Proses Fabrikasi Lempung (Clay)
Untuk sebagian besar aplikasi, lempung diproses dengan metode mekanis, seperti penghancuran, penggilingan, dan penyaringan yang tidak mengubah sifat kimiawi atau mineralogi material tersebut. Namun, karena lempung digunakan dalam berbagai aplikasi, seringkali perlu menggunakan proses mekanis dan kimia lainnya, seperti pengeringan, kalsinasi, pemutihan, pencelupan, dan ekstrusi (bila diperlukan). Lempung sendiri dibagi kedalam beberapa kategori. Kategori-kategori tersebut adalah kaolin, ball clay, fire clay, bentonit, fuller’s earth, dan lempung yang tercampur dengan komponen serpihan. Tiap-tiap jenis memiliki proses pengolahan yang berbeda-beda.
-
Kaolin
Kaolin adalah proses kering dan basah. Proses kering lebih sederhana dan menghasilkan produk berkualitas lebih rendah daripada proses basah. Kaolin olahan kering digunakan terutama dalam industri karet, dan pada tingkat yang lebih rendah, untuk mengisi kertas dan untuk memproduksi fiberglass dan peralatan saniter. Kaolin olahan basah digunakan secara luas dalam industri pembuatan kertas. Diagram alir proses untuk penambangan kaolin dan pemrosesan kering disajikan pada Gambar 11.25-1, dan Gambar 11.25-2 menggambarkan proses basah kaolin. Dalam proses kering, bahan mentah dihancurkan ke ukuran yang diinginkan, dikeringkan dalam rotary dryer, ditumbuk dan diapungkan untuk menghilangkan sebagian besar pasir kasar. Proses basah kaolin dimulai dengan mengempis untuk menghasilkan bubur, yang kemudian difraksinasi menjadi fraksi kasar dan halus menggunakan sentrifugal, hidrosiklon, atau hidroseparator. Pada langkah ini dalam proses, berbagai metode kimia, seperti pemutihan, dan metode fisik dan magnetik, dapat digunakan untuk memperbaiki bahan. Pemrosesan kimia termasuk pelindian dengan asam sulfat, diikuti oleh penambahan zat pereduksi kuat seperti hidrosulfit. Sebelum pengeringan, bubur disaring dan dikeringkan dengan alat penyaring, centrifuge, filter vakum putar, atau filter tabung. Bahan bubur dewatered yang disaring dapat dikirim atau diproses lebih lanjut dengan mengeringkan apron, rotary, atau spray dryer. Mengikuti langkah pengeringan, kaolin dapat dikalsinasi untuk digunakan sebagai bahan pengisi atau refraktori. Beberapa tungku perapian paling sering digunakan untuk kaolin kalsin. Kalsinasi kilat dan rotari juga digunakan -
Ball Clay
Ball Clay yang ditambang, yang biasanya memiliki kadar air sekitar 28%, pertama disimpan di gudang pengeringan hingga kadar air berkurang hingga 20-24%. Selanjutnya, diparut dalam disintegrator menjadi potongan-potongan kecil 1,3 hingga 2,5 cm (cm) (0,5-1 inci) tebal. Bahan abon kemudian dikeringkan atau ditumbuk di hammer mill. Bahan yang keluar dari hammer mill dicampur dengan air dan dimuat massal sebagai bubur untuk pengiriman. Rotating dryer tidak langsung atau bergetar digunakan untuk mengeringkan bola tanah. Gas pembakaran dari kotak api melewati penukar panas udara-ke-udara untuk memanaskan udara pengeringan ke suhu sekitar 300°C (570°F). Lempung dikeringkan hingga kadar air 8-10%. Setelah pengeringan, bahan ditumbuk dan dapat juga diberikan air. -
Fire Clay
Fire Clay yang ditambang terlebih dahulu diangkut ke pabrik pengolahan dan ditimbun. Dalam beberapa kasus, lempung sudah lapuk selama 6-12 bulan, tergantung pada jenis Fire Clay. Pembekuan dan pencairan memecah material, menghasilkan partikel yang lebih kecil dan meningkatkan plastisitas. Bahannya kemudian dihancurkan dan ditumbuk. Pada tahap ini di dalam prosesnya, lempung memiliki kadar air 10-15%. Untuk aplikasi tertentu, lempung dikeringkan dalam pengering mekanis untuk mengurangi kadar air material hingga < 7%.
Untuk meningkatkan daya tahannya, Fire Clay sering dikalsinasi. Kalsinasi menghilangkan kelembapan dan bahan organic, menyebabkan reaksi kimia terjadi antara alumina dan silika pada lempung, terjadi mullite yang lebih keras, lebih padat, dan lebih mudah dihancurkan daripada Fire Clay yang tidak dikalsinasi. Kemudian dikeringkan dan atau dikalsinasi, dihancurkan, digiling, dan disaring. Setelah penyaringan, Fire Clay yang diproses dapat dicampur dengan bahan lain, -
Bentonit
Bentonit yang ditambang terlebih dahulu diangkut ke pabrik pengolahan dan ditimbun. Jika lempung mentah memiliki kadar air yang relatif tinggi (30-35%), bahan yang ditimbun dapat dibajak untuk memfasilitasi pengeringan udara hingga kadar air 16-18%. Bentonit yang ditimbun juga dapat dicampur dengan kelas bentonit lain untuk menghasilkan bahan yang seragam. Bahan tersebut kemudian dimasukan ke grizzly crusher untuk mengurangi ukuran menjadi kurang dari 2,5 cm. Selanjutnya, bentonit hancur dikeringkan dalam rotary atau bed fluid untuk mengurangi kadar air hingga 7-8%. Suhu dalam pengering bentonit umumnya berkisar antara 900° C (1650° F) di saluran masuk hingga 100 hingga 200° C (210 hingga 390° F) di outlet. Bahan yang dikeringkan kemudian digiling. Pada beberapa keadaan yang menghasilkan produk bentonit khusus, bentonit dilewatkan melalui pengklasifikasi udara. Soda ash juga dapat ditambahkan ke material untuk meningkatkan sifat pembengkakan pada lempung. -
Fuller’s Earth
Setelah ditambang, tanah diangkut ke pabrik pengolahan, dihancurkan, ditumbuk, dan ditimbun. Sebelum pengeringan, Fuller’s Earth diumpankan ke penggiling sekunder (secondary grinders) untuk mengurangi ukuran material. Di beberapa pabrik, bahan yang dihancurkan dimasukkan ke dalam pug mill, dicampur dengan air, dan diekstrusi untuk meningkatkan sifat yang dibutuhkan untuk produk akhir tertentu. Selanjutnya, dikeringkan dalam pengering rotary atau fluid bed. Pengeringan mengurangi kadar air menjadi 0-10% dari kadar air awal 40-50%. Suhu dalam Fuller’s Earth tergantung pada akhir penggunaan produk. Untuk tingkat koloid dari tanah yang lebih penuh, suhu pengeringan sekitar 150 ° C (300 ° F) digunakan, dan untuk kadar absorben, suhu pengeringan 650 ° C (1200 ° F) adalah khas. Di beberapa tanaman, tanah yang lebih penuh dikalsinasi daripada dikeringkan. Dalam kasus ini, suhu operasi sekitar 675° C (1250° F) digunakan. Bahan yang dikeringkan atau dikalsinasi kemudian digiling dan disaring. -
Lempung dan Serpihan Komponen Lain
Lempung dan serpihan komponen lain, umumnya ditambang, diproses, dibentuk, dan ditembakkan di lokasi yang sama untuk menghasilkan produk akhir. Pemrosesan umumnya dimulai dengan penghancuran primer dan penimbunan. Materi kemudian ditumbuk dan disaring. Material yang terlalu besar dapat digiling lebih lanjut untuk menghasilkan partikel dengan ukuran yang diinginkan. Untuk beberapa aplikasi, lempung dan serpih yang umum dikeringkan untuk mengurangi kadar air ke tingkat yang diinginkan. Pemrosesan lebih lanjut dapat meliputi penyemprotan atau pencampuran dengan air dalam pug mill, ekstrusi, dan pembakaran dalam kiln, tergantung pada jenis produk akhir.
Referensi: