kuliah 3 crushing 2012

Pengolahan Mineral

Kominusi

Uraian

Prinsip Kominusi

Teori Kominusi

Grindability

Crushing

Primary crushing

Secondary Crusher

Crusher circuit and control

Prinsip kominusi (1/2)

Regangan pada kisi kristal baik

tekan atau tarik yang dapat

menyebabkan perpatahan pada

material (bijih).

Adanya konsetrasi tegangan pada

ujung retakan, membantu dalam

memecah bijih.

Fracture mechanics !

Energi yang diperlukan untuk

kominusi dapat dikurangi dengan

penambahan air atau kimia yang

ter-adsorb di permukaan bijih.

Prinsip kominusi (2/2)Pemecahan padatan bijih dicapai dengan

crushing, impact, and attrition, dan melalui

ke-3 mode patahan (tekan, tarik, dan

geser) dan dapat diatur sesuai dengan

mekanika dan jenis pembebanannya.

Ketika batuan bijih berbentuk tidak

beraturan dikenai beban tekan, tarik atau

geser, maka batuan tsb. Akan terpecah

menjadi 2 jenis ukuran.

Ukuran besar akibat pengaruh beban tarik,

Ukuran kecil akibat pengaruh beban tekan

dan geser.

Teori Kominusi (1/6)

Teori yang memperhitungkan hubungan antara energi input dengan ukuran partikel.

Belum ada teori yang mapan…!

Permasalahan terbesar…sebagian besr energi input mesin crushing/grinding diserap oleh mesin itu sendiri dan sebagian kecil dari energi itu untuk memecah material.

Pada ball mill hanya 1% dari total energi input yang digunakan untuk reduksi ukuran.

Teori Kominusi (2/6)

Faktor lain adalah sifat plastis material. Energi untuk mengubah bentuk tanpa menghasilkan permukaan baru.

Semua teori kominusi mengasumsikan semua material rapuh.

Teori tertua, Von Rittinger (1867):

“energi yang dikonsumsi untuk reduksi ukuran sebanding dengan luas permukaan baru yang dihasilkan”.

Teori Kominusi (3/ 6)

Hukum Rittinger:

dimana:

E = energi input

D1 = ukuran partikel awal

D2 = ukuran partikel akhir

K = konstanta

Teori Kominusi (4/ 6)

Hukum Kick (1885):

“ kerja yang diperlukan sebanding dengan

reduksi volume dari partikel”

JIka rasio reduksi R = f/p dimana f=

diameter umpan dan p=diameter produk,

maka

Energi input ~ log R/log 2

Teori Kominusi (5/6) Hukum Bond (1952): “input kerja sebanding dengan panjang

ujung retakan baru yang dihasilkan dari pecahnya partikel, dan

sama dengan kerja dari produk dikurangi kerja dari umpan”.

Persamaan Bond:

dimana,

W: work input dalam kw.jam/ton;

Wi: work index parameter kominusi yang menggambarkan

ketahanan material terhadap crushing dan grinding kw.jam/ton

yang diperlukan untuk mereduksi ukuran material scr teoritik dari

ukuran umpan 80% melalui 100 mikron.

P: diameter produk (mikron), 80% pada ukuran tsb;

F: diameter umpan (mikron, 80% pada ukuran tsb

Teori Kominusi (6/6 ) Hukki (1975), menyatakan bahwa hubungan antara energi

dan ukuran partikel adalah gabungan dari ketiga teori tsb.

Kemungkinan pecahnya partikel dalam kominusi, sangat

besar utk partikel besar dan berkurang untuk partikel kecil.

Teori Kicks akurat untuk rentang crushing dia. 1 cm;

Teori Bond sesuai untuk rentang konvensional rod-mill dan

ball mill;

Teori Rittinger sesuai untuk rentang grinding halus 10 -

1000 mikron

Grindability Tingkat kemudahan material untuk dikominusi. Data dari uji

grindability digunakan untuk mengevaluasi efisiensi crushing

dan grinding.

