrasinya yang cukup tinggi sehingga dapat mempercepat reaksi hidrasi secara keseluruhan. Karena senyawa hasil hidrasinya mempunyai daya rekat yang relatif rendah, sumbangan kekuatan yang diberikan senyawa C3A relatif kecil. Kadar senyawa C3A dalam semen portland mempengaruhi sifat fisik semen portland, dalam hal ini pemuaian dan ketahanan terhadap sulfat. Semakin tinggi kadar senyawa C3A, semakin tinggi pemuaian yang terjadi dan semakin tidak tahan terhadap serangan sulfat. Pemuaian yang terjadi disebabkan banyak terbentuknya senyawa ettringite, sedangkan senyawa ettringite merupakan senyawa yang mempunyai volum yang sangat besar. Ketahanan terhadap serangan sulfat dapat diterangkan sebagai berikut, alkali sulfat bereaksi dengan kalsium hidroksida bebas membentuk senyawa gypsum,

Ca(OH)2 + (Na/K)2SO4 + 2H2O ——–> CaSO4.2H2O +2NaOH,

(gipsum)

senyawa gypsum yang terbentuk akan bereaksi dengan senyawa C3A membentuk senyawa ettringite, senyawa ettringite merupakan senyawa yang mempunyai volum yang sangat besar sehingga menyebabkan pemuaian dan dapat menimbulkan keretakan pada beton.

Senyawa kalsium aluminoferrit (C4AF)Reaksi hidrasi senyawa C4AF berlangsung cepat dan menghasilkan panas sekitar160 J/gram. Reaksi yang terjadi terdiri dari beberapa tahap tergantung pada lingkungannya.

Senyawa kalsium oksida bebas (CaO-bebas)

CaO + H2O ——–> Ca(OH)2

Senyawa magnesium oksida bebas (MgO)

MgO + H2O ——-> Mg(OH)2

Senyawa Mg(OH)2 cenderung membentuk senyawa hidrat, senyawa hidrat yang dihasilkan mempunyai volum yang relatif besar sehingga manyebabkan pemuaian.

Senyawa kalsium sulfat hemihidratSenyawa kalsium sulfat dihidrat (gypsum) relatif tidak stabil terhadap temperatur. Di Dalam semen portland, senyawa kalsium sulfat mempunyai kandungan air hidrat antara 2 sampai dengan 0.5, hal ini disebabkan proses yang terjadi di “cement mill”. Senyawa kalsium sulfat yang mengandung air hidrat kurang dari 2 dan sampai dengan 0.5 disebut senyawa kalsium sulfat hemihidrat.

Suspension Preheater

Suspension preheater merupakan salah satu peralatan produksi untuk memanaskan awal bahan baku sebelum masuk ke dalam rotary kiln.  Suspension preheater terdiri dari siklon untuk memisahkan bahan baku dari gas pembawanya, riser duct yang lebih berfungsi sebagai tempat terjadinya pemanasan bahan baku (karena hampir 80% -90% pemanasan debu berlangsung di sini), dan kalsiner untuk sistem-sistem dengan proses prekalsinasi yang diawali di SP ini. Pada awalnya proses pemanasan bahan baku terjadi dengan mengalirkan gas hasil sisa proses pembakaran di kiln melalui suspension preheater ini. Namun dengan berkembangnya teknologi, di dalam suspension preheater proses pemanasan ini dapat dilanjutkan dengan proses kalsinasi sebagian dari bahan baku, asal peralatan suspension preheater ditambah dengan kalsiner yang memungkinkan ditambahkannya bahan bakar (dan udara) untuk memenuhi kebutuhan energi yang diperlukan untuk proses kalsinasi tersebut. Peralatan terakhir ini sudah banyak ditemui untuk pabrik baru dengan kapasitas produksi yang cukup besar, dan disebut dengan suspension preheater dengan kalsiner.

