modul_4 konsentrasi gravitasi
TRANSCRIPT
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 1
Modul – 4
KONSENTRASI GRAVITASI BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Proses pemisahan mineral secara gravitasi masih tetap digunakan saat ini terutama
untuk endapan plaser (timah, emas, pasir besi dll). Metode ini bekerja berdasarkan
perbedaan Berat Jenis (BJ) antara mineral berharga dengan mineral gangue. Umumnya
mineral-mineral bijih (berharga) memiliki berat jenis yang tinggi, sedangkan mineral
tidak berharga berat jenisnya rendah.
B. Ruang Lingkup Isi
Modul ini membahas tentang prinsip dasar pemisahan secara gravitasi dan peralatan
yang digunakan. Isi modul disajikan selama 2 kali pertemuan dengan metode kombinasi
antara ceramah dan colaborative learning.
Adapun materi yang akan dibahas dalam modul ini adalah
1. Prinsip Dasar Konsentrasi Gavitasi
2. Jigging
3. Meja Goyang (Shaking Table)
4. Spiral Consentrator
5. Dense Médium Separation
C. Kaitan Modul
Modul ini merupakan modul ketiga setelah mahasiswa mempelajari modul tentang
sizing dan klasifikasi
D. Sasaran Pembelajaran Modul Setelah mempelajari modul ini, mahasiswa akan dapat :
1. Menjelaskan prinsip dasar pemisahan mineral secara gravitasi
2. Menjelaskan tipe-tipe peralatan yang digunakan dalam proses konsentrasi
gravitasi
3. Menjelaskan kelemahan dan kelebihan tiap jenis-jenis peralatan.
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 2
4. Menentukan jenis peralatan yang cocok untuk mineral tertentu.
BAB II PEMBELAJARAN A. Prinsip Dasar
Konsentrasi Gravitasi :
Pemisahan mineral berdasarkan berat jenisnya dalam suatu medium fluida,
dengan menggunakan perbedaan kecepatan pengendapan.
Berdasarkan gerakan fluida, ada tiga cara pemisahan secara gravitasi :
a. Fluida tenang, contoh : DMS (Dense Medium Separation).
b. Gerak fluida horiSontal, contoh : sluice box, meja goyang, spiral concentrator.
c. Aliran fluida vertikal, contoh : jigging.
Konsentrasi gravitasi pada mineral-mineral yang mempunyai perbedaan massa jenis
yang menyolok sehingga terjadi:
- kelompok mineral dengan massa jenis tinggi
- kelompok mineral dengan massa jenis rendah
dan salah satu dari kelompok mineral tersebut akan menjadi konsentrat.
A.1 Kriteria Konsentrasi Estimasi/perkiraan apakah konsentrasi gravitasi dapat diterapkan untuk memisahkan
mineral-mineral yang mempunyai perbedaan berat jenis serta selang ukuran yang bisa
dipakai, dapat diperkirakan dari kriteria konsentrasi dari Taggart.
Kriteria konsentrasi dari Taggart dirumuskan secara empirik sebagai berikut :
Kriteria Konsentrasi (KK) = ''
ρρρρ
−−
R
B
dimana : �B = berat jenis mineral berat
�R = berat jenis mineral ringan
�’ = berat jenis media
Kriteria Konsentrasi (KK) :
• Bila KK > 2,5 atau KK < -2,5 :
Pemisahan mudah dilkukan pada berbagai ukuran sampai ukuran yang halus
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 3
sekalipun ( sampai 200 mesh).
• Bila KK = 2,5 - 1,75 :
Pemisahan berlangsung efektif sampai ukuran 100 mesh.
• Bila KK = 1,75 - 1,50 :
Pemisahan masih memungkinkan sampai ukuran 10 mesh, tetapi sukar
dilakukan.
• Bila KK = 1,50 - 1,25 :
Pemisahan masih memungkinkan sampai ukuran 1/4 inchi, tetapi sukar
dilakukan.
• Bila KK < 1,25 :
Proses relatif tidak mungkin, masih bisa mungkin dengan modifikasi perbedaan
gaya berat.
Contoh:
Galena BJ = 7,5
Kwarsa BJ = 2,5
Dengan media air maka KK = 15,215,7
−− = 4,3
Dengan demikian mineral galena dapat dengan mudah dipisahkan dari mineral
kwarsa di dalam media air.
A.2 Settling Ratio (Nisbah Pengendapan)
Settling ratio dirumuskan sebagai berikut :
n
rr
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−
=''
1
2
2
1
ρρρρ
dimana : r1 = Jari-jari (diameter) min. ringan
r2 = Jari-jari (diameter) min. berat
r1 = berat jenis mineral ringan
r2 = berat jenis mineral berat
r’ = berat jenis media.
