pendahuluan perlakuan mekanik

PROSES PEMISAHAN• Proses Pemisahan Komponen • Dikelompokkan menjadi dua metode :1. Metode operasi difusi (diffusional operation)

yang meliputi perubahan fase atau perpindahan bahan dari satu fase ke fase yang lain

2. Metode separasi dengan perlakuan mekanik atau pemisahan mekanik (mechanical separation), yang digunakan untuk memisahkan partikel zat padat atau tetesan zat cair dengan memanfaatkan gaya-gaya yang bekerja pada partikel dan fluida.

PROSES PEMISAHAN DENGAN PERLAKUAN MEKANIK

• Klasifikasi Proses Pemisahan Dengan Prinsip Perlakuan Mekanik adalah sbb :

1. Reduksi ukuran (size reduction)2. Pemisahan berdasarkan ukuran (sizing)3. Pemisahan dengan pengendapan dan sedimentasi

(settling and sedimentation)4. Pemisahan dengan filtrasi tekanan dan vakum5. Pemisahan dengan gaya sentrifugal6. Fluidisasi

REDUKSI UKURAN (SIZE REDUCTION)

• Reduksi ukuran atau pengecilan ukuran (kominusi) merupakan tahap awal dalam proses pengolahan bahan dalam industri yang bertujuan untuk :

1. Membebaskan / meliberasi mineral berharga dari material pengotornya.

2. Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.

3. Memperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain

Pemisahan berdasarkan ukuran (sizing)

• Sizing : adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel yang menggunakan peralatan ayakan.

• Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri

• Penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium

SEDIMENTASI

• Pemisahan Sedimentasi adalah metode pemisahan padatan dan cairan (suspensi) dengan menggunakan gaya gravitasi untuk mengendapkan partikel suspensi.

F I L T R A S I

• Filtrasi adalah suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan (slurry) dengan melewatkan umpan berupa campuran padatan - cairan melalui medium penyaring (filter), karena adanya daya dorong (driving force) yaitu perbedaan tekanan masuk umpan dan tekanan keluar filtrat.

SENTRIFUGASI

• Pemisahan dengan sentrifugasi adalah metode pemisahan campuran padatan dan cairan (suspensi) dengan menggunakan gaya sentrifugal untuk mengendapkan partikel suspensi.

FILTRASI SENTRIFUGAL

• Pemisahan dengan filtrasi sentrifugasi adalah suatu operasi pemisahan campuran antara padatan dan cairan (slurry) dengan melewatkan umpan berupa campuran padatan - cairan melalui medium penyaring (filter), karena adanya gaya sentrifugal

REDUKSI UKURAN(SIZE REDUCTION)

• Kominusi atau pengecilan ukuran merupakan tahap awal dalam proses perlakuan me kanik yang bertujuan untuk :

1. Membebaskan / meliberasi mineral berharga dari material pengotornya dalam bijih logam.

2. Menghasilkan ukuran dan bentuk partikel yang sesuai dengan kebutuhan pada proses berikutnya.

3. Memperluas permukaan partikel agar dapat mempercepat kontak dengan zat lain, misalnya reagen flotasi.

REDUKSI UKURAN(SIZE REDUCTION)

• Kominusi ada 2 (dua) macam, yaitu :

1. Peremukan / pemecahan (crushing)2. Penggerusan / penghalusan (grinding)

• Disamping itu kominusi, baik peremukan maupun penggerusan, bisa terdiri dari beberapa tahap, yaitu :

1. Tahap pertama / primer (primary stage)2. Tahap kedua / sekunder (secondary stage)3. Tahap ketiga / tersier (tertiary stage)

Variabel Operasi Pengecilan Ukuran (SR)

1. Moisture content : kandungan cairan.a. Di bawah 3 – 4 % (%berat) cairan dalam bahan, SR tidak mengalami

kesulitan.b. Di atas 4%, bahan menjadi sticky (lengket), cenderung menyumbat

mesin/alat.c. Di atas 50%, wet size reduction, biasanya untuk padatan halus. 2. Reduction ratio : rasio diameter rata-rata umpan dengan diameter rata-

rata produk.

d. Mesin penghancur ukuran besar atau crusher, mempunyai rasio 3 s/d 7.e. Mesin penhancur ukuran halus atau grinder, mempunyai rasio s/d 100.

MESIN PENGHANCUR UKURAN BESAR (CRUSHER)

• JAW CRUSHER

MESIN PENGHANCUR UKURAN KECIL (GRINDER/MILL)

• BALL MILL

• Penampang Ball Mil

Kebutuhan Energi Dan Daya UntukReduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Energi yang dibutuhkan crusher/grinder digunakan untuk :a. Mengatasi friksi mekanisb. Menghancurkan bahan

• Energi dan daya yang dibutuhkan diturunkan dari teori-teori perubahan energi dE terhadap perubahan ukuran dX dari partikel ukuran X berbanding terbalik, seperti pada persamaan dibawah ini :

Dimana: dE = perubahan energy dX = perubahan ukuran C, n = konstanta yang besarnya tergantung dari jenis material dan alat

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Teori-Teori/Hukum-Hukum Untuk Menentukan Energi Kominusi

1. Teori/Hukum Rittinger2. Teori/Hukum Kick’s3. Teori/Hukum Bond

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

1. Teori/Hukum Rittinger Menurut Rittinger energi kominusi sebanding

dengan luas permukaan baru yang terbentuk, maka, dalam penelitiannya Rittinger menentukan harga n = 2, sehingga,

dintegralkan dengan batas: X1 = XF dan X2 = XP,

maka:

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

KR = C = konstanta Rittinger, maka :

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Teori/Hukum Kick’s Dalam penelitiannya Kick’s menentukan harga n =

1, maka ; dintegralkan dengan batas: X1 = XF dan X2 = XP,

maka:

KK =C =konstante Kick’s

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Teori/Hukum Bond • Dalam penelitiannya Bond menentukan harga n =

1,5 , maka ;• dintegralkan dengan batas: X1 = XF dan X2 = XP,

maka:

KB = 2 C, maka :

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Dimana : KB= konstante Bond

XF = ukuran umpan 80% lolos (mm)

XP = ukuran produk 80% lolos (mm)

• Untuk menentukan KB, Bond melakukan percobaan dengan mereduksi ukuran dari ukuran sangat besar

( ~) menjadi ukuran 100 µm (80% lolos), sehingga : XF = ~ dan XP = 100 µm = 0,1 mm

→

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Energi untuk reduksi ukuran dari ukuran sangat besar (~) menjadi ukuran 100 µm (80% lolos) didifinisikan sebagai indek kerja material (Ei ) (kWh/Ton), sehingga rumus Bond menjadi :

• Dimana :• Bila daya yang dibutuhkan P (kW) dan laju umpan

T (Ton/jam), maka :

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

Bila, XF dan XP dalam satuan µm ( 1 mm = 1000 µm ), maka : • P = kW T = Ton/jam

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

Bila, XF dan XP dalam satuan ft ( 1 ft = 304,8 mm ), maka :P = kW T = Ton/jam Ei = kWh/Ton

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

Bila P (dalam HP), T (dalam Ton/menit) , XF dan

XP dalam satuan ft (1 ft=304,8 mm), maka :

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi

• Contoh-1: • Untuk memecah 10 Ton/jam material hematite dengan

indek kerja 12,68 kWh/Ton digunakan Crusher. Ukuran umpan 3-in (76,2 mm)(80% lolos) dan ukuran produk 1/8-in(3,175 mm) 80% lolos .

