DASAR TEORI TAMBAHAN
FINE SIZE REDUCTION Tujuan Size Reduction: 1.
Untuk menghasilkan partikel-partikel solid dengan ukuran tertentu atau menghasilkan permukaan partikel yang spesifik.
2.
Untuk memecahkan bagian-bagian mineral atau kristal dari senyawa kimia yang komples dalam bentuk padatan atau ukuran tertentu. Sedangkan dengan adanya pengecilan ukuran dapat menyebabkan bahan akan :
1.
Dapat diangkut dengan lebih mudah
2.
Mempunyai bentuk yang lebih baik
3.
Lebih mudah untuk diproses lebih lanjut Proses reduksi dapat dibedakan menjadi :
1.
Proses pemecahan (crushing (crushing))
: Memecah padatan sampai ukuran kasar.
2.
Proses penggilingan ( grinding) grinding)
: Digunakan untuk mendapatkan hasil yang halus.
Zat padat dapat diperkecil dengan empat cara yang biasa digunakan dalam mesin pemecah dan penghalus yaitu: 1.
Kompresi, Kompresi, digunakan untuk pemecahan bahan kasar yang keras, setengan keras, rapuh, dan lunak dengan menghasilkan relatif sedikit halusan.
2.
Impact , untuk bahan yang keras, setengah keras dan rapuh, untuk
memperoleh hasil yang berukuran kasar, sedang, dan halus. 3. Atrisi (goresan), (goresan), untuk bahan yang lunak, untuk mendapatkan hasil yang sangat halus dari bahan yang lunak dan dan tak abrasif. 4.
Pemotongan, Pemotongan, untuk bahan padat yang lunak, kenyal, dan berserat, untuk memperoleh hasil dengan ukuran yang pasti, dengan hanya sedikit atau tidak ada halusan sama sekali.
Ukuran Size Reduction yang umum adalah sebagai berikut: 1.
Coarse Size Reduction, Reduction, yaitu size reduction untuk material-material yang kasar dengan ukuran feed antara 2 - 96 inch atau lebih.
2.
Intermediate Size Reduction, Reduction, yaitu size reduction untuk material-material yang sedang dengan ukuran feed antara 1 - 3 inch in ch atau lebih.
3.
Fine Size Reduction, yaitu size reduction untuk material-material yang halus dengan ukuran feed 0,25 - 0,5 inch.
Kominusi ada 3 (dua) macam, yaitu : 1.
Crushing (Peremukan / pemecahan)
2.
Grinding (Penggerusan / penghalusan) Primary crushing merupakan merupakan peremukan tahap pertama, alat
peremuk yang biasanya digunakan pada tahap ini adalah Jaw Crusher dan Gyratory Crusher. Umpan yang digunakan biasanya berasal dari hasil penambangan dengan ukuran berkisar 1500 mm, dengan ukuran setting antara 30 mm sampai 100 mm. Ukuran terbesar dari produk peremukan tahap pertama biasanya kurang dari 200 mm. Secondary Cruher merupakan peremukan tahap kedua, alat peremuk yang digunakan adalah Cone Crusher, Hammer Mill dan Rolls. Umpan yang digunakan berkisar 150 mm, dengan ukuran antara 12,5 mm sampai 25,4 mm. Produk terbesar yang dihasilkan adalah 75 m. Fine crushing merupakan peremukan tahap lanjut dari secondary crushing, alat yang digunakan adalah Rolls, Dry Ball Mills, Disc Mills dan Ring Mills. Umpan yang biasanya digunakan kurang dari 25,4 mm. Dibawah ini merupakan alat-alat yang digunakan untuk proses kominusi dengan kriteria 'Fine Size Reduction, yaitu': 1.
GRATORY CRUSHERS Mesin ini memiliki rahang bundar (circular jaw). Sebuah crushing head yang
berbentuk kerucut berputar di dalam sebuah funnel shaped casing yang membuka ke atas. Crushing head tersebut berfungsi memcahkan umpan yang masuk. Alat ini mempunyai kapasitas yang lebih besar dibandingkan dengan jaw crusher. Gerakan alat ini adalah kontinyu karena crushing head dari alat ini bergerak dan bergoyang. Alat ini tidak sesuai dengan material yang lengket seperti lempung karena kurang menguntungkan disebabkan biaya lebih besar dibandingkan dengan jaw. Faktor yang mempengaruhi Gyratory Crusher : 1. Ukuran butir 2. Kandungan air dari feed 3. Kecepatan putaran 4. Gape
a. Cone Crusher Cone crusher banyak diterapkan di metalurgi, konstruksi, pembangun jalan, industri kimia dan phosphatic. Cone crusher cocok untuk umpan keras seperti batu, besi, tembaga, kapur, kuarsa, granit, gritstone. Cone crushers digunakan secara luas di seluruh agregat dan mineral industri.
2.
CRUSHING ROLLS
Crushing Rolls biasa banyak digunakan didunia pertambangan, yaitu untuk menghancurkan batuan dengan tingkat kekerasan & keuletan yang relatif rendah, seperti batu bara, batu kapur, bahan semen, batu tembaga, belerang, dsb. Roll crusher memiliki rasio maksimum pengurangan teoritis 4:1. Jika partikel 2 inci diumpankan ke crusher melempar satu ukuran absolut terkecil bisa harapkan dari crusher adalah 1 / 2 inci. Roll Crusher hanya akan menghancurkan materi ke ukuran partikel minimum sekitar 10 Mesh (2 mm). a.
Smooth Roll Crusher Ukuran umum smooth-roll crusher diameter 24 in (600 mm), panjang 12
in (300 mm) 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 mm) sampai 20-mesh. Ajan tetapi ukuran partikel dapat secara fleksible diatu derngan mengatur jarak antara 2 batangan rol penggilas. Operasi efektif biasanya pada rasio ukuran produk: umpan antara 1:4 sampai 1:3. Sebagai alat penghancur, saat ini kurang disukai karena roll-nya mudah koyak, terutama jika digunakan untuk material keras. Roll Crusher tidak cocok untuk batuan keras. Biasanya banyak digunakan untuk penghancur batubara; oil shale, fosfat dan batuan dengan kandungan silikat rendah.
b.
Toothed Rolled Crushers (SIngle atau Double) Kapasitas sampai 500 ton/jam; ukuran umpan: sampai dengan 20 inch (500
mm). 3. GRINDERS Tujuan Grinding : 1.
Mengadakan liberalisasi mineral berharga
2.
Mendapatkan ukuran yang memenuhi persyaratan industri
3.
Mendapatkan
ukuran
yang
memenuhi
persyaratan
proses
selanjutnya
Alat yang digunakan : A. Attrition Mills
Dalam sebuah attrition mill, partikel-partikel padatan lunak digesek diantara permukaan datar dari cakram-cakram yang berputar. Sumbu cakram biasanya horizontal, kadang-kadang vertikal. Berdasarkan putaran cakram, ada dua jenis attrition mill, yaitu: a. Single-runner mill : Satu cakram diam, cakram yang lain berputar b. Double-runner mill : Kedua cakram berputar berlawanan arah dengan kecepatan tinggi. Prinsip kerja Attrition Mills pada dasarnya seperti pekerjaan mengampelas. Berikut penjelasan lengkap langkah-langkah kerja dari attrition mills: 1. Terdiri atas dua plat kasar yang saling berhadapan, satu diam dan satunya lagi berputar. 2. Material diumpankan ke ruang diantara kedua plat, dan diperkecil melalui pemecahan dan penggeseran.
-
Jika material diumpankan secara pelan, maka pengecilan terjadi utama sekali akibat geseran.
-
Jika diumpankan dengan cepat maka pengecilan lebih diakibatkan oleh pemecahan.
-
Jika terjadi pengumpanan berlebih maka efektivitas alat menurun dan timbul panas berlebih.
3. Kecepatan operasi biasanya dibawah 1200 RPM. 4. Kehalusan output dikendalikan oleh jenis plat dan spacing.
Seringkali kedalam mill dihembuskan udara (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). Attrition mills dipakai untuk jenis bahan sebagai berikut: tepung kayu, bahan kimia, Makanan dan obat-obatan, Pulp, selulosa dan kayu chip, keramik, Plastik dan karet, Pupuk dan insektisida, pati, Biji-bijian, kakao, kacang-kacangan dan tongkol jagung, logam bubuk, Dispersi / intensif pencampuran, Farmasi, kulit tanah. Macam Karakteristik Bahan Olahan : 1. Tingkat kekerasan bahan olahan (tekstur bahan), dalam hal ini yang digunakan istilah : tekstur lembut, tekstur sedang dan tekstur keras. 2. Tingkat frioble bahan (tingkat kemudahan pecah) dari bahan olahan. Kondisi bahan dilihat dari stuktur pembentuk (stuktur kristal) bahan. 1) Tingkat kandungan serat dan golongan serat dalam bahan, kondisi ini ditunjukan dengan golongan serat dalam bahan misalnya seratnya mudah sobek, seratnya mudah patah/putus atau seratnya kenyal. 2) Kadar cairan bahan
Pada single-runner mill, diameter cakram antara 10 sampai 54 in (250 sampai 1370 mm), dan kecepatan putar antara 350 sampai 