1

ALAT INDUSTRI KIMIA I

BAGIAN II-A

HANDLING OF SOLID :

1. SIFAT ZAT PADAT 2. TRANSPORTASI PADATAN

3. SIZE REDUCTION 4. AYAKAN/SCREENING

5. PEMISAHAN ZAT PADAT (GAS-SOLID, LIQUID-SOLID, SOLID-SOLID) 6. PENGUMPANAN ZAT PADAT (FEEDER)

7. PENYIMPANAN ZAT PADAT

1. SIFAT ZAT PADAT Wujud / Bentuk Zat Padat

= besar/kecil = bulat (beraturan/acak)

= lembaran panjang/pendek

= bubuk/talk/powder = permukaan kasar/halus (berpori/tidak)

= berkilap atau tidak = kohesif dan non kohesif (mudah/tidak mengalir)

Sifat yang mempengaruhi perlakuan terhadap zat padat

a. Temperatur b. Abrasiveness (ketajaman akibat gesekan)

c. Fragile (kerapuhan) d. Explosiveness (Sifat mudah menguap) – Flammability

e. Plastic (sifat plastis) f. Sticky (lengket)

2

Penting diketahui untuk pengoperasian/proses dan penanganan zat padat

pada tahap pra dan pasca proses. 1. Densitas ()

Massa per satuan volume (kg/liter) a. Bulk Density : densitas curah ie : total massa per satuan volume

tempat zat tersebut berada b. Apparent Density (Densitas Partikel)

Densitas zat padat yang berpori,dengan mengabaikan volume porinya. (di uji dengan piknometer)

c. True Density Merupakan densitas zat padat termasuk volume pori yg

terkandung didalamnya. 2. Specific Gravity (dimensionless)

Adalah rasio densitas zat terhadap zat tertentu (zat acuan/referansi, umumnya air pada 4 C.

3. Hardness (kekerasan)- Skala Mohs

Yaitu ukuran ketahanan material padat terhadap goresan/guratan. Tabel Skala Mohs (lihat Syarifuddin, p. 144). Dari formasi Talk,

Gipsum, dst hingga Intan (diamond) 4. Brittleness / Friability (Kerapuhan)

Yaitu tingkat kemudahan (kerentanan) material padat untuk pecah akibat adanya pukulan/benturan/tumbukan material lain. Sifat ini

berpengaruh pada pemilihan metode size reduction, bentuk / struktur setelah perlakuan. Contoh : PbS (kubus), Magnetit (butir)dll

5. Toughness (Sifat Liat/Kenyal) Ketahanan terhadap pukulan/benturan. Contoh logam dan alloy.

6. Friction (gesekan) Ketahanan suatu material terhadap gesekan apabila dua material

disentuhkan. 7. Angle of Repose (sudut curam alami)

Yaitu sudut terbesar dari tumpukan material padat sesaat sebelum

terjadinya pergeseran atau keruntuhan. Penting dalam teknik storasi dan pengangkutan dengan belt conveyor.

Sifat Massa Zat Padat 1. Tekanan tidak sama ke segala arah, bernilai minimum pada arah tegak

lurus pada tekanan yang diberikan

2. Tegangan geser yang diperlakukan pada permukaan ditransmisikan

pada seluruh massa partikel, kecuali bila terjadi kegagalan. 3. Densitas massa tergantung pada tingkat pemampatan butir-butir yang

bersangkutan

3

2. TRANSPORTASI PADATAN Bentuk Padatan

= besar/kecil = bulat (beraturan/acak)

= lembaran panjang/pendek = bubuk/talk/powder

Alat transportasi padatan dibedakan berdasarkan beberapa klasifikasi dan pertimbangan antara lain :

a. Berdasarkan pelaku pengoperasian

b. Berdasarkan metode pengoperasian

c. berdasarkan jarak yang ditempuh

d. berdasarkan frekuensi pengoperasian

e. Berdasarkan durasi pemakaian (waktu yg dibutuhkan)

manual/tenaga manusia Mesin

menggaruk Mengangkat/memikul

dekat medium/jauh

Satu jalan/batch Kontinyu/Repetitif

Instalasi sementara Instalasi Permanen/Conveyor

4

PERALATAN TRANSPORTASI SOLID

No Tipe/Nama Peralatan/Gambar

Fungsi Karakteristik

Katagori Scrappers 1 Screw Conveyor

Untuk pengoperasian

umum

Lebih Ekonomis.

Mudah Pemeliharaan.

Memungkinkan terjadinya

pencampuran material.

Memiliki tiang baja spiral

(helix) berputar

2 Flight Conveyor

untuk membawa material

halus yang tidak abrasif,

seperti biji-bijian,

buangan kayu, sampah

batubara atau material

lengket

3 Drag Conveyor

untuk membawa material

halus, seperti serbuk,

serpihan kayu, abu,

kapur, klinker, dll.

Kedalaman material yang

dibawa tergantung sifat

material

4 Redler En Masse

Coneyor

Untuk material yang

kering, spt pasir, kapur,

gula, batubara halus

Modifikasi dari flight conveyor

Material digerakkan oleh

skeleton flight

Kategori Carriers No Tipe/Nama

Peralatan/Gambar

Fungsi Karakteristik

1 Belt Conveyor

Untuk mengangkut

material pada jarak jauh

dan cenderung ringan,

datar maupun dengan

kemiringan.

Terdiri dari sabuk tak

berujung, driven & undrive

puley, pulley

Dapat berjalan pda kecepatan

5,08 mtr/detik sd 5000

ton/jam

Biaya awal tinggi

Terdiri dari 5-6 komponen

dengan konsumsi tenaga

banyak

2 Apron Conveyor

untuk mengangkut

material pada jarak

pendek dan biasanya

untuk material yang

berat.

Terdiri dari dua rantai

pengikat batang kayu/plat

baja + roller

Susunan plat baja over lap

Kecepatan dibawah Belt Conv

(karena berat)

3 Bucket Conveyor

Untuk mengangkut

material padat yang

panas dan sulit di angkut

dengan apron conveyor,

dibawa secara horizontal

Modifikasi Apron Conveyor

Terdiri dari Pan-seperi

mangkok

Memiliki sprocket pemutar

4 Bucket Elevator

Untuk mengangkut

material padat yang

panas, dibawa secara

vertical,

dioperasikan terbuka atau

tertutup

Modifikasi Apron Conveyor

Dibedakan atas jenis / sifat

5

material yg diangkut menjadi

beberapa varian spt Spaced

Bucket Centrifugal Discharge

Elevator, Continuous Bucket

Elector, dll

5 Zipper Conveyor

Untuk membawa

bongkahan material

dengan diameter < 1,5

inch

Dengan sabuk (flan belt)

Dimasukkan dalam close tube

Memili sayap fkesibel

yangmenutup/menjepit ruang

material

6 Vibrating Conveyor Untuk mengangkut

material padat yang

berupa potongan kering

atau butiran halus yang

tidak diharapkan

berkontak dengan udara

(tertutup)

Material ditempatkan dalam

bak tertutup

Tdpt penunjang pegas getar

horizontal

Ada aksi pelemparab

Material bergerak

setapak/perlan denan loncatan

pendek

7 Continuous Flow

Conveyor

Untuk mengangkut

material padat berbentuk

bubuk, utiran atau bahan

berbongkah kecil

Permukaan ditarik

melengkung

Gerak konstan

8 Pneumatic Action

Conveyor

Untuk mengangkut

material padat yang

Sangay halus (powder)

Diangkut layaknya membawa

gas/liquid

Partikel padat disuspensikan

dalam fluida (fluidisasi)

Densitas dan usuran partikel

mepengaruhi kapasitas

Dapat dioperasikan secara

vakum dan bertekanan

Tugas #3

Spesifikasi Alat Transportasi Padatan

6

3. SIZE REDUCTION OF SOLID

Size Reduction artinya semua cara/aktivitas yang dilakukan untuk mengubah

zat padat dari ukuran tertentu ke ukuran yang lebih kecil.

Tujuan Size Reduction adalah : 1. Menghasilkan padatan dengan ukuran dan atau spesifikasi permukaan

tertentu 2. Memecahkan bagian mineral atau kristal dari persenyawaan kimia yang

terpaut dalam padatan tertentu

Manfaat Size Reduction (bila partikel padat kecil), antara lain

1. Memudahkan penanganan (transportasi, penyimpanan, pengolahan) 2. Memisahkan dari komponen yang tidak dikehendaki

3. Meningkatkan reaktifitas zat padat dalam sintesa

Aktivitas Size Reduction, dilakukan antara lain dengan : 1. Kompresi (tekanan) :

utk pemecahan kasar padatan yg keras menjadi padatan yang kasar, dan sedikit yang halus

2. Impak (pukulan) : utk pemecahan kasar padatan yg keras menjadi padatan yang kasar,

sedang dan halus 3. Atrisi (gesekan)

utk menghasilkan padatan yang lunak dan tak abrasif menjadi padatan yang sangat halus

4. Cutting (pemotongan)

Untuk menghasilkan padatan dengan ukuran tertentu (pasti) dan sebagian kecil lainnya menghasilkan padatan halus

Mekanisme Pemecahan Padatan :

- partikel umpan mengalami distorsi peregangan - kerja untuk meregangnya disimpan sementara dlm zat padat sebagai

energi mekanik tegangan - ditambahkan gaya lagi kepada partikel yang sdh mengalami tegangan

- partikel mengalami distorsi kembali sampai melewati kekuatan ultimat - partikel pecah menajdi fragmen-fragmen (terbentuk permukaan baru)

Peralatan Size Reduction dibedakan berdasarkan energi/tenaga pemecahnya,

yaitu 1. Antara dua permukaan padatan (Crushing dan Shearing)

2. pada satu permukaan padatan (pemukul / impact)

3. tidak pada permukaan padatan, tapi sebagai aksi media sekitar tempat padatan (coloid mill)

4. tidak dengan energi mekanis, menggunakan thermal shock, explosive, shattering atau electrohydraulic.

7

Berdasarkan ukuran padatan yang dihasilkan, alat Size Reduction dibedakan

atas :

1. Pemecah Kasar ( ukuran 2 - 96 inch) Contoh : jaw crusher, blake dan dodge crusher

2. Pemecah antara ( ukuran 1 – 3 inch) Contoh : Crushing rolls, disc & cone crushers, edge crusher, hammer

mills, disintegrator (cage) 3. Pemecah Halus ( ukuran 0,25 – 0,50 inch) – penggiling

Contoh : ball and tube mills, roller mills, centrifugal ginders, buhrstones, ultrafine grinder.

4. Alat Pemotong (ukuran pasti) Contoh : knife cutter, clicers, slitters

Syarat Teknis Ideal bagi Alat Size Reduction antara lain

- kapasitas besar - masukan daya per satuan waktu yang kecil

- menghasilkan padatan dengan ukuran tertentu (distribusi ukuran

sesuai keinginan)

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam Size Recucting, antara lain: 1. Variable Operasi,

a. Kandungan air / Moisture Content [ 4 % < MC < 50% ] b. Reduction Ratio (perbandingan diameter rata-rata umpan vs

diameter rata-rata produk, berkisar 3 – 7) 2. Efisiensi Pemecahan (crushing efficiency)

Adalah rasio energi permukaan padatan yang terbentuk terhadap energi yang diserap oleh zat padat akibat aktivitas pemecahan

3. Energi Proses Mengikuti Hukum Rittinger : energi yg diperlukan untuk proses

crushing sebanding dengan timbulnya permukaan baru yang terbentuk Mengikuti Hukum Kick : energi yang diperlukan pd proses crushing

dengan sejumlah massa zat adalah konstan untuk reduction ratio sama

(sebanding dengan rasio ukuran partikel awal dan akhir) 4. Peralatan Pengoperasian

Syarat Alat : Ukuran umpan sesuai

Umpan masuk dengan laju yang seragam Hasil keluaran segera setelah ukuran yang diharapkan terpenuhi

Bahan yang tidak dapat pecah dihindari masuk mesin Material dengan titik leleh rendah atau peka thd panas, panas

yang keluar dr mesin harus dikeluarkan Berintegrasi dengan peralatan pendingin,pemanas, pemisah

logam, pompa, blower dan alat lainnya. 5. Rangkaian Pengoperasian

Rangkaian terbuka (open circuit) : Ciri 2 :

- tanpa resirkulasi

- memerlukan energi besar - cenderung tidak ekonomis (boros)

8

Rangkaian tertutup (closed circuit)

Ciri 2 :

- berhubungan dengan perangkat pemisahan - ada resirkulasi

- konsumsi energi sesuai penggunaanya

6. Pengendalian Umpan Syarat :

- umpan terpisah dari komponen yg tidak dapat dipecah (scr mekanik).

- Umpan dengan ukuran tertentu dialokasikan penanganan-nya pada alat yang tepat/sesuai

7. Keluaran Proses

Syarat : Laju keluaran sama dengan laju masuk (mencegah penumpukan-

penyumbatan)

Partikel yg sudah dipecah jatuh keluar sembari membawa partikel kasar (yang masih berukuran besar) untuk diresirkulasi

8. Konsumsi Energi

Tergantung beban kerja alat, makin halus partikel yang dihasilkan makin besar konsumsi energi yg digunakan.

9. Pembuangan dan Pemasukan Panas Panas proses perlu dikeluarkan untuk menghindari terjadinya

pelelehan, penguraian atau ledakan. Dilakukan sirkulasi air pendingin, dengan koil atau mantel (water

jacket)

PERALATAN SIZE REDUCTION Berdasarkan cara kerja dan ukuran produk yang diperoleh, maka peralatan

size reduction dibedakan menjadi 1. Crusher (mesin pemecah) :

memecah bongkahan besar sampai 0,25 inch 2. Grinder (mesin penggiling) : hingga 200 mesh

3. Ultrafine Grinder (penggiling superhalus) : 1-50 m

4. Cutting (mesin pemotong) Ukuran 2 - 50 m

9

Tugas #4 Spesifikasi Alat Size Reduction

No Tipe/Nama Peralatan/Gambar

Fungsi Karakteristik

Katagori Crusher 1 Jaw Crusher

2 Gyratory Crusher

3 Smoothe Roll Crusher

4 Toothed Roll Crusher

Kategori Grinder 1 Hammer Mill

2 Impactor

3 Atrition Mill

4 Tumbling Mill

a. Conical Ball Mils

b. Ball Mills

c. Tube Mills

Kategori Ultrafine Grinder 1 Classifying Hamer Mills

2 Fluid Energy Mills

3 Cutting Machines

Kategori Ultrafine Grinder 1 Classifying Hamer Mills

2 Fluid Energy Mills

Kategori Cutting Machines 1 Knife cutter

2 Slicer

3 Slitter