• Hitung : a. Energi yang dibutuhkan dalam kWh/Ton

b. Energi yang dibutuhkan dalam HP menit/Ton c. Daya yang dibutuhkan dalam kW d. Daya yang dibutuhkan dalam HP

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi

• Penyelesaian : Ei = 12,68 kWh/Ton T = 10 Ton/jam

XF = 3-in = 76,2 mm = 76200 µm

XP = 1/8-in = 3,175 mm = 3175 µm

a. Energi dalam (kWh/Ton):

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi

b. Energi dalam

XF = 3-in = 0,25 ft XP= 1/8-in=0,0104 ft

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

c. Daya, P (kW) :

d. Daya, P (HP)

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Contoh-2:

Untuk memecah biji logam dari ukuran umpan 50,8 mm (80% lolos) menjadi produk 6,35 mm (80% lolos) dibutuhkan daya 89,5 kW. Dengan menggunakan Persamaan Hukum Bond, berapa daya yang dibutuhkan untuk ukuran umpan yang sama, dengan ukuran produk 3,18 mm (80%lolos)?

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Penyelesaian : XF=50,8 mm=50.800 µm(80% lolos)

XP=6,35 mm= 6.350 µm (80% lolos)

P=89,5 kW

Kebutuhan Energi Dan Daya Untuk Reduksi Ukuran (Energi Kuminusi)

• Maka,

XF= 50,8 mm = 50800 µm (80% lolos)

XP=3,18 mm = 3180 µm (80% lolos)

P = ?

• Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium.

• Umpan/Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu : – Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang ayakan (oversize).– Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang ayakan (undersize).

• Satu ayakan tunggal hanya dapat memisahkan menjadi dua fraksi saja setiap kali pemisahan, yaitu yang lolos dari ayakan dan yang tertahan diatas ayakan.

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Neraca Massa Ayakan Neraca massa ayakan sederhana dapat digambarkan sebagai berikut :

Feed (F) Produk Tertahan (D) Fraksi Undersize(XF) Fraksi Undersize(XD)

Fraksi Oversize(1- XF) Fraksi Oversize(1-XD)

Produk Lolos (B)

Fraksi Undersize(XB)=1

Fraksi Oversize=(1-XB)=0

Neraca Massa Keseluruhan (Overall): F = D + B ( 1 )

Neraca Massa Fraksi Undesize: F XF = D XD + B XB ( 2 )

Neraca Massa Fraksi Oversize: F (1-XF) = D (1-XD) + B (1-XB) ( 3 )

SCREENSCREEN

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Eliminasi dari persamaan ( 1 ) dan ( 2 ) :

• Eliminasi dari persamaan ( 1 ) dan ( 3 ) :

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Efisiensi Ayakan• Efisiensi Ayakan didifinisikan sebagai fraksi

undersize umpan (Feed) yang benar-benar lolos dibagi dengan fraksi undersize umpan(Feed) yang seharusnya lolos.

• Fraksi undersize umpan (Feed) yang benar-benar lolos = fraksi undersize dalam produk lolos ( B XB ). Fraksi undersize umpan (Feed) yang seharusnya lolos = F XF

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Efisiensi Ayakan

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Analisa Ayak

• Cara Menyajikan Analisa Ayak

Contoh menggunakan susunan 5 ayakan dengan ukuran lobang ayakan X1, X2, X3, X4 dan X5 dalam mm atau mesh.

X1 > X2 > X3 > X4 > X5

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Susunan peralatan analisa ayak

M1

X1 = 0,297 mm = 48 mesh

M2

X2 = 0,250 mm = 60 mesh

M3

X3 = 0,210 mm =65 mesh

M4

X4 = 0,177 mm = 80 mesh

M5

X5 = 0,149 mm = 100 mesh

M6

Pan M = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 + M6

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Cara Menyajikan Tabel Analisa Ayak Dalam Ukuran mm Ukuran Berat %Berat % Lolos