Pada suspension preheater tanpa kalsiner, prosentase proses kalsinasi lebih kecil dibandingkan dengan yang terjadi di dalam preheater dengan kalsiner. Pada suspension preheater dengan kalsiner ini derajat kalsinasi raw mix (artinya prosentase bahan baku yang telah mengalami proses kalsinasi) pada saat masuk ke kiln dapat mencapai 90 – 95 %. Sedangkan pada suspension preheater tanpa kalsiner,  menurut hasil penelitian selama ini, tidak akan melebihi 40%. Sebagai konsekuensi dari pemakaian kedua jenis preheater  ini, proses yang terjadi di dalam kiln akan sedikit berbeda, demikian pula energi yang dibutuhkannya. Pada prinsipnya dengan adanya kalsiner sebagian besar proses kalsinasi dipindahkan dari kiln  ke kalsiner sehingga proses kalsinasi yang terjadi di kiln tinggal sedikit. Dengan demikian pada suspension preheater dengan kalsiner ini, di dalam kiln tinggal terjadi sedikit proses kalsinasi, klinkerisasi dan sintering, serta awal pendinginan klinker saja. Untuk itu biasanya kiln dirancang dengan demensi yang lebih pendek.

Pada proses kalsinasi, energi yang dibutuhkan merupakan energi laten reaksi sehingga tidak untuk meningkatkan temperatur bahan baku dan sebagian atau seluruh udara pembakaran diambil dari udara pendinginan klinker di cooler yang telah merekuperasi panas pendinginan klinker. Udara pembakaran dari cooler ini disebut dengan udara tertier. Oleh karena itu di dalam kalsiner ini beda temperatur antara gas dan material paling rendah. Dengan penggunaan kalsiner ini pembakaran klinker (klinkerisasi dan sintering) dapat dilakukan pada rotary kiln yang lebih kecil dengan waktu tinggal yang tepat. Dasar pemikiran penggunaan kalsiner ini adalah bahwa rotary kiln, sebagai alat penukar panas, perpindahan panas yang efektif terjadi pada zona pembakaran (burning zone) di mana perpindahan panasnya hampir seluruhnya secara radiasi. Sedang pada tempat yang bertemperatur lebih rendah seperti zona kalsinasi perpindahan panas yang terjadi lebih didominasi oleh mekanisme konveksi tidak cukup ekonomis dilakukan di dalam kiln karena kecepatan aliran gas cukup rendah. Berdasarkan konsep pemikiran inilah, akan diperoleh penghematan energi pembakaran klinker bila proses kalsinasi dilakukan sebagian besar di luar kiln. Penggunaan kalsiner mempunyai keuntungan sebagai berikut :

1. Diameter kiln dan thermal load-nya lebih rendah terutama untuk kiln dengan kapasitas besar. Pada sistem suspension preheater tanpa kalsiner, 100% bahan bakar dibakar di kiln. Dengan kalsiner ini, dibandingkan dengan kiln yang hanya menggunakan SP saja, maka suplai panas yang dibutuhkan di kiln hanya 35% – 50%. Biasanya sekitar 40 % bahan bakar yang dibakar di dalam kiln, sementara sisanya dibakar di dalam kalsiner.  Sebagai konsekuensinya untuk suatu ukuran kiln tertentu, dengan adanya kalsiner ini, kapasitas produksinya dapat mencapai hampir dua kali atau dua setengah kali lipat dibanding apabila kiln tersebut dipergunakan pada sistem suspension preheater tanpa kalsiner. Kapasitas kiln spesifik, dengan penggunaan kalsiner ini, bisa mencapai 4,8 TPD/m3.
2. Di dalam kalsiner dapat digunakan bahan bakar dengan kualitas rendah karena temperatur yang diinginkan di kalsiner relatif rendah (850 – 900 oC), sehingga peluang pemanfaatan bahan bakar dengan harga yang lebih murah, yang berarti dalam pengurangan ongkos produksi, dapat diperoleh.
3. Dapat mengurangi konsumsi refraktori kiln khususnya di zona pembakaran karena thermal load-nya relatif rendah dan beban pembakaran sebagian dialihkan ke kalsiner.
4. Emisi NOx-nya rendah karena pembakaran bahan bakarnya terjadi pada temperatur yang relatif rendah.
5. Operasi kiln lebih stabil sehingga bisa memperpanjang umur refraktori.
6. Masalah senyawa yang menjalani sirkulasi (seperti alkali misalnya) relatif lebih mudah diatasi.

Selain beberapa keuntungan di atas, penggunaan kalsiner ini juga memiliki beberapa hal yang kurang meguntungkan,  di antaranya adalah:

1. Temperatur gas buang keluar dari top cyclone relatif lebih tinggi. Untuk mengatasi hal ini dirancang siklon dengan penurunan tekanan yang rendah sehingga dapat ditambah dengan siklon ke-lima sehingga secara keseluruhan suspension preheater memiliki lima tingkat siklon.
2. Temperatur klinker yang keluar dari kiln relatif lebih tinggi karena berkurangnya jumlah udara sekunder yang diperlukan di kiln. Untuk mengatasi hal ini biasanya digunakan pendingin klinker yang efektif yaitu grate cooler.
3. Penurunan tekanan total di suspension preheater lebih tinggi dibanding sistem tanpa kalsiner sehingga dapat mengakibatkan meningkatnya konsumsi daya listrik pada motor ID fan. Namun hal ini biasanya dikompensasi dengan desain siklon yang hemat energi.
4. Lokasi kalsiner, ducting, tambahan alat pembakaran, duct udara tersier akan menambah kompleksnya konstruksi peralatan.

Dari uraian di atas banyak orang membedakan konfigurasi sistem kiln (SP, kiln dan cooler) menjadi dua kelompok besar yaitu :

1. Sistem kiln tanpa udara tertier
2. Sistem kiln dengan udara tertier

Di dalam membahas proses yang terjadi di dalam suspension preheater, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain ukuran partikel bahan baku, proses pemisahan oleh siklon dan proses pemanasan bahan baku oleh gas panas. Satu dan lainnya dari beberapa parameter tersebut saling berkaitan. Agar lebih rinci, berikut ini akan diuraikan secara singkat kaitan antara satu parameter dengan parameter lainnya.

a. Ukuran Partikel dan Separasi

Ukuran partikel bahan baku berkaitan erat dengan luas permukaan partikel bahan baku dan massa masing-masing partikel bahan baku. Luas permukaan partikel bahan baku merupakan salah satu faktor penting dalam proses perpindahan panas dari gas ke bahan baku. Sedangkan massa per partikel bahan baku sangat menentukan proses pemisahan partikel dari gas pemanasnya di dalam siklon. Raw mix yang permukaannya luas, dalam keadaan tersuspensi, laju proses perpindahan panas yang terjadi menjadi lebih tinggi dibanding yang permukaannya lebih kecil. Sedangkan partikel dengan ukuran yang lebih besar akan lebih mudah dipisahkan di dalam siklon selain masih tergantung pula pada densitas (specific gravity) dari partikel. Pada umumnya untuk partikel dengan ukuran yang sama akan lebih mudah dipisahkan di dalam siklon bila memiliki densitas yang lebih tinggi. Dalam sistem kering distribusi partikel rawmix umumnya dibuat sedemikian rupa agar residu di atas 90 mikron antara 12 – 15% dan di atas 200 mikron tidak lebih dari 2 – 3%.

b. Proses Separasi di dalam Siklon

Proses separasi bahan baku dari aliran tersuspensi di dalam gas panas terjadi sebagai akibat adanya gaya sentrifugal yang dialami oleh bahan baku sehingga partikel bahan baku akan cenderung terlempar ke dinding siklon. Proses separasi sangat dipengaruhi oleh ukuran partikel, densitas partikel, kecepatan aliran dan bentuk serta demensi siklon.

c. Perpindahan Panas di Siklon Preheater

Perpindahan panas antara gas dengan partikel bahan baku terjadi pada masing-masing saluran gas (gas duct) dan siklon di suspension preheater (SP). Pada saat perpindahan panas ini terjadi di dalam duct, aliran gas dengan aliran bahan baku mempunyai arah yang sama berlangsung secara paralel karena partikel terbawa oleh aliran gas. Tetapi jika dilihat sistem secara keseluruhan maka pada sistem SP terjadi perpindahan panas secara berlawanan (counter-current) karena arah aliran gas ke atas sedang arah aliran bahan baku ke bawah. Perpindahan panas antara gas dan material terjadi pada kondisi material yang tersuspensi. Sebagian besar perpindahan panas terjadi di gas duct, menurut literatur yaitu sekitar 80 % sedang sisanya terjadi di siklon. Namun demikian proses ini masih tergantung pada ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, perpindahan panas akan terjadi dalam waktu yang lebih singkat, sehingga tidak menutup kemungkinan seluruh proses perpindahan panas partikel berukuran kecil terjadi di dalam duct.
Waktu tinggal partikel raw mix pada preheater 4-stage dengan ketinggian kurang lebih 50 m, dari tempat feeding sampai dengan inlet kiln, kurang lebih antara 12 – 20 detik. Selama perioda ini raw mix dipanaskan dari 50oC sampai dengan 800oC atau lebih, sementara gas panas turun dari sekitar 1100oC menjadi sekitar 330 oC. Laju gas dan material pada gas duct sekitar 20 – 22 m/detik. Waktu yang dibutuhkan untuk separasi di siklon harus diseimbangkan dan disesuaikan dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengeluarkan material pada pipa raw mix sehingga penyumbatan material yang mengganggu kelancaran aliran bahan baku dapat dihindari.

