PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Panas hingga suhu 1500°C dimana bata ini memiliki kemampuan tahan
panas dan air yang baik. Dalam proses pembakaran di kiln terjadilah proses
perpindahan panas secara alamiah baik secara konduksi, konveksi dan radiasi.
Dalam perpindahan panas ini mambahas perpindahan panas secara konduksi, dimana
panas yang terjadi antara didalam dan diluar kiln itu berbeda. Dalam hal ini
membahas perpindahan yang terjadi dari dalam hingga ke luar kiln dengan suhu
bagian dalam 1500°C yang dalam
prosesnya melewati beberapa hambatan baik dari material yang di panaskan hingga
dinding isolasi bata tahan api dan baja st 400 kemudian barulah kita bisa
mengetahui panas akhir setelah melewati hambatan-hanbatan tadi menggunakan
perhitungan perpindahan panas secara konduksi. Proses pembakaran yang terjadi pada
tanur kiln ini disebabkan karena adanya perpaduan antara bahan bakar batubara
dengan udara atau oksigen yang betekanan tinggi dimana batubara yang digunakan
adalah batubara yang telah dihaluskan hingga berbentuk seperti tepung yang
dapat menghasilkan semburan api hingga suhu 1500°C .
Kiln memiliki dua lapisan yaitu lapisan luar
dan lapisan dalam dimana pada lapisan luar dilapisi dengan baja st 400
sedangkan pada lapisan dalam menggunakan bata tahan api jenis CAST-15ES yang
berfungsi sebagai isolasi untuk menahan panas yang terjadi pada saat proses
pembakaran terjadi untuk menahan.
Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta
merta berimbas keluar dikarena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api
yang mampu menahan panas yang sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga
lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada
disekitar area kiln. Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan
bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama
dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar
material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan
bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada
dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya
prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan
bahan bakar IDO.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Uraian Proses
Pada
saat material telah masuk ke kiln, terdapat empat zona proses pemanasan
diantaranya calsinasi zone diamana pada proses ini material yang baru masuk
kedalam kiln, material tersebut terkalsinasi dikarenakan mendapatkan panas yang
lebih tinggi dari pada di dalam SP berkisar antara 1100-1200 0C sehingga
mengakibatkan perubahan bentuk pada material tersebut yang tadinya berupa
serbuk-serbuk padat menjadi serbuk-serbuk yang mulai terlihat meleleh, kemudian
ada lagi yang namanya transisi zone dimana pada proses ini bahan material
mandapatkan pemanasan yang lebih tinggi berkisar antara 1200-1300 0C dimana
pada proses ini material hampir mendekati cair dan yang terakhir terdapat
proses burning zone dimana pada prose ini material benar-benar mendapatkan
pemanasan secara penuh dari kiln hingga material tersebut mencair dan panasnya
mencapai 1400–1600 0C kemudian
proses yang terakhir adalah proses cooling zone, pada proses ini material yang
telah masuk ke cooler mendapatkan pendinginan secara cepat atau proses pendinginan
yang dikagetkan karena pada cooler ini panas pada material harus lebih dingin
dibandingkan didalam kiln dimaksudkan supaya klinker tersebut tidak lengket
pada great plat dan panas pada cooler mencapai 150- 200 0C. Panas
yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta merta berimbas keluar di karena
pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang mampu menahanpanas yang
sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga
lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada
disekitar area kiln.
Kiln memiliki tiga penyangga /
support untuk dapat menahan berat kiln tersebut diantaranya ada di ujung
sebelah kanan dan kiri dan juga
ditengah,
ketiga penyangga ini sangat berperan penting untuk menahan tanur kiln agar
tidak jatuh dan di salah satu suppor tersebut terdapat satu motor yang
berfungsi untuk memutar kiln saat beroprasi. Berikut spesifikasi dari kiln
beserta gambarnya dapat dilihat dibawah ini:
Kiln
-
Diameter : 5,5 meter
-
Panjang : 87 meter
Motor
Penggerak
-
Ukuran kiln drive
-
1500 KW (2 x750 KW )
- Jumlah support : 3
·
Maximum speed : 3,5 rpm
Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan
bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama
dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar
material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan
bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada
dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya
prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan
bahan bakar IDO. Kemudian pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang
berfugsi untuk melindungi dinding kiln dari panas yang terbuat dari besi
dimaksudkan agar tidak meleleh pada saat proses pembakaran berlangsung dimana
untuk pemasangan bata tahan api kita menggunakan alat yang disebut DAT dimana
alat ini berfungsi untuk menekan bata agar dapat padat dan rapat satu sama
lainnya, berikut gambar proses pemasangan bata tahan api pada dinding kiln.