Individu%Lolos

Kumulatif%Tertahan

Individu%TertahanKumulatif

+ X1 M1 Y1 - - Y1 Y1

-X 1+ X2 M2 Y2 Y2 Y2+Y3+Y4 +Y5+Y6 Y2 Y1 + Y2

-X 2+ X3 M3 Y3 Y3 Y3+Y4 +Y5+Y6 Y3 Y1+Y2+Y3

-X3 + X4 M4 Y4 Y4 Y4 +Y5+Y6 Y4 Y1+Y2+Y3+Y4

-X4 + X5 M5 Y5 Y5 Y5+Y6 Y5 Y1+Y2+Y3+Y4+Y5

-X5 M6 Y6 Y6 Y6 - -M 100

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Grafik Hasil Analisa Ayak• Grafik %lolos kumulatif vs ukuran• Grafik %tertahan kumulatif vs ukuran

Misal : Y1 = 4% Y2= 8% Y3 = 15% Y4 =20% Y5=25% Y6 = 28%

Ukuranmm

%LolosIndividu

%Lolos Kumulatif

%Tertahan Individu

%TertahanKumulatif

+ 0,297 4 - 4 4

-0,297+0,250 8 96 8 12

-0,250+0,210 15 88 15 27

-0,210+0,177 20 73 20 47

-0,177+0,149 25 53 25 72

-0,149 28 28 - -

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Grafik %lolos kumulatif vs ukuran

Ukuranmm

%Lolos Kumulatif

+ 0,297 -

-0,297+0,250 96

-0,250+0,210 88

-0,210+0,177 73

-0,177+0,149 53

-0,149 28

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.350%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Y-Values

Ukuran (mm)

%Lo

los

Kum

ulati

f

PEMISAHAN BERDASARKAN UKURAN (SIZING)

• Grafik %tertahan kumulatif vs ukuran

Ukuranmm

%TertahanKumulatif

+ 0,297 4

-0,297+0,250 12

-0,250+0,210 27

-0,210+0,177 47

-0,177+0,149 72

-0,149 -

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.350%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

Y-Values

Ukuran (mm)

%te

rtah

an k

umul

atif

SOAL GABUNGAN SIZE REDUCTION-SIZING• Material Hematit dengan indek kerja 12,68 kWh/Ton

dengan laju umpan 100 Ton/jam direduksi ukurannya dengan Ball Mill dilanjutkan dengan pengayakan seperti pada diagram dibawah ini :

• Fresh Feed (FF) Feed (F) Produk Ball Mill (PB)

• Recycle (R)

• Produk Lolos Ayakan (PA)

Ball Mill

Ayakan

SOAL GABUNGAN SIZE REDUCTION-SIZING

• Data Hasil Analisa Ayak dari Feed (F) dan Produk Ball Mill adalah sebagai berikut :

• Tabel Hasil Analisa Ayak Feed Dan Produk

Ukuran(mm)

Feed(%)

Produk(%)

+ 3 15 5 - 3 + 2 45 15 - 2 + 1 25 35 - 1 + 0,5 10 25 - 0,5 5 20

SOAL GABUNGAN SIZE REDUCTION-SIZING

1. Berapa Energi (E) dan Daya (P) yang dibutuhkan ?2. Hitung berapa besar Produk Ayakan (PA), Recycle

(R) dan Fresh Feed (FF) bila Produk Ball Mill diayak pada ukuran lubang ayakan 2 mm dan efisiensi ayakan 75%?

3. Klasifikasikan Feed (F), Fresh Feed (FF), Produk Ball Mill (PB) dan Recycle (R) pada ukuran 2 mm ?

PENYELESAIAN• T = 100 Ton/jam• Ei = 12,68 kWh/Ton• Tabel Analisa Ayak Feed (F) :

Ukuran(mm)

Feed(%)

% LolosIndividu

% Lolos Kumulatif

+ 3 15 15 -

- 3 + 2 45 45 85

- 2 + 1 25 25 40

- 1 + 0,5 10 10 15

- 0,5 5 5 5

PENYELESAIAN• Grafik Analisa Ayak Feed (F)

• Dari grafik didapat ukuran 80% lolos = XF = 2,9 mm

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

10

20

30

40

50

60

70

80

90

% Lolos Kumulatif

Ukuran, mm

% L

olos

Kum

ulati

f

PENYELESAIAN

• Tabel Analisa Ayak Produk :

