Saturday, November 30, 2013

CEMENT GRINDING AID FERRANO S01 DAN S02 SEBAGAI BAHAN UNTUK MENINGKATKAN PRODUKSI DAN KUALITAS SEMEN



RINGKASAN

Industri pembuat semen selama beberapa dekade terakhir ini menyisakan persoalan yang sama, yaitu mengenai aglomerasi dan salutan bola. Masalah ini disebabkan oleh gaya tarik elektrostatik antar partikel semen yang memiliki perbedaan muatan, dehidrasi gipsum, dan kenaikan suhu akibat tumbukan antar penggiling bola.

Oleh karenanya perlu ditemukan inovasi untuk mengatasi masalah ini, yaitu dengan menciptakan bahan yang dapat menghambat aglomerasi dan salutan bola yang dikenal sebagai CGA. CGA merupakan bahan organik tambahan (gas, cair, atau padatan) yang dicampur dalam jumlah sedikit (0,01-0,05%) selama proses penghancuran semen. Bahan ini dapat meningkatkan efisiensi penghancuran semen, mengurangi ukuran partikel semen, dan mengurangi konsumsi energy tanpa mengganggu performa semen

Dengan hilangnya penghalang tersebut, proses penghancuran semen di dalam mesin penggerus berjalan lebih efektif sehingga semen yang dihasilkan semakin halus serta produk semen yang dihasilkan per jam semakin meningkat. Selain itu, penambahan CGA Ferrano F01/F02/F03 mampu menghasilkan partikel dengan dispersi yang lebih baik sehingga menghalangi terjadinya aglomerasi antarpartikel.

Cheung (2001) telah membuat CGA berbahan dasar hidroksilamina. Namun, CGA berbasis amina meninggalkan bau yang tidak sedap pada produk akhir semen.

Keunggulan produk CGA Ferrano Chemical kami berbasis Polimer Glicol Ester tidak beracun dan tidak berbahaya, dan tidak bau dibandingkan CGA berbasis amina, berbentuk cair sehingga mudah diaplikasikan dan konsistensi dosis lebih mudah dikontrol. Produk ini dapat menghambat terbentuknya coating pada Steel Ball, mencegah aglomerasi, mampu meningkatkan kehalusan semen, mencegah Pack Set, dapat meningkatkan kekuatan dan kualitas produk akhir semen, namun disisi lain pemakaian CGA Ferrano membuat proses produksi semen lebih Efisien dari segi waktu dan biaya.

Komposisi dan Formula CGA Ferrano juga bisa didesain sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan oleh Pabrikan Semen, terutama dikaitkan dengan strength yang ingin dihasilkan, penyesuaian dengan komposisi kimia bahan, dan peralatan giling yang tersedia


PROSES PRODUKSI SEMEN

Pabrik semen ialah pabrik yang menghasilkan semen dengan bahan baku batu kapur/gamping dan tanah liat, pasir besi, pasir silika yang dibakar sampai meleleh dan ditambah gipsum. Hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk dikemas dalam kantong dengan bobot 40 dan 50 kg.

Tahapan kegiatan proses produksi semen secara garis besar terdiri atas lima tahap,

(1) tahap penambangan bahan baku,

(2) tahap pengeringan dan penggilingan bahan baku,

(3) tahap pembakaran dan pendinginan klinker,

(4) tahap penggilingan akhir, dan

(5) tahap pengantongan

CGA dapat dimanfaatkan dalam produksi semen selama tahap pengeringan dan penggilingan bahan baku serta tahap penggilingan akhir. Selama proses pengeringan dan penggilingan, seluruh bahan baku yang telah dihancurkan dari tahap penambangan dikeringkan terlebih dahulu ke dalam alat pengering dengan cara memanfaatkan gas panas dari pemanas awal suspensi dan pendingin.

Campuran bahan baku dengan komposisi yang telah ditetapkan kemudian dimasukkan ke dalam alat penggiling bahan baku. Proses yang terjadi selama tahap penggilingan akhir ialah pencampuran dan penggilingan klinker dengan gipsum dengan komposisi yang telah ditentukan.

Proses penggilingan akhir ini dilakukan dalam alat penggilingan yang merupakan rangkaian tertutup.

