BAB II PENGECILAN UKURAN PARTIKEL/KOMINUSI (SIZE REDUCTION) DAN ALATALATNYA 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; bahanbahan kimia sintetis dihaluskan menjadi serbuk; lembaran-lembaran plastik dipotongpotong 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 pengangkutannya dan lain-lain. I. PRINSIP-PRINSIP KOMINUSI Partikel padatan dapat dihancurkan (dikecilkan ukurannya) dengan berbagai cara, tetapi pada umumnya hanya 4 cara saja yang seringkali dijumpai dalam mesinmesin 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 laebih 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. Universitas Gadjah Mada Kriteria Alat Kominusi: Kriteria ideal untuk alat-alat kominusi secara umum adalah sebagai berikut: (1) Mempunyai kapasitas yang besar/fleksibel bisa disesuaikan (2) Konsumsi energi kecil per satuan produk yang dihasilkan (3) Menghasitkan produk sesuai dengan spesifikasi (umumnya: berukuran tertentu dan seseragam mungkin). Salah satu ukuran efisiensi sebuah operasi kominusi adalah berdasarkan energi yang diperlukan untuk menciptakan luas permukaan yang baru, karena bertambahnya kecilnya ukuran partikel (semakin kecil ukuran partikel, semakin besar luas mukanya persatuan massa). Karakteristik Produk Kominusi: Tujuan dan kominusi adalah untuk memperoleh partikel berukuran kecil dan yang berukuran besar karena berbagai pertimbangan, misalnya: bertambahnya luas permukaan partikel karena perubahan ukuran maupun bentuknya. Tidak seperti alat kominusi ideal, alat yang nil biasanya tidak akan menghasilkan partikel berukuran seragam (uniformly sized), meskipun umpan yang diproses berukuran seragam. Produk kominusi selalu berupa campuran partikel dengan berbagai ukuran, dengan rentang ukuran maksimum sampai ukuran minimum (adakalanya sampai sub-mikron) tertentu. Perbandingan ukuran antara partikel terkecil dengan yang terbesar dapat mencapai order 104. Karena begitu besarnya rentang ukuran produk, anggapan bahwa ukuran partikel dapat diwakili dengan satu ukuran rata-rata menjadi tidak valid, kecuali pemakaian partikel tersebut cukup jelas sehingga metode tentang pencarian ukuran rata-rata yang valid dapat dikenakan. II. ALAT-ALAT KOMINUSI Alat-alat kominusi, secara umum dapat dibedakan menjadi: crusher (penghancur/peremuk), grinder (penggerus), ultrafine grinders (penggerus sangat lembut) dan cutting machines (mesin-mesin pemotong). Crusher pada umumnya digunakan untuk memecahkan bongkahan-bongkahan partikel besar menjadi bongkahan-bongkahan kecil. Crusher primer (primary crusher) banyak digunakan pada pemecahan bahan-bahan tambang dan ukuran besar menjadi ukuran antara 6 in sampai 10 in (150 sampai 250 mm). Crusher sekunder (secondary crusher) akan meneruskan kerja crusher primer, yaitu menghancurkan partikel padatan hasil crusher primer menjadi berukuran sekitar in (6 mm). Selanjutnya, grinder akan Universitas Gadjah Mada menghaluskan partikel-partikel keluaran crusher sekunder. Produk dan grinder antara (intermediate grinder) berukuran sekitar 40 mesh ( mm). Penghalusan sampai ukuran sekitar 200 mesh ( mm) dilakukan oleh grinder halus (fine grindei). Ukuran partikel yang Iebih halus (antara 1 sampai 50 pm) dapat diperoleh dengan ultrafine frinder. Cutter umumnya didesain untuk memberikan bentuk dan ukuran partikel tertentu, yaitu dengan panjang antara 2 sampai 10 mm. 