Grindability Penentuan indeks kerja tidak mudah, Berry & Bruce (1966)

mengembangkan metode komparasi untuk menentukan

grindability bijih.

Metode ini menggunakan data grindabilitas bijih yang telah

diketahui

r: bijih referensi, t: bijih yang diuji, sehingga berlaku:

CRUSHER

Crushing (penghancuran) Merupakan tahapan mekanik dalam proses kominusi dengan tujuan

untuk membebaskan mineral berharga dari pengotor.

Primary crusher: Umpan sekitar

1,5 m produk 10 – 20 cm

Umumnya berada pada

bagian pertambangan

Secondary crusher: Umpan 10- 20 cm

produk 0,5 – 2 cm

Umumnya berada pada

bagian pemrosesan mineral

Jenis

penghan

curan

Ukuran

umpan

(mm)

Ukuran

produk

(mm)

Kasar 1500 - 300 300 - 100

Sedang 300 - 100 50 - 10

Halus 50 - 10 10 - 2

Bagan umum

crushing plant

Primary crusher

secondary crusher

Tertiery crusher

Sirkuit crusher

Konfigurasi Crusher bisa dalam bentuk (a) sirkuit terbuka atau (b) sirkuit tertutup

Primary crusher

Terdapat dua jenis crusher :

Jaw, menurut titik ayun

Blake

Dodge

universal

gyratory

Jenis jaw crusher

Blake crusher

Single toggle double toggle

Konstruksi Jaw crusher

Dibuat dari baja cor dengan lining dari

baja mangan, Ni-hard, baja cor paduan Ni-

Cr.

Kecepatan jaw crusher: 100-350 rev/min

Rentang ukuran bijih diproses jaw crusher:

1680 - 2130 mm

Laju penghancuran: 725 t/jam

Gyratory crusher

Gyratory crusher

Digunakan utamanya di permukaan,

meskipun sebagian kecil di bawah tanah.

Terdiri dari spindle panjang yang

dilengkapi dengan conical baja

penghancur.

Kecepatan putar 85-150 rev/min.

Kapasitas 900 ton/jam.

Ukuran bijih 1370 mm dengan laju 5000

ton/jam, konsumsi daya 750 kw.

Gyratory crusher

Konstruksi gyratory crusher: baja tuang dengan pelindung dari baja mangan.

Jaw atau gryratory crusher?

Faktor utama pemilihan:Ukuran bijih

Kapasitas yang disyaratkan

Gyratory crusher:Kapasitas tinggi,

Relatif lebih efisien dibanding jaw,

Jaw crusher:Ukuran bongkah lebih penting,

Jika t/jam < 161,7 (m2) gunakan jaw

Kapasitas volumetrik

Jaw crusher:B: lebar dalam crussher (m)S: setting bukaan (m)s: lemparan (m)a: sudut nipn: kecepatan crusher (rpm)k: konstanta material 1,5 – 2

Gyratory: D: diameter luar mantel kepala pada titik pengeluaran (m)K : konstanta material 2-3

Secondary crusher

Maksimum umpan dia 15 cm

Untuk bijih logam biasa menggunakan

crusher kerucut.

Crusher tertier memiliki disain yang sama

dengan sekunder,

Cone crusher - simone

Cone crusher

Gyratory crusher dimensi bukaan umpan dan diameter mantelCone crusher diameter dari kerucut

Cone crusher

StandardShort head cone crusher

Cone crusher

Gyradisc crusher

-Sejenis cone crusher untuk memproduksi material yang sangat halus.- sering dijumpai di industri tambang galian yang mengandung pasir dominan

Rhodax crusher

-Disebut juga inertial cone crusher- berbasis pada ‘ interparticle compression crushing’- 3 parameter yang bisa diatur:

- gap antara cone dan ring- total momen statis dari massa tak seimbang,- kecepatan rotasi dari massa tak seimbang

Roll crushing

Tooth crushing mills

High pressure grinding roll

Hammer and impact crusher

hammer impact

Tidco-duopactor crusher

Vertical shaft impact crusher

Rotary breaker

Diameter 1,8 – 3,6 m

Crushing circuit

Pyhasalmi crushing circuit

Split online

Simulasi dan kontrol

Grinding

Merupakan tahap akhir proses kominusi.