Cement Mill

Salah satu tahap proses penggilingan akhir di pabrik semen adalah cement mill. Saat ini tipe mill yang masih banyak digunakan untuk penggilingan semen adalah tube mill/horizontal mill walaupun ke depannya diprediksi akan lebih banyak yang beralih ke vertical roller mill karena beberapa kelebihannya seperti kapasitas lebih besar dan specific power consumption lebih rendah. Pada cement mill clinker digiling bersama dengan gipsum (CaSO4.2H2O) serta bahan additive lain seperti limestone, fly ash, trass, dan pozzolan tergantung dari tipe semen yang akan diproduksi (OPC, PPC, atau PCC). Tube mill sendiri adalah peralatan berbentuk silinder yang di dalamnya terdapat  steel ball sebagai media grinding/penggilingan.

Tube mill terdiri atas 2 (dua) chamber/ruang, Chamber 1 untuk pengeringan dan coarse grinding atau penggilingan kasar dan Chamber 2 untuk penggilingan halus. Proses penghalusan/penggilingan  raw material menggunakan grinding media yang berupa steel ball yang memiliki ukuran diameter yang bervariasi, steel ball berbentuk bola yang terbuat dari material yang tersususun atas unsure C (karbon ), Cr ( Kromiun ) dan Mo (Molibdenum ), dengan komposisi yang berbeda – beda sesuai dengan ukuran diameter steel ballnya.

Selain itu didalam Tube mill juga terdapat Liner yang berfungsi untuk melindungi permukaan bagian dalam mill dari grinding media/ steel ball, liner juga berfungsi untuk mengangkat stell ball untuk menghasilkan efek tumbukan/impact dan efek penggerusan pada material, sehingga dihasilkan material yang halus.

Ada beberapa jenis Liner, antara lain :

• Lifting liner yaitu liner yang berada pada chumber 1, yang mengangkat steel ball untuk menghasilkan efek tumbukan pada material

• Classifying liner yaitu liner yang berada pada chumber 2, yang mengangkat steel ball untuk menghasilkan efek penggerusan pada material

• Mill head Liner yaitu liner yang berada pada bagian input tube mill untuk melindungi  dinding bagian dalam tube mill dari tumbukan steel ball

• Slot plate dan Blind plate liner yaitu liner yang berada pada intermediate diafragma dan output tube mill, yang berfungsi untuk memisahkan material yang kasar dan material  halus yang dibawa oleh aliran gas panas.

Mekanisme Grinding

Partikel yang berukuran besar pada dasarnya  adalah gabungan dari partikel – partikel kecil yang terikat oleh adanya energi molekuler. Jadi pada hakikatnya proses penggilingan adalah menimbulkan suatu energi untuk melawan energi molekuler tersebut, sehingga partikel – partikel kecil dapat dipisahkan.

Energi ini dihasilkan oleh gerakan grinding media di dalam tube mill akibat energi yang diberikan oleh motor kepada tube mill. Tapi tidak semua energi yang diberikan oleh motor digunakan untuk penggilingan. Yang dipakai untuk penggilingan hanya berkisar 20 % sedangkan yang lainnya hilang sebagai friksi antar partikel dan elemen – elemen tube mill ,suara, panas dan getaran/vibrasi serta kehilangan pada efesiensi mekanis dari motor mill.

Proses – proses penggilingan yang terjadi di dalam tube mill antara lain :

• Crushing, dilakukan oleh energi tumbukan terhadap partikel – partikel yang besat.
• Coarse Grinding, dilakukan oleh sebagian energi gesekan terhadap partikel – partikel yang agak kasar.
• Fine grinding, dilakukan oleh energi gesekan terhadap partikel – partikel yang kecil menjadi partikel – partikel yang lebih halus.

