its-nondegree-30228-2310030014-chapter1

I-1

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Semen merupakan salah satu komponen penting dalam membuat bangunan permanen. Semen merupakan perekat non-organik dan biasa digunakan bersama-sama dengan pasir, agregat, atau bahan-bahan berupa fiber untuk membuat beton. Semen juga digunakan untuk membuat material-material yang akan digunakan sebagai komponen dalam pekerjaan konstruksi seperti bata berlubang, ornamen cetak dan lain-lain.

I.1.1 Sejarah Semen Kata semen berasal dari bahasa bahasa latin

cementum yang berarti bahan pengikat. Semen adalah suatu bahan anorganik yang bersifat adhesif dan kohesif yang digunakan sebagai bahan pengikat sehingga mampu merekatkan berbagai jenis padatan menjadi sebuah material yang kompak dengan penambahan sejumlah air (I Ketut Arsha Putra,1995).

Sampai saat ini semen masih memegang peranan penting dalam setiap pembangunan, dengan kata lain hampir segala bentuk pembangunan tidak terlepas dari unsur semen. Fluktuasi kebutuhan semen adalah identik dengan aktivitas pembangunan, semakin banyak pembangunan maka semakin banyak pula semen yang dibutuhkan. Dalam konstruksi bahan bangunan dibutuhkan semen yang memiliki kuat tekan yang cukup kuat. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, adanya penambahan aditif pada semen berpengaruh terhadap kuat tekan semen yang dihasilkan. Bahan aditif yang umumnya digunakan pada industri semen adalah gypsum dan fly ash.

Fly ash adalah bagian dari sisa pembakaran batubara pada boiler pembangkit listrik tenaga uap yang berbentuk partikel halus amorf dan bersifat pozzolan, berarti abu tersebut dapat bereaksi dengan kapur pada suhu kamar dengan media

I-2

BAB I Pendahuluan

Pabrik Semen menggunakan Bahan Aditif Fly Ash dengan Proses Kering

Program Studi DIII Teknik Kimia FTI-ITS

air membentuk senyawa yang bersifat mengikat. Dengan adanya sifat pozzolan tersebut, abu terbang mempunyai prospek untuk digunakan dalam berbagai keperluan bangunan.

Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) saat ini merupakan pilihan pemerintah dalam menanggulangi krisis listrik. Menurut Sugiono (2003), dari keseluruhan pembangkit listrik di Indonesia, batu bara memiliki peranan yang cukup tinggi yakni sebesar 34,5% disusul gas bumi 30,4%. Limbah dari batu bara sering disebut dengan fly ash yang dapat menimbulkan dampak yang cukup besar bagi lingkungan bila tidak manfaatkan. Fly ash merupakan residu mineral dalam butiran halus yang dihasilkan dari pembakaran batu bara yang dihaluskan pasa suatu pusat pembangkit listrik. Bahan ini terdiri dari silikon dioksida (SiO2), aluminium oksida (Al2O3), dan besi oksida (Fe2O3). Bahan ini bersifat pozzolan dan bereaksi dengan kalsium hidroksida serta alkali untuk membentuk senyawa yang bersifat semen.

Sampai saat ini pemanfaatan fly ash di Indonesia hanya sedikit yang digunakan sebagai bahan tambahan ataupun sebagai substitusi parsial semen portland pada campuan beton.

I.1.2 Alasan Pendirian Pabrik Perkembangan teknologi infrastuktur merupakan

salah satu faktor penting dalam konsep pembangunan suatu negara. Material komponen struktur yang sering digunakan di bidang konstruksi adalah semen. Selama ini semen Portland diproduksi dengan bahan baku alam berupa batu kapur sebagai sumber CaO dan tanah liat yang merupakan sumber SiO2 dan Al2O3. Komposisi batu kapur dan tanah liat yang terdiri dari alumina dan silika yang digunakan masing-masing sebesar 70% dan 30% berat sedangkan sisanya pasir silika dan pasir besi.

