Grinding Aids: Buat Raw Mill Makin Ngebut

Di pabrik semen, listrik adalah baris biaya yang tak bisa ditawar. Konsumsi tipikal berada di kisaran 100–110 kWh per ton semen, dengan sekitar 40% dihabiskan untuk penggilingan klinker (www.nbmcw.com). Pada tahap raw milling (persiapan raw meal), angka 20–30 kWh/t bukan hal aneh; sebuah survei pabrik di Tiongkok mencatat rata-rata 25,2 kWh/t untuk raw mill (data 2014–2019) (www.mdpi.com). Bahkan, lini modern berkapasitas besar sudah menyentuh ~12–16 kWh/t pada 2019 (www.mdpi.com) (www.mdpi.com).

Dalam konteks ini, kenaikan efisiensi sekecil apa pun layak diperjuangkan. Di sinilah chemical grinding aids—aditif yang disemprotkan ke aliran umpan—masuk. Formulasinya lazim berupa amine, glycol, dan bahan aktif mirip surfaktan; molekul-molekul ini menetralkan muatan permukaan partikel yang baru pecah, menurunkan tarik‑menarik antarpoin kontak, dan mencegah aglomerasi (www.nbmcw.com) (zaf.sika.com).

Mekanisme dispersi dan de‑aglomerasi partikel

Grinding aids adalah molekul organik (amines, glycols, ethers) yang melekat lemah pada permukaan partikel dan memberi efek tolak‑menolak atau halangan sterik (steric hindrance) (www.nbmcw.com) (zaf.sika.com). Di ball mill, ini memecah gumpalan halus dan menghindari zona “slurry”; di VRM (vertical roller mill, penggilingan rol vertikal), efeknya mengurangi polaritas permukaan sehingga fines tidak mudah memadat mengelilingi butiran kasar (zaf.sika.com) (www.nbmcw.com).

• Powder lebih halus dan seragam. Ukuran halus lebih mudah tercapai saat partikel tidak menggumpal; pengujian mencatat residu Blaine menurun dan luas permukaan meningkat pada energi setara (www.scribd.com).
• De‑aglomerasi dan sirkulasi internal lebih tinggi. Di VRM, fines lebih mudah terbuang ketimbang bersirkulasi, menstabilkan bed material sehingga bed yang lebih permeabel tetap efisien (zaf.sika.com).
• Aliran mill membaik dan “false air” berkurang. Powder lebih flowable; di VRM ini biasanya meningkatkan produksi dan menurunkan differential pressure (zaf.sika.com).
• Vibrasi mill lebih rendah, spike teredam. Bed yang stabil di VRM menurunkan getaran dan memungkinkan beban kerja lebih ajek (zaf.sika.com) (zaf.sika.com). Di VRM, grinding aids juga mengurangi kebutuhan semprot air (water spray) dan menstabilkan operasi (zaf.sika.com).

Efeknya nyata pada produktivitas. Produsen dan studi laboratorium mencatat bahwa bahkan “penambahan kecil” (sekitar 0,01–0,1% dari bobot umpan) bisa menaikkan efisiensi penggilingan 15–25% (www.scielo.org.za)—selaras dengan data lapangan (+5% throughput pada satu uji dan klaim vendor hingga +25%) (www.scribd.com) (zaf.sika.com) (www.scielo.org.za).

Dampak pada throughput dan energi spesifik

Di praktik pabrik, grinding aids yang tepat dilaporkan menaikkan output mill 5–25% sambil menurunkan konsumsi energi spesifik (www.scribd.com) (zaf.sika.com). Satu uji injeksi grinding aid raw meal (Fosroc 360RM) pada 350 g/t menaikkan throughput raw mill dari 79 menjadi 83 tph (≈+5%) dengan fineness sedikit membaik (www.scribd.com). Vendor juga mengiklankan kenaikan 8–20% di raw mill pada dosis ~0,04–0,10% (ru.scribd.com).

Secara energi, throughput yang lebih tinggi pada daya konstan berarti kWh/t turun. Kenaikan tonase 10% kira‑kira membuat kWh/t turun ~9%. Dengan baseline raw mill 25 kWh/t, lonjakan +10% throughput akan memangkas ~2–3 kWh/t. Praktiknya, pabrik sering melihat penurunan kWh/t sebesar 5–15%; contoh, jika VRM raw mill berjalan ~20 kWh/t, lonjakan throughput 10% menghemat ~2 kWh/t (www.scribd.com) (www.nbmcw.com). Beberapa studi menyebut penghematan listrik tahunan bisa menutup biaya hingga ratusan ribu dolar per tahun (www.scribd.com) (www.nbmcw.com). Artikel industri merangkum manfaat utama: “increased production and decreased energy consumption” (www.nbmcw.com) (zaf.sika.com).

Dampak kualitas juga tercatat. Selain throughput, grinding aids sering memungkinkan PSD (particle size distribution) lebih halus pada energi sama. Di uji yang sama, residu di saringan 90 μm, 45 μm, dan 32 μm turun tipis (misal 90 μm dari 14,9% menjadi 14,3%) (www.scribd.com). Raw mix yang lebih halus cenderung meningkatkan reaktivitas kimia di kiln (burnability), sehingga kebutuhan bahan bakar termal sedikit menurun (www.scribd.com). Satu analisis bahkan menautkan burnability yang membaik dengan penghematan energi ribuan dolar per tahun (www.scribd.com).

Catatan penting: jaga kimia raw meal tetap on‑spec; grinding aids bukan korektor resep. Keuntungan yang konsisten di literatur—bahkan pada 0,05–0,25%—adalah pergeseran distribusi ukuran ke arah lebih halus (www.scielo.org.za). Energi menyusul karena proses melakukan lebih banyak kerja per kWh (www.nbmcw.com) (zaf.sika.com).

Baca juga: Dispersant Chemical

Seleksi kimia grinding aid

Pemilihan formulasi bergantung pada kimia umpan, tipe mill, dan tujuan operasi. Kelas yang umum dipakai: alkanolamines (mis. TEA, DEIPA) yang sangat baik menetralkan muatan; polyalcohols (mono/di‑glycol, glycerin; mis. ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol ethers) yang efektif sebagai dispersant dan tahan umpan lembap; surfactant/ethers (mis. polyglycol phenol ethers) untuk fine‑tuning atau kurangi foaming; serta lignosulfonates atau fatty acids untuk kasus khusus (www.scielo.org.za) (www.scielo.org.za).

Pertimbangan utama: kelembapan dan sifat “lengket” umpan (clay tinggi cenderung merespons baik pada glycol/polyol); tipe mill (VRM dan ball mill bereaksi berbeda terhadap dosis sama—Sika mencatat over‑lubrication di ball mill bisa mendorong material “tertembak” keluar terlalu cepat) (zaf.sika.com); target kinerja (maksimalkan throughput vs. fokus fineness/burnability); dan batas lingkungan/K3 (beberapa aid mengandung VOC atau amine—taati regulasi B3, sediakan MSDS, ventilasi, dan APD di Indonesia). Banyak grinding aids yang menguap tanpa bahaya atau terperangkap dalam debu, tetapi batas VOC/toxicity tetap perlu dicek.

Rentang dosis dan titik optimum

Rentang kerja umum di raw mill adalah 0,01–0,10% berat umpan (≈100–1000 g/t). Satu datasheet pabrikan menunjukkan Cemax RM didosiskan 0,04–0,10% (ru.scribd.com)—setara ≈400–1000 g/t. Laporan uji coba sering menemukan optimum di beberapa ratus g/t (www.scribd.com). Dosis terlalu rendah tidak terasa efeknya; terlalu tinggi berisiko over‑lubrication dan merusak selektivitas penggilingan.

Baca juga: Boiler Cleaning Chemicals

Panduan implementasi di pabrik

Tahap awal berupa uji lab/pilot pada mill kecil dengan umpan representatif untuk mengukur fineness dan torsi—banyak vendor (mis. FLSmidth) menyediakan tes grindability skala laboratorium. Di pabrik, sistem dosing terkalibrasi dipasang ke jalur umpan raw mill; aditif dimasukkan merata via nozzle/injection ring dekat inlet atau ke aliran gas panas, sering dengan dilusi berbasis air. Penggunaan dosing pump presisi memudahkan kontrol laju injeksi kimia.

