KATA PENGANTAR

Syukur alhamdulillah bahwa atas petunjuk dan rahmat-Nya pembuatan makalah

“Peralatan Industri Proses I” ini dapat diselesaikan. Makalah ini dibuat untuk melengkapai bahan

bacaan mahasiswa Politeknik Negeri Sriwijaya jurusan Teknik Kimia yang mengacu pada

kurikulum baru 20014, khususnya untuk mahasiswa semester II.

Materi yang dibahas di sini sebagian besar mengacu pada beberapa literatur size

reduction. Pada makalah ini memberikan penjelasan tentang contoh alat crusher dan grinder yang

di gunakan untuk pemecah kasar, pemecah antara, dan pemecah halus.

Penulis menyadari masih banyak yang perlu disempurnakan dari materi yang dibahas.

Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang proporsional guna perbaikan mutu

modul ini.

Terakhir, penulis menyampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu

hingga selesainya makalah.

Semoga makalah ini dapat berguna bagi kita, khususnya mahasiswa D3 Teknik Kimia

Politeknik Negeri Sriwijaya.

Palembang, maret 2014

Penulis

PERALATAN PENGECILAN UKURAN

(SIZE REDUCTION)

PENDAHULUAN

Sebagaimana dalam industri lainnya, proses produksi dalam industri kimia memerlukan

pengaturan umpan (feed) dan keluaran (product). Hal ini berhubungan dengan penyempurnaan

proses atau pembentukan hasil yang diinginkan.

Size Reduction (pengecilan ukuran) berarti membagi-bagi suatu bahan padat menjadi

bagian-bagian yang lebih kecil dari ukuran semula, sesuai dengan kebutuhan dengan

menggunakan gaya-gaya mekanis. Umumnya tujuan dari size reduction adalah : memungkinkan

pemisahan komponen yang tak dikehendaki dengan cara mekanik, untuk mempercepat

pelarutan, mempercepat reaksi kimia, untuk memperkecil bahan-bahan berserat agar mudah

penanganannya, mempertinggi kemampuan penyerapan, menambah kekuatan warna, agar

transportasi menjadi lebih mudah, dan mempermudah proses lanjut.

Di dalam industri pengolahan, zat padat itu diperkecil dengan berbagai cara sesuai

dengan tujuannnya masing-masing. Bongkah-bongkah biji mentah dihancurkan supaya supaya

lebih mudah diolah pada tahap selanjutnya. Bahan kimia sintetik digiling menjadi tepung,

lembaran-lembaran plastik dipotong-potong menjadi kubus-kubus atau ketupat-ketupat kecil.

PEMBAHASAN

Istilah pengecilan ukuran/kominusi (size reduction) digunakan dalam praktek dimana partikel

padatan terpotong atau terpecah menjadi ukuran-ukuran yang lebih kecil. Dalam proses industri,

partikel-partikel padatan diperkecil ukurannya dengan berbagai cara, untuk berbagai maksud.

Misalnya: bongkahan-bongkahan bijih logam diremuk menjadi ukuranukuran yang bisa diproses

lanjut dengan lebih mudah; bahan-bahan kimia sintetis dihaluskan menjadi serbuk; lembaran-

lembaran plastik dipotong-potong menjadi ukuran kecil dan bentuk tertentu, dan lain-lain.

Produk-produk partikel yang diperdagangkan seringkali mempersyaratkan ukuran dan bentuk

(morfologi) tertentu, karena akan berpengaruh terhadap unjuk kerjanya, penyimpanannya,

penanganan dan pengakutannya.

1. PRINSIP-PRINSIP KOMINUSI

Partikel padatan dapat dihancurkan (dikecilkan ukurannya) dengan berbagai cara, tetapi pada

umumnya hanya 4 cara saja yang seringkali dijumpai dalam mesin-mesin pereduksi

ukuran/mesin kominusi (size reduction machines), yaitu:

(1) Kompresi (penekanan) — compression

Biasanya untuk reduksi partikel yang keras dan kasar, menjadi beberapa partikel kecil.

Contoh: pemecah kacang (nutcracke,)

(2) Impak (pembenturan) — impaction

Dipakai untuk mereduksi partikel yang keras, menjadi partiket-partikel berukuran lebih kecil

sampai partikel halus. Contoh: palu (hammer)

(3) Atrisi (penggerusan/gesekan) — attrition or rubbing

Umunya dipakai untuk menghaluskan partikel-partikel lunak dan non-abrasive.

Contoh: penggerus.

(4) Pemotongan — cutting

Digunakan untuk memotong partikel (biasanya berbentuk lempeng/tembaran) sehingga

berukuiran lebih kecil atau mempunyai bentuk tertentu. Umumnya tidak menghasilkan partikel-

partikel yang Iembut/halus.

Contoh: gunting.

Menurut Brennan et. al. (1974), pengecilan ukuran bertujuan untuk:

1. Membantu proses ekstraksi

2. Memperkecil bahan sampai dengan ukuran tertentu untuk maksud tertentu

3. Memperbesar luas permukaan bahan untuk proses lebih lanjut

4. Membantu proses pencampuran

Jenis-jenis pokok dan alat kominusi adalah sebagai berikut:

A. Crushers(kasar dan halus).

Mekanisme penghancuran dilakukan dengan cara penekanan (compression). Ada beberapa jenis,

diantaranya:

1. Jawcrushers(dan berbagai modiflkasinya).

2. Gyratoly crusher (dan berbagai jenis/modifikasinya).

3. Crushing Rolls (mesin penggilas): toothed rolldan smooth-roll crusher.

B. Grinders (intermediate dan fine).

Mekanisme kominusi dilakukan dengan cara pembenturan/pemukulan (impact dan

atrisi (gesekan antar partikel). Beberapa jenis grinder diantaranya:

1. Hammer Mills, Impactor

2. Rolllng-compression mills, diantaranya:

(a). Bowl Mills,

(b). Roller Mills.

3. Attrition Mills

4. Tumbling Mills, diantaranya:

(a). Rod-Mills,

(b). Ball-Mills, Pebble Mills,

(c). Tube Mills, Compartment Mills

C. Ulltrafine Grinder, diantaranya:

1. Hammer Mills, dilengkapi dengan alat klasiflkasi internal

2. fluid-energy mills

3. Agitated Mills

D. Cutting machines, diantananya:

1. Pemotong pisau (Knife cuttet)

2. Penyayat (Dicers)

A. CRUSHERS

Crusher merupakan mesin penghancur padatan berkecepatan rendah, digunakan

untuk padatan kasar dalam jumlah yang besar.

A.1.Jaw Crushers.

Karakteristik umum Jaw Crusher:

1. Umpan masuk dan atas, diantara dua jw yang membentuk huruf V (terbuka bagian

atasnya).

2. Salah satu jaw biasanya tidak bergerak (fixed), jaw yang lain bergerak horizontal

3. Sudut antara 2 jaw antara 20

4. Kecepatan buka-tutup jaw antara 250 sam pai 400 kali per menit.

Ada beberapa jenis crusher yang sering dijumpal, diantaranya:

A.1.(a). Blake Jaw Crusher

A.1.(b). Dodge Type Crusher /

A.1.(c). Roller Bearing Jaw Crusher

A.1.(a). Blake Jaw Crusher

Beberapa mesin Blake Crusher dengan bukaan umpan pada (1.8 x 2.4 m) dapat memproses

batuan berdiamater 6 ft (1.8 rn) dengan kapasitas sampai 1000 ton/jam, dengan ukuran produk

maksimum 10 in (250 mm).jaw yang lain bergerak horizontal 20° sampai 30°.

Prinsip kerja:

Roda (flywheel) berputar menggerakkan lengan pitman naik turun karena adanya sumbu

eccentric. Gerakan naik-turun dan lengan pitman menyebabkan toggle bergerak horizontal

(kekiri dan kekanan) _ movable jaw bergerak menekan dan memecah bongkah-bongkah padatan

yang masuk dan melepaskannya saat movable jaw bergerak menjauhi fixed jaw. Ukuran standard

Blake Jaw Crusher (feed opening position, daya, kapasitas) dapat dilihat pada buku teks (Table 6

Brown (1955), atau Table 20-8 Perry 7th ed.)

A.1.(b). Dodge Crusher/ Double Toggle Crusher! Overhead Eccentric Crusher

Biasanya berukuran Iebih kecil dan Blake Crusher. Movable jaw bagian bawah dipasang tetap

sehingga lebar dan discharge opening relatif konstan. Ukuran bahan yang keluar akan Iebih

uniform, tetapi sangat rawan terhadap kebuntuan (clogged/chokea) akibat lubang bukaan keluar

(discharge opening) yang tetap.

Crusher Dodge cocok dengan sejumlah aplikasi berkapasitas rendah, seperti operasi

pertambangan kecil, pengambilan sampel tanaman, laboratorium, dan berbagai aplikasi

khusus di mana produk tersebut dibutuhkan kecil, tetapi di mana terlibat tonase tidak

membenarkan operasi dua tahap. Mesin ini mampu membuat perbandingan yang sangat

besar-dari pengurangan, yang merupakan fitur penting bagi jenis aplikasi yang diuraikan.

Prinsip kerja:

Perputaran sumbu eccentric mengakibatkan lengan pitman bergerak naik-turun. Gerakan

ini menyebabkan movable jaw frame sebelah atas bergerak horisontal kekiri kekanan

menekan bongkah-bongkah padatan sampal pecah dan melepaskannya kebawah. Movable

jaw frame bagian bawah relatif tidak bergerak. Ukuran standard Dodge Crusher dapat

dilihat pada Tabel 7 Brown (1955)

A.1.(c). Roller Bearing/ Overhead Eccentric Jaw Crusher

Pada prinsipnya merupakan kombinasi antara Blake Crusher dan Dodge Crusher, yaitu

memberikan 2 crushing strokes (2 Iangkah pemecahan) per satu putaran sumbu eccentric.

Prinsip kerja:

Saat sumbu eccentric berputar, bagian atas movable jaw bergerak horisontal (kekanan

kekiri) sedangkan bagian bawah bawah movable jaw bergerak dengan arah berlawanan

(kekiri-kekanan), saat bagian atas movable jaw bergerak menjauh(kekiri), maka bagian

bawah movable jaw bergerak menekan (kekanan) membenturkan padatan dengan dinding

(crushing plate) dan memecahnya.

Ukuran standard Roller Bearing 20-9 Perry 7th ed. Jaw/Overhead Eccentric Jaw dapat

dilihat pada Table.

A.2. Gyratory Crusher

Gyratory crusher secara sepintas melingkar (sirkular), diantara mana material padatan

dihancurkan. Kecepatan kepala dan jaw penghancur (crushing head) umumnya antara 125

sampai 425 girasi/menit.

Lebih efisien untuk kominusi kapasitas besar (dibandingkan dengan jaw crusher)

terutama untuk kapasitas > 900 ton/jam. Kapasitas Gyratoiy crushers bervariasi

dari 600 - 6000 ton/jam, tergantung ukuran produk yang diinginkan (antara 0.25-1

inch).

Kapasitas gyratory crusher terbesar mencapai 3500 ton/jam.

Discharge dan gyratoly crusher lebih kontinyu (dibandingkan dengan jaw crushe,).

Konsumsi tenaga per ton material lebih rendah dibanding jaw crushers.

Perawatannya lebih mudah.

Prinsip kerja :

Gyratory crusher konsep dasarnya mirip dengan jaw crusher, terdiri dari permukaan

cekung dan kepala kerucut; kedua permukaan biasanya dilapisi dengan permukaan baja

mangan. Kerucut bagian dalam memiliki gerakan melingkar sedikit, tetapi tidak memutar,

gerakan ini dihasilkan oleh eccentric assembly. Seperti jaw crusher, feed bergerak ke

bawah antara dua permukaan makin kebawah ukuran akan semakan hancur sampai cukup

kecil untuk jatuh keluar melalui celah antara dua permukaan.

A.2.(a). Cone Crusher

Baik digunakan sebagai alat penghancur sekunder (secondary crusher). Bentuk

konis menyediakan ‘luasan kerja’ (= luas gilas) yang lebih besar.

Ukuran umpan: 0.8 -14.3 inch (< umpan Gyratory Crusher) Ukuran produk antara

0.5 inch-20 mesh (0.033 inch).

Prinsip kerja :Proses pemecahan bahan olahan (Feed) dari pemecah rahang ini berlangsung continue

dengan cara gesekan & potongan. Akan tetapi pada pemecah kerucut ini cara memecahnya

tidak berkala seperti pemecah rahang, melainkan terus-menerus.

Pada waktu pemecah kerucut ini bekerja, ujung sumbu atas kerucut berfungsi sebagai

engsel, sedangkan ujung bagian bawah berkeliling hingga gerakan kerucut berayun

mengelilingi bagian bawah dalam selubung yang tetap. Akibat ayunan kerucut ini jarak

antara kerucut dengan selubung berubah-ubah. Pada waktu ruang itu sedang mengecil

terjadi pemecahab dan pada waktu ruang membesar bahan olhan yang sudah di giling akan

turun. Pekerjaan ini berlangsung sepanjang keliling kerucut dan terus-menerus.

A.3. Crushing Rolls

Crushing rolls biasanya digunakan untuk memecah padatan lunak (hardness rendah),

misalnya: batubara, gipsum, limestone, bata tahan api dan lain-lain padatan dengan skala

MOHS <4.

A.3.(a). Smooth Roll Crusher

Ukuran umum smooth-roll crusher diameter 24 in sampai dengan diameter 78 in (2000

mm), panjang 36 in (914 mm). Kecepatan putaran antara 50 – 300 rpm. Umpan padatan

berukuran sampai dengan 1/2 sampai 3 in (12 mm sampai 75 mm), dengan produk

berukuran antara 1/2 in (12 m) sampai 20 mesh. Akan tetapi, ukuran partikel dapat secara

fleksibel diatur dengan mengatur jarak antara 2 batangan rol penggilas. Operasi efektif

biasanya pada rasio ukuran produk umpan antara 1:4 sampal 1:3.

Prinsip kerja :Cara pengerjaan pemecahan pada pemecah putar berdasarkan tekanan dan gesekan. Bahan

olahan dilewatkan diantara dua buah roda yg berputar dgn arah yang berlawanan. Biasanya

pemasangan salah satu dari kedua roda itu tetap, sedangkan yang satunya lagi dapat

bergerak maju mundur karena ditahan oleh pegas sekerup baja.

A.3.(b). Toothed Rolled Crushers

Kapasitas: s/d 500 ton/jam; ukuran umpan: sampai dengan 20 inch (500 mm). Toothed

Rolled crusher digunakn untuk bahan yang tidak terlalu keras, karena ini akan

mengakibatkan gigi nya rontok/patah.

Prinsip kerja:

Roda (Flywheel) berputar, akan memutar toothed roll yang terhubung dengan flywheel.

Bongkahan padatan yang masuk akan tergencet pada wear plate/crushing plate dan akan

pecah. Gigi-gigi pada roll selanjutnya akan menggerus partikel menjadi ukuran yang lebih

kecil lagi.

A.3.(c). Disintegrator/Cage Mills.

Cage Mills terdiri dari batangdengan kecepatan yang sama. Sering digunakan untuk

menggilas bahan tambang (quarry rock); batuan fosfat; fertilizer Sebagai disintegrator,

seringkali digunakan untuk menggilas bahan tulang dll. Ukuran umpan maksimum: 8 inch;

ukuran produk dapat mencapai 325 mesh ( 0,0017 inch).