Material yang telah mengalami
kalsinasi sebesar 80-90% masuk ke dalam
rotary kiln secara perlahan-lahan
untuk untuk dilakukan pembakaran sehingga menyempurnakan reaksi kalsinasi dan
pembentukan clinker. Pembakaran
material di dalam rotary kiln sampai
mencapar temperatur 1450°C. Rotary kiln merupakan slinder bundar dengan diameter 4,4 m dengan
panjang 68 m. diletakkan pada bidang horizontal dengan kemiringan 5 ° dan
kecepatan putaran maksimum 3 rpm. Rotary
kiln dilapisi dengan batu tahan api (fire
brick) yang ketebalannya 0,2 m dan berfungsi untuk menjaga ketahanan film
shell dan mengurangi kehilangan panas selama terjadinya pembakaran.
Batu
tahan api ini terdiri dari berbagai jenis yang letaknya tergantung pada
temperatur, kondisi kimia, dan sifat – sifat fisik bahan yang melalui dinding
bagian dalam kiln. Secara garis
besar, proses pembakaran di dalam kiln terdiri dari tiga derah zone, yaitu:
1.
Daerah kalsinasi (calsinacing zone 820 - 900°C)
Kalsinasi akan sempurna di dalam kiln
dengan naiknya suhu sehingga dapat menguraikan CO2.
2.
Daerah pembentukan clinker (Sintering Zone 900 - 1400°C)
Pada
daerah ini terjadi pembentukan senyawa- senyawa: C2S, C3S,
C4AF dan C3A.
3.
Daerah pendinginan (cooling zone 1400-110°C)
Daerah
pendinginan terletak di ujung keluar material kiln. Di daerah ini material
mengalami pendinginan karena bercampur dengan udara sekunder dari cooler yang
masuk ke kiln.
Reaksi yang terjadi
pada proses pembentukan clinker di
dalam rotary kiln sebagai berikut:
1.
Kalsinasi dari CaCO3 dan MgCO3
atau pelepasan carbon dioxide (CO2)
dari bahan baku yang terjadi pada temperatur 450 - 900°C
CaCO3 CaO + CO2
MgCO3 MgO + CO2
2. Pembentukan
dicalsium silicate (C2S)
yang terjadi pada temperatur 900-1400°C
2CaO +SiO2 2CaO.SiO2
Reaksi berlangsung sampai SiO2 habis
3. Pembentukan
tricalsium aluminat (C3A)
dan tetracalsium aluminate ferrite (C4AF)
yang terjadi pada temperatur 1100 - 1338°C.
-
Pembentukan C3A
3CaO + Al2O3 3CaO. Al2O3
-
Pembentukan C4AF
4CaO + Al2O3 + FeCO3 4CaO.Al2O3.Fe2O3
4.
Pembentukan tricalsium silicate (C3S) dan pengurangan kadar calcium monoksida (CaO) bebas yang
terjadi pada temperatur 1420 - 1450°C.
Reaksinya yaitu:
2CaO.SiO2 + CaO +
SiO2 3CaO.SiO2
Bahan
bakar yang digunakan untuk proses pembakaran dalam kiln dan calciner (dual decarbonation Furnace (DDF)) adalah
batu bara (coal) dan minyak solar (diesel oil). Minyak solar digunakan pada
saat pembakaran awal dan untuk selanjutnya digunakan bahan bakar batu bara,
bahan bakar batu bara sebelum dimasukkan ke DDF dan kiln terlebih dahulu digiling di dalam coal mill.
Kebutuhan
oksigen untuk pembakaran minyak dan batu bara ini berasal dari primary air fan dan cooling fan, batu bara di giling di dalam coal mill sampai pada kehalusan tertentu. Batu bara ini dikeringkan
dengan udara panas sisa pembakaran dari
kiln yang dialirkan pada preheater
dengan temperatur 400°C.
pada aliran udara panas terdapat aliran udara masuk dan aliran udara keluar
serta aliran udara recycle. Hal ini
bertujuan menjaga temperatur udara panas yang masuk ke coal mill.
2.2. Dasar-dasar Perpindahan Panas Pada
Pembakaran Klinker
Perpindahan panas didefinisikan sebagai berpindahnya
energi dari satu tempat ke tempat lainnya yang disebabkan perbedaan temperatur
antara tempattempat tersebut. Bila dalam suatu sistem terdapat gradien
temperatur atau bila dua sistem yang temperaturnya berbeda disinggungkan maka
akan terjadi perpindahan energi yang disebut panas (heat). Energi ini tidak
dapat diukur atau diamati secara langsung tetapi arah perpindahan dan pengaruhnya
dapat diamati dan diukur. Pada umumnya terdapat tiga proses perpindahan panas
yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Ilmu perpindahan panas tidak hanya
membahas bagaimana energi itu berpindah dari suatu bagian ke bagian lainnya
tetapi juga meramalkan laju perpindahan energi pada suatu kondisi-kondisi
tertentu. Ilmu perpindahan panas berbeda dari ilmu termodinamika. Dalam
perpindahan panas membahas masalah laju perpindahan panas sedangkan pada
termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan. Termodinamika dapat digunakan
untuk meramalkan energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari keadaan
setimbang satu ke keadaan setimbang lainnya, tetapi tidak dapat meramalkan
kecepatan perpindahan panas tersebut. Keadaan ini disebabkan pada waktu
perpindahan panas itu berlangsung, sistem tidak berada dalam keadaan setimbang.
Perpindahan kalor merupakan fenomena alam yang seringkali kita dapatkan pada kehidupan
sehari-hari. Saat menanak nasi, mandi dengan air hangat, minum kopi dan lain
sebagainya. Sebelum lebih jauh membahas perpindahan panas, akan dibahas
terlebih dahulu tantang beberapa
istilah:
Fluks kalor (heat fluks),
q = didefinisikan sebagai
besarnya laju perpindahan kalor persatuan luas bidang normal terhadap arah
perpindahan kalor. Konduktivitas thermal,
k = merupakan konstanta
kesetaraan, yang merupakan karakteristik thermal dari material atau benda.
2.3 Pembentukan Klinker
Proses pembakaran untuk menghasilkan klinker diawali
dengan menyiapkan bahan bakarnya terlebih dahulu baru kemudian melakukan pembakaran.
Tujuan dari proses pembakaran ini ialah untuk menghasilkan klinker bermutu baik
dengan pemakaian energi serendah mungkin dan operasi pembakaran berlangsung
stabil dalam waktu yang lama. Salah satu faktor utama untuk mendapatkan
hasil pembakaran yang baik ialah rancangan kiln feed (raw mix design) yaitu
menentukan komposisi kimia dan ukuran partikel atau kehalusan dari raw
mix. Raw mix dirancang untuk menghasilkan klinker bermutu baik (mempunyai
senyawa alite C3S, belite C2S, aluminate C3A, ferrite C4AF dalam jumlah cukup
dan mudah digiling). Proses pada tahap ini meliputi pemanasan awal umpan baku
di preheater (pengeringan, dehidrasi dan dekomposisi), pembakaran di kiln
(klinkerisasi) dan pendinginan di grate cooler (quenching). Selanjutnya
klinker yang dihasilkan disimpan di clinker silo. Beberapa reaksi kimia yang
berlangsung dalam proses pembuatan klinker yaitu:
1. proses Pemanasan Awal
1. proses Pemanasan Awal
Proses pemanasan awal adalah proses penguapan air dan
proses calsinasi pada umpan kiln (raw meal) pada suhu 600-800 oC.
CaCO3
CaO + CO2 Proses
calsinasi
MgCO3 MgO + CO2 Proses calsinasi
MgCO3 MgO + CO2 Proses calsinasi
Proses ini terjadi dalam peralatan preheater.
2. Proses Klinkerisasi
2. Proses Klinkerisasi
Proses klinkerisasi dalam pembuatan semen adalah proses
pengikatan antara oksida-oksida yang terkandung dalam material untuk membentuk
senyawa C3S, C2S, C3A, dan C4AF. Reaksi pembentukan senyawa-senyawa tersebut
berlangsung di dalam kiln pada suhu 900-1450 oC. Pada Tabel berikut dapat
dilihat range suhu terjadinya reaksi-reaksi pada proses pembentukan klinker.
2.4 Jenis kiln
Dalam istilah luas, ada dua jenis
kiln, keduanya berbagi karakteristik dasar yang sama sebagai sebuah kotak
terisolasi dengan suhu terkontrol dan suasana batin. Dalam menggunakan kiln
intermiten, ware untuk ditembakkan dimuat ke kiln. Kiln tertutup, dan suhu
internal meningkat sesuai dengan jadwal. Setelah proses pembakaran selesai,
baik kiln dan ware yang didinginkan. Sebuah kiln terus menerus, kadang-kadang
disebut kiln terowongan, adalah struktur yang panjang di mana hanya bagian
tengah secara langsung dipanaskan. Dari pintu masuk dingin, ware secara
perlahan diangkut melalui kiln, dan suhunya meningkat terus saat mendekati
bagian, tengah terpanas kiln. Dari sana, transportasi terus dan suhu berkurang
sampai keluar kiln pada suhu kamar dekat. Sebuah kiln kontinyu adalah yang
paling hemat energi, karena panas yang dilepaskan selama pendinginan didaur
ulang untuk pra-panas ware masuk.