Jumlah Material di Dalam MillAgar selalu di capai kapasitas mill yang optimum, maka jumlah grinding media di dalam tube mill harus di jaga dalam jumlah dan perbandingan ukuran yang relative konstan, yaitu dengan penambahan grinding media yang teratur, berdasarkan pada mill inspection sewaktu tube mill stop atau angkawearing dari grinding media tersebut. Jumlah raw material yang masuk kedalam mill haruslah sesuai dengan kapasitas sehingga tube mill tidak mengalami overload, diman overload ini dapat menyebabkan efisisensi penggilingan berkurang dan berakibat pada produk yang tidak sesuai dengan kualitas yang diharapkan.

Filing Degree dan Kecepatan KritisFilling degree adalah derajat isian material di dalam tube mill, yang menggambarkan atau menunjukkan seberapa banyak material di dalam tube mill. Filling degree berkisar antara 28 % -30 %. Sedangkan kecepatan kritis adalah Kecepatan putar grinding media dan meterial yang gaya sentrifugalnya lebih kecil dari gaya gravitasi, sehingga menghasilkan efek tumbukan oleh grinding media ke material.

Pada tube mill hanya 15% energi digunakan untuk konversi ukuran material, sedangkan 85% lainnya akan hilang (energy loss) berupa energi panas dan suara. Pada kondisi tertentu klinker akan menjadi sangat keras dan sulit untuk digiling, sehingga memerlukan waktu tinggal yang lebih lama di ball mill untuk mencapai ukuran yang diinginkan, maka akan berpengaruh terhadap jumlah energi yang dipakai (dalam hal ini energi listrik) untuk memutar tube mill. Sebagai pemecahan masalah tersebut digunakanlah pregrinder sebelum material masuk ke tube mill tujuannya sebagai penggilingan awal material (pre-crushing), mengurangi waktu tinggal material di tube mill, dan menghemat energi untuk penggilingan material. Terjadinya tumbukan bola dengan material pada intensitas tinggi menyebabkan suhu di dalam mill meningkat. Temperatur di dalam mill diatur dengan mill venting dan water spray. Temperatur maksimal yangdiperbolehkan di dalam mill adalah 120OC karena temperatur  yang terlalu tinggi akan menyebabkan gipsum terhidrasi. Material kasar yang keluar dari finish mill dibawa menuju bucket elevator kemudian masuk multi cyclone yang memisahkan material halus dan sesuai spesifikasi menuju bag filter sebelum menuju silo-silo penyimpanan semen sedangkan material yang masih kasar dikembalikan ke finish mill. Material halus kaluar cement mill akan menuju bag filter dengan terlebih dahulu melewati grit separator sehingga material semen yang terbawa dapat dipisahkan dan dialirkan ke dalam silo semen dengan air slide.

Secara umum kontrol proses dan kualitas di cement mil adalah sebagai berikut :

• Temperature mill                             120oC
• Filling degree                                  28-30%
• Waktu tinggal material                    10-25 menit
• Constant circulating load                 1,5-2
• Residu 45μm                                  13%
• Blaine   OPC                                  2800 cm2/g
  PPC                                              3200 cm2/g

• SO3                                                               2,5-3%                    

Penambangan Bahan Baku Semen

materi tentang tambang/quarry bahan baku semen

Komponen bahan mentah utama semen berupa karbonat (CaCO3) yang umumnya diperoleh dari batukapur yang tersebar luas di alam. Batu kapur diekstraksi dari alam melalui operasi penambangan. Secara umum aktivitas penambangan ada 6 tahap yang meliputi:

Perencanaan Tambang

Membuat rancangan tambang (mencapai ultimate pit limit) dalam jangka waktu tertentu secara aman dan menguntungkan serta merencanakan tahapan penambangan. Biasanya dimaksudkan sebagai bagian dari proses perencanaan tambang yang berkaitan dengan masalah-masalah geometrik. Di dalamnya termasuk perancangan batas akhir penambangan, tahapan (pushback), urutan penambangan tahunan / bulanan, penjadwalan produksi, waste dump dan menentukan ultimate pit limit.

Developing Mining Road

Setiap operasi penambangan memerlukan jalan tambang sebagai sarana infrastruktur yang vital di dalam lokasi penambangan dan sekitar-nya. Jalan tambang berfungsi sebagai penghubung lokasi-lokasi penting, antara lain lokasi tambang dengan area crushing plant, pengolahan bahan galian, perkantoran, perumahan karyawan dan tempat-tempat lain di wilayah penambangan.