Prinsip kerja:

Bahan masuk akan terseret diantara 2 cages, tergerus dan hancur. Dalam satu bans dapat

terdiri atas: 2, 3, 4, 6 dan 8 silinder berurutan. Hasil gilasan berkali-kali antara cages

menyebabkan ukuran produk dapat sangat kecil (pulverized). Jika bahan yang diolah lunak

dan lengket (stick, misalnya lempung, hasil gerusan dapat berupa lembaran-lembaran

seperti slab (slab like).

B. GRINDER/ IMPACTOR

Istilah grinder biasanya digunakan untuk mesin-mesin kominusi dengan kapasitas sedang.

Produk dan crusher, jika perlu dihaluskan lagi, biasanya dilakukan oleh grinder.

B.1. Hammer Mill dan Impactor

Bagian penggerak dari hammer mill dan impactor adalah rotor yang berputar dengan

kecepatan tinggi didalam casing silinder. Sumbu rotor biasanya horisontal.

Prinsip kerja:

Bongkahan padatan yang masuk dipecah oleh palu-palu (hammers) yang terpasang pada

ujung cakram yang berputar (revoving disc). Pada revesible hammer mills, padatan yang

pecah selanjutnya digerus pada dinding dan keluar melalul kisi (grid). Pada reversible

hammer mills, butir-butir padatan akan ditumbuk berkali-kali oleh hammer ke crushing

plate/breaker plate/anvils yang dibuat bergerigi. Butiran pecah karena terpukul oleh palu,

terbentur dinding (crushing plate) atau bertumbukan dengan butir lain. Ukuran padatan

keluar dapat diatur dengan memasang kisi-kisi (grid) dengan ukuran lubang kisi seperti

yang diinginkan

Gambar di bawah ini adalah contoh dari beberapa impactor

Prinsip kerja:

Bongkahan padatan yang masuk dipecah oleh palu-palu (hammer) yang terpasang pada

ujung cakram yang berputar (revolving disc). Pada non- revesible hammer mill padatan

yang pecah selanjutnya digerus pada dinding dan keluar melalul kisi-kisi (grid). Pada

reversible hammer-mill, butir-butir padatan akan ditumbuk berkali-kali hammer ke

crushing plate/breaker plate/anvils yang dibuat bergerigi. Butiran pecah karena terpukul

oleh palu, terbentur dinding (crushing plate) atau bertumbukan dengan butir lain. Ukuran

padatan keluar dapat diatur dengan memasang kisi ukuran lubang kisi seperti yang

diinginkan.

Revessible hammer mil - Impactor arah putaran hammer dapat dibalik, tanpa Non revessible hammer miIl - arah putaran palu tidak dapat dibalik

Gambar dibawah ini adalah salah satu contoh hummer-mill yang dilengkapi screen

(saringan) untuk mendapatkan partikel yang halus (fine participle/ powder).

B.2. ROLLING COMPRESSION MILLS

Diantaranya: B.2.(a). Roller Mill

B.2.(b). Bowl Mill.

B.2.(a). Roller Mill

Roller Mill seperti gambar diatas sering juga disebut sebagai Ring-Roller Mill atau

medium- speed mill. Bagian utamanya terdiri dari roll-roll penghancur (crushing roll) dan

confining ring. Energi untuk menggerus per ton Iebih rendah (sebagai gambaran: ball-mill

13 hp/ton, hammer-mill 22 hp/ton, roller mill 9 hp/ton).

Prinsip kerj

Hampir sama dengan Bowl (Rolle,) Mill, hanya saja partikel padatan tergerus

diantara roll- roll dan confining ring. Plow (‘pengaduk’) yang terpasang pada

apron dibawah crushing-roll berfungsi untuk mengaduk partikel-partikel dan

melemparkannya ke zone

penghancuran (crushing zone). Alat ini seringkali dilengkapi dengan ayakan

internal

(internal screen) untuk menapis partikel-partikel padatan dengan ukuran

yang tidak

diinginkan (partikel yang terlalu besar). Produk dengan ukuran yang diinginkan keluar lewat

atas terbawa oleh udara yang dihembuskan kedalam alat.