Grinding Aid Menghemat Baja: Cara Kimia Memperpanjang Umur Mill dan Menurunkan Biaya per Ton

Cement grinding adalah proses yang sekaligus boros energi dan abrasif. Konsumsi listrik globalnya ada di kisaran 110–120 kWh per ton semen, dengan sekitar 40–70% dihabiskan di finish‑grind mills [nbmcw.com] [intechopen.com]. Di milling kering, partikel klinker yang keras berulang kali dipukul dan digesek terhadap steel liners dan balls. Aus pada baja di tumbling mills lahir dari benturan mekanis, abrasi, atrisi, dan fatigue siklik (pada wet mills ada komponen korosif) [911metallurgist.com].

Di lapangan, porsi besar liners dan balls (sering >25% dari berat baru) dibuang sebagai scrap karena aus [911metallurgist.com]. Sandblasting mikro oleh fines dan tumbukan baja‑semen‑logam menciptakan hot spots aus, memaksa frequent relines, penggantian media, dan downtime. Bahkan penurunan energi yang kecil langsung terasa di neraca biaya: drop 5 kWh/t di pabrik 1 Mt/tahun menghemat ~5 GWh (≈$250k/tahun) sekaligus mengurangi beban peralatan.

Baca juga: Low-NOx burner vs SNCR: Duel Kendali Emisi di Kiln Semen

Mekanisme kimia yang menurunkan stres mekanis

Chemical grinding aids (bahan tambahan proses dosis kecil) bekerja dengan mengubah interaksi antarpowder secara fisik. Molekulnya mengadsorpsi di permukaan klinker yang baru pecah, menetralkan muatan elektrostatik, dan membentuk film tipis yang mencegah fines “menempel” atau beragregasi [scielo.org.za] [nbmcw.com]. Hasilnya, kohesi dan friksi antarpowder turun, sehingga muatan mill (mill charge) lebih “fluid” dan responsif terhadap impact.

Sika melaporkan grinding aids “reduce the attraction force of finely‑ground cement particles and avoid agglomeration,” yang meningkatkan efisiensi separator dan mill sekaligus menaikkan fluiditas powder [idn.sika.com]. Dengan mengurangi internal “packing” fines di sekitar butiran besar, sirkulasi menjadi lebih halus dan separator dapat beroperasi dengan lebih sedikit reject. Nettonya: laju breakage lebih cepat pada kecepatan dan muatan media yang sama.

Efisiensi grinding dan throughput terukur

Karena memecah aglomerat, grinding aids memungkinkan throughput lebih tinggi atau fineness lebih halus pada daya konstan. Laporan laboratorium kerap menunjukkan kenaikan throughput mill 5–15+% atau grinding lebih cepat pada input energi yang sama [911metallurgist.com] [idn.sika.com]. 911Metallurgist mencatat uji industri di mana additive menaikkan produksi ball mill 9–15% tanpa menambah daya tarik [911metallurgist.com]. Dalam uji vertical mill lain, 0,05% grinding aid mendongkrak produksi ~+11% sambil memangkas specific energy 8–10% [idn.sika.com]. Zan dkk. (2023) menemukan formulasi terbaik menurunkan energi untuk mencapai target Blaine (Blaine = ukuran kehalusan permukaan spesifik) dan meningkatkan proporsi partikel halus [scielo.org.za] [scielo.org.za].

Literatur mengutip peningkatan efisiensi 15–25% dari additive pada kondisi optimal [scielo.org.za]. Secara energi, penurunan specific energy yang praktis berada di beberapa persen. Di satu uji VRM (VRM = vertical roller mill), 0,05% grinding aid menurunkan konsumsi dari 38,0 menjadi 34,2 kWh/t (~−10%) sambil menaikkan output ~+11% [idn.sika.com]. Secara umum, “the use of grinding aids is an effective way to improve production and fineness as well as reduce energy consumption and costs” [scielo.org.za]. Dengan distribusi ukuran partikel (PSD/particle‑size distribution) yang lebih lebar, hidrasi semen lebih seragam, meningkatkan kuat awal dan umur 28 hari sebagai side benefit kualitas [scielo.org.za] [scielo.org.za].

Stabilitas beban dan parameter operasi

Bagi tim maintenance, efisiensi yang naik terasa sebagai profil beban yang stabil dan puncak daya yang lebih rendah. Lebih sedikit aglomerat membuat separator dapat menaikkan laju massa tanpa lonjakan tekanan, dan laju fresh feed bisa ditingkatkan. Sika mencatat bahwa pada uji VRM, penambahan grinding aid “reduced ΔP_mill” (ΔP/pressure drop = penurunan tekanan) dan meningkatkan produksi [sika.com]. Lower ΔP dan aliran yang lebih fluid juga berarti lebih sedikit surge, meredam fluktuasi torsi dan getaran—manfaat operasional yang langsung terasa.