Kebutuhan semen semakin lama semakin meningkat, seiring dengan semakin bertambahnya populasi penduduk dan pembangunan infrastruktur suatu negara. Karena bahan baku

I-3


BAB I Pendahuluan


yang digunakan merupakan bahan alam yang tidak terbarukan, maka dengan semakin meningkatnya kapasitas produksi, tentunya semakin banyak bahan alam yang digunakan. Bila hal ini terus dilakukan, selain suatu saat produksi semen dapat terhenti jika bahan alam tersebut telah habis, hal tersebut juga menyebabkan keseimbangan alam akan tergangggu.

Menurut International Energy Authority: World Energy Outlook, jumlah karbon dioksida yang dihasilkan tahun 1995 adalah 23,8 miliar ton. Angka itu menunjukkan produksi semen portland menyumbang 7% dari keseluruhan karbon dioksida yang dihasilkan berbagai sumber.

Merujuk pada besarnya sumbangan industri semen terhadap total emisi karbon dioksida, perlu segera dicarikan upaya untuk bisa menekan angka produksi gas yang mencemari lingkungan ini. Tampaknya perbaikan teknologi produksi semen tidak terlalu bisa diharapkan dapat menekan produksi karbon dioksida secara signifikan. Penggantian sejumlah bagian semen dalam proses pembuatan beton, atau secara total menggantinya dengan bahan lain yang lebih ramah lingkungan menjadi pilihan yang lebih menjanjikan.

Penurunan emisi karbondioksi dalam produksi semen dapat dimungkinkan dengan mengurangi penggunaan klinker yang diganti dengan material alternatif misalnya fly ash. Oleh karena itu diperlukan pemanfaatan dari fly ash yang dianggap sebagai bencana menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat dikarenakan fly ash memiliki kandungan silica, alumina dan besi oksida yang sangat banyak. Selain itu, fly ash dan batu kapur merupakan bahan yang relatif murah dan mudah diperoleh karena ketersediaan kapur di daerah daerah di Indonesia cukup melimpah dan fly ash banyak tersedia terutama di PLTU yang menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya.

I.1.3 Ketersediaan Bahan Baku Batu kapur merupakan salah satu potensi batuan

yang banyak terdapat di Indonesia. Pegunungan kapur di

I-4

BAB I Pendahuluan



Indonesia menyebar dari barat ke timur mulai dari pegunungan di Jawa Tengah hingga ke Jawa Timur, Madura, Sumatra, dan Irian Jaya. Ketersediaan batuan kapur yang melimpah dapat dikatakan 3,5-4% elemen di bumi adalah kalsium, dan 2% terdiri dari magnesium. Dari keseluruhan ketersediaan kalsium menempati urutan kelima setelah oksigen, silikon, alumunium, dan besi. Ketersediaan batuan kapur yang melimpah ini merupakan potensi yang besar terhadap pengembangan industri.

Cadangan kapur di Jawa Barat menurut Dinas Pertambangan dan Energi adalah sebesar 1.223.400.323 m3 yang tersebar di beberapa kabupaten di Jawa Barat, seperti Kabupaten Bandung, Kabupaten Majalengka, Kabupaten Cirebon, dan lain-lain.

Tersedianya potensi bahan baku terutama batu kapur di hampir setiap provinsi di tanah air. Hal ini tercermin dari persebaran lokasi pabrik semen yang mendekati bahan baku yang jumlahnya memadai dan kualitasnya memenuhi persyaratan.

I.1.4 Aspek Pasar Perkembangan pembangunan di Indonesia sangat

pesat baik dalam arti fisik seperti perumahan maupun sarana lain semakin meningkat seiring dengan bertambahnya penduduk. Segala bentuk pembangunan tidak terlepas dari unsur semen. Fluktuasi kebutuhan semen adalah identik dengan aktivitas pembangunan, semakin banyak pembangunan maka semakin banyak pula semen yang dibutuhkan.

Potensi peningkatan semen di tahun mendatang diperkirakan akan tetap tinggi mengingat konsumsi semen perkapita di Indonesia saat ini sebesar 200 kg/kapita, yang relatif lebih rendah dibandingkan negara negara lain, khususnya di kawasan ASEAN yang sebagian besar lebih dari 300 kg/kapita.