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 4
n = 0,5 → Stokes
= 1 → Newton
Free settling ratio →�' = 1 (medium air)
Hindered settling ratio →�' ≠ 1 (medium bukan air, tetapi suspensi)
Equal Settling :
Butiran mineral yang berbeda ukurannya, mengendap dengan kecepatan yang
sama
Contoh:
Galena dan kwarsa dalam air
* 15,2
17
2
1
−−
=rr = 4
Maka jika diameter kwarsa besarnya sama dengan empat kali diameter galena
maka partikel-partikel kwarsa dan galena akan mengendap dengan kecepatan
pengendapan yang sama di dalam media air, sehingga sulit dipisahkan. Agar
dapat dipisahkan maka selang ukuran harus diperkecil.
Jika medianya adalah media berat dengan berat jenis = 3 :
* 35,2
37
2
1
−−
=rr =
21
4
− = -8
Maka selang ukuran menjadi semakin lebar agar tidak terjadi equal settling.
Efek-efek yang mempengaruhi pemisahan :
1) Frekuensi stroke
2) Selang ukuran mineral-mineral yang akan dipisahkan
3) Ukuran, bentuk, BJ mineral
4) Densitas, ukuran bed, tebal bed
5) Ukuran lubang screen
6) Kecepatan hydraulic water
A.3 Proses Stratifikasi
Tiga efek yang menyebabkan proses stratifikasi :
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 5
a. Hindred settling classification
b. Differential accleration pada awal jatuh
c. Consolidation trickling pada akhir jatuh
a. Hindered settling
Pengendapan dari sekelompok partikel yang berkumpul menjadi satu, bukan
pengendapan bebas dari satu partikel.
''
1
2
2
1
ρρρρ
−−
=rr �' ≠ 1 (mediumnya suspensi daripada bed + air)
b. Differential acceleration pada awal jatuh
Pada waktu yang relatif singkat (awal jatuh) partikel dengan berat jenis lebih besar
akan mempunyai jarak tempuh yang lebih besar dari pada partikel yang berat jenisnya
kecil.
F = m . a
RgmmdtdVm −−= ).'(.
R = tahanan ( = 0, pada awal jatuh)
gm
mmdtdV .'−
= → gdtdV
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=ρρ '1
ρ’ = specific gravity padatan (solid)
ρ = specific gravity fluida
Contoh :
Galena dan kwarsa dalam suspensi dengan SG = 2,0 dan ukuran sama besar
13
5,05,2
75
5,25,0
75
5,221
721
===−
−= x
rr
K
G → Galena 3x lebih cepat daripada kwarsa.
m’.g
R
m.g
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 6
c. Consolidation trickling
Partikel-partikel kecil mengatur dirinya di antara partikel besar, sesuai dengan BJ
nya. Pemisahan biasanya dilakukan dalam suatu media (air) sehingga dinamika fluida
sangat berpengaruh. Media udara bisa juga dipakai tetapi lebih disukai media air karena
selain lebih mudah dalam penanganannya, perbedaan berat jenis (ρs- ρf) akan lebih berarti
dengan makin besarnya harga ρf (berat jenis fluida).
A.4 Peralatan
Seperti telah disebutkan sebelumnya, alat konsentrasi gravitasi yang banyak dipakai
antara lain :
1) Jig
2) Shaking table (meja goyang)
3) Sluice box
4) Spiral
B. Jigging
B.1 Prinsip Kerja Jig
Prinsip kerja jig dapat digambarkan sebagai berikut :
1) Perbedaan percepatan, dalam waktu yang relatif singkat partikel dengan berat jenis
lebih besar akan mempunyai jarak tempuh yang lebih besar dari pada partikel yang
berat jenisnya lebih kecil. (= differential acceleration)
2) Hindered settling : bukan pengendapan bebas dari satu partikel, melainkan dari
sekelompok partikel yang menjadi satu.
3) Interstitial trickling : partikel kecil dapat lolos di antara partikel besar.
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 7
Gambar 4. 1 Tiga Mekanisme Kerja Jig
Gambar 4. 2 Skematik Siklus Proses Pemisahan dengan Jigging
(A) Pulsion (B) Differential accelaration (C) Hindered settling (D) Interstitial trickling
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 8
Gambar 4. 3 Aliran Dan Distribusi Partikel Dalam Jigging
B.2 Pengambilan Produk
Ada dua cara pengambilan produk pada proses jigging :
a) On the screen jigging (Jerman) : tidak lolos, stratifikasi.
b) Through the screen jigging (Inggris) : lolos screen.
Gambar 4. 4 Pengambilan Produk - Over The Screen
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 9
Gambar 4. 5 Pengambilan Produk - Through The Screen
Gambar 4.6 Denver Mineral Jig
C. Shaking Table (Meja Goyang)
C.1 Prinsip Kerja Shaking Table
Pada shaking table, bekerja efek sluicing yang dikombinasikan dengan riffle dan
gaya sentak yang tegak lurus arah aliran. Sebagai ilustrasi dapat dilihat pada gambar-
gambar berikut ini.