Ukuran(mm)

Produk(%)

% LolosIndividu

% Lolos Kumulatif

+ 3 5 - -

- 3 + 2 15 15 95 - 2 + 1 35 35 80 - 1 + 0,5 25 25 45 - 0,5 20 20 20

PENYELESAIAN• Grafik Analisa Ayak Produk (PB)

• Dari grafik didapat ukuran 80% lolos = XP = 2 mm

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

102030405060708090

100

%Lolos Kumulatif

Ukuran, mm

% L

olos

Kum

ulati

f

PENYELESAIAN1. Energi (E) dan Daya (P) yang dibutuhkan Energi (E) yang dibutuhkan :• Ukuran 80% lolos Feed (F) = XF = 2,9 mm = 2900 µm

• Ukuran 80% lolos Produk (P) = XP = 2 mm = 2000 µm

PENYELESAIAN

• Daya (P) yang dibutuhkan :

• T = 100 ton/jam• E = 0,4087 kWh/ton

PENYELESAIAN

2. Produk Ball Mill (PB) diayak pada ukuran lubang

ayakan 2 mm dan efisiensi ayakan 75%.• Produk Ball Mill diayak pada ukuran lubang ayakan

2 mm, artinya Produk Ball Mill (PB) diklasifikasikan/ dibagi menjadi ukuran +2 mm (oversize) dan ukuran -2 mm (undersize).

• ukuran +2 mm = 15 + 5 = 20% = 20 Ton/jam• Ukuran -2 mm = 35 + 25 + 20 = 80% = 80 Ton/jam

PENYELESAIAN• Efisiensi Ayakan = 75%

• Fraksi undersize yang benar-benar lolos= Produk Ayakan(PA)• Fraksi undersize yang seharusnya lolos = Fraksi undersize

dalam Feed Ayakan = 80% = 80 Ton/jam

• Produk Ayakan (PA) = 80 x 75% = 60 Ton/jam

PENYELESAIAN

• Recycle (R) = 100 – 60 = 40 Ton/jam • Fresh Feed (FF) = Produk Ayakan (PA) = 60 Ton/jam

Atau • Fresh Feed (FF) = Produk Ball Mill (PB) – Recycle (R)

= 100 – 40 = 60 Ton/jam

PENYELESAIAN3. Klasifikasi pada ukuran 2 mm

Feed (F) = 100 ton/jam : - Ukuran +2 mm = 45 + 15 = 60% = 60 ton/jam- Ukuran -2 mm = 25 + 10 + 5 = 40% = 40 ton/jam

Ukuran (mm) Feed (%)

+ 3 15 - 3 + 2 45 - 2 + 1 25 - 1 + 0,5 10 - 0,5 5

PENYELESAIAN• Fresh Feed (FF) = 60 ton/jam :

- Ukuran +2mm = Ukuran +2mm ( F – R )- Ukuran -2mm = Ukuran -2mm ( F – R )

• Recycle ( R ) = 40 ton/jam:- Ukuran + 2mm = Ukuran +2mm Produk Ball Mill (PB)

= 20% = 20 ton/jam

- Ukuran -2mm = Ukuran -2mm yang tidak lolos dari ayakan

= 80 – 60 = 20 ton/jam• Fresh Feed (FF) = 60 ton/jam :

- Ukuran +2mm = Ukuran +2mm ( F – R ) = 60 – 20 = 40 ton/jam- Ukuran -2mm = Ukuran -2mm ( F – R ) = 40 – 20 = 20 ton/jam

PENYELESAIAN• Produk Ball Mill (PB) = 100 ton/jam

- Ukuran +2mm = 15 + 5 = 20% = 20 ton/jam- Ukuran -2mm = 35 + 25 + 20 = 80% = 80 ton/jam

Ukuran(mm)

Produk(%)

+ 3 5 - 3 + 2 15 - 2 + 1 35 - 1 + 0,5 25 - 0,5 20