Stripping Over Burden1. Pembersihan Lahan/ Land Clearing

Operasi pembersihan lahan penambangan dilakukan pada lokasi tambang yang akan dibuka. Berkaitan dengan operasi ini dilakukanbeberapa pekerjaan antara lain berupa penebangan kayu dan pembabatan semak belukar.

2. Pengupasan Tanah Atas (Top Soil)

Operasi pengupasan lapisan tanah atas (Top Soil) akan menggunakan bucket dari Excavator. Operator Excavator sambil mengupas tanah subur tersebut sekaligus mendorong dan mengumpulkannya pada lokasi tertentu di dekat daerah operasi Excavator. Dengan demikian pada lahan penambangan akan terdapa tlokasi penimbunan tanah subur yang pada gilirannya akan dimanfaatkan untuk reklamasi lahan bekas penambangan. Apabilalokasi timbunan top soil ini relatif jauh maka pekerjaannyapemindahan top soil akan memerlukan Excavator sebagai alat muat,dan Dump Truck sebagai alat angkut

3. Pemindahan Tanah Penutup (Overburden)

Tanah penutup dalam arti sebenarnya adalah tanah yang melingkupi produk yang akan digali misalnya berupa batubara atau batu kapur sebagai bahan galian ekonomis. Overburden ini sendiri merupakan lapisan yang terbentuksetelah lapisan bahan tambang (batubara ataupun batu kapur) yang berada di bagian atasnya. Apabila sudah dilakukan pemindahan tanah penutup, maka overburden ini ditempatkan pada disposal.

Developing DrainageDrainase adalah suatu usaha untuk mencegah, mengeringkan,dan mengeluarkan air yang masuk atau menggenangi suatu daerah tertentu. Tujuan drainase di daerah tambang adalah :

•    Mencegah terjadinya korosi pada peralatan tambang.
•    Mencegah terjadinya akumulasi (genangan) air di dalam tambang.
•    Menciptakan kondisi kerja yang aman dan nyaman di dalam tambang.

Blasting/Ripping

1. Blasting ( Peledakan ) 

Memecah atau membongkar batuan padat atau material yang bersifat kompak atau masive dari batuan induknya menjadi material yang cocok untuk dikerjakan dalam proses produksi selanjutnya dengan menggunakan bahan peledak. Bahan yang digunakan dalam blasting antara lain amonium nitrat, detonator, dan dinamit. Waktu peledakan biasanya saat lunch break.

2. Ripping ( Menyobek/ Mengeruk)

Membongkar material tambang yang tidak terlalu keras agar dari area penambangan sehingga dapat di angkut, biasanya dilakukan dengan ripper (bulldozer) atau excavator

Loading, Transportation, dan UnloadingLoading adalah merupakan salah satu kegiatan penambangan untuk memuat bahan mentah yang terdapat di lokasi pemuatan keatas dump truck. Alat muat yang digunakan pada harus dipilih yang sesuai dengan kondisi lokasi, dan material yang akan dimuat, serta kelas alat muat dan dump truck.

Closing of Mine Area

Reklamasi

Reklamasi adalah kegiatan yang bertujuan memperbaiki atau menata kegunaan lahan yang terganggu sebagai akibat kegiatan usaha pertambangan, agar dapat berfungsi dan berdaya guna sesuai peruntukannya

RevegetasiRevegetasi ialah usaha /kegiatan penanaman kembali pada lahan bekas tambang.

Tahapan Reklamasi & Revegetasi :

• Melakukan perataan tanah (contour leveling)
• Melakukan penimbunan lahan kemudian menempelkan lapisan tanah yang subur (dari over burden) di lahan yang akan direklamasi.
• Penanaman tanaman polong-polongan, agar membuat tanah gembur.
• Penanaman pohon baik itu yang cepat tumbuh seperti akasia atau pohon jarak yang nantinya bisa digunakan untuk Biodiesel

Beberapa heavy equipments yang digunakan dalam kegiatan penambangan :

1.         bulldozer yang berfungsi antara lain untuk pembersihan lahan dan pembabatan, perintisan badan jalan, potong-timbun;
2.         alat garu (roater atau ripper) untuk membantu pembabatan dan meng-atasi batuan yang agak keras;
3.         Dump truck untuk mengangkut material dari tambang ke dumping point untuk dicrusher;
4.         Drilling machine, mengebor tanah untuk membuat sampling point dan menempatkan bahan peledak untuk blasting.
5.         Dozer, loader, dan excavator untuk mengeruk material dan loading ke dump truck
6.         Grader untuk meratakan dan merawat jalan angkut;
7.         Impactor untuk memadatkan dan mempertinggi daya dukung jalan