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 10
Gambar 4. 7 Skematik Shaking Table
Gambar 4. 8 Gerak Partikel Dalam Shaking Table
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 11
Gambar 4. 9 Pengaruh Riffle Dalam Shaking Table
C.2 Variabel-variabel yang Berpengaruh
Variabel-variabel yang mempengaruhi hasil kerja meja goyang antara lain :
1) Riffle
- macamnya, tingginya
2) Material pelapis deck
- kekasaran permukaan
3) Mekanisme head motion
- percepatan/perlambatannya
4) Cara pengumpanan (feeding)
5) Amplitudo/Frekwensi
6) Variabel yang setiap saat bisa diatur
- kemiringan meja, %-solid umpan, wash water, posisi produk.
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 12
D. Spiral Concentrator
Pada spiral concentrator, bekerja efek sluicing (peluncuran) yang dikombinasikan
dengan gerakan memutar semua komponen yang ada dalam umpan.
Gambar 4. 10 Gerak Partikel Dalam Spiral Concentrator
Gambar 4. 11 Irisan melintang suatu spiral
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 13
Gambar 4. 12 Kenampakan suatu model spiral concentrator
E Dense Medium Separation
E.1 Prinsip Pemisahan
Dense medium separation (DMS) merupakan proses konsentrasi yang bertujuan
memisahkan mineral berat dari pengotornya, biasanya mineral ringan dengan
menggunakan media pemisahan yang tidak hanya terdiri dari air saja. Dua produk yang
dihasilkan berupa apungan (float) dan endapan (sink).
Secara skematik pemisahan pada proses DMS ini dapat digambarkan sebagai
berikut :
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 14
Gambar 4. 13 Skema pemisahan pada proses DMC
Teknik pemisahan antara apungan dan endapan ini dapat dilakukan dengan berbagai
macam cara, antara lain :
1) Medium yang diam.
2) Medium yang selalu diaduk.
3) Memakai dua medium yang berbeda densitasnya.
4) Pemisahan dengan bantuan gaya sentrifugal.
5) Digunakan cairan berat sebagai medium.
6) Autogenous media (mineral itu sendiri sebagai media).
E. 2 Media Pemisahan
Secara umum media pemisahan yang akan digunakan harus memiliki syarat-syarat
sebagai berikut :
- stabil/tidak bereaksi.
- mudah diperoleh kembali (di-recovery)
- mudah dipisahkan dari produk sink/float
Media pemisahan ini bisa berupa campuran antara air dengan mineral-mineral
(padatan) tertentu yang mempunyai berat jenis cukup tinggi dan berukuran sangat halus
sehingga membentuk suspensi atau berupa larutan berat yang mempunyai berat jenis yang
juga cukup tinggi.
Persyaratan mineral (padatan) agar dapat digunakan sebagai media pemisahan,
disamping syarat-syarat yang telah disebutkan di atas adalah :
- mempunyai kekerasan tertentu
- tidak mudah mengendap
- tidak mengotori mineral yang akan dipisahkan
- sifat kimia stabil
Medium BJ = X
Feed
Float Sink
MineralBJ<X
Mineral BJ>X
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 15
- berat jenis tinggi
Contoh media pemisah berupa suspensi padatan dan air yang sering dipakai antara lain:
- air + magnetite halus BJ = 1250 - 2200 kg/m3
- air + ferro silikon BJ = 2900 - 3400 kg/m3
- air + magnetite + ferrosilikon BJ = 2200 - 2900 kg/m3
- air + galena
Contoh media pemisah yang berupa larutan berat antara lain :
- Tetra bromo ethana ( CHBr2 , BJ = 2,96 kg/l)
- Bromoform ( CHBr3 , BJ = 2,85 kg/l)
Pengencer : Aceton (BJ = 0,79 kg/l)
- Methylene iodida (BJ = 3,32 kg/l)
- Carbontetrachlrorida (CCl4 , BJ = 1,50
Mengingat cairan berat ini mahal dan bersifat racun maka tidak digunakan dalam
skala industri. Pemakaiannya hanya dalam skala laboratorium untuk sink & float test (uji
endap apung) saja (karena mudah dalam pengaturan BJ-nya).
E.3 Peralatan
Peralatan yang dipakai dalam proses konsentrasi dengan dense medium separation
ini secara skematik dapat dilihat pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Skematik Dari Drum-Type Vessel Separator (Wemco)
Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 16
BAB III. PENUTUP
Pada akhir pertemuan dilakukan umpan balik tentang modul yang telah dipelajari
serta kaitannya dengan modul berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
1. Burt, R.O., 1984., Gravity Concentration Technology., Elsevier., Amsterdam. 2. Kelly, E.G & Spottiwood, D.J., 1982., “Introduction to Mineral Processing”., John
Wiley & Sons, New York. 3. Priyor, E.J, 1965., “Mineral Processing”., Elsevier, Amsterdam