Penggilingan semen membuang panas besar—hingga 50–70% energi masuk jadi panas. Injeksi air dengan atomisasi halus menahan suhu keluaran di kisaran 90–115 °C agar gipsum terdehidrasi “pas”, tanpa mengorbankan mutu.
Di ruang penggilingan semen yang bertenaga tinggi (high-energy), panas adalah musuh senyap. Tanpa pendinginan, suhu keluaran semen bisa lewat ambang aman. Pedoman industri menargetkan suhu keluaran semen sekitar 90–115 °C—zona di mana gipsum (pengendali waktu ikat) terdehidrasi “cukup”; di bawah ~90 °C gipsum terlalu basah dan mengurangi kekuatan, di atas ~115–125 °C ia terdehidrasi berlebih memicu flash/false set (Cement Plant Operation Handbook; VEL).
Solusinya: water injection (semprotan air) yang mengubah panas berlebih jadi uap dan “membawa” energi keluar sistem. Pemasangan sistem ini kini luas; Christian Pfeiffer melaporkan lebih dari 100 ball mill di seluruh dunia memakai sistem INJECTOR (Christian Pfeiffer). Bahkan studi kasus menunjukkan penambahan water spray dapat meningkatkan kapasitas karena suhu stabil (Global Cement).
Panduan PM Baghouse Pabrik Semen: Turunkan Emisi, Menaikan Produksi
Target suhu pelepasan semen
Fakta first principles-nya keras: sekitar 50–70% energi input penggilingan berubah menjadi panas di mill. Tanpa kontrol, outlet melampaui zona aman, padahal sasaran operasional adalah ~90–115 °C untuk menjaga perilaku dehidrasi gipsum yang tepat (Cement Plant Operation Handbook). Satu laporan pabrik mencatat bahwa melampaui 125 °C memicu dehidrasi gipsum berlebihan dan mengubah perilaku pengikatan (VEL).
Dalam praktik, injeksi air menahan suhu semen pada pita 90–120 °C, menjaga proses tetap di “jalur hijau” (VEL; Cement Plant Operation Handbook).
Evaporative cooling dan laju injeksi
Prinsipnya sederhana: air menyerap panas sebagai kalor penguapan laten, menguap, dan uap ini dibuang aman melalui ventilasi. Satu analisis menghitung kebutuhan sekitar 2,1×10^3 L/jam (L/h, liter per jam) untuk menahan semen <115 °C pada sebuah mill tipikal (Scribd report). Di lapangan, laju injeksi berkisar beberapa liter per ton semen. Cohrs juga menekankan bahwa bahkan pabrik proses-kering tetap membutuhkan air untuk mendinginkan aliran gas panas di mill dan tahap piroproses (Cement Equipment).
Intinya, semprotan air mengkonversi energi gerus berlebih menjadi uap yang “disapu” keluar oleh sistem ventilasi, sehingga outlet mill bertahan di rentang target (Cement Plant Operation Handbook; VEL).
Kualitas air injeksi dan standar SNI
Karena air injeksi pada akhirnya “bercampur” dengan semen, kemurnian air menjadi kritikal. Mineral/kontaminan terlarut berpotensi terakumulasi dalam semen atau pada bagian internal mill. Air yang tidak menguap bisa menghidrasi semen di liner atau saringan, memicu false set atau build-up (Cement Plant Operation Handbook). Bahkan garam terlarut yang menguap bisa kembali sebagai kondensat di downstream. Karena itu, air semprot harus menguap sempurna; kelembapan massal tidak boleh mengembun di sistem. Ventilasi udara harus cukup agar tak ada bagian yang turun di bawah titik embun (titik ketika uap mulai mengembun) (VEL).
Standar Indonesia (SNI 7974:2018 yang mengadopsi ASTM C1602) untuk air pencampur beton membatasi pengotor: klorida di bawah 500–1000 ppm dan sulfat di bawah 3000 ppm—dan secara analog, air semprotan di mill semestinya setidaknya sebersih ini (SNI 7974/ASTM C1602). Menggunakan air demineral atau grade air minum mencegah masuknya ion tambahan; kadar sulfat/klorida tinggi berisiko menaikkan SO₃ atau Cl⁻ semen secara tak terduga (risiko ekspansi/korosi), dan kesadahan (Ca²⁺, Mg²⁺) bisa mengendap sebagai kerak. Dalam praktik, pabrik sering memasok air yang dilunakkan (softened) atau deionisasi untuk injeksi.