Coating lebih rendah, abrasi lebih rendah

Benefit kunci grinding aids adalah menjaga internal tetap bersih. Dalam operasi normal, semen halus cepat melekat pada liner dan balls, membentuk lapisan “cake” padat. Cementification ini membuat liner tidak rata dan media lebih “lengket”, sehingga impact berikutnya menjadi lebih abrasif. Grinding aids mencegah penumpukan itu. Satu studi mengamati molekul additive yang teradsorpsi “neutraliz[e] the electrical charges on the particle surfaces…reduc[ing] coating of the mill surface and steel balls” [scielo.org.za]. Visualnya mencolok: imaging di studi tersebut (Figure 7) memperlihatkan jauh lebih sedikit smear semen pada emerald balls saat grinding aid digunakan.

Dampaknya langsung ke stres mekanis dan abrasi yang lebih rendah. Saat balls tetap halus (tidak tertutup cake rapuh), impact lebih elastis dan seragam. Liner juga menerima beban titik (point load) yang lebih rendah; ia dipukul oleh baja bersih, bukan gumpalan fragment sementitious yang mencongkel. Sika menegaskan bahwa di vertical mills, additive yang tepat memberi “reduced vibration, [and] less wear” pada roll table [sika.com]. Dr. Das (NBMCW) melaporkan bahwa optimasi dosis “reduces agglomeration of particles on the balls & liners in the mill” [nbmcw.com]. Konsensusnya: dispersi fines secara kimia menurunkan laju abrasi.

Baca juga: 

Alasan Semen Tidak Boleh Lembap: Pengenalan Strategi Silo Kedap Udara dan Tekan Kering

Consumables baja: media dan liner

Sebuah pabrik semen mengganti puluhan ribu ton grinding media tiap tahun. Seorang engineer industri menghitung ~83.000 ton balls per 1 Mt kapasitas semen per tahun (≈83 kg per ton semen) [slideum.com]. Jika grinding aids memangkas aus 10% saja, itu setara 8–10 kg media lebih sedikit per ton—mudah bernilai beberapa dolar per ton pada harga baja saat ini. Dengan coating abrasif yang lebih sedikit, liner plate juga bertahan lebih lama (sumber yang sama menyinggung ratusan ton consumables bisa dihemat per tahun di satu pabrik) [slideum.com]. Ringkasnya, permukaan yang lebih bersih menurunkan atrisi (friksi) dan impact damage, memperpanjang umur balls, liners, dan mill toes.

Implikasi perawatan dan waktu henti

Bagi maintenance, ini berarti lebih jarang shut‑down untuk ganti liner atau cleaning mill. Ketika mill “kering” dengan cake semen, cleaning ekstra atau bahan kimia pembersih untuk sticky build‑up sering dibutuhkan; grinding aids mengeliminasi banyak kebutuhan itu. Coating yang kecil mengurangi pack‑set dan “sticking”, sehingga silo, feeder, dan chute conveyor juga lebih jarang mengalami bridging. Umur operasi tiap segmen liner atau kelas ukuran ball meningkat. Gabungan dampaknya adalah lebih rendahnya biaya per ton semen, dari hemat energi dan turunnya turnover spare part.

Angka‑angka lapangan dan tren

• Power/throughput: Uji tipikal menunjukkan +5–15% output pada daya tak berubah [911metallurgist.com] [idn.sika.com]. Pada satu kasus VRM industri, 0,05% additive mendongkrak produksi ~+11% sambil memangkas energi per ton ≈10% [idn.sika.com]. Bahkan +5% per hari berarti ribuan ton tambahan per tahun.
• Reduksi energi: Sirkulasi yang lebih efisien menurunkan specific power. Satu studi menunjukkan drop dari 38 kWh/t ke 34,2 kWh/t (–10%) dengan co‑grinding aid [idn.sika.com]; lainnya menyebut 3–7% penghematan energi tipikal pada ball mills. Konsumsi listrik pabrik turun, mengurangi biaya dan jejak karbon [scielo.org.za] [nbmcw.com].
• Kualitas partikel: Grinding aids umumnya memberi ukuran partikel lebih seragam. Studi yang dikutip menunjukkan butiran lebih mulus, kurang porous, namun tetap memenuhi target Blaine [scielo.org.za]. Fineness yang lebih tinggi pada energi sama memungkinkan kekuatan semen menyamai atau melampaui spesifikasi dengan sifat pemadatan sedikit lebih baik. (Secara operasi, kualitas yang stabil berarti kinerja kiln yang lebih konsisten di hilir.)
• Penghematan wear parts: Penurunan aus media dan liner 5–15% realistis saat adhesi fines diminimalkan. Untuk pabrik besar, tambahan umur liner 1–2 bulan menggunting biaya tetap besar. Ringkasan uji Sika menegaskan additive yang sesuai menghasilkan “reduced vibration, less wear” [sika.com], bagi tim maintenance berarti abrasi yang nyata lebih rendah.

Gains ini didokumentasikan di studi global dan regional. Pada uji VRM Sika, formulasi baru mencapai +14% throughput mill dan –72% getaran dibanding baseline tanpa additive [idn.sika.com]. Dalam praktik, dosis 0,02–0,05% additive (berdasarkan massa klinker) sudah cukup untuk melihat perbaikan efisiensi multi‑persen [scielo.org.za] [nbmcw.com]. Pada harga grinding aid saat ini (sering <$10/ton semen), biaya net per ton bisa turun signifikan. Survei industri bahkan memproyeksikan pertumbuhan cepat pemakaian additive—lebih dari 50% konsumsi global kini ada di Asia‑Pasifik (dipimpin Tiongkok/India) karena pabrik mengejar penghematan ini [globalgrowthinsights.com].