Peningkatan dosis dilakukan bertahap dari level rendah (~0,01–0,03%) dalam kenaikan kecil (0,01–0,02%), sambil menunggu steady state dan mencatat throughput (tph), daya (kW), ΔP (VRM), fineness (mis. % >90 µm), serta dampak hilir: parameter kimia kiln feed seperti LSF dan SR (indikator rasio kimia), burnability, atau beban kiln. Kualitas produk harus tetap terpenuhi.

Titik optimum dicari dengan memplot output vs. dosis dan energi spesifik vs. dosis—biasanya terlihat plateau: kenaikan cepat di awal lalu melandai atau menurun (di ball mill, dosis terlalu tinggi bisa membuat material bypass). Contoh uji mencapai +5% throughput pada ~0,035% aid (www.scribd.com). Rekomendasi pabrikan 0,04–0,10% adalah jendela target yang masuk akal (ru.scribd.com).

Indikator proses (ΔP dan vibrasi VRM, beban fan, circulating load, efisiensi separator) dipantau berkelanjutan—dosis yang tepat kerap menurunkan ΔP dan vibrasi sehingga feed perlu dikencangkan untuk menjaga throughput. Strategi lanjutan mencakup pembagian dosis ke dua titik (mis. kompartemen 1 dan 2 di ball mill) atau sistem biner: dosis “dasar” kecil kontinu plus “booster” saat throughput melemah—diformulasikan bersama pemasok.

Evaluasi ekonomi menimbang biaya aditif (beberapa dolar per ton semen pada dosis ~0,05%) melawan penghematan listrik. Bahkan penghematan 5% energi (sekitar 1–2 kWh/t) pada tarif industri Indonesia (~USD 0,1/kWh) dapat mengimbangi biaya aditif. Dokumentasi baseline vs. kondisi membaik penting untuk justifikasi investasi. Aspek keselamatan/regulasi: simpan dan tangani sesuai MSDS, patuhi aturan Kementerian Lingkungan Hidup/Perindustrian; beberapa amine dapat mengiritasi kulit atau menghasilkan uap—perlindungan tangan dan pernapasan diperlukan bila disyaratkan.

Optimasi berkelanjutan diperlukan karena komposisi dan kelembapan umpan berubah (terutama musim hujan). Dosis perlu disetel ulang; skid injeksi modern bisa diikat ke sinyal beban mill/ΔP untuk penyesuaian otomatis. Pencatatan performa vs. pemakaian aditif membantu mendeteksi drift atau kebutuhan formulasi baru—di sini, dosing pump yang stabil berperan krusial. Kontrol mutu akhir memastikan properti semen (setting time, strength) tetap on‑spec; grinding aids raw umumnya volatil/terikat di klinker dan minimal memengaruhi mutu semen akhir.

Baca juga: Betaqua Compact Sewage Treatment Plant

Ringkasan manajerial dan sumber data

Kesimpulannya, grinding aids yang tepat mampu menaikkan kapasitas raw mill sekitar 5–20% dan memangkas kWh/t pada ordo yang sama, sembari memperbaiki burnability raw mix—mengantar pada biaya unit lebih rendah dan operasi kiln yang lebih “ringan” (www.scribd.com) (www.mdpi.com). Pilih kimia yang terbukti (sering direkomendasikan pemasok/maker mill), mulai dari dosis rendah lalu naik, monitor daya dan output, dan pastikan kimia raw mix stabil. Dosis tipikal berada di ratusan gram per ton. Tinjauan industri merangkum: “Grinding aids … enable increased production and decreased energy consumption” (www.nbmcw.com) (zaf.sika.com).

Sumber terbitan dan data yang digunakan, termasuk studi kasus dan datasheet pemasok: www.nbmcw.com (1), www.mdpi.com (2) (3), www.scribd.com (4), ru.scribd.com, zaf.sika.com (6) (7) (8) (9), dan www.scielo.org.za. Semua rekomendasi di atas berangkat dari temuan empiris tersebut.