Pada sisi penyediaan air, pendekatan seperti softener untuk mengatasi kesadahan dan unit demineralizer untuk menghasilkan air deionisasi selaras dengan kebutuhan “low in salts and organics” (rendah garam dan organik) yang ditekankan di atas (rujukan batas SNI tetap mengacu pada SNI 7974/ASTM C1602).
Standar Kalibrasi Timbangan Industri untuk Pengemasan Semen
Desain nozel, penempatan, dan kontrol
Kunci efektivitas ada pada atomisasi (pemecahan cairan menjadi tetesan halus) dan distribusi. Nozel injeksi umumnya bertipe air-assisted atau bertekanan tinggi untuk menghasilkan tetesan sangat halus—standar nozel cair biasa menghasilkan 300–4000 μm, sedangkan nozel pneumatic air-atomizing modern berada di kisaran 20–100 μm; data EXAIR menunjukkan diameter median serendah 20–50 μm (EXAIR). Menaikkan tekanan udara atau menurunkan tekanan cairan pada nozel jenis ini dapat mengecilkan ukuran tetesan (EXAIR di sini). Tetesan halus menguap nyaris seketika saat menyentuh muatan semen panas, mencegah film cair.
Penempatan nozel menargetkan cakupan seragam. Praktik umum: injeksi tepat di belakang diafragma ke kompartemen kedua, tempat fines menghasilkan panas besar. Handbook mencatat: “di lokasi pendinginan maksimum, efek terbaik dicapai dengan menyemprot di diafragma secara ko‑current ke kompartemen kedua” (Cement Plant Operation Handbook). Sistem INJECTOR dari Pfeiffer menyediakan opsi lance di diafragma menengah untuk injeksi ke kompartemen kedua; pada kasus lain, air diberi ke inlet mill atau kompartemen pertama bila umpan sangat panas (Christian Pfeiffer; Christian Pfeiffer). Magotteaux menjelaskan injeksi dapat ke kompartemen pertama atau kedua (melalui inlet, outlet, atau diafragma) tergantung tipe mill (Magotteaux).
Komponen dan kontrol sistem layak dicermati. Sistem modular Magotteaux mencakup enclosure berpemanas (mencegah pembekuan), tangki air, pompa ber‑VFD (frequency-controlled), pipa berfilter, dan satu/lebih nozel yang diarahkan ke mill; seal rotary feed‑through memungkinkan injeksi pada mill poros‑sentral tanpa bocor (Magotteaux; Magotteaux). Kontrol aliran presisi dicapai dengan katup proporsional yang diatur PLC (programmable logic controller) untuk melacak suhu mill; VEL menegaskan sistemnya “precisely control the volume of injected water” dan saat semprotan off, udara tekan mem‑purge nozel agar bersih (VEL).
Kemasan Semen Tanpa Debu: LEV di Spout dan Kolektor Terintegrasi
Integrasi ventilasi dan keseimbangan kelembapan
Desain semprotan harus disetel dengan ventilasi. Laju alir udara melalui mill mesti cukup tinggi—biasanya ~1–2 m/s pada penampang bebas, hingga 5–6 m/s pada air‑swept mills—agar seluruh uap air tersapu keluar (Cement Plant Operation Handbook). Sistem dituning agar kelembapan tambahan tidak mengembun di duct atau filter; VEL mengingatkan, jangan sampai suhu turun di bawah titik embun di pipa, filter debu, dan seterusnya setelah mill (VEL).
Ringkasan dampak operasional
Dengan nozel pengatom halus, penempatan strategis, dan kontrol alir otomatis, sistem injeksi modern mendinginkan muatan mill secara merata—air menguap di dalam neraca panas mill, menghindari hidrasi semen, dan menjaga target suhu. Hasilnya: mutu terjaga dan throughput berpotensi naik (rujukan: Cement Plant Operation Handbook; VEL; Global Cement).