I-5


BAB I Pendahuluan


1.1.5 Penentuan Lokasi Pabrik Pemilihan lokasi suatu pabrik merupakan salah

satu hal yang harus diperhatikan. Pabrik semen ini berencana akan dibangun di kecamatan padalarang, Bandung barat, Jawa Barat melalui beberapa pertimbanangan :

1. Penyediaan bahan baku Pertimbangan utama dalam pendirian pabrik ini adalah ketersediaan dan kemudahan dalam memperoleh bahan baku. Dalam hal ini, daerah Jawa Barat terdapat ratusan juta ton kapur di daerah cibalong, tasikmalaya dan cibinong. Pada daerah padalarang terdapat sekitar puluhan ton batu kapur. Sedangkan fly ash yang nantinya digunakan sebagai bahan susbtitusi pada proses finish mill didapatkan dari limbah pembakaran batu bara PLTU Suralaya yang terletak di Provinsi Banten. Dengan demikian kebutuhan batu kapur telah terpenuhi.

2. Sarana transportasi Sarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan untuk proses penyediaan bahan baku dan pendistribusian produk. Dengan posisi yang sangat strategis yaitu adanya jalan raya sebagai jalur transportasi utamanya.

3. Tenaga kerja Tersedianya tenaga kerja yang terampil juga diperlukan untuk menjalankan mesin-mesin produksi. Tenaga kerja dapat direkrut dari daerah Jawa Barat, Jawa Tengah dan sekitarnya.

4. Penyediaan utilitas Sarana-sarana pendukung seperti tersedianya air, listrik, dan sarana lainnya juga harus diperhatikan agar proses produksi dapat berjalan dengan baik. Di Kabupaten Bandung terdapat sungai yang bisa

I-6

BAB I Pendahuluan



digunakan sebagai sumber air dan untuk penyediaan listrik dapat dilakukan dengan system turbin dengan steam boiler atau dengan mensuplai dari PLN setempat.

I.1.6 Penentuan Kapasitas Pabrik Ada beberapa pertimbangan dalam memilih

kapasitas pabrik semen,diantaranya adalah : 1. Ketersediaan bahan baku

Batu kapur merupakan salah satu potensi batuan yang banyak terdapat di Indonesia. Pegunungan kapur di Indonesia menyebar dari barat ke timur mulai dari pegunungan di Jawa Tengah hingga ke Jawa Timur, Madura, Sumatra, dan Irian Jaya. Ketersediaan batuan kapur yang melimpah dapat dikatakan 3,5-4% elemen di bumi adalah kalsium, dan 2% terdiri dari magnesium. Dari keseluruhan ketersediaan kalsium menempati urutan kelima setelah oksigen, silikon, alumunium, dan besi. Ketersediaan batuan kapur yang melimpah ini merupakan potensi yang besar terhadap pengembangan industri.

Cadangan kapur di Jawa Barat menurut Dinas Pertambangan dan Energi adalah sebesar 1.223.400.323 m3 yang tersebar di beberapa kabupaten di Jawa Barat, seperti Kabupaten Bandung, Kabupaten Majalengka, Kabupaten Cirebon, dan lain-lain. Tersedianya potensi bahan baku terutama batu kapur di hampir setiap provinsi di tanah air. Hal ini tercermin dari persebaran lokasi pabrik semen yang mendekati bahan baku yang jumlahnya memadai dan kualitasnya memenuhi persyaratan.

2. Pertumbuhan industri semen di Indonesia Direktorat Jendral Industri Agro dan Kimia

Departemen Perindustrian Jakarta, mencatat pertumbuhan semen dari tahun 2000 hingga 2009, seperti yang terlihat pada kurva berikut:

I-7


BAB I Pendahuluan


Sumber : Departemen Perindustrian, 2009

Grafik I.1 Kurva Pertumbuhan Semen Tahun 2000-2009 Dari data pertumbuhan tersebut, Departemen

Perindustrian mengasumsikan kebutuhan semen akan meningkat sebesar 5% per tahunnya yang didasarkan pada 2 faktor penting yaitu pertumbuhan ekonomi nasional yang diestimasi sekitar 4 5% dan kebutuhan semen per kapita yang masih relatif rendah (150 kg/kapita) diantara negara ASEAN. Sehingga dapat diprediksi kebutuhan semen nasional ditaksir mencapai 17,7%. Berikut data proyeksi kapasitas, produksi dan konsumsi semen tahun 2010 2020.