Kegiatan penambangan batu kapur umumnya meliputi pemboran, peledakan, pendorongan, pemuatan, dan pengangkutan. Kegiatan penambangan tanah liat dan silika biasanya hanya  penggalian dan pengangkutan. Ada beberapa peraturan yang harus diperhatikan dalam kegiatan penambangan menyangkut deposit material :

• Perusahaan yang bergerak pada industri semen membutuhkan  deposite bahan baku  utama (batu kapur, batu silika & tanah liat) minimal untuk 30 tahun.
• Setiap industri tambang yang mengelola bahan galian tambang harus memiliki Surat Izin Penambangan:
  - Khusus untuk bahan galian tambang golongan – C, maka surat izin yang harus dimiliki oleh perusahaan atau  industri  berupa    SIPD ( Surat Izin Penambangan Daerah )
  - Masa berlaku SIPD selama 10 ( sepuluh) tahun dan dapat diperpanjang sampai umur deposite tersebut dinyatakan habis.

Cooler System

Di pabrik semen cooler merupakan bagian dari kiln system yang terletak di bagian ujung discharge Rotary Kiln. Cooler memiliki beberapa fungsi antara lain :

• Mendinginkan clinker yang keluar Kiln dari temperature 1200 oC menjadi < 200 oC keluar Cooler System, dengan cara mengalirkan udara dari Cooling Fan secara proporsional.
• Pendinginan clinker secara quenching atau secepat mungkin untuk mendapatkan kualitas clinker yang terbaik (clinker mudah pecah).
• Heat recuperation dengan memanfaatkan udara panas hasil pendinginan clinker yang keluar dari Kiln dan diperoleh dua jenis udara yaitu udara secondary untuk pembakaran main burner dan udara tertiary untuk pembakaran di calciner.

Ada beberapa type Cooler dan Grate Cooler, antara lain :

1. Rotary Cooler
   • Bentuk designnya sederhana seperti rotary Kiln namun pendek yang dipasang dioutlet Kiln dan didalamnya dipasang lifter-lifter.
   • Kemiringan Rotary Cooler sama dengan kemiringan Kiln + 3%.
   • Power consumption kecil namun pendinginan clinker lambat dan panas recuperation yang diharapkan kurang optimal.
   • Clinker temperature keluar dari Cooler masih cukup tinggi >150 oC.
     
2. Planetory Cooler
   Bentuknya seperti Rotary Cooler namun jumlahnya banyak dan kecil-kecil mengelilingi shell outlet Kiln yang  ikut berputar bersama Kiln menggunakan Main Drive Kiln. Pemakaian power untuk Cooler tidak ada karena bebannya jadi satu dengan Kiln drive. Bagian dalamnya dipasang lifter-lifter untuk mengangkat clinker. Pendinginan clinker kurang optimal dan temperature clinker yang keluar dari Cooler masih >150 oC.  Jenis ini sudah banyak yang dimodifikasi menjadi Grate Cooler.
   
3. Grate Cooler
   Grate Cooler lebih banyak dikembangkan oleh pembuat pabrik semen, karena terbukti sangat effective :

• Untuk pendinginan clinker dan menghasilkan udara secondary dan tertiary yang cukup tinggi. Sehingga bisa membantu proses udara pembakaran didalam Kiln maupun di Precalciner system.
• Temperature udara Secondary yang dihasilkan 950 – 1100oC dan temperature clinker yang keluar Cooler < 100 oC.
• Pemakaian Power untuk Cooling Fan jenis Grate Cooler ini antara 3 – 6 kwh/ton clinker.
  

Grate Cooler terdiri dari baris/ row grate plate tetap dan baris/row plate bergerak dengan panjang stroke 11 – 15 cm. Penggeraknya menggunakan Motor drive atau Hydraulic drive, kecepatan max. 24 stroke/menit.

Dimensi Grate Cooler tergantung dari kapasitas produksi clinker, kapasitas : 4600 t/d à panjang : 36m, lebar : 3,6m.

8000 t/d, panjang : 36m, lebar : 4,8m.

Grate Cooler dilengkapi dengan clinker crusher untuk menghancurkan clinker ukuran besar menjadi ukuran < 30mm.

