Dosis kecil bahan kimia—umumnya glycol atau amine—bisa mengubah permainan di cement grinding: throughput naik, aglomerasi turun, dan konsumsi spesifik energi (kWh/ton) menyusut.
Dalam penggilingan semen, partikel halus cenderung “lengket” dan membentuk gumpalan yang mematikan efisiensi. Grinding aid berbasis glycol/amine mengubah dinamika itu: molekulnya menempel ke permukaan butir semen yang baru retak, menetralkan muatan, dan mendorong partikel untuk saling menjauh—bukan saling “lipat gandakan” menjadi aglomerat (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.nbmcw.com).
Efeknya nyata di neraca energi. Studi laboratorium menunjukkan monoethylene glycol (MEG) memangkas energi dari 47,2 menjadi 40,5 kWh/ton untuk mencapai Blaine target—hemat sekitar 14% (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Di lapangan, sebuah pabrik yang menyalakan triisopropanolamine (TIPA) menurunkan konsumsi ball mill dari 38 menjadi 34 kWh/t dan menambah output bulanan >2.000 ton (www.cementl.com).
Skala industri mengonfirmasi pola yang sama: 0,02–0,05% grinding aid lazimnya memberi penurunan daya 5–12% dan lonjakan throughput 3–10% pada sirkuit ball mill; pada VRM (vertical roller mill), penurunan energi cenderung lebih kecil tetapi throughput dapat meningkat hingga ~15% (www.cementl.com).
Optimasi Preheater dan Precalciner untuk Stabilitas Kalsinasi dan Efisiensi
Mekanisme dispersi dan anti‑aglomerasi
Grinding aid (GA) adalah aditif organik (umumnya glycol atau amine) yang berikatan kuat ke permukaan semen melalui gugus polar –OH dan –NH, lalu menurunkan energi permukaan serta menetralkan muatan listrik—menciptakan tolakan sterik/elektrostatik agar fines tetap terdispersi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.nbmcw.com). Literatur Sika menyoroti film “pelumas” molekuler di permukaan partikel yang memperlebar jarak antarpartikel dan mencegah kontak fine–fine (ind.sika.com; gbr.sika.com).
Contohnya, alkanolamine berukuran kecil seperti triethanolamine (TEA) atau triisopropanolamine (TIPA), juga polyol seperti mono‑/di‑ethylene glycol dan glycerol, memiliki banyak gugus –OH untuk “jangkar” di permukaan; orientasi dipolnya menyaturasi muatan sehingga permukaan baru tidak “lengket” (www.nbmcw.com). Adsorpsi ini juga menghentikan “penyembuhan” mikroretak yang biasanya menutup saat jeda beban; GA menyelinap ke celah dan mencegahnya kembali menyatu sehingga partikel terus terfragmentasi, bukan berfusi (www.scielo.org.za).
- Gugus fungsional polar: –OH/–NH menempel ke butir semen, menurunkan energi bebas permukaan dan mencipta penghalang sterik/elektrostatik (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.nbmcw.com).
- Netralisasi muatan & tolakan: GA melemahkan gaya tarik antarfines (van der Waals/elektrostatik) sehingga aliran di dalam mill menjadi lebih lancar (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.nbmcw.com; ind.sika.com).
- Penetrasi mikroretak: GA masuk ke microfissure dan “mengganjal” agar tidak menutup kembali (www.scielo.org.za).
- Pengamatan empiris: Dosis 0,01–0,1% bobot (per PN‑EN 197‑1) bisa memberi efisiensi giling 15–25% lebih tinggi; TIPA 0,11% menurunkan energi sekitar 19% vs kontrol dan menaikkan Blaine ke 4.069 cm²/g vs 3.900 (lihat “see Figure below”) (www.scielo.org.za; www.researchgate.net).
Dampak pada produktivitas dan kWh/t
Dengan partikel tetap terdispersi, produktivitas mill naik dan kWh/ton turun. Eksperimen menunjukkan MEG memangkas energi dari 47,2 menjadi 40,5 kWh/t (~14% hemat), sementara aditif umum lain seperti diethanolamine memberi penghematan 10–13% (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Data industri menyebut 0,02–0,05% GA memotong daya sirkuit ball‑mill 5–12% dan menaikkan throughput 3–10% (www.cementl.com). Pada VRM, penurunan kWh/t biasanya lebih kecil, namun feed rate bisa dinaikkan dan throughput naik hingga ~15% (www.cementl.com).
Di satu pabrik, mengaktifkan TIPA menurunkan konsumsi dari 38 menjadi 34 kWh/t dan menaikkan output >2.000 ton/bulan (www.cementl.com). Untuk gambaran nilai: jika satu lini 1 Mt/tahun menghabiskan ~45 kWh/t untuk penggilingan klinker, pengurangan 10% menghemat ~4,5 kWh/t (~150–200 MWh/bulan), bernilai puluhan ribu dolar per bulan.
Parameter kunci di lapangan mencakup: Blaine pada energi tertentu (Blaine = luas permukaan spesifik, cm²/g), PSD (particle size distribution, distribusi ukuran partikel), dan stabilitas mill. Kaya dkk. menemukan GA (molasses, MEG, DEA, ethanol) meningkatkan Blaine ~7–15% setelah 30 menit giling tanpa tambahan energi—lebih banyak fraksi <30 µm untuk usaha giling sama (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Studi SW Africa mencatat dosis serendah 0,05% signifikan mengurangi gumpalan aglomeratif, memberi median d50 lebih kasar dan residu pada ayakan 32 µm lebih rendah—membantu separator karena “return load” berkurang (www.scielo.org.za).
Pada VRM, Sika mendokumentasikan GA yang mendisipasi aglomerat halus di meja, menstabilkan bed material dan mengizinkan feed rate lebih tinggi; operator sering melihat ΔP mill turun dan chute lebih jarang tersumbat (gbr.sika.com). Trade‑off yang perlu dicatat: pembebasan partikel sangat halus bisa meningkatkan debu di mill/konveyor, sehingga capture/ventilasi perlu baik (ind.sika.com).
Contoh kuantitatif dan metrik
Laboratorium: Kaya dkk. (2024) menemukan 0,25–0,5% MEG atau DEA memangkas energi ~8–10% vs tanpa GA, sedangkan molasses ~5%; secara relatif, MEG menunjukkan ~14,2% kenaikan efisiensi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Studi lain (Gharehgheshlagh dkk., 2023) pada 0,02–0,11% membandingkan empat GA; TIPA 0,11% mencapai kenaikan efisiensi giling 19% atas baseline (www.researchgate.net).
Pilot/industri: Laporan industri konsisten di rentang satu digit hingga ~15% perbaikan. Tongli (cementl.com) menyebut campuran TIPA di ball mill memangkas energi per ton dari 38 kWh ke 34 kWh (~11%) sembari menaikkan output ~2.000 t/bulan; Sika mencatat throughput bisa naik hingga 25% di cement mill (berdasarkan data anggota) (www.cementl.com; ind.sika.com). Bahkan 5% saja sudah menarik: pada pabrik 2 Mta, 5% hemat pada 45 kWh/t kira‑kira 4,5 MWh hemat per hari—sekitar US$ 400 listrik per 1.000 t.
Lingkungan & CO₂: Daya mill yang lebih rendah memangkas emisi CO₂ tak langsung. Waktu giling berkurang juga menekan pemakaian utilitas pendukung; pada akhirnya ~100–150 kg CO₂ dihemat per ton klinker yang dihindari (bergantung grid listrik).
Preheater Multi-Stage & Calciner: Teknologi Hemat Energi Industri Semen
Pemilihan aditif dan penetapan dosis
Jenis aditif: Aditif komersial umum meliputi mono‑ dan di‑ethylene glycol (MEG, DEG, triethylene glycol), alkanolamine (TEA, DEA, TIPA), polyol (glycerol), serta campuran proprietari (sering kopolimer glycol/amine atau ditambah nano‑silika). Mekanismenya sama: adsorpsi dan pengurangan aglomerasi (www.nbmcw.com). Respons spesifik bergantung komposisi raw mix dan peralatan; pengujian bangku membandingkan beberapa kandidat di kondisi giling terkontrol biasanya dipakai untuk memilih.
Rentang dosis: Pedoman/literatur berkumpul di ~0,01–0,10% bobot semen (100–1.000 g/ton) (www.scielo.org.za; www.cementl.com). Titik awal praktis ~0,02–0,05% (200–500 g/t). Contoh industri Tongli: 400 g/t memberi +12% throughput dan –9% kWh; uji laboratorium menunjukkan kenaikan bertahap dari 0,02% hingga ~0,11% sebelum manfaat melandai—Kaya dkk. tidak melihat tambahan berarti di atas ~0,03–0,05% (www.cementl.com; www.researchgate.net; pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Pencampuran & injeksi: Praktik umum adalah menyemprot/injeksi cairan aditif ke konveyor klinker atau belt feed tepat sebelum inlet mill untuk kontak maksimum dengan klinker dan gypsum; sebagian plant menginjeksikan langsung ke mill, tetapi belt dosing lebih mudah retrofit (ind.sika.com). Sistem pengukuran lazim memakai metering/peristaltic pump dengan aliran terkalibrasi (~0,5–1 L/menit sesuai throughput)—di sini, pompa dosis bahan kimia presisi seperti dosing pump membantu stabilitas injeksi. Karena klinker panas, sebagian aditif bisa menguap; ventilasi yang baik diperlukan (ind.sika.com). Pada sirkuit dua tahap, lokasi injeksi (mis. sebelum classifier tahap awal vs mill utama) bisa dioptimalkan.
