Semen telah digunakan selama ribuan tahun, sejak zaman Romawi dan Mesir kuno. Saat ini, semen merupakan bahan penting dalam industri konstruksi, dan permintaan global untuk semen sangat tinggi. Proses pembuatan semen adalah proses yang sangat penting dalam industri konstruksi karena merupakan bahan dasar dalam produksi beton, yang digunakan dalam berbagai struktur mulai dari rumah dan bangunan hingga proyek infrastruktur besar seperti jembatan dan jalan raya. Produksi semen melibatkan enam tahap produksi yang penting, dan setiap langkah dalam proses ini berkontribusi secara signifikan terhadap kualitas dan daya tahan produk akhir.
Sumber: Pinterest
Tahapan pembuatan semen
Produksi semen melibatkan enam tahap penting dalam proses pembuatannya, yaitu:
1. Ekstraksi bahan baku
Untuk memproduksi semen, diperlukan berbagai bahan baku, termasuk batu kapur (yang kaya akan kalsium), pasir, tanah liat (yang mengandung silikon, aluminium, dan besi), abu terbang, serpih, bauksit, dan skala pabrik. Bahan-bahan ini diekstraksi dengan cara digali dan kemudian dihancurkan menjadi potongan-potongan yang lebih kecil, biasanya berukuran sekitar 6 inci. Potongan-potongan yang lebih kecil kemudian dikurangi lebih lanjut dengan penghancur sekunder atau hammer mill hingga berukuran sekitar 3 inci. Setelah bahan baku disiapkan, mereka kemudian siap untuk tahap pyroprocessing yang penting, yang memainkan peran penting dalam transformasi kimiawi bahan-bahan ini menjadi semen.
2. Penggilingan, proporsi, dan pencampuran
Sebelum bahan mentah dapat diubah menjadi semen, bahan mentah tersebut perlu diproses di dalam kiln. Langkah pertama dalam proses ini adalah menggabungkan bahan mentah yang telah dihancurkan dengan bahan tambahan dan menggilingnya menjadi campuran yang halus dan homogen. Komposisi campuran semen diproporsikan secara hati-hati pada tahap ini untuk memastikan bahwa produk akhir memiliki sifat yang diinginkan. Biasanya, campuran tersebut terdiri dari 80% batu kapur dan 20% tanah liat. Setelah campuran disiapkan, campuran tersebut dikeringkan di pabrik semen untuk mengurangi kadar air hingga kurang dari 1%. Untuk mendapatkan campuran yang konsisten, roller tipe roda berat dan meja berputar digunakan untuk mencampur campuran mentah, yang kemudian dihancurkan menjadi bubuk halus dengan roller sebelum disimpan dalam silo. Serbuk halus ini kemudian diumpankan ke kiln, di mana proses penting dari pyroprocessing berlangsung.
3. Bahan baku pra-pemanasan
Untuk mengurangi konsumsi energi dan membuat proses pembuatan semen lebih berkelanjutan, ruang pra-pemanasan digunakan dalam proses manufaktur. Ruang ini terdiri dari beberapa siklon yang memanfaatkan gas panas yang dihasilkan oleh kiln untuk memanaskan bahan baku sebelum dimasukkan ke dalam kiln. Proses ini membantu mengurangi kebutuhan energi kiln, sehingga proses produksi secara keseluruhan menjadi lebih efisien dan ramah lingkungan. Selama tahap pemanasan awal ini, bahan baku diubah menjadi oksida, yang kemudian siap untuk dibakar di kiln.
4. Fase kiln
Fase kiln mungkin merupakan tahap paling penting dalam proses produksi semen. Pada fase ini, campuran mentah diubah menjadi klinker melalui serangkaian reaksi kimia yang kompleks antara senyawa kalsium dan silikon dioksida. Peristiwa proses produksi klinker dapat diuraikan ke dalam urutan berikut:
Pertama, air bebas dalam campuran diuapkan. Selanjutnya, air gabungan dalam komponen argillaceous dilepaskan melalui proses yang disebut evolusi. Kemudian, kalsium karbonat (CaCO3) dalam campuran dikalsinasi menjadi kalsium oksida (CaO). Reaksi CaO dengan silika menghasilkan pembentukan dikalsium silikat. Reaksi CaO dengan konstituen yang mengandung aluminium dan besi menghasilkan fase cair. Nodul klinker terbentuk sebagai hasil dari proses ini. Konstituen yang mudah menguap, seperti natrium, kalium, klorida, dan sulfat, kemudian diuapkan. Akhirnya, kelebihan CaO bereaksi dengan dikalsium silikat untuk membentuk trikalsium silikat.