Clinker crusher dipasang antara Grate 2 dan Grate 3, tetapi ada yang dipasang di outlet Grate 3.

Perbedaannya clinker crusher yang dipasang dioutlet Grate 3 temperature clinkernya lebih tinggi dibanding yang dipasang ditengah antara Grate 2 & 3.

Ada beberapa type grate plate yang digunakan pada Grate Cooler, diantaranya :

• Type Air Through Grate.
• Type CFG ( Controlled Flow Grate ).
    

Grate Cooler type Air Through dan prinsip kerja

Grate Cooler type  CFG dan prinsip kerja

Grate Cooler Operation

Perbedaan operasi type AT dan CFG :

Type AT ;  pemakaian cooling air flow relatif lebih besar, karena cooling air sealing chamber menjadi satu dengan cooling fan grate. Rata-rata pemakaian cooling air flow total Grate 1, 2 dan  3 :  > 2,5 Nm3/kg clinker.

Type CFG ; cooling air sealing chamber terpisah sehingga pemakaian cooling air grate lebih kecil dan lebih focus pada pendinginan clinker diatas grate plate. Rata-rata pemakaian cooling air flow total grate 1, 2 dan 3 : < 2,3 Nm3/kg clinker.

Pengoperasian kedua type grate diatas sama yaitu menjaga kestabilan ketebalan clinker diatas grate ( terutama grate 1 ), dengan mengatur pemakaian udara cooling dan speed grate.

Parameter dan Variabel Kontrol

Tinggi Clinker Bed dan Speed Grate

• Tinggi clinker bed harus dikontrol sehingga mendapatkan tinggi bed yang optimum dan relatif konstan. Tinggi clinker bed ditunjukkan melalui parameter pressure chamber grate.
• Untuk menentukan tinggi clinker bed : Variabel untuk mengontrol tinggi clinker bed adalah kecepatan/ speed grate, semakin cepat grate speed makin tipis clinker bed.

Pressure Chamber Grate Cooler

Parameter ini menunjukkan beban klinker terhadap grate.

• Bila tekanan pada chamber I naik, menunjukkan bahwa material bed di lokasi tersebut bertambah.
  • Harus diperkirakan apakah terdapat coating jatuh atau klinker yang berlebihan. Pressure yang tinggi mengakibatkan beban cooling fan menjadi tinggi dan selanjutnya perpindahan panas kurang efektif, serta temperatur udara secundary yang diharapkan akan menurun.
  • Hal ini akan mengakibatkan proses di dalam kiln berlangsung kurang baik termasuk proses pembakaran bahan bakar di burner dan kualitas kilnker yang dihasilkan.

Pengoperasian Grate Cooler yang IdealQuenching Cooling ; pendinginan clinker secepat mungkin.

Heat Recuperation ; menghasilkan panas recupery yang cukup tinggi, sehingga bisa membantu proses pembakaran didalam Kiln maupun di Calciner.

Low waste air ; temperature waste air keluar Cooler rendah.

Clinker keluar Grate Cooler temperature rendah < 100 oC.

Rendah power consumption dengan pengaturan cooling fan sesuai dengan kapasitas produksi clinker.

Cooler Recuperation Efficiency
Heat in hot clinker Q cli = m cli * cp cli * (t cli – t ref)

Heat in hot air        Q air = v air * cp air * (t air – t ref)

Radiation loss         Q rad = C R * e * A{(t/100)4 – (t/100)4)}

Grate Cooler Typical Problems 

Red River

Red River adalah clinker halus dan cair oleh udara pendingan diatas kedua sisi tumpukan clinker ( seperti air slide ). Bergerak lebih cepat dibanding tumpukan clinker ditengah yang bergerak lambat, materialnya lebih panas dan merambat diatas bagian tengah clinker yang hitam.

Effect :

• Kerusakan pada grate side seal
• Menurunkan perpindahan panas recupery

Snowman

Snowman bisa terjadi apabila clinker panas dan lengket (melting) jatuh ke Cooler, seringkali clinker cair menetes pada tempat jatuhnya dan  membuat tumpukan. Apabila tidak segera dibersihkan (dengan air blaster, dll) snowman bisa mencapai nose ring dan harus dibersihkan secara manual.

1 – 2 days kiln stop!

Effect:

–      Produksi clinker terganggu

–      Kiln stop