Rekomendasi praktik untuk tim maintenance

• Dosis dan titik injeksi: Dosis kecil (umumnya 0,01–0,10% terhadap massa semen). Praktik terbaik adalah injeksi kontinyu di conveyor klinker panas (sesaat sebelum mill) atau spray langsung ke inlet mill. Tujuannya membentuk film seragam pada feed segar. Vendor menyediakan dosing skid dan flow meter; metering otomatis tersinkron feed rate menjaga konsistensi. Solusi metering presisi dapat memanfaatkan pompa dosing seperti dosing pump akurasi tinggi untuk menjaga laju injeksi stabil.
• Pemantauan parameter mill: Instrumentasi pada daya mill, ΔP, dan getaran. Saat additive diperkenalkan atau lajunya disetel, ekspektasi: power draw sedikit turun dan ΔP drop (grinding lebih mudah). Penurunan getaran yang stabil adalah indikator dini pencegahan coating. Cek juga Blaine dan PSD untuk boost fineness. Jika performa stagnan, verifikasi mutu additive, kebersihan pipa dosing, atau uji kimia additive lain (amine vs glycol vs lignosulfonate, dsb.) yang disetel ke klinker spesifik.
• Inspeksi rutin internal: Meski memakai additive, liner tetap perlu dicek pola ausnya. Bandingkan consumption rate (kg baja per ton semen) sebelum/sesudah additive. Banyak pabrik merekam metrik ini. Keberhasilan riil tampak pada penurunan terukur. Inspeksi juga area akumulasi fines (trunnion dan diaphragm seals, discharge screens, silo); pasca implementasi additive area ini semestinya lebih bersih.
• Keselamatan dan penanganan bahan: Grinding aids sering berupa organik volatil. Seperti dicatat Sika, dosing pada klinker panas memicu sebagian evaporasi [idn.sika.com]. Ventilasi memadai di titik injeksi serta APD (sarung tangan tahan bahan kimia, goggles, respirator) diperlukan. Tangki additive harus dalam secondary containment dan mengikuti aturan bahan kimia setempat. Cek regulasi Indonesia (Kemenperin/LH) terkait VOC atau penggunaan bahan kimia; umumnya dosis additive jauh di bawah level perhatian regulasi, namun MSDS wajib tersedia.
• Keterlibatan pemasok dan pengujian: Bekerja dengan pemasok bereputasi. Uji “trial batch” di lab atau pilot mill menyaring formulasi sesuai klinker. Setelah memilih produk, negosiasikan dukungan uji industri. Banyak vendor bersedia memberikan performance guarantee (misalnya “≥5% energy saving or no charge”). Analisis biaya‑manfaat harus memasukkan listrik, downtime, dan umur liner. ROI sering tercapai dalam hitungan bulan.

Baca juga: 

Daur Ulang Air Limbah Tekstil Menuju Zero Liquid Discharge (ZLD

Kesimpulan dan ringkasan utama

Chemical grinding aids terbukti memotong biaya energi dan aus mekanis di cement mills. Dengan mendispersi fines dan mencegah “gluing” antarpartikel, additive memungkinkan throughput lebih tinggi pada daya lebih rendah [911metallurgist.com] [idn.sika.com]. Yang krusial, balls, liners, dan permukaan ruang giling tetap lebih bersih—kontak abrasif turun drastis. Studi menegaskan grinding aids “decrease coating of the balls and mill lining” [scielo.org.za], mengurangi getaran [idn.sika.com] [sika.com], dan memperpanjang umur wear parts. Praktisnya: waktu pakai liner lebih panjang, pergantian media lebih jarang, uptime lebih tinggi. Bersama penghematan energi, efek‑efek ini “reduce costs” dan intensitas karbon di seluruh grinding circuit [scielo.org.za] [nbmcw.com].

Key Takeaways: Dengan aplikasi tepat (0,01–0,1%), grinding aids dapat menaikkan output mill ~10–15%, memangkas specific energy ~5–10% [911metallurgist.com] [idn.sika.com], dan secara signifikan menekan abrasi media/liner [scielo.org.za] [sika.com]. Ini memperpanjang umur komponen mill dan menurunkan frekuensi maintenance. Dengan melacak metrik sebelum/sesudah additive, pabrik secara rutin melihat penurunan nyata pada cost per ton. Intinya: grindability yang membaik = stres mekanis lebih kecil = umur layanan lebih panjang dan operasi lebih ramping.

Sumber data: studi peer‑review dan laporan industri (Zan dkk., 2023 [scielo.org.za] [scielo.org.za]; Das, 2025 [nbmcw.com] [nbmcw.com]) serta brief teknis (Sika, 2024 [idn.sika.com] [sika.com]; 911 Metallurgist, kasus industri [911metallurgist.com] [911metallurgist.com]) yang mendukung angka dan klaim di atas.