Grafik I.2. Proyeksi Pertumbuhan Semen

Tahun 2010 - 2020

I-8

BAB I Pendahuluan



Dari Grafik I.2, dapat diketahui bahwa jumlah produksi dan konsumsi semen yang diproyeksikan oleh Departemen Perindustrian pada tahun 2018 adalah masing-masing sebesar 61.500.000 ton dan 61.000.000. Oleh karena itu, Departemen Perindustrian menyatakan bahwa tahun 2018 perlu dilakukan upaya perluasan atau pembangunan pabrik baru (Departemen Perindustrian, 2009).

1. Ekspor dan Impor Indonesia mengekspor semen ke beberapa

Negara. Negara yang lebih dominan menjadi tujuan ekspor adalah Negara Srilangka, Bangladesh dan Ghana. Kegiatan ekspor ini dikarenakan tersedianya pasokan semen di silosilo yang tidak dapat disimpan lama (lebih dari 3 bulan). Sedangkan kegiatan impor dilakukan untuk memenuhi kebutuhan semen di Indonesia. Berikut ini adalah data ekspor dan impor semen di Indonesia :

Tabel I.1 Perkembangan Ekspor dan Impor Semen Nasional Tahun Ekspor (ton) Impor (ton)

2005 3.766.917 1.055.000 2006 6.513.828 1.213.000 2007 5.919.980 1.200.000 2008 4.071.823 1.010.664 2009 3.922.695 -

(Badan Pusat Statistik, 2009)

I-9


BAB I Pendahuluan


Grafik I.3. Perkembangan Ekspor dan Impor

Semen Nasional

Dari persamaan pada Grafik I.3, dapat diketahui bahwa prediksi jumlah ekspor dan impor semen pada tahun 2018 masing-masing sebesar 2.495.555 ton dan 951.757 ton. Sehingga diperoleh kapasitas produksi semen alternatif per tahun sebesar:

Kebutuhan Pasar = (Ekspor + Konsumsi) - (Impor + Produksi) = (2.495.555 + 61.000.000) (951.757+61.500.000) = 1.043.798 ton/tahun Kapasitas Produksi = 20% x kebutuhan pasar = 20% x 1.043.798 ton/tahun = 208.760 ton/tahun 210.000 ton /tahun Dari perhitungan diatas, maka pada tahun 2018 akan didirikan pabrik Semen dengan kapasitas sebesar 410.000 ton /tahun.

I-10

BAB I Pendahuluan



I.2 Dasar Teori I.2.1 Batu kapur

Batu kapur (bahasa Inggris: limestone) (CaCO3) adalah sebuah batuan sedimen terdiri dari mineral calcite (kalsium carbonate). Sumber utama dari calcite ini adalah organisme laut. Batugamping merupakan salah satu golongan batuan sedimen yang paling banyak jumlahnya.Batugamping itu sendiri terdiri dari batugamping non-klastik dan batugamping klastik.

Batugamping non-klastik, merupakan koloni dari binatang laut antara lain dari Coelentrata, Moluska, Protozoa dan Foraminifera atau batugamping ini sering juga disebut batugamping Koral karena penyusun utamanya adalah Koral.

Batu gamping klastik, merupakan hasil rombakan jenis batu gamping non-klastik melalui proses erosi oleh air, transportasi, sortasi, dan terakhir sedimentasi.selama proses tersebut banyak mineral-mineral lain yang terikut yang merupakan pengotor, sehingga sering kita jumpai adanya variasi warna dari batugamping itu sendiri. Seperti warna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, coklat, merah bahkan hitam. Adapun pemanfaatan dari kapur diantaranya adalah : 1. Bahan bangunan

Bahan bangunan yang dimaksud adalah kapur yang dipergunakan untuk plester,adukan pasangan bata, pembuatan semen tras ataupun semen merah.

2. Bahan penstabilan jalan raya Pemaklaian kapur dalam bidang pemantapan fondasi jalan raya termasuk rawa yang dilaluinya. Kapur ini berfungsi untuk mengurangi plastisitas, mengurangi ppenyusutan dan pemuaian fondasi jalan raya

I-11


BAB I Pendahuluan


3. Sebagai pembasmi hama Sebagai warangan timbal (PbAsO3) dan warangan kalsium (CaAsO3) atau sebagai serbuk belerang untuk disemprotkan.

4. Bahan pupuk dan insektisida dalam pertanian Apabila ditaburkan untuk menetralkan tanah asam yang relatife tidak banyak air, sebagai pupuk untuk menambah unsur kalsium yang berkurang akibat panen, erosi serta untuk menggemburkan tanah. Kapur ini juga dipergunakan sebagai disinfektan pada kandang unggas, dalam pembuatan kompos dan sebagainya

5. Penjernihan air Dalam penjernihan pelunakan air untuk industri , kapur dipergunakan bersama-sama dengan soda abu dalam proses yang dinamakan dengan proses kapur soda.

I.2.2 Bahan tambahan pembuatan semen 1. Fly Ash

Fly ash merupakan residu mineral dalam butir halus yang dihasilkan dari pembakaran batu bara yang dihaluskan pada suatu pusat pembangkit listrik (ASTM C 618). Fly ash terdiri dari bahan inoeganik yang terdapat di dalam batu bara yang telah mengalami fusi selama pembakarannya. Bahan ini memadat selama berada di dalam gas gas buang dan dikumpulkan menggunakan gas buang, partikel partikel fly ash umumnya berbentuk bulat. Menurut ASTM C 618 ada 2 kelas fly ash, yitu : 1. Kelas F

Fly ash kelas F diproduksi dari pembakaran batu bara antransit dan bitominus. Fly ash ini terdiri dari bahan yang mengandung nilai, tapi dalam bentuk halus dan dengan adanya kelembaban, akan bereaksi kimia

I-12

BAB I Pendahuluan



dengan kalsium hidroksida pada temperatur biasa untuk membentuk senyawa senyawa seperti semen.

2. Kelas C Fly ash kelas C iprodeuksi secara normal dari batu bata lignit dan sub-bituminus dan biasanya mengandung kalsium hidroksida (CaO) atau kapur dalam jumlah yang signifikan. Fly ash kelas ini, disamping memiliki sifat pozzoland, juga memiliki sifat semen (ASTM C 618-99).

Warna merupakan sifat fisik fly ash yang penting untuk menentukan kandungan kapur secara kualitatif. Biasanya warna yang lebih muda mengindikasikan kandungan CaO yang tinggi sedangkan warna yang lebih tua menunjukkan kandungan organik yang tinggi.

Faktor utama yang mempengaruhi kandungan mineral fly ash dari batu bara adalah :

1. Komposisi kimia batu bara 2. Proses pembakaran batu bara 3. Bahan tambahan yang digunakan termasuk bahan

tambahan minyak untuk stabilisasi nyala api dan bahan tambahan untuk pengendalian korosi

Fly ash memiliki silika (SiO2) sebagai kandungan kimiawi dominan, sebesar 51,82%, sehingga bila dijadikan sebagai bahan pembentuk semen alternatif, bersama sama dengan kapur menghasilkan suatu material bersifat semen yaitu CaOSiO2 yang bila diberi air dapat bereaksi hidrasi membentuk suatu masa padat.

2. Gypsum Gypsum adalah salah satu contoh mineral dengan

kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gipsum yang paling umum ditemukan adalah jenis hidrat kalsium sulfat dengan rumus kimia CaSO4.2H2O. Gipsum adalah salah satu dari beberapa mineral yang teruapkan. Contoh lain dari mineral-mineral tersebut adalah karbonat, borat, nitrat, dan sulfat. Mineral-mineral ini diendapkan di laut, danau, gua dan

I-13


BAB I Pendahuluan


di lapian garam karena konsentrasi ion-ion oleh penguapan. Ketika air panas atau air memiliki kadar garam yang tinggi, gipsum berubah menjadi basanit (CaSO4.H2O) atau juga menjadi anhidrit (CaSO4). Dalam keadaan seimbang, gipsum yang berada di atas suhu 108 F atau 42 C dalam air murni akan berubah menjadi anhidrit.

I.2.3 Semen Semen (cement) adalah hasil industri dari paduan

bahan baku: batu kapur/gamping sebagai bahan utama dan lempung tatau 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 kalsium oksida (CaO), sedangkan lempung/tanah liat adalah bahan alam yang mengandung senyawa: silika oksida (SiO2), aluminium 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.

Dalam pengertian umum, semen adalah suatu binder, suatu zat yang dapat menetapkan dan mengeraskan dengan bebas, dan dapat mengikat material lain. Abu vulkanis dan batu bata yang dihancurkan yang ditambahkan pada batu kapur yang dibakar sebagai agen pengikat untuk memperoleh suatu pengikat hidrolik yang selanjutnya disebut sebagai cementum.

Komposisi semen terdiri atas senyawa-senyawa utama sebagai penyusun semen yang terbentuk dari keempat oksida utama yaitu : a. C3S (trikalsium silikat atau 3CaO.SiO2)

Memiliki sifat yang hampir sama dengan semen, yaitu akan mengeras bila ditambahkan air. C3S menunjang penyusunan kekuatan awal semen tinggi dan

I-14

BAB I Pendahuluan



menimbulkan panas hidrasi kurang lebih 500 joule/gram. Kandungan C3S pada Semen Portland bervariasi antara 20 - 60%.

b. C2S (dikalsium silikat atau 2CaO.SiO2) Penambahan air akan menyebabkan C2S mengeras dan menimbulkan panas sebesar 250 joule/gram. Perkembangan kekuatan pasta yang mengeras stabil dan lambat. Setelah beberapa minggu C2S akan mencapai kekuatan tekan akhir hampir sama dengan C3S. Kandungan C2S pada Semen Portland bervariasi antara 20-60%.

c. C3A (trikalsium aluminat atau 3CaO.Al2O3) Ketika bereaksi dengan air, menimbulkan panas hidrasi yang tinggi yaitu 850 joule/gram. Perkembangan kekuatan cepat yaitu terjadi pada satu sampai dua hari, tetapi sangat rapuh. Kandungan C3A bervariasi antara 0-16%.

d. C4AF (kalsium aluminoferit atau 4CaO.Al2O3.Fe2O3) Dengan air bereaksi dengan cepat dan pasta terbentuk dalam beberapa menit, menimbulkan panas hidrasi 420 joule/gram. Kandungan C4AF pada Semen Portland bervariasi antara 1-16 %. Ini mempengaruhi warna abuabu dari semen.

Semen yang digunakan dalam konstruksi digolongkan kedalam semen hidrolik dan semen non-hidrolik. Semen hidrolik adalah material yang menetap dan mengeras setelah dikombinasikan dengan air, sebagai hasil dari reaksi kimia dari pencampuran dengan air, dan setelah pembekuan, mempertahankan kekuatan dan stabilitas bahkan dalam air. Pedoman yang dibutuhkan dalam hal ini adalah pembentukan hidrat pada reaksi dengan air segera mungkin. Kebanyakan konstruksi semen saat ini adalah semen hidrolik dan kebanyakan didasarkan pada semen Portland, yang dibuat dari batu kapur, mineral tanah liat tertentu, dan gypsum, pada proses dengan temperatur yang tinggi yang menghasilkan

I-15


BAB I Pendahuluan


karbon dioksida dan berkombinasi secara kimia yang menghasilkan bahan utama menjadi senyawa baru. Semen non-hidrolik meliputi material seperti batu kapur dan gipsum yang harus tetap kering supaya bertambah kuat dan mempunyai komponen cair. Contohnya adukan semen kapur yang ditetapkan hanya dengan pengeringan, dan bertambah kuat secara lambat dengan menyerap karbon dioksida dari atmosfer untuk membentuk kembali kalsium karbonat.

Penguatan dan pengerasan semen hidrolik disebabkan adanya pembentukan air yang mengandung senyawa-senyawa, pembentukan sebagai hasil reaksi antara komponen semen dengan air. Reaksi dan hasil reaksi mengarah kepada hidrasi dan hidrat secara berturut-turut. Sebagai hasil dari reaksi awal dengan segera, suatu pengerasan dapat diamati pada awalnya dengan sangat kecil dan akan bertambah seiring berjalannya waktu. Setelah mencapai tahap tertentu, titik ini diarahkan pada permulaan tahap pengerasan. Penggabungan lebih lanjut disebut penguatan setelah mulai tahap pengerasan.

Berdasarkan prosentase kandungan penyusunnya, semen Portland terdiri dari 5 tipe yaitu : 1. Semen Portland tipe I. Perekat hidrolis yang dihasilkan

dengan cara menggiling klinker yang kandungan utamanya kalsium silikat dan digiling bersama-sama dengan bahan tambahan berupa satu atau lebih bentuk kristal senyawa kalsium sulfat. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 55% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 2,8% MgO; 2,9% (SO3); 1,0% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

2. Semen Portland tipe II. Dipakai untuk keperluan konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan kekuatan tekan awal, dan dapat digunakan untuk bangunan rumah pemukiman, gedung-gedung bertingkat dan lain-lain. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 51% (C3S); 24% (C2S); 6% (C3A); 11% (C4AF); 2,9% MgO; 2,5%

I-16

BAB I Pendahuluan



(SO3); 0,8% hilang dalam pembakaran, dan 1,0% bebas CaO.

3. Semen Portland tipe III. Dipakai untuk konstruksi bangunan dari beton massa (tebal) yang memerlukan ketahanan sulfat dan panas hidrasi sedang, misal bangunan dipinggir laut, bangunan bekas tanah rawa, saluran irigasi , dam-dam. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 57% (C3S); 19% (C2S); 10% (C3A); 7% (C4AF); 3,0% MgO; 3,1% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 1,3% bebas CaO.

4. Semen Portland tipe IV. Dipakai untuk konstruksi bangunan yang memerlukan kekuatan tekan tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi, misal untuk pembuatan jalan beton, bangunan-bangunan bertingkat, bangunan-bangunan dalam air. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 28% (C3S); 49% (C2S); 4% (C3A); 12% (C4AF); 1,8% MgO; 1,9% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

5. Semen Portland tipe V. Dipakai untuk instalasi pengolahan limbah pabrik, konstruksi dalam air, jembatan, terowongan, pelabuhan dan pembangkit tenaga nuklir. Komposisi senyawa yang terdapat pada tipe ini adalah: 38% (C3S); 43% (C2S); 4% (C3A); 9% (C4AF); 1,9% MgO; 1,8% (SO3); 0,9% hilang dalam pembakaran, dan 0,8% bebas CaO.

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 hodrolitas ini berkisar antara 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.

I-17


BAB I Pendahuluan


I.3 Kegunaan Pabrik Semen Dengan didirikannya pabrik semen menggunakan bahan

aditif fly ash di Indonesia, maka manfaat yang bisa didapatkan adalah : 1. Dapat mengurangi jumlah fly ash yang terus meningkat

yang didapatkan dari limbah pembakaran batu bara. 2. Dapat mengurangi kebutuhan terhadap semen portland

yang telah diketahui tidak terlalau ramah lingkungan akibat emisi CO2 dalam proses produksinya.

3. Menjadi metode alternatif pengolahan fly ash menjadi produk yang lebih bernilai ekonomis.

I.4 Sifat Fisik dan Kimia I.4.1 Bahan Baku Utama

Batu Kapur Batu kapur merupakan susunan

batu-batuan yang mengandung 50 % CaCO3. Dalam industri, batu kapur sering disebut dengan istilah limestone. Batu kapur dibedakan atas kandungan CaCO3 nya :

a) Batu kapu kadar tinggi (high grade), memiliki kadar CaCO3 yang tinggi yaitu lebih dari 97 99 % dan mengandung MgO maksimal 2 %. Batu kapur jenis ini memiliki sifat rapuh.

b) Batu kapur kadar menengah (middle grade), memiliki kadar CaCO3 sebesar 88-90 % dan mengandung MgO maksimal 2 %. Sifat yang dimiliki oleh batu kapur jenis ini adalah rapuh dan kurang keras.

c) Batu kapur mutu rendah (low grade), memiliki kadar CaCO3 yang rendah yaitu berkisar 85 87 %. Sifat fisika

Fase : Padat Warna : Putih Kekuningan Kadar Air : 7-10 H2O Bulk dencity : 1,3 ton/m3

I-18

BAB I Pendahuluan



Specific gravity : 2,4 Kandungan CaCO3 : 85-93% Kandungan CaO

Low Lime : 40-44% High Lime : 51-53%

Kuat tekan : 31,6 N/mm2 Sifat Kimia Mengalami reaksi kalsinasi :

CaCO3 CaO + CO2 Warna batu kapur adalah putih dan akan berubah

menjadi agak kecoklatan jika terkontaminasi tanah liat atau senyawa besi. Komponen terbanyak pada batu kapur adalah CaCO3, Al2O3, Fe2O3, SiO2 dan mineral lain dengan konsentrasi kecil.

I.4.2 Bahan Koreksi Bahan koreksi merupakan bahan baku yang dipakai

hanya apabila terjadi kekurangan salah satu komponen pada pencampuran bahan baku, misalnya kekurangan :

CaO : bisa ditambahkan batu kapur, marble (konsentrasi min 90%)

Al2O3 : bisa ditambahkan bauksit (min 50% Al2O3), laterit (25% Al2O3), kaolin (40% Al2O3)

SiO2 : bisa ditambahkan quart (min 80% SiO2) dan pasir silika

Fe2O3 : bisa ditambahkan pasir besi (min 60% Fe2O3) dan pyrite (60-90% Fe2O3)

Besar kecilnya penambahan tergantung kekurangan sesuai dengan raw mix design yang diinginkan.

I.4.2.1 Pasir besi Komposisi pasir besi dalam keadaan kering

adalah : Al2O3 : 8-13% Fe2O3 : 70-80%

I-19


BAB I Pendahuluan


Pasir besi berfungsi untuk menghantarkan panas dalam pembuatan clinker dari umpan kiln. Pasir besi mempunyai sifat menggumpal dan merupakan komponen dengan berat jenis terbesar dari komponen semen lainnya. Sifat fisika Fase : padat Warna : hitam Bulk density : 1,8 ton/m3 Ukuran material : 0-50 mm

Sifat kimia : Dapat bereaksi dengan Al2O3 dan CaO 4CaO + Al2O3 + Fe2O3 (CaO)4.Al2O3.Fe2O3

I.4.2.2 Pasir silika Pasir Silika disebut juga Silica Sand

mempunyai kandungan SiO2 yang tinggi 90-95%. Depositnya berbentuk gunung-gunung pasir silika dan berkadar SiO2 sekitar 90%. Semakin murni pasir silika, maka akan semakin putih warnanya dan biasanya disebut pasir kuarsa yang berkadar SiO2 100%. Ini dipakai terus sebagai bahan tambahan pada pembuatan semen apabila kadar SiO2 masih rendah. I.4.2.3 Limestone High Grade

Jika dalam proses pembuatan semen diindikasikan kadar CaO kurang maka dapat digunakan Limestone High Grade atau (kadar CaO > 90%) sebagai bahan koreksi.

I.4.3 Bahan Tambahan I.4.3.1 Fly Ash

Fly ash batu bara yang akan digunakan sebagai bahan aditif ini berasal dari PLTU Suralaya yang terletah di Povinsi Banten. Fly ash bersamasama dengan kapur menghasilkan suatu material bersifat semen yaitu CaOSiO2 yang bila diberi air dapat bereaksi

I-20

BAB I Pendahuluan



hidrasi membentuk suatu masa padat. Kandungan pada fly ash dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel I.2 Kandungan kimia fly ash

Kandungan kimia Presentase (%) Silika 51,82 Alumina 30,98 Hematid 4,93 Kapur 4,66 Magnesium 1,52 Sulfat 1,51 Carbon content 1,52 Total alkali 1,42

I.4.3.2 Gypsum

Bahan tambahan berupa gypsum (CaSO4.2H2O) merupakan bahan yang ditambahkan ke dalam clinker, untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu yang diinginkan pada semen Portland . Sifat fisika Rumus molekul : CaSO4.2H2O Berat molekul : 145,15 gram/mol Wujud : serbuk berwarna putih Kemurnian : 90 - 100% Impuritas : 0 10% Densitas : 2,546 g/cm3 Titik Lebur : 163 C Sifat kimia Ketika gypsum sedikit dipanaskan, maka akan terjadi reaksi berikut :

CaSO4.2H2O(c) CaSO4.H2O(c) + 1H2O(g)

I-21


BAB I Pendahuluan


I.4.4 Produk Bahan baku penyusun semen adalah : Batu kapur : 91,1 % Tanah Liat :4,8 % Lain-lain : 4,1 % (Setiyana.Budi,2007)

its-nondegree-30228-2310030014-chapter1

Documents