Partikel direduksi ukuran dengan

kombinasi impak dan abrasi, kering atau

basah.

Dilakukan dalam grinding mills, yang

diklasifikasikan menjadi dua yi:

Tumbling mills

Stirred mills

Tumbling mills Tumbling mills:

Digunakan untuk proses grinding kasar.

Umpan: 5-250 mm, produk: 40 – 300 mikron.

Grinding medium: batang baja, bola atau batuan

bijih.

Stirred mills:

Mill shell dalam kondisi statis, baik horisontal

maupun vertikal,

Pergerakan terjadi akibat perpindahan pengaduk

internal, rotasi atau agitasi.

Ukuran produk: 15-40 mikron dan < 15 mikron.

Energi pada Grinding

Konsumsi energi pada proses grinding merupakan

konsumsi terbesar dalam pemrosesan mineral.

Crushing: 2,2kWh/t

Grinding: 11,6

Flotasi: 2,6

Mayoritas energi pada proses grinding diubah menjadi:

panas, suara dan rugi-rugi lainnya, hanya sebagian

kecil untuk memecah partikel.

Mekanisme grinding

Konstruksi Tumbling Mill

Terdapat 3 jenis tumbling

mills:

Batang (rod)

Bola (ball)

Autogenous.

Konstruksi tumbling mills:

Shell

Mills Ends

Trunions and bearings

Konstruksi Tumbling Mill: shell

Shell

Di-desain untuk

pembebanan tinggi

dan kejut.

Dibuat dari plat baja

yang dirol dan di-las

Sambungan ke

trunnion heads

menggunakan flange

yang dibuat dari baja

cor.

Konstruksi Tumbling Mill: Mills

End Mills End atau

Trunnion head dibuat dari BTN atau BTK jika dia< 1 m.

Dia>1 m dibuat dari baja cor, yang relatif lebih ringan.

Bagian kepala bisa diberi rusuk untuk penguatan, rata, konikal atau cakram.

Konstruksi Tumbling Mill:

Trunnions and bearings Dibuat dari BTK atau

baja tuang dan dibaut

atau tersambung scr

integral dengan ujung

plat utk mill kecil.

Permukaan dipoles

utk mengurangi friksi.

Dibuat dari Besi tuang

kualitas tinggi dengan

lining 120-180o BT

Putih.

Housing dari baja dan

Konstruksi Tumbling Mill:

Trunnions and bearings

Untuk mills kecil

pelumasan dengan

gemuk.

Pelumasan oli

digunakan untuk mills

besar.

Roller bearing, bisa

juga digunakan untuk

mills besar agar

mampu menahan

bobot lebih tinggi

dibanding bantalan

Konstruksi Tumbling Mill: Drive

Tumbling mills kecil umumnya diputar oleh penggerak mula melalui V belt.

Mill besar diputar dengan trunnion drive, 2 atau 3 tingkat kecepatan. Konstruksi Tumbling Mill: Trunnions and bearings

Dikembangkan juga penggerak tanpa roda gigi dia. 6,5 m dan p. 9 m di Norwegia.

Keuntungan gearless: kapasitas variabel kecepatan, tidak ada batasan disain daya, efisiensi penggerak tinggi,

Konstruksi Tumbling Mill: Liners

Liners, merupakan

permukaan yang

berhubungan langsung

dengan proses kominusi.

Syarat: tahan impak,

tahan aus, mendorong

pada pergerakan umpan.

Liners harus ber-profil

untuk meingkatkan daya

angkat umpan,

menambah impak dan

crushing.

Konstruksi Tumbling Mill: Liners

Rod mill liners: Baja paduan

Besi tuang

Paduan Ni

Ball mill liners: Besi tuang putih,

Baja Mn cor

Baja Cr cor

Paduan Ni

Bahan liner lainnya, karet

Karet memiliki

kelemahan, spt: Konsumsinya medium

tinggi,

Lebih tebal dari baja

menurunkan kapasitas

mills

Tidak layak untuk proses

yang perlu tambahan

reagen flotasi ke dalam

mills atau temp > 80oC.:

Kelebihan karet:

Bentuk tidak berubah pada

gaya impak rendah,

meskipun jika terlalu tinggi,

Konstruksi Tumbling Mill: Liners

Konsep lining lainnya untuk ball mill:

angular spiral lining.

Bentuk penampang lingkaran pada mill

konvensional diubah menjadi penampang

persegi yang pada tiap sudutnya

ditambahkan karet sebagai lining nya,

disusun membentuk spiral pada arah yang

berlawanan dengan putaran mill.

Bentuk lining ini dapat mengurangi energi

dan konsumsi medium grinding.

Konstruksi Tumbling Mill: Liners Paten teknologi baru dalam lining: „magnetic

metal liner dikembangkan oleh China Metallurgical Mining Corp.

Magnet menjaga lining kontak dengan shell baja dan plat tutup tanpa penggunaan baut.

Gaya magnet membentuk lapisan bijih pada liner, membentuk lapisan protektif setebal 30-40 mm.

Telah digunakan lebih dari 300 ball mill skala penuh.

Keuntungan lain: liner menjadi lebih tipis dan ringan dari konvensional

baja mangan. Volume Mill efektif besar, Berat mill dikurangi.

Konstruksi Tumbling Mill: feeder Jenis susunan pengumpanan mill

bergantung pada:Sirkuit terbuka atau tertutup,

Basah atau kering.

Ukuran dan laju umpan.

Dry mills biasa diumpan dengan vibratory feeder.

Wet mills diumpan dengan:Spout feeder

Drum feeder

Combination drum-scoop feeder.

Konstruksi Tumbling Mill:

Feeder –spout feeder

drum feeder

scoop feeder

consisting of a cylindrical

or elliptical chute supported

independently of the mill, and

projecting directly into the trunnion

liner.

Material is fed by gravity through

the spout to feed the mills.

Drum feeders (Figure 7.13) may

be used as an alternative to a spout feeder

when headroom is limited. The entire mill feed

enters the drum via a chute or spout and an

internal spiral carries it into the trunnion liner.

The drum also provides a convenient method

of adding grinding balls to a mill.

New material

is fed directly into the drum, while

the scoop picks up the classifier

sands for regrinding.

Scoop feeders are sometimes

used in place of the drum-scoop

combination when mill feed is in

the fine-size range.

Jenis mill: Rod mills –center peripheral discharge mills

end peripheral discharge mills overflow mills

The short path and steep gradient give a coarse grind

with a minimum of fines, but the reduction ratio is

limited.

This type of mill is used mainly for dry and damp

grinding, where moderately coarse products are

involved.

This type of mill is used only for wet grinding

and its principal function is to convert crushingplant

product into ball-mill feed.

Rod mills – mekanisme grinding

The grinding action results from line contact of the rods on the ore particles;

the rods tumble in essentially a parallel alignment, and also spin, thus acting rather like a

series of crushing rolls.

The coarse feed tends tospread the rods at the feed end, so producing a wedge- or cone-

shaped array. This increases the tendency for grinding to take place preferentially on

the larger particles, thereby producing a minimum amount of extremely fine material.

Jenis mill: Ball mills –

grate discharge mill

hardinge mill

grinding media

Jenis mills: autogenous mills –

bagian AG

jenis pulp lifter

Jenis mill:Vibratory mills

Tower mills

Jenis mill:

Stirred mills - IsaMill

Stirred media mills

Jenis mill:

table and roller millspendulum roller mills

Grinding circuit –

single stage open

cyclone and screen in the closed circuit

Two-stage grinding circuit