Rangkaian reaksi ini sangat penting untuk pembentukan klinker, yang merupakan bahan penting dalam produksi semen.
5. Pendinginan dan penggilingan akhir
Setelah klinker keluar dari kiln, klinker mengalami proses pendinginan yang cepat untuk mencapai suhu antara 100°C hingga 200°C dengan mengalirkan udara di atasnya. Setelah itu, berbagai bahan tambahan digabungkan dengan klinker dan digiling untuk menghasilkan semen, produk akhir. Gipsum, yang ditambahkan dan digiling dengan klinker, mengatur waktu pengaturan semen dan bertanggung jawab atas sifat terpentingnya, yaitu kekuatan tekan. Alat bantu penggilingan, seperti Trietanolamina, juga ditambahkan untuk menghindari aglomerasi bubuk. Dalam beberapa kasus, etilen glikol, asam oleat, dan dodesil-benzena sulfonat dapat digunakan sebagai bahan tambahan. Panas yang dihasilkan selama proses klinker kemudian didaur ulang dan dimanfaatkan untuk menghemat energi. Terakhir, pada tahap terakhir produksi semen, klinker dipindahkan ke drum berputar dengan bola baja dan digiling menjadi bubuk yang sangat halus, dengan setiap pon mengandung hingga 150 miliar butir, menghasilkan produk akhir, yaitu semen.
6. Pengepakan dan pengiriman
Langkah terakhir dalam proses produksi semen adalah pengangkutan dan pengemasan produk jadi. Setelah proses penggilingan selesai, semen dibawa ke tangki penyimpanan besar yang dikenal sebagai silo, di mana semen menunggu pengemasan dan distribusi. Biasanya, produk diangkut dalam jumlah besar dengan truk, kereta api, atau kapal, dengan hanya sebagian kecil semen yang dikemas dalam jumlah yang lebih kecil untuk pelanggan yang membutuhkannya. Hal ini memungkinkan pengiriman semen dalam jumlah besar secara efisien ke lokasi konstruksi dan tujuan lain di seluruh dunia.
Pengujian semen
Pengujian semen adalah aspek penting untuk memastikan kualitas dan kinerja bahan konstruksi. Proses evaluasi melibatkan beberapa parameter utama yang ditetapkan dalam spesifikasi nasional. Spesifikasi ini mengatur aspek-aspek penting seperti:
Kehalusan
Meskipun uji saringan secara tradisional digunakan untuk menilai kehalusan, metode modern lebih canggih. Metode yang umum digunakan adalah dengan menentukan luas permukaan per satuan berat semen dengan mengukur laju aliran udara melalui lapisan semen. Metode tambahan termasuk mengukur distribusi ukuran partikel melalui sedimentasi dalam minyak tanah atau elutriasi dalam aliran udara.
Kekedapan
Kekentalan adalah sifat penting yang memastikan bahwa semen tidak mengalami pemuaian yang signifikan setelah pengikatan, yang dapat membahayakan integritas mortar atau beton. Pengujian melibatkan proses pengadukan semen ke dalam air mendidih atau uap bertekanan tinggi untuk mendeteksi ketidakseimbangan yang timbul akibat kelebihan magnesium bebas atau kapur bebas yang dibakar.
Waktu Pengaturan
Pengaturan dan pengerasan semen adalah proses yang berkelanjutan, tetapi ada dua hal yang berbeda yang dipertimbangkan untuk pengujian. Waktu pengaturan awal menandakan saat campuran kehilangan plastisitas, sedangkan waktu pengaturan akhir menunjukkan saat semen yang telah diatur mencapai kekencangan yang cukup untuk menahan tekanan yang ditentukan. Waktu ini sangat penting untuk jadwal konstruksi dan tunduk pada batas yang ditentukan dalam berbagai standar.
Kekuatan
Kekuatan adalah indikator utama kinerja semen. Pengujian melibatkan penilaian laju pengembangan kekuatan semen, biasanya dilakukan pada spesimen mortar atau beton. Berbagai metode, seperti uji tarik, tekan, atau transversal, digunakan tergantung pada standar internasional seperti ASTM, BSI, dan ISO. Pengujian ini memastikan kemampuan semen untuk menahan tekanan yang ditentukan dan berkontribusi pada integritas struktural konstruksi akhir.
Disadur dari: housing.com