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) 3. Slitters. Universitas Gadjah Mada A. CRUSHERS Crusher merupakan mesin penghancur padatan berkecepatan rendah, digunakan untuk padatan kasar dalam ju umlah yang besar. A.1.Jaw Crushers. Karakteristik umum Jaw Crushher: Umpan masuk dan atas, ddiantara dua jw yang membentuk huruf V (terbu uka bagian atasnya). Salah satu jaw biasanya tiidak bergerak (fixed), jaw yang lain bergerak ho orizontal Sudut antara 2 jaw antara a 20sampai 30. Kecepatan buka-tutup jaw w antara 250 sam pai 400 kali per menit. Ada beberapa jenis crusher yaang sering dijumpal, diantaranya: A.1.(a). Blake Jaw Crusher A.1.(b). Dodge Type Crusher / Double Toggle Crusher. A.1.(c). Roller Bearing Jaw Cr rusher A.1.(a). Blake Jaw Crusher Beberapa mesin Blake Crush her dengan bukaan umpan padatan berukuran 72 x 96 in (1.8 x 2.4 m) dapat mempro oses batuan berdiamater 6 ft (1.8 rn), dengan n kapasitas sampai 1000 ton/jam, dengan n ukuran produk maksimum 10 in (250 mm). 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. Prinsip kerja: Perputaran sumbu eccentric mengakibatkan lengan pitman bergerak naik-turun. Gerakan ini menyebabkan movable jaw frame sebelah atas bergerak horisontal kekirikekanan 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) Universitas Gadjah Mada A.1.(c). Roller Bearing/ Over rhead Eccentric Jaw Crusher Pada prinsipnya merupakan kombinasi antara Blake Crusher dan Dodge e Crusher, yaiotu memberikan 2 crushing g strokes (2 Iangkah pemecahan) per satu puta aran sumbu eccentric. Prinsip kerja: Saat sumbu eccentric berputa ar, bagian atas movable jaw bergerak horisonta al (kekanan kekiri) sedangkan bagian ba awah bawah movable jaw bergerak dengan arah yang berlawanan (kekiri-kekanan), , i.e saat bagian atas movable jaw bergerakk menjauh (kekiri), maka bagian ba awah movable jaw bergerak menekan (kekanan), membenturkan padatan deng gan dinding (crushing p/ate) dan memecahnya. Ukuran standard Roller Bearin pada Table ng Jaw/Overhead Eccentric Jaw dapat dilihat p 20-9 Perry 7th ed. A.2. Gyratory Crusher Gyratory crusher secara sep pintas terlihat seperti jaw crusher, dengan jaw berbentuk melingkar (sirkular), diantara a mana material padata dihancurkan. Kecepattan kepala dan jaw penghancur (crushing g head) umumnya antara 125 sampai 425 girassii/menit. Lebih efisien untuk komin nusi kapasitas besar (dibandingkan dengan jaw w crushers), terutama untuk kapasitas s > 900 ton/jam. Kapasitas Gyratoiy crushers bervariasi dari 600 -6000 ton/jam, te ergantung ukuran produk yang diinginkan (anta ara 0.25 -1 inch). Kapasitas gyratory crushe er terbesar mencapai 3500 ton/jam. Discharge dan gyratoly cruusher lebih kontinyu (dibandingkan dengan jaw crushe,). Konsumsi tenaga per ton mmaterial lebih rendah dibanding jaw crushers. Perawatannya lebih muda ah. Prinsip kerja: Roda berputar, memutar co ountershaft dan gearing, dan piringan C. Seelanjutnya, piringan C akan memutar mmain-shaft yang terpasang eccentric pada ppiringan C. Karena main-shaft bergerakk eccentric, crushing head akan bergerak eccentric menghimpit padatan (dischargge opening minimum), memecahnya dan meleppaskannya (sampai discharge opening m maksimum). ge opening minimum), memecahnya dan meleppaskannya (sampai discharge opening m maksimum). Perbandingan kapasitas dan ukuran Gyratoiy Crushers dan Jaw Crushers T Table 20-10 Perry 7th ed. Ukuran standard Gyratory y Crushers Table 8 Brown (1955); Table 20-111 Perry 7th ed. Perbandingan kapasitas GGyratory Crushers dan Jaw Crushers Table 200-10 Perry 7th ed. A.2.(a). Cone Crusher Prinsip kerja: Seperti Gyratory Crushers. C Crushing head disangga oleh beberapa eccentr ric journals yang diputar oleh beberapa bbevel gears. Bevel gears digerakkan oleh sum mbu utama (main shaft). Baik digunakan sebagai alat penghancur sekunder (secondary crushe er). Bentuk konis menyediakan luasa an kerja (= luas gilas) yang lebih besar. Ukuran umpan: 0.8 -14.3 iinch (< umpan Gyratory Crusher) Ukuran produk antara 0.5 inch -20 mesh (0.033 inch). Ukuran standard Cone Cruushers: Table 20-12 dan 20-13, Perry 7th ed. A.3. Crushing Rolls Crushing rolls biasanya digun nakan untuk memecah padatan lunak (hardnes ss rendah), misalnya: batubara, gipsum, limestone, bata tahan api dan lain-lain padataan dengan skala MOHS kekerasan bahan yang digerus . grinding ring). Didalam mangkok tersebut, butiran-butiran padatan tergerus oleh roller yang berputar berlawanan arah dengan arah putaran mangkok. Partikel-partikel yang cukup halus akan terbawa keatas oleh udara (yang dihembuskan kedalam roller-mill) dan keluar keatas. Diluar, produk selanjutnya ditangkap menggunakan cyclone. Universitas Gadjah Mada B.3. ATTRITION MILLS Dalam sebuah attrition mill, partikel-partikel padatan lunak digesek diantara permukaan dan cakram-cakram yang berputar. Sumbu cakram biasanya horisontal, kadangkadang vertical. Berdasarkan putaran cakram, ada dua jenis attrition mill, yaitu: (a). Single-runner satu cakram diam, cakram yang lain berputar; (b). Double-runner mi/ kedua cakram tar berlawanan arah dengan kecepatan tinggi. Seringkali kedalam mill dihembuskan (terutama pada double runner mill, dimana ukuran produk lebih halus) untuk mengeluarkan padatan halus (serbuk) dan menjaga gap (yaitu ruang antara cakram dengan casing) agar tidak tersumbat (choking). Pada single runner mill, diameter cakram 10 sampai 54 in (250 sampai 1370 mm), dan antara kecepatan putar antara 350 sampai 700 rpm. Pada double runner mill tinggi, yaitu antara 1200 sampai 7000 rpm. Ukuran umpan maksimum sekitar 1/2 in (12 mm), dan harus dimasukkan dengan kecepatan putar yang terkontrol. Ukuran produk, biasanya lolos 200-mesh. Gambar dibawah adalah contoh sebuah beberapa jenis attrition mill. Universitas Gadjah Mada B.4. TUMBLING MILLS Tumbling Mills umumnya berrbentuk silinder horisontal yang berputar perla ahan pada sumbu horisontalnya. Didalam mnya terdapat padatan-padatan keras (biasan nya logam) yang mengisi sekitar 50% vo olume ruang silinder (disebut sebagai grinding g medium). Karen putaran mill, grindin ng medium akan terangkat sampai ketinggiann tertentu, kemudian jatuh dan menim mpa/memukul padatan-padatan yang ada dibbawahnya. Grinding medium dapat berbe entuk: batangan logam (dalam rod mill), rantai l logam atau bola-bola logam (dalam ro od mill). Tumbling mill tidak cocok digunakkan untuk menghaluskan padatan yang abrasive. Kapasitas dan Kebutuhan E Energi: Rod-Mill : 5 -200 ton/jam m, dengan produk ukuran 10-mesh. Kebutuhan e energi total untuk padatan keras sekitar 4 KWh/ton. Ball-Mill : 1 -50 ton/jam, , dengan 70% sampai 90% produk berukuran lebih kecil dan 200 meshh. Kebutuhan energi untuk padatan keras sekitar 16 KWh/ton. B.4.(a). Ball-Mill Merupakan salah satu bentu uk tumbling-mill. Biasanya berupa kompartem men (shell) yang berbentuk silinder ataau konis yang berputar pada sumbu hor risontalnya. Didalamnya berisi bola-bola penggilas sebagai media penghancur. Tergan ntung pada bahan yang akan dihancurk kan, bola-bola penggilas dapat terbuat dan: bbesi, baja, porselen dil. Biasanya, (L/D u untuk Ball-Mills 1.0 (lihat dimensi gambar dibaw wah). Prinsip kerja: Silinder/kompartemen berput tar pada sumbu horisontalnya. Partikel-partike el padatan didalam akan terlempar dan n tergilas bola-bola penggilas menjadi butir--butir yang sangat halus. Produk halus diikeluarkan dengan: overflow melalui lubang ya ang terpasang pada sumbu (hollow trunnion), daan/atau kemiringan dan partikel k eluar melalui lubang-lubang pada periferi (luba ang-lubang pada sisi bagian keluar miill), dan/atau dihembus oleh udara (untuuk partikel-partikel yang sangat halus dan kerin ng). Ukuran umpan Ball-Mills teergantung padatingkat kerapuhan umpan padattan. -Untuk padatan yang saangat rapuh (veiy fragile): 2.5 -4cm (1-1.5 inch)) dia. -Ukuran umum umpan: : s. 1 cm (i 0.5 inch) Ukuran bola-bola penggila as (diameter): 1 -6 inch. Volume bola-bola penggila as: S. 50% volume kompartemen. Reduction Ratio 20:1 sam mpai 200:1 Ball-Mill dapat dioperasikan pada keadaan kering (dry millng) maupun ba asah (wettmiIIing). Operasi pada keadaa an basah dapat meningkatkan kapasitas maupu un efisiensi mill. Ruang dalam ball mill (th he chambet) kadang-kadang disekat-sekat (den ngan sekat yang berlubang/grate), da an masing-masing ruang/sub-kompartemen di iisi dengan bola-bola penggilas dengaan ukuran yang berbeda (lihat gambar dibawahh). Praktek menunjukkan bahwa sem makin besar ukuran bola, semakin halus pro oduk yang dihasilkan. Dibawah ini adalah co ontoh sekat berlubang (grate) untuk pemi isah antar subkompartemen. Grate s (discharge semacam mi juga dipasang pada sisi keluar opening) mill. Grate ini jug ga berfungsi untuk membantu menaikan padata an setinggitingginya, sebelum dijatuh hkan (tumbled). Pada dinding-dinding kkompartemen, seringkali juga dipasang lin ners untuk membantu pengadukan dan penggilasan, dengan memperbesar efek k benturan antara partikel dengan ddinding. Dibawah ini adalah contoh bagian ddalam dan sebuah ball-mill. Analisis kecepatan putaran tumbllng-mill Karena gaya sentrifugal akib bat putaran silinder mill, bola-bola grinding me edium akan menempel pada dinding dalaam mill dan terangkat bersamaan dengan pu utaran mill. Pada posisi tertentu, dimana gaya gravitasi pada bola mengatasi gaya senttrifugalnya, bola akan jatuh. Semakin ceepat putaran mill, maka semakin tinggi bola--bola akan terangkat. Jika kecepatan pu utar mill melebihi kecepatan kritis tertentu, dim mana gaya sentrifugal tidak dapat diatasi oleh gaya gravitasi (pada posisi bola paling tin nggi), maka bola akan selalu menempel p pada dinding mill. Pada keadaan dimana gaya sentrifugal diposisi bola paling atas saama dengan gaya gravitasinya, bola dikata akan mulai mengalami centiffuging (sentrrifugasi). Kecepatan minimum dimana centrifug ging terjadi disebut sebagai kecepatan kriitis. oleh gaya gravitasi (pada posisi bola paling tin nggi), maka bola akan selalu menempel p pada dinding mill. Pada keadaan dimana gaya sentrifugal diposisi bola paling atas saama dengan gaya gravitasinya, bola dikata akan mulai mengalami centiffuging (sentrrifugasi). Kecepatan minimum dimana centrifug ging terjadi disebut sebagai kecepatan kriitis. Keadaan centrifuging harus d dihindari, sebab pada kondisi ini grinding partik kel padatan akan sangat kecil terjadi. Tinjau sebuah mill dengan jann-jan dalam R, berisi bola-bola berdiameter r d dan massa m. Kecepatan putar mill o = 2..n, dimana n = kecepatan rotasi mill, puta aran/waktu. Gaya sentripetal akibat graviitasi yang dialami bola adalah sebesar Fg = mg.cos(). Sedangkan gaya sentrifugal b bola akibat putaran mill adalah, F = m.[4. 2.n2(R R-r)]. Neraca gaya pada bola, pada a keadaan kesetimbangan gaya (lihat gambar diibawah): C. ULTRAFINE GRINDER Banyak produk-produk serbuk k mempersyaratkan ukuran sangat halus, sekita ar 1-20 m. Mills yang dapat menghalu uskan padatan sampai ukuran tersebut diata as disebut dengan ultrafine grinder. Pen nghalusan ultra halus (ultrafine grinding) dapatt dilakukan dengan beberapa cara, anta ara lain dengan (a). Hammer mill berkecepattan sangat tinggi, dilengkapi dengan kisii-kisi penyaring padatan; (b). Fluid energy ata au jet-mills, atau (c). wet-grinding dalam s sebuah mill berpengaduk. C.1. Hammer Mills Salah satu jenis hammer milll dengan klasifikasi internal untuk mendapatk kan partikel ultra halus adalah Mikro-Atom mizer (lihat Fig.27-11, p.788 McCabe). Mill jeniiss mi dapat menghasilkan partikel beruk kuran 1-20 m, dengan kapasitas 1 atau 22 ton/jam. Kebutuhan energinya sekitar 440 KWh/ton. C.2. Fluid Energy MilI Dalam mill ini partikel-partik kel padatan disuspensikan dalam arus gas pembawa berkecepatan tinggi. Aliran padatan-gas dibuat sirkular atau eliptikal ((melingkarlingkar). Reduksi ukuran dap pat terjadi karena benturan atau gesekan anta ara partikel padatan dengan dinding saluuran/mill. Reduksi ukuran paling dominan terjaadi karena tumbukan dan gesekan antaraa partikel sendiri (intraparticle attrition). Fluid energy mill dapat mene erirna urn pan berukuran sampai dengan /2 in n (13 mm), tetapi akan lebih efektif bek kerja jika umpan berukuran sekitar 100 mes sh, dengan kapasitas mencapai 1 ton/jam m (non-sticky solids). Ukuran produk dapat m mencapai /2 sampai 10 m. Gambar dibawah adalah cont toh dan fluid energy miIl. Gas pembawa biasanya uda ara tekan atau steam lewat panas (superheatted steam) yang dilewatkan melalul sebu uah energizing nozzle. pembawa biasanya uda ara tekan atau steam lewat panas (superheatted steam) yang dilewatkan melalul sebu uah energizing nozzle. Gambar dibawah ini merupak an contoh lain dan fluid energy miIl. C.3. Agitated Mills (Mill Tera aduk/ Berpengaduk). Untuk beberapa operasi komiinusi partikel ultrahalus, beberapa mill yang tida ak berputar dan secara batch menggunak kan grinding medium padat yang diisikan kedaallam vessel tersebut. Mill ini biasanya bberukuran kecil. Grinding medium digerakka an dengan berikan vibrasi pada vessel atau memberikan pengaduk dengan impeler berlengan Penggerusan partikel dilaku ukan oleh grinding medium yang bergerak mmenumbuk partikel. Alat dibawah meruppakan salah satu contoh alat agitated mill uuntuk uksi partikel berukuran koloid. Mg/rated Mill (mill berpengadduk) jenis ini seringkali disebut juga stirred m media-mills Tabel dibawah menunjukkan n beberapa bahan padat yang dihaluskan men nggunakan stirred media mills. III. OPERASI PERALATAN DAN UNIT KOMINUSI Untuk operasi mesin-mesin kominusi yang ekonomis, pemilihan peralatan dan prosedur operasinya harus mendapatkan perhatian yang selayaknya. Unjuk kerja mesin dapat dijaga baik jika diperhatikan kaftor-faktor dibawah ini: (a) Ukuran umpan harus sesual dengan spefifikasi yang diijinkan mesin kominusi. (b) Laju umpan masuk harus dijaga seseragam mungkin. (c) Padatan-padatan yang terlalu keras dan tidak dapat dipecah/dihancurkan oleh mesin, harus disingkirkan dan umpan (feed selection) (d) Panas yang ditimbulkan, terutama pada penghancuran bahan-bahan yang sensitive terhadap panas, harus dibuang. Alat-alat pendinginan, sebagai bagian dan alat-alat tambahan (auxillary equioments) harus disediakan. Dalam banyak mill, umpan masuk berukuran tertentu akan dihancurkan menjadi produk dengan rentang ukuran tertentu pula. Jika diinginkan ukuran produk yang halus dan umpan berbentuk bongkahan besar, maka diperlukan beberapa alat kominusi yang cocok yang disusun berdasarkan urut-urutan proses yang sesuai. Gambar dibawah memberikan sketsa umum diagram alir sebuah sirkuit mesin grinding. Universitas Gadjah Mada Dibawah ini beberapa contoh diagram alir proses kominusi pada berbagai prooses: beberapa contoh diagram alir proses kominusi pada berbagai prooses: Tabel dibawah memberikan p panduan untuk pemilihan alat-alat kominusi ya ang sesuai. Dua parameter utama yang g ditinjau hdala: kekerasan padatan (harddnness) dan ukurannya. dibawah memberikan p panduan untuk pemilihan alat-alat kominusi ya ang sesuai. Dua parameter utama yang g ditinjau hdala: kekerasan padatan (harddnness) dan ukurannya. IV. KONSUMSI ENERGI Millss Sejumlah besar energi dikonssumsi dalam operasi kominusi. Misalnya dalam m berbagai tahapan proses pembuatan ssemen; pada pemecahan batubara dan batua an mineral; penghancuran bijih logam un ntuk preparasi pengambilan logam murni (Al, C Cu, Fe dll). Operasi kominusi mungkin m merupakan salah satu operasi yang paling tid dak eflsien dibandingkan alat-alat unit o operasi lain, karena hampir 99% energi terbu uang untuk mengoperasikan alat, mempr roduksi panas dan kebisingan. Hanya sekitar 1% energi yang diunakan untuk mengh hasllkan permukaan baru. Semakin kecil ukur ran produk (semakin besar luas permuka aan baru yang tecipta), maka semakin besar e energi yang diperlukan. Kebutuhan energii menurun dengan semakin besarnya ukuran pr roduk, kirakira mengikuti pola logaritmik k. Gambar dibawah menunjukkan tingkat konsu umsi energi dibandingkan dengan ukuran produk yang dihasilkan. IV.1. Estimasi Energi untuk Kominusi (a). Pendekatan teoritis Pendekatan ini mengasums sikan bahwa energi yang diperlukan untuk memecah partikel padatan sebanding de engan luas permukaan yang tercipta, sehingga: : W = e (A - A )s va wb n hc Dimana : Wn = energi yangg diserap oleh padatan persatuan massa es = energi pe ermukaan (surface energ persatuan luas ppermukaan padatan Awb = luas permu ukaan padatan sebelum padatan pecah persatu uan massa Awa = luas permu ukaan padatan sesudah padatan pecah persatu uan massa. c = efisiensi cr rushing, yaitu rasio antara energi yang permu ukaan yang tercipta kaarena crushing terhadap energi yang dis serap oleh padatan. Energi permukaan yang terc cipta oleh pecahnya partikel kecil dibandingka an dengan total energy mekanis yang teersimpan dalam padatan pada saat partikel p pecah, dan sebagian besar mekanis ini beerubah menjadi panas. Oleh karena itu, efisiennssi crushing pada umumnya Sangat rendah. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa efisiensi crushing, . 0,06% sampai 1%. Total energi yang diberikan, W, digunakan untuk mengatasi friksi pada alat kominusi a pada bagian-bagian yang bergerak), sisanya digunakan untuk crushing. Jika didefinisikan efisiensi mekanis, m , sebagai rasio antara energi yang diserap dengan energi diberikan, maka: We (A - A )n swa wb W == hm hchm Jika laju umpan adalah m (massa per satuan waktu), maka total tenaga yang diperlukan mesin adalah: es .m.(Awa - Awb )P = W.m = hchm Jika luas persatuan massa: 6Aw = ,Ds .Fs .. p Dengan : Ds = volume surface mean diameter (diameter rata-rata volumepermukaan) s = sphericityfactordari partikel. p = rapat massa padatan, 6.m.e 1 s 1maka : P = . - . hh. . D . Dcm p sa sa sb sb . (b). Penekatan Empirik: Hukum Kick dan Rittinger Hukum Rittinger. Hukum Rittinger (1867) menyatakan bahwa kerja yang diperlukan untuk memecah partikel sebanding dengan luas permukaan yang terbentuk. Hukum ini pada dasarnya sama dengan pendekatan teoritis diatas, dengan anggapan n tetap, dan untuk mesin dan padatan tertentu, n tidak tergantung pada ukuran umpan maupun produk. Jika sphericity umpan dan produk sama, dan efisiensi mekanis, m, konstan maka persamaan berbasis teoritis diatas dapat dimodifikasi menjadi hukum Rittinger sebagai berikut: 11 P = K . - r Dsa Dsb . Universitas Gadjah Mada dimana: Kr = kosntanta Ritttinger. kosntanta Ritttinger. Hukum Kick Hukum Kick (1885) men nyatakan bahwa kerja diferensial yang diperlu ukan untuk memecah partikel padataan hampir mirip dengan kerja yang dibutuh hkan untuk deformasi plastik, yaitu sebanding dengan rasio ukuran partikel seb belum dan sesudah pecah: = K dD s Ds , P. d.m .P Dsb . =-Kk In menghasilkan persamaan n Kick :..Dmsa (c) Pendekatan Empirik: Hu ukum Bond Hukum Bond (1952) sejauuh ini merupakan pendekatan yang paling rea alistik untuk perkirakan kebutuhan en nergi untuk crushing dan grinding. Menurut B Bond, kerja yang bahkan untuk memb bentuk partikel ukuran Dp dari suatu padatan ya ang sangat besar adalah sebanding d luas muka dengan akar pangkat dua dan perbandingan dengan volume jk, s,Jv,, ,, dimana s,2!v = 6/(5.D). Bentuk akhir dan Hk. Bond adalah: P = Kb. .Dmp dimana: Kb Konstanta Bon nd, yang nilainya tergantung pada jenis mesin dan bahan yang dlpecah. Nilai Kb ter rhubungkan dengan nilai indeks kerja (work ind dex) Wi.Wi didefinisikan sebagai tota al energi kotor yang diperlukan untuk (dalam m KWh/ton umpan) untuk mereduksi ukuran sebuah padatan berukuran sangat bes sar menjadi produk yang 80%-nya ber rukuran lolos ayakan 100 m. Jika Dp dalam mm m, P dalam kWatt dan m dalam ton/jamm, maka: Jika 80k umpan lolos ay yakan berukuran Dpb mm, dan 80% produk lollos ayakan berukuran Dpa mm, maka: : Nilai work index untuk beb berapa bahan dapat dilihat pada tabel dibawah iiniberapa bahan dapat dilihat pada tabel dibawah iini: Contoh: Berapa tenaga yang dibuttuhkan untuk memecah ilmestone sebanyak 10 00 ton/jam, jika 80h dan umpan beru ukuran lolos ayakan 2 in, dan 80% produk berukkuran lolos ayakan 0.125 in? Jawab: Dari tabel diatas, work ind dex untuk limestone adalah 12.74. m = 100 tonn=//jam. Dpb 2 x 25.4 mm = 50.8 mm; D Dpa 0.125 X 25.4 mm = 3.175 mm. Tenaga yang diperlukan a adalah: Catatan: Persamaan untuk menge estimasi kebutuhan energi untuk kominusi sec cara umum dapat dituliskan dalam benntuk: Dimana untuk: n=1 Kicks law (bentuk persamaan logaritmik) n=2 Rittingers law (bentuk persamaan berbanding terbalik linier) n = 1.5 Bonds law (bentuk persamaan berbanding terbalik dengan akar kuadrat). Universitas Gadjah Mada