CGA ditambahkan selama proses penggilingan semen dengan tujuan mencegah proses aglomerasi dan coating pada Steel Ball. Selain itu, CGA bertujuan memperhalus partikel semen sehingga kekuatan mekanis yang dihasilkan semakin tinggi (Sottili et al. 2002).


AGLOMERASI DAN COATING
Dalam rangkaian pembuatan semen yang dimulai dari pemilihan raw material dan terakhir memperkecil ukuran partikelnya sehingga mencapai ukuran yang diinginkan, sesungguhnya teknologi pembuatan semen selama beberapa decade belakangan ini hampir tidak mengalami perubahan yang berarti. Demikian pula masalah yang dihadapi tidak jauh berbeda.Misalnya masalah emisi debu polutan di udara telah dapat diminimalisasi dengan memasang peralatan dedusting seperti Electric Precipirator atau Bag Filter.

Tube Mill yang mewakili performance sebuah Plant mempunyai persoalan yang sama dari dulu sampai sekarang yaitu Aglomerasi dan Ball Coating, baik single Tube Mill maupun yang dilengkapi dengan Pregrinding Vertical Mill ataupun Roll Crusher.

Tubrukan dari Steel Ball terhadap material, Steel Ball dengan liner dan antara Steel Ball itu sendiri secara terus menerus menambah Clinker yang masuk ke dalam Tube Mill sehingga memicu terjadinya Coating pada Steel Ball. Gypsum yang terdehidrasi ikut menyumbang terjadinya Coating pada Steel Ball.

Salutan bola ini disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu energy permukaan, gaya elektrostatik, adsorpsi, dan tumbukan mekanis.

Partikel yang sangat halus dari hasil penggilingan di dalam tube Mill menjadi bermuatan listrik. Partikel tersebut memiliki muatan yang berbeda, yaitu positif dan negatif. Partikel bermuatan positif dan negatif mengalami gaya tarik elektrostatik sehingga terjadi proses penggumpalan (aglomerasi).

Efek Elektrostatiska pada Steel Ball turut pula menjadi faktor terjadinya Coating. Sedangkan Steel Ball yang telah terkena Coating menyebabkan inefesiensi proses grinding serta menkonversi energi menjadi panas yang ter-akumulasikan didalam Tube Mill.

Hal ini menyebabkan terjadinya over grinded terhadap partikel tersebut, dan aglomerasi kadang-kadang didapati juga terjadi didalam Separator dimana partikel halus yang ter-aglomerasi dengan partikel kasar kembali ke Tube Mill bersama tailing sehingga terjadi pula over grinding.

Hal-hal tersebut diatas menyebabkan terjadinya perpanjangan retention time clinker di dalam Mill sehingga throughput produksi ton per jam rendah dibawah kapasitas terpasang dan mengakibatkan kapasitas Finish Mill tidak tercapai, sedangkan recharge Steel Ball bukan merupakan jalan keluar yang terbaik sebab disini diperlukan shut-down dalam waktu yang cukup lama.

Disinilah persoalan yang sering dihadapi oleh suatu Finish Mill sampai ditemukannya Cement Grinding Aid ( CGA ). CGA FERRANO S01/S02/S03 salah satunya dapat menghilangkan salutan bola dan dapat mendispersikan bahan yang telah digiling.

CGA Ferrano yang merupakan senyawa organik polar berperan sebagai pelemah gaya tarik elektrostatik sehingga aglomerasi menjadi turun dan mencegah terjadinya coating pada Steel Ball

Pemisahan partikel halus dan kasar juga telah dapat dilakukan secara efektif oleh High Effeciency Separator seperti O-Sepa dan lain sebagainya, seperti Coating dan Aglome pada Pabrik Semen.

Khusus Coating yang terjadi pada Steel Ball dapat mengurangi efektifitas grinding di dalam Tube Mill. Coating menyebabkan produksi dibawah kapasitas terpasang Tube Mill yang di desain. dan Coating juga membawa konsekuensi pemborosan energi yang digunakan,

Sejak ditemukannya lebih dari 50 tahun yang lalu, CGA seakan-akan menjadi suatu keharusan dalam pengoperasian sebuah Finish Mill.

CGA terbukti dapat mengatasi masalah Steel Ball Coating yang terjadi, lapisan film CGA yang melapisi Steel Ball menghalangi terbentuknya Coating pada Steel Ball serta menghilangkan efek elektrostatika yang bekerja pada partikel semen tersebut.

Secara otomatis dengan hilangnya penghalang-penghalang tersebut diatas, proses grinding didalam Finish Mill berjalan lebih efektif serta diperoleh output produksi per jam yang meningkat.

Dilain pihak pada saat yang sama konsumsi tenaga listrik untuk menghasilkan per ton semen ( kWh/Ton Semen ) yang ditunjukkan oleh nilai Special Power Consumption menjadi lebih rendah. Selain itu pemakaian CGA secara teratur didalam proses grinding mampu menghasilkan partikel dengan dispersi yang lebih baik sehingga menghalangi terjadinya aglomerasi diantara partikel halus. Hal ini terlihat dengan meningkatnya Flow Ability dari partikel dan berkurangnya Pack Set.

Pada beberapa kasus terlihat performance dari separator juga menjadi lebih baik yang ditunjukkan dengan menurunnya nilai Circulating Load.

CGA Ferrano S.01/S.02/3

Kami sadar bahwa kondisi dan karakteristik dari setiap Finish Mill tidaklah sama, peralatan transportasi kondisi Mill itu sendiri, kondisi separator dan peralatan Dedusting, temperature inlet dan outlet Mill dan yang lebih penting lagi adalah Human Factor yag akan terus menerus memantau kualitas produksi sehubungan dengan penggunaan CGA.

Demikian pula halnya dengan komposisi kimia clinker, yaitu bahan dasar pembuatan semen apakah mengandung metal yang banyak atau juga kandungan gypsum yang akan di campur kemudian. Hal tersebut mempengaruhi kualitas dan out put produksi semen. Oleh karena itu kami berusaha untuk menyesuaikan produk CGA yang kami buat dengan keadaan dan masalah untuk Finish Mill yang berbeda dan disesuaikan dengan beragam tipe2 semen yang hendak diproduksi oleh pabrikan.

Berdasarkan pengalaman dan pengamatan secara empiris pemakaian CGA secara teratur pada proses pembuatan semen jenis OPC dapat menaikkan produksi ton per jam semen rata-rata 12% sd 20% dan sekaligus menurunkan Specific Power Consumption untuk tenaga listrik mulai 9% sd 15%.


APLIKASI DAN KEUNTUNGAN LAIN
Cement Grinding Aid Ferrano dibuat dalam bentuk cair sehingga mudah diaplikasikan dan dalam dosis yang tepat dapat lebih mudah dikontrol.

Produk kami bersifat water soluble, oleh karena itu dapat diaplikasikan dengan dicampur air yang rasionya disesuaikan dengan kondisi Clinker yang diumpankan kedalam Mill.

Temperatur didalam Mill yang ideal untuk CGA agar bekerja dengan baik adalah 250° C.

Pada dasarnya CGA produk kami mempunyai Flash Point cukup tinggi

( 280°C ), akan tetapi pada temperature Clinker diatas 250° C akan menguapkan air campuran dan menyebabkan penetrasi CGA terhadap Clinker kurang merata.

Dosis yang dianjurkan adalah 200 ppm sd 300 ppm disesuaikan dengan kondisi Finish Mill dan kualitas Clinker yang diumpankan kedalam Mill dan diaplikasikan secara spray diatas Weighing Feeder.

Dari hasil pengembangan dan pengalaman selama ini, kami merancang bangun instalasi CGA yang sederhana namun cukup handal, dimana proses pencampuran CGA dengan air dilakukan secara otomatisasi sesuai rasio campuran yang diinginkan.

Begitu pula pengumpanan CGA ke Weighing Feeder dilakukan dengan pompa sentrifugal yang dibuat sedemikian rupa interlock dengan Weighing Feeder, hal ini untuk menghindari terjadinya blocking pada Clincker di inlet Mill, bilamana Mill berhenti.

Beberapa produsen Cement Grinding Aid membuat jenis Grinding Aid yang berbeda misalnya Grinding Aid yang hanya bertujuan untuk menaikkan produksi, atau Grinding Aid yang hanya bertujuan untuk meningkatkan Comprehensive Strength dll. Akan tetapi kami Ferrano Chemical memproduksi CGA dengan keuntungan untuk meningkatkan kualitas produk dengan dengan output kehalusan semen yang lebih merata, mencegah terjadinya Ball Coating dan Aglomerasi, yang akan berpengaruh terhadap penurunan konsumsi energy, Out put produksi yang meningkat, meningkatkan strength dan mencegah pack set pada produk akhir semen dengan tiga macam Cement Grinding Aid yaitu CGA S.01 dan CGA S.02 yang menghasilkan benefit yang bermacam macam.

Pada hakekatnya mekanisme kerja Cement Grinding Aid S.01, S.02 dan S.03 terhadap kenaikan produksi rata-rata adalah proses fisika dimana kenaikan produksi secara tidak langsung disebabkan oleh hilangnya hambatan terhadap efektifitas grinding steel ball terhadap clinker ataupun efisiensi waktu grinding yang menyebabkan naiknya Production Throughput sebuah Mill.

Sedangkan proses kimiawinya adalah disebabkan pada pemakaian CGA S.01/S.02 dan 03 terjadi peniadaan proses pembentukan lapisan jeli pada partikel clinker disaat terjadinya kontak clinker yang menyebakan sifat atau karakteristik partikel yang diwakili oleh lapisan jeli tersebut sehingga menyebabkan terjadinya aglomerasi antar partikel.

Hal inilah yang membuat semen yang terbentuk bila menggunakan CGA S.01/S02/S03 Ferrano akan memiliki karakter khusus dengan dispersi yang lebih baik dan membuat ukuran partikel lebih merata pada ukuran tertentu yang lebih kecil.

KEUNGGULAN CGA FERRANO

Keunggulan produk CGA Ferrano sekaligus merupakan keuntungan bagi pabrikan semen bilamana secara teratur adalah sebagai berikut :

Penambahan CGA Ferrano Chemical pada proses produksi semen memiliki beberapa keuntungan, yaitu :

1. CGA ini mampu menghilangkan Steel Ball Coating didalam Tube Mill CGA dapat memfasilitasi pergerakan Comprehensive Strength selama hari,7 hari dan 28 hari ( Cement Data Book, Dipl Ing. Walter H. Duda, page 186 )

2. Pemakaian CGA dalam proses grinding di dalam Finish Mill dapat mencegah terjadinya Aglomerasi (penggumpan kembali) diantara partikel-partikel halus, sehingga penyerapan lebih baik serta meningkatkan flowability dan mengurangi pack set produksi akhir semen

3. Hasil dari Sieve Analysis menunjukkan bahwa penggunaan CGA menurunkan kurva particle size. Dengan kehalusan yang lebih merata (particle size distribution ) mendorong terjadinya fase hidrasi clinker lebih awal secara tidak langsung sehingga menyebabkan terjadinya peningkatan Comprehensive Strength

4. CGA dalam proses grinding di dalam Finish Mill juga mempunyai andil memperbaiki performa separator dan menurunkan nilai circulating load.

5. Meningkatkan efisiensi separator sehingga akan meningkatkan produksi semen persatuan waktu. Out put produksi meningkat

6. Efisiensi biaya dikarenakan hanya membutuhkan waktu yang lebih sedikit di bandingkan dengan proses produksi tanpa CGA

7. Dan Selanjutnya keuntungan yang di peroleh adalah efisiensi pemakaian energy(Penurunan Specific Power Consumption) ( kWh/ton semen )

Untuk mendapatkan hasil optimal dalam pemakaian CGA S.01/S.02 perlu diperhatikan beberapa hal yang sangat berpengaruh terhadap hasil akhir produksi baik kualitas maupun kuantitas yang akan dicapai, yaitu : Masih terjadinya spare untuk kenaikan produksi baik pada kapasitas Mill, peralatan transportasi maupun separator dan peralatan dust collector.

1. Kualitas clinker, kandungan C3S, Clinker Work Index ataupun besaran partiker butiran clinker hingga 5 mm sd ≥ 30 mm dalam komposisi yang ideal dan seimbang.

2. Jenis penggiling, system penghancuran (tertutup atau terbuka),

3. Suhu, kelembapan, dan ventilasi dalam penggiling


Diluar hal-hal tersebut diatas tentu saja masih banyak lagi parameter yang berpengaruh dalam pencapaian hasil optimal pada proses pembuatan semen dan disini Cement Grinding Aid adalah salah satu langkan terobosan terhadap hambatan yang ditemui.


TEKNIK PENGUJIAN UNTUK QUALITY CGA DAN PENGARUHYA TERHADAP KUALITAS PRODUK AKHIR SEMEN
Untuk melihat kualitas produk CGA perlu dilakukan pengujian.

Pengujian CGA ini terdiri Uji BSS ( Blaine Specific Surface ), Uji Resdidu, Comprehensive Strength, dan Analisa Cost Saving Per Ton Semen

1. Uji BSS (ASTM C 204-00)
Semakin besar nilai BSS semakin halus partikel semen sehingga kekuatan mekanis semen lebih besar. Secara kasat mata semen yang dihasilan dengan tambahan CGA FERRANO lebih halus dibandingkan dengan semen tanpa tambahan CGA. Waktu penggilingan juga mempengaruh nilai BSS, semakin lama waktu penggilingan maka nilai BSS semakin tinggi, karenanya perlu disesuaiakan antara waktu penggilingan dengan nilai kehalusan Blaine yang hendak di capai agar tetap terjadi efisiensi pada proses penggilingan.


2. Uji residu (ASTM C 430-96)
Selain menggunakan BSS, uji yang dapat digunakan untuk melihat kehalusan semen ialah dengan uji residu. Uji ini dilakukan menggunakan ayakan silinder dengan diameter pori 45 μm. Prinsip dari uji residu ialah semakin kecil % residu yang dihasilkan dari suatu produk maka partikel yang lolos semakin banyak. Oleh karena itu, semakin kecil % residu maka semen yang dihasilkan semakin halus. Hal ini menunjukkan bahwa CGA mampu meningkatkan kehalusan semen secara signifikan.

CGA mampu meningkatkan kehalusan semen sebanyak 5 sampai 30% bergantung pada bahan dan kekhasan proses.


3. Uji Tekan
Kekuatan tekan mortar dihitung dengan rumus :

αm = Pmaks…………….(1)
            A

Dimana
σm = kekuatan tekan mortar, MPA
Pmaks = gaya tekan maksimum, N
A = luas penampang benda uji, mm2

Untuk benda uji kubus dengan panjang sisi 50 mm, maka A = 2500 mm2


Ym = Bm…………..(2)
           V
Dimana :
γm = berat isi mortar, kg/ml
Bm = berat benda uji, kg
V = volume benda uji, ml

Untuk benda uji kubus dengan panjang sisi 50 mm, maka V=125 ml.


4. COST SAVING PER TON CEMENT
Keuntungan utama dari pemakaian CGA adalah kenaikan produksi
( ton/jam ) dan penurunan pemakaian energy ( kWh/ton semen ). Tetapi bila kita tidak memakai kenaikan produksi sebagai suatu keuntungan maka kita akan mencoba untuk menghitung penghematan energi yang bisa kita konversikan ke dalam rupiah.

Penghematan yang diperoleh adalah dengan cara menghitung penurunan Specific Power Consumption (%) dikalikan dengan per kWh (Rp) dikurangi dengan dosis CGA per ton semen per jam kemudian dikalikan dengan harga CGA s.01/s.02 per kg (Rp).

Rumus Cost Saving per toncement = (P2-P1) x X – (D x Y )

P2 = SPC sebelum memakai CGA ( kWh/ ton semen )

P1 = SPC sesudah memakai CGA ( kWh/ton semen )

X = Harga listrik per kWh (Rp)

D = Dosis CGA/ ton semen/ jam (Kg)

Y = Harga CGA/kg (Rp)


DETAIL INFORMASI PRODUK DAN APLIKASI TEKNIK, DAPAT MENGHUBUNGI :


Ir. M.Churiyanto
Mobile : 081511066698 / 081286358541
Email : karyaprima.mandiri@yahoo.co.id

1 comment: