Pik Cement slide 0

Pik Cement

  • Published on
    25-Nov-2015

  • View
    80

  • Download
    37

DESCRIPTION

Semen Indonesia

Transcript

PROSES INDUSTRI KIMIAPROSES INDUSTRI KIMIATKK -216 : 3 SKS SILABIPengenalan industri kimia Proses-proses dalam industri Kimia (proses alkoholisis, aromatisasi, pembakaran, halogenasi, dehidrogenasi/ hidrogenasi, esterifikasi, Fischer-Tropsch, nitrasi, kalsinasi, hidrolisis, oksidasi, polimerisasi, sulfonasi dan sulfatasi Industri Makanan Industri Farmasi Industri Kimia Dasar (Semen, pupuk, soda, asam sulfat,dll) ReferensiAustin, R., Shreves Chemical Process Industries, Ali et al., Handbook of Industrial Chemistry Organic Chemicals, 2005, Mc Graw Hill BookKent, Riegels Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology, 2007, SpringerINDUSTRI SEMENSemen Portland dipatenkan tahun 1824, disebut Portland karena batuan yang digunakan dalam pembuatan semen berasal dari Pulau Portland, Inggris.Pabrik semen pertama 1871 di USA.Semen PortlandSemen Portland : produk yang diperoleh dari penghancuran klinker yang mengandung kalsium silikat dan umumnya terdiri dari lebih dari satu kalsium silikat.Bahan baku : material yang mengandung kalsium (batu kapur) dan material yang mengandung silika (clay/ tanah liat).Jenis Semen PortlandType 1 : Reguler Portland CementType II : Moderate heat of hardening and sulfate resistingType III : High Early strength (HES) Portland CementType IV : Low Heat Portland CementType V : Sulfate Resisting Portland CementSemen Portland Tipe IDigunakan untuk konstruksi umum yang tidak memerlukan persyaratan khusus terhadap panas hidrasi dan pada tanah/ air yang mengandung sulfat 0,0% - 0,10%.Dapat diklasifikasikan lagi menjadi : semen putih (mengandung ferri oksida lebih sedikit), quick-setting cement, oil-well cement.Semen Portland Tipe IIDigunakan untuk konstruksi yang memerlukan ketahan terhadap sulfat tinggi (0,10%-0,20%) misalnya bangunan di pinggir laut, bangunan di tanah rawa, saluran irigasi, beton massa untuk dam-dam dan landasan jembatan.Panas hidrasi yang dikeluarkan dari semen jenis ini tidak boleh melebihi 295 J/g setelah 7 hari dan tidak boleh melebihi 335 J/g setelah 28 hari.Semen Portland Type IIIDibuat dengan perbandingan rasio batu kapur-silika lebih besar dibandingkan dengan type I dan dengan tingkat kehalusan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tipe I.Mengandung trikalsium silikat (C3S) yang lebih tinggi.Digunakan untuk memenuhi kebutuhan bangunan yang memerlukan kekuatan tekan awal yang tinggi setelah proses pengecoran dilakukan dan memerlukan penyelesaian secepat mungkin. Misalnya digunakan untuk pembuatan jalan raya, bangunan tingkat tinggi dan bandar udara.9Semen Portland Tipe IVMengandung persentase C3S dan trikalsium aluminate (C3A) yang rendah, sehingga menurunkan panas hidrasi.Panas hidrasi tidak boleh melebihi 250 J/g setelah 7 hari dan 295 J/g setelah 28 hari.Semen Portland Tipe VSemen yang tahan terhadap sulfat.Mengandung C3A lebih rendah.Dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan pada tanah/air yang mengandung sulfat tinggi dan sangat cocok digunakan untuk bangunan di lingkungan air lautBAHAN BAKU SEMEN PORTLANDBahan yang banyak mengandung kalsium (Calcerous) : batu kapur, marmer, kulit kerang.Bahan yang banyak mengandung silika (argillaceous) : clay (tanah liat), pasir silikaBesi : pasir besiBahan lain : Fly ash, gypsum, bauksiteBLOK DIAGRAM PEMBUATAN SEMENKomposisi Raw MaterialDry Raw MaterialClinker made from the dry raw materialSiO214.020.9Al2O34.16.1Fe2O31.62.3CaO43.264.5Free lime-1.0C3S-55C2S-18C3A-12.2C4AF-7GRINDING dan BLENDINGProses grinding material dapat dilakukan dengan 2 proses yaitu :Wet Proses (Proses Basah)Dry Proses (Proses Kering)Grinding and Blending : WET PROCESSAfter crushing, powders are mixed with water (35-50% by mass)Panjang wet process kiln bisa mencapai 200m dan diameter 6m. Kiln harus panjang karena banyak air yang harus dievaporasi dan proses perpindahan panas sangat tidak efisien. ~ 1/8 Powder < 90 m17Prinsip WET PROCESS-KILNGrinding and Blending : DRY PROCESSBlended raw material masuk dalam kiln melalui pre-heater tower. Gas panas dari kiln digunakan untuk memanaskan umpan kiln sehingga umpan kiln sudah panas sebelum masuk kiln. Proses kering terdiri dari kiln dan preheater.Panjang kiln untuk dry proses 70 m dengan diameter 3-6 m.19CLINKERING : Dry vs Wet ProcessDry proses lebih efisien dibandingkan dengan wet proses :Umpan kiln dalam kondisi kering sehingga tidak ada air yang perlu dievaporasi.Proses perpindahan panas lebih efisienWet proces memerlukan 500 lb batubara untuk menghasilkan 1 ton semen (1400 kcal atau 5700 kJ energi/kg semen).Energy untuk dry process kurang dari setengeh energy wet process.Ukuran kiln lebih kecilDalam kiln terjadi pembakaran raw material dan menghasilkan klinker dengan yang terdiri dari :Pada kiln terjadi evaporasi air dan reaksi kompleks yang lain sesuai dengan zone temperatur pada kiln.KILN dan KLINKERSkematik Diagram Temperatur KilnFeed Temp,oC50600100013501450Reaksi-reaksi pada KilnTemperatur, oCReaksiPerubahan Panas100Evaporasi air bebasEndotermis> 500Pembentukan air dari clayEndotermis> 900Kristalisasi amorf dari produk dehidrasi clayEksotermis> 900Pembentukan karbon dioksida dari kalsium karbonatEndotermis900-1200Reaksi utama antar batu kapur dan clayEksotermis1250-1280Awal pembentukan cairanEndotermis>1280Pembentukan cairan lanjut dan penyelesaian komponen semenKemungkinan endotermis dalam keseimbanganZoning Reaksi Pembentukan SemenZone 1: 0-35menit, 800-1100 oCDekarbonasi. Pembentukan 3 CaO.Al2O3 di atas 900 oC. Pelelehan komponen Al2O3 dan Fe2O3.Zone 2: 35-40 menit, 1100-1300 oCReaksi eksotermis dan pembentukan fase sekunder silika:Zoning Reaksi Pembentukan SemenZone 3: 40-50 menit, 1300-1450-1300 oCSintering dan reaksi pelelehan membentuk silika tersiser dan tetracalcium aluminoferrates:Zone 4: 50-60 menit, 1300-1000 oCPendinginan dan kristalisasi.Komposisi Semen PortlandC3SC2SC3AC4AFType I5519107Type II5124611Type III5619107Type IV2849412Type V384349PORTLAND CEMENT : klinker + ~ 5% gypsum (CaSO4.2H2O) (untuk mencegahflash set semen C3A.3CaSO4.31H2O (tricalcium aluminate tricalcium sulfate hydrate)PORTLAND POZZOLANT CEMENT : klinker + gypsum + fly ashC3S early strength (7-8 hari)C2S dan C3S final strength (1tahun)C3A causes set but needs retardation by gypsumSetting dan Hardening SemenDalam proses tersebut terjadi hidrasi dan hidrolisis. Kecepatan hidrasi masing-masing komponen semen :Tricalcium aluminate (C3A)> Tricalcium silicate (C3S)> Tetracalcium aluminoferrite (C4AF)> Dicalcium silicate (C2S)Tricalcium silicate is responsible for most of the early strength (first 7 days). Dicalcium silicate, which reacts more slowly, contributes only to the strength at later times. Hidrasi Tricalcium silicate (C3S)Tricalcium silicate + Water--->Calcium silicate hydrate+Calcium hydroxide + heat 2 Ca3SiO5 + 7 H2O ---> 3 CaO.2SiO2.4H2O + 3 Ca(OH)2 + 173.6kJ Pembentukan kalsium hidroksida dan kristal kalsium silikat hidrat membentuk inti untuk pembentukan kalsium silika hidrat. Pertumbuhan kristal kalsium silikat hidrat yang tebal menyebabkan molekul air menjadi sukar untuk mencapai trikalsium silikat anhidrat . Kecepatan reaksi dikendalikan oleh kecepatan difusi molekul air melalui lapisan kalsium silikat hidrat. Ketebalan lapisan ini menyebabkan pembentukan kalsium silikat hidrat menjadi lebih kecil. Hidrasi belum terjadi (pori terisi air).Awal hidrasi Hidrasi lanjutan, ruang kosong terisi oleh air dan kalsium hidroksida.Semen yang hampir keras.Hidrasi Dicalcium silicate (C2S)Reaksi dikalsium silikat + air lebih lambat dibandingkan dengan reaksi trikalsium silikat + air dengan panas reaksi yang lebih kecil krn dikalsium silikat kurang reaktif.Dicalcium silicate + Water--->Calcium silicate hydrate + Calcium hydroxide +heat 2 Ca2SiO4 + 5 H2O---> 3 CaO.2SiO2.4H2O + Ca(OH)2 + 58.6 kJ Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan untuk pembuatan semen sekitar 6-8% dari konsumsi bahan bakar dunia.Biaya bahan bakar mencapai 40-60% dari manufacturing cost untuk pembuatan semen.Raw material : 10 %Bahan bakar yang digunakan : gas alam (2%),batubara (70%), minyak (7%), lainnya (20%).