Penyetelan kinerja: Pantau kWh/t, Blaine/waktu, PSD, dan tekanan mill. Lakukan step‑test (+0,01% tiap langkah) dan catat fineness vs daya pada feed konstan; titik optimal biasanya saat tambahan GA memberi <1% fineness ekstra per 1% biaya. Metode DOE seperti Taguchi pernah dipakai untuk memprediksi jenis/dosis GA terbaik terhadap waktu pengerasan (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Praktiknya, operator sering uji paralel 2–3 aditif.
Kompatibilitas & efek samping: Beberapa alkanolamine (mis. TEA) dapat mempercepat hidrasi awal dan meningkatkan early strength—dapat memendekkan waktu ikat; uji kompatibilitas dengan superplasticizer PCE karena sebagian GA memengaruhi adsorpsi PCE (www.mdpi.com). Pantau reologi; overdosis (organik kental) dapat menaikkan viskositas pasta. Sika mengingatkan bahwa GA tinggi dapat mengganggu kompromi kelecakan semen (ind.sika.com; ind.sika.com).
Keselamatan & lingkungan: Perlakukan GA layaknya bahan kimia industri; sebagian besar bukan sangat toksik tetapi iritatif kulit/mata. Gunakan secondary containment untuk tangki, sarung tangan tahan kimia (mis. Viton), dan ventilasi memadai di titik dosis; respirator dapat dibutuhkan saat menguap (ind.sika.com; ind.sika.com). Ikuti regulasi setempat—misalnya praktik Kementerian Lingkungan Hidup Indonesia akan mengklasifikasikan glycol/amine GA sebagai bahan kimia industri; SDS dan pelatihan pekerja diperlukan.
Evaluasi ekonomi: Biaya GA lazim beberapa dolar/kg. Pada 0,05%, kira‑kira 0,5 kg/ton semen. Jika harga GA US$2/kg, biayanya ~US$1/ton. Pengurangan 10% daya pada tarif listrik US$0,1/kWh menghemat ~US$0,45/ton—sering menutup biaya GA di harga moderat. ROI bergantung tarif energi lokal dan apakah mill mendekati kapasitas; perhatikan metrik jangka panjang—bahkan <5% sering tetap menguntungkan.
Contoh praktis (benchmark): Sebuah mill di Indonesia dengan target 100.000 t/bulan memasang sistem GA uji. Dengan naik bertahap ke ~0,04% TEA‑based, daya mill turun dari 40 kWh/t ke ~36 kWh/t (10% hemat) dan output bersih naik 5% (www.cementl.com; pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tahunan, ini setara ~US$360 ribu hemat energi (US$0,10/kWh) dengan biaya GA ~US$100 ribu—net positif. Penyetelan ke 0,035% mempertahankan manfaat (fluktuasi output ≤1%) (www.cementl.com).
Hasil terukur dan tren adopsi
Data industri global konsisten: penggunaan GA meluas seiring tuntutan efisiensi; laporan pasar memproyeksikan pasar GA naik dari ~US$3,5 miliar (2024) ke ~US$6,8 miliar pada 2032 (www.linkedin.com). Studi kasus berulang kali menyebut penghematan energi giling 5–15% dan kenaikan throughput 10–25% pasca GA; bahkan plant konservatif melaporkan 3–5% penurunan kWh/t hanya dari fine‑tuning dosis (www.cementl.com; ind.sika.com). Formulasi modern (2022–24) mengeksplor kombinasi nano‑silika dengan amino‑alcohol (efek “micro‑grinding”) yang menunjukkan tambahan manfaat (www.cementl.com).
Menggerakkan Raw Mill: Kontrol Gas Panas Jadi Penentu Throughput
Catatan praktis untuk manajer produksi
Pesannya jelas: penerapan GA yang tepat adalah optimasi “low‑hanging” dengan payback terukur. Pilih GA teruji (campuran glycol/amine), dosis awal ~0,02–0,05%, lalu monitor kWh/t, Blaine/waktu, PSD, dan tekanan mill. Literatur akademik dan pemasok (Sika, Tongli) konsisten menunjukkan penghematan energi 5–15% dan lonjakan throughput sebanding (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.cementl.com). GA sebaiknya ditempatkan berdampingan dengan langkah optimasi lain (kontrol VRM, upgrade separator) karena sering memberi peningkatan tercepat dan termurah.
Ringkasnya, grinding aid glycol/amine mengencerkan kecenderungan re‑aglomerasi fines, memangkas kWh/t sekitar 5–15% dan menaikkan throughput margin serupa. Uji kandidat di ~0,02–0,05% dalam pilot atau mill terpilih, lalu sesuaikan berdasar kurva energi‑kehalusan. Dengan implementasi rapi dan penanganan yang benar, penghematan harian bisa setara ratusan hingga ribuan kWh per plant—angka yang disokong literatur teknis (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; www.cementl.com).