Jenis khusus dari kiln, yang umum dalam pembuatan
peralatan makan dan ubin, adalah roller kiln-perapian, di mana gudang
ditempatkan pada kelelawar dilakukan melalui kiln di rol. Perkembangan kiln
dari parit tanah sederhana diisi dengan pot dan bahan bakar, pembakaran pot,
dengan metode modern terjadi secara bertahap. Salah satu perbaikan adalah untuk
membangun ruang tembak di sekitar pot dengan baffle dan lubang memicu, ini
panas yang diizinkan untuk dilestarikan dan digunakan lebih efisien. Penggunaan
tumpukan cerobong meningkatkan aliran udara atau menarik dari kiln, sehingga
membakar bahan bakar lebih lengkap. Contoh-contoh awal dari kiln ditemukan di
Inggris termasuk yang dibuat untuk pembuatan genteng selama pendudukan Romawi.
Ini kiln dibangun ke sisi lereng, sehingga api bisa menyala di bagian bawah dan
panas akan bangkit ke kiln.
Dengan munculnya era industri, kiln yang dirancang
untuk memanfaatkan listrik dan bahan bakar lebih halus, termasuk gas alam dan
propana. Sebagian besar, tembikar industri kiln sekarang menggunakan gas alam,
karena umumnya bersih, efisien dan mudah untuk mengontrol. Kiln modern dapat
dilengkapi dengan kontrol komputerisasi, memungkinkan untuk penyesuaian halus
selama siklus pembakaran. Seorang pengguna dapat memilih untuk mengendalikan
laju naik suhu atau jalan, terus atau rendam suhu pada suatu titik tertentu,
atau mengontrol laju pendinginan. Kedua listrik dan pembakaran gas yang umum
untuk produksi skala kecil di industri dan kerajinan, pekerjaan buatan tangan
dan patung.
2.5 Gambar
serta dimensi Pada Kiln
Gambar 2.5.1 Kiln secara
keseluruhan
Spesifikasi pada kiln
-
Diameter : 5,5 meter
-
Panjang : 87 meter
Motor
Penggerak
-
Ukuran kiln drive
-
1500 KW (2 x750 KW )
- Jumlah support : 3
·
Maximum speed : 3,5 rpm
Gambar 2.5.2 Kiln tampak luar
Gambar 2.5.3 Kiln tampak dalam
Gambar Burner Pipe
Gambar kiln food
Gambar 2.5.4 Kiln Tyre
Gambar 2.5.5 Roller Station
BAB III
PERHITUNGAN
Perhitungan Massa Pada Kiln Feed
SiO2 =
SiO2 dari SP feed Kiln + SiO2
pada abu batu bara SP
= (32 761,85 + 14,32) kg
= 32 776,17 kg
Al2O3 = (9 188,71 + 6,87) kg
= 9 195,58 kg
Fe2O3 =
(5 412,2 + 2,64) kg
= 5 414,84 kg
CaCO3
sisa =
27 378,35 kg
MgCO3 sisa
= 666,78 kg
CaO = CaO yang terkalsinasi + CaO abu batu bara SP
= (90 741,52 + 18,84) kg
= 90 760,36 kg
MgO = (1 950,46 + 0,91) kg
= 1 951,37 kg
SO3 =
2,54 kg
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Proses pembakaran
yang terjadi didalam kiln itu terjadi karena adanya proses pembakaran dimana kiln
menggunakan bahan bakar batubara sebagai bahan bakar utamanya dan oksigen yang disemburkan
dengan tekanan tinggi sehingga dapat menghasilkan api yang besar yang kemudian menimbulkan
panas hingga suhu 1400°C -1500°C .
Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta
merta berimbas keluar dikarena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api
yang mampu menahan panas yang sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga
lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada
disekitar area kiln. Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan
bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama
dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar
material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan
bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down.
DAFTAR PUSTAKA
1.Duda, Walter H. 1984. “Cement Data Book”,
International Process Engineering in the Cement Industry, 2 nd
Edition. Boverlag Gm Bh. Weis Baden anfBerum, Mc Donald and Evan.
London
2.Bermasconi, G 1995. “Teknologi Kimia”. Terjemahan
Lienda Hanjojo. Pt. Prandnya Paramita, Jakarta.
3.http://www.indocement.com (12 maret 2009) http://www.google.com/ pembuatan semen/ jenis-jenis
pembuatan semen. (12 maret 2009) http://www.ebooks.com/ conductivity thermal
properties (24 juni 2009) http://www.google.com/ konduckivitas termal semen
portland tipe 1 (18 agustus 2009)
4.Kumpulan Makalah Diskusi Kinerja Mechanical (
meintanance ) di PT.ITP, Tbk, 1999 diselenggarakan 19-20 Agustus 1999, digedung
Institut
Cement dan beton Indonesia Dangsana, Bogor.
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Panas hingga suhu 1500°C dimana bata ini memiliki kemampuan tahan
panas dan air yang baik. Dalam proses pembakaran di kiln terjadilah proses
perpindahan panas secara alamiah baik secara konduksi, konveksi dan radiasi.
Dalam perpindahan panas ini mambahas perpindahan panas secara konduksi, dimana
panas yang terjadi antara didalam dan diluar kiln itu berbeda. Dalam hal ini
membahas perpindahan yang terjadi dari dalam hingga ke luar kiln dengan suhu
bagian dalam 1500°C yang dalam
prosesnya melewati beberapa hambatan baik dari material yang di panaskan hingga
dinding isolasi bata tahan api dan baja st 400 kemudian barulah kita bisa
mengetahui panas akhir setelah melewati hambatan-hanbatan tadi menggunakan
perhitungan perpindahan panas secara konduksi. Proses pembakaran yang terjadi pada
tanur kiln ini disebabkan karena adanya perpaduan antara bahan bakar batubara
dengan udara atau oksigen yang betekanan tinggi dimana batubara yang digunakan
adalah batubara yang telah dihaluskan hingga berbentuk seperti tepung yang
dapat menghasilkan semburan api hingga suhu 1500°C .
Kiln memiliki dua lapisan yaitu lapisan luar
dan lapisan dalam dimana pada lapisan luar dilapisi dengan baja st 400
sedangkan pada lapisan dalam menggunakan bata tahan api jenis CAST-15ES yang
berfungsi sebagai isolasi untuk menahan panas yang terjadi pada saat proses
pembakaran terjadi untuk menahan.
Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta
merta berimbas keluar dikarena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api
yang mampu menahan panas yang sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga
lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada
disekitar area kiln. Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan
bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama
dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar
material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan
bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada
dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya
prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan
bahan bakar IDO.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Uraian Proses
Pada
saat material telah masuk ke kiln, terdapat empat zona proses pemanasan
diantaranya calsinasi zone diamana pada proses ini material yang baru masuk
kedalam kiln, material tersebut terkalsinasi dikarenakan mendapatkan panas yang
lebih tinggi dari pada di dalam SP berkisar antara 1100-1200 0C sehingga
mengakibatkan perubahan bentuk pada material tersebut yang tadinya berupa
serbuk-serbuk padat menjadi serbuk-serbuk yang mulai terlihat meleleh, kemudian
ada lagi yang namanya transisi zone dimana pada proses ini bahan material
mandapatkan pemanasan yang lebih tinggi berkisar antara 1200-1300 0C dimana
pada proses ini material hampir mendekati cair dan yang terakhir terdapat
proses burning zone dimana pada prose ini material benar-benar mendapatkan
pemanasan secara penuh dari kiln hingga material tersebut mencair dan panasnya
mencapai 1400–1600 0C kemudian
proses yang terakhir adalah proses cooling zone, pada proses ini material yang
telah masuk ke cooler mendapatkan pendinginan secara cepat atau proses pendinginan
yang dikagetkan karena pada cooler ini panas pada material harus lebih dingin
dibandingkan didalam kiln dimaksudkan supaya klinker tersebut tidak lengket
pada great plat dan panas pada cooler mencapai 150- 200 0C. Panas
yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta merta berimbas keluar di karena
pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang mampu menahanpanas yang
sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga
lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada
disekitar area kiln.
Kiln memiliki tiga penyangga /
support untuk dapat menahan berat kiln tersebut diantaranya ada di ujung
sebelah kanan dan kiri dan juga
ditengah,
ketiga penyangga ini sangat berperan penting untuk menahan tanur kiln agar
tidak jatuh dan di salah satu suppor tersebut terdapat satu motor yang
berfungsi untuk memutar kiln saat beroprasi. Berikut spesifikasi dari kiln
beserta gambarnya dapat dilihat dibawah ini:
Kiln
-
Diameter : 5,5 meter
-
Panjang : 87 meter
Motor
Penggerak
-
Ukuran kiln drive
-
1500 KW (2 x750 KW )
- Jumlah support : 3
·
Maximum speed : 3,5 rpm
Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan
bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama
dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar
material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan
bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada
dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya
prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan
bahan bakar IDO. Kemudian pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang
berfugsi untuk melindungi dinding kiln dari panas yang terbuat dari besi
dimaksudkan agar tidak meleleh pada saat proses pembakaran berlangsung dimana
untuk pemasangan bata tahan api kita menggunakan alat yang disebut DAT dimana
alat ini berfungsi untuk menekan bata agar dapat padat dan rapat satu sama
lainnya, berikut gambar proses pemasangan bata tahan api pada dinding kiln.
Material yang telah mengalami
kalsinasi sebesar 80-90% masuk ke dalam
rotary kiln secara perlahan-lahan
untuk untuk dilakukan pembakaran sehingga menyempurnakan reaksi kalsinasi dan
pembentukan clinker. Pembakaran
material di dalam rotary kiln sampai
mencapar temperatur 1450°C. Rotary kiln merupakan slinder bundar dengan diameter 4,4 m dengan
panjang 68 m. diletakkan pada bidang horizontal dengan kemiringan 5 ° dan
kecepatan putaran maksimum 3 rpm. Rotary
kiln dilapisi dengan batu tahan api (fire
brick) yang ketebalannya 0,2 m dan berfungsi untuk menjaga ketahanan film
shell dan mengurangi kehilangan panas selama terjadinya pembakaran.
Batu
tahan api ini terdiri dari berbagai jenis yang letaknya tergantung pada
temperatur, kondisi kimia, dan sifat – sifat fisik bahan yang melalui dinding
bagian dalam kiln. Secara garis
besar, proses pembakaran di dalam kiln terdiri dari tiga derah zone, yaitu:
1.
Daerah kalsinasi (calsinacing zone 820 - 900°C)
Kalsinasi akan sempurna di dalam kiln
dengan naiknya suhu sehingga dapat menguraikan CO2.
2.
Daerah pembentukan clinker (Sintering Zone 900 - 1400°C)
Pada
daerah ini terjadi pembentukan senyawa- senyawa: C2S, C3S,
C4AF dan C3A.
3.
Daerah pendinginan (cooling zone 1400-110°C)
Daerah
pendinginan terletak di ujung keluar material kiln. Di daerah ini material
mengalami pendinginan karena bercampur dengan udara sekunder dari cooler yang
masuk ke kiln.
Reaksi yang terjadi
pada proses pembentukan clinker di
dalam rotary kiln sebagai berikut:
1.
Kalsinasi dari CaCO3 dan MgCO3
atau pelepasan carbon dioxide (CO2)
dari bahan baku yang terjadi pada temperatur 450 - 900°C
CaCO3 CaO + CO2
MgCO3 MgO + CO2
2. Pembentukan
dicalsium silicate (C2S)
yang terjadi pada temperatur 900-1400°C
2CaO +SiO2 2CaO.SiO2
Reaksi berlangsung sampai SiO2 habis
3. Pembentukan
tricalsium aluminat (C3A)
dan tetracalsium aluminate ferrite (C4AF)
yang terjadi pada temperatur 1100 - 1338°C.
-
Pembentukan C3A
3CaO + Al2O3 3CaO. Al2O3
-
Pembentukan C4AF
4CaO + Al2O3 + FeCO3 4CaO.Al2O3.Fe2O3
4.
Pembentukan tricalsium silicate (C3S) dan pengurangan kadar calcium monoksida (CaO) bebas yang
terjadi pada temperatur 1420 - 1450°C.
Reaksinya yaitu:
2CaO.SiO2 + CaO +
SiO2 3CaO.SiO2
Bahan
bakar yang digunakan untuk proses pembakaran dalam kiln dan calciner (dual decarbonation Furnace (DDF)) adalah
batu bara (coal) dan minyak solar (diesel oil). Minyak solar digunakan pada
saat pembakaran awal dan untuk selanjutnya digunakan bahan bakar batu bara,
bahan bakar batu bara sebelum dimasukkan ke DDF dan kiln terlebih dahulu digiling di dalam coal mill.
Kebutuhan
oksigen untuk pembakaran minyak dan batu bara ini berasal dari primary air fan dan cooling fan, batu bara di giling di dalam coal mill sampai pada kehalusan tertentu. Batu bara ini dikeringkan
dengan udara panas sisa pembakaran dari
kiln yang dialirkan pada preheater
dengan temperatur 400°C.
pada aliran udara panas terdapat aliran udara masuk dan aliran udara keluar
serta aliran udara recycle. Hal ini
bertujuan menjaga temperatur udara panas yang masuk ke coal mill.
2.2. Dasar-dasar Perpindahan Panas Pada
Pembakaran Klinker
Perpindahan panas didefinisikan sebagai berpindahnya
energi dari satu tempat ke tempat lainnya yang disebabkan perbedaan temperatur
antara tempattempat tersebut. Bila dalam suatu sistem terdapat gradien
temperatur atau bila dua sistem yang temperaturnya berbeda disinggungkan maka
akan terjadi perpindahan energi yang disebut panas (heat). Energi ini tidak
dapat diukur atau diamati secara langsung tetapi arah perpindahan dan pengaruhnya
dapat diamati dan diukur. Pada umumnya terdapat tiga proses perpindahan panas
yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Ilmu perpindahan panas tidak hanya
membahas bagaimana energi itu berpindah dari suatu bagian ke bagian lainnya
tetapi juga meramalkan laju perpindahan energi pada suatu kondisi-kondisi
tertentu. Ilmu perpindahan panas berbeda dari ilmu termodinamika. Dalam
perpindahan panas membahas masalah laju perpindahan panas sedangkan pada
termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan. Termodinamika dapat digunakan
untuk meramalkan energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari keadaan
setimbang satu ke keadaan setimbang lainnya, tetapi tidak dapat meramalkan
kecepatan perpindahan panas tersebut. Keadaan ini disebabkan pada waktu
perpindahan panas itu berlangsung, sistem tidak berada dalam keadaan setimbang.
Perpindahan kalor merupakan fenomena alam yang seringkali kita dapatkan pada kehidupan
sehari-hari. Saat menanak nasi, mandi dengan air hangat, minum kopi dan lain
sebagainya. Sebelum lebih jauh membahas perpindahan panas, akan dibahas
terlebih dahulu tantang beberapa
istilah:
Fluks kalor (heat fluks),
q = didefinisikan sebagai
besarnya laju perpindahan kalor persatuan luas bidang normal terhadap arah
perpindahan kalor. Konduktivitas thermal,
k = merupakan konstanta
kesetaraan, yang merupakan karakteristik thermal dari material atau benda.
2.3 Pembentukan Klinker
Proses pembakaran untuk menghasilkan klinker diawali
dengan menyiapkan bahan bakarnya terlebih dahulu baru kemudian melakukan pembakaran.
Tujuan dari proses pembakaran ini ialah untuk menghasilkan klinker bermutu baik
dengan pemakaian energi serendah mungkin dan operasi pembakaran berlangsung
stabil dalam waktu yang lama. Salah satu faktor utama untuk mendapatkan
hasil pembakaran yang baik ialah rancangan kiln feed (raw mix design) yaitu
menentukan komposisi kimia dan ukuran partikel atau kehalusan dari raw
mix. Raw mix dirancang untuk menghasilkan klinker bermutu baik (mempunyai
senyawa alite C3S, belite C2S, aluminate C3A, ferrite C4AF dalam jumlah cukup
dan mudah digiling). Proses pada tahap ini meliputi pemanasan awal umpan baku
di preheater (pengeringan, dehidrasi dan dekomposisi), pembakaran di kiln
(klinkerisasi) dan pendinginan di grate cooler (quenching). Selanjutnya
klinker yang dihasilkan disimpan di clinker silo. Beberapa reaksi kimia yang
berlangsung dalam proses pembuatan klinker yaitu:
1. proses Pemanasan Awal
1. proses Pemanasan Awal
Proses pemanasan awal adalah proses penguapan air dan
proses calsinasi pada umpan kiln (raw meal) pada suhu 600-800 oC.
CaCO3
CaO + CO2 Proses
calsinasi
MgCO3 MgO + CO2 Proses calsinasi
MgCO3 MgO + CO2 Proses calsinasi
Proses ini terjadi dalam peralatan preheater.
2. Proses Klinkerisasi
2. Proses Klinkerisasi
Proses klinkerisasi dalam pembuatan semen adalah proses
pengikatan antara oksida-oksida yang terkandung dalam material untuk membentuk
senyawa C3S, C2S, C3A, dan C4AF. Reaksi pembentukan senyawa-senyawa tersebut
berlangsung di dalam kiln pada suhu 900-1450 oC. Pada Tabel berikut dapat
dilihat range suhu terjadinya reaksi-reaksi pada proses pembentukan klinker.
2.4 Jenis kiln
Dalam istilah luas, ada dua jenis
kiln, keduanya berbagi karakteristik dasar yang sama sebagai sebuah kotak
terisolasi dengan suhu terkontrol dan suasana batin. Dalam menggunakan kiln
intermiten, ware untuk ditembakkan dimuat ke kiln. Kiln tertutup, dan suhu
internal meningkat sesuai dengan jadwal. Setelah proses pembakaran selesai,
baik kiln dan ware yang didinginkan. Sebuah kiln terus menerus, kadang-kadang
disebut kiln terowongan, adalah struktur yang panjang di mana hanya bagian
tengah secara langsung dipanaskan. Dari pintu masuk dingin, ware secara
perlahan diangkut melalui kiln, dan suhunya meningkat terus saat mendekati
bagian, tengah terpanas kiln. Dari sana, transportasi terus dan suhu berkurang
sampai keluar kiln pada suhu kamar dekat. Sebuah kiln kontinyu adalah yang
paling hemat energi, karena panas yang dilepaskan selama pendinginan didaur
ulang untuk pra-panas ware masuk.
Jenis khusus dari kiln, yang umum dalam pembuatan
peralatan makan dan ubin, adalah roller kiln-perapian, di mana gudang
ditempatkan pada kelelawar dilakukan melalui kiln di rol. Perkembangan kiln
dari parit tanah sederhana diisi dengan pot dan bahan bakar, pembakaran pot,
dengan metode modern terjadi secara bertahap. Salah satu perbaikan adalah untuk
membangun ruang tembak di sekitar pot dengan baffle dan lubang memicu, ini
panas yang diizinkan untuk dilestarikan dan digunakan lebih efisien. Penggunaan
tumpukan cerobong meningkatkan aliran udara atau menarik dari kiln, sehingga
membakar bahan bakar lebih lengkap. Contoh-contoh awal dari kiln ditemukan di
Inggris termasuk yang dibuat untuk pembuatan genteng selama pendudukan Romawi.
Ini kiln dibangun ke sisi lereng, sehingga api bisa menyala di bagian bawah dan
panas akan bangkit ke kiln.
Dengan munculnya era industri, kiln yang dirancang
untuk memanfaatkan listrik dan bahan bakar lebih halus, termasuk gas alam dan
propana. Sebagian besar, tembikar industri kiln sekarang menggunakan gas alam,
karena umumnya bersih, efisien dan mudah untuk mengontrol. Kiln modern dapat
dilengkapi dengan kontrol komputerisasi, memungkinkan untuk penyesuaian halus
selama siklus pembakaran. Seorang pengguna dapat memilih untuk mengendalikan
laju naik suhu atau jalan, terus atau rendam suhu pada suatu titik tertentu,
atau mengontrol laju pendinginan. Kedua listrik dan pembakaran gas yang umum
untuk produksi skala kecil di industri dan kerajinan, pekerjaan buatan tangan
dan patung.
2.5 Gambar
serta dimensi Pada Kiln
Gambar 2.5.1 Kiln secara
keseluruhan
Spesifikasi pada kiln
-
Diameter : 5,5 meter
-
Panjang : 87 meter
Motor
Penggerak
-
Ukuran kiln drive
-
1500 KW (2 x750 KW )
- Jumlah support : 3
·
Maximum speed : 3,5 rpm
Gambar 2.5.2 Kiln tampak luar
Gambar 2.5.3 Kiln tampak dalam
Gambar Burner Pipe
Gambar kiln food
Gambar 2.5.4 Kiln Tyre
Gambar 2.5.5 Roller Station
BAB III
PERHITUNGAN
Perhitungan Massa Pada Kiln Feed
SiO2 =
SiO2 dari SP feed Kiln + SiO2
pada abu batu bara SP
= (32 761,85 + 14,32) kg
= 32 776,17 kg
Al2O3 = (9 188,71 + 6,87) kg
= 9 195,58 kg
Fe2O3 =
(5 412,2 + 2,64) kg
= 5 414,84 kg
CaCO3
sisa =
27 378,35 kg
MgCO3 sisa
= 666,78 kg
CaO = CaO yang terkalsinasi + CaO abu batu bara SP
= (90 741,52 + 18,84) kg
= 90 760,36 kg
MgO = (1 950,46 + 0,91) kg
= 1 951,37 kg
SO3 =
2,54 kg
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Proses pembakaran
yang terjadi didalam kiln itu terjadi karena adanya proses pembakaran dimana kiln
menggunakan bahan bakar batubara sebagai bahan bakar utamanya dan oksigen yang disemburkan
dengan tekanan tinggi sehingga dapat menghasilkan api yang besar yang kemudian menimbulkan
panas hingga suhu 1400°C -1500°C .
Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta
merta berimbas keluar dikarena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api
yang mampu menahan panas yang sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga
lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada
disekitar area kiln. Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan
bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama
dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar
material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan
bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down.
DAFTAR PUSTAKA
1.Duda, Walter H. 1984. “Cement Data Book”,
International Process Engineering in the Cement Industry, 2 nd
Edition. Boverlag Gm Bh. Weis Baden anfBerum, Mc Donald and Evan.
London
2.Bermasconi, G 1995. “Teknologi Kimia”. Terjemahan
Lienda Hanjojo. Pt. Prandnya Paramita, Jakarta.
3.http://www.indocement.com (12 maret 2009) http://www.google.com/ pembuatan semen/ jenis-jenis
pembuatan semen. (12 maret 2009) http://www.ebooks.com/ conductivity thermal
properties (24 juni 2009) http://www.google.com/ konduckivitas termal semen
portland tipe 1 (18 agustus 2009)
4.Kumpulan Makalah Diskusi Kinerja Mechanical (
meintanance ) di PT.ITP, Tbk, 1999 diselenggarakan 19-20 Agustus 1999, digedung
Institut
Cement dan beton Indonesia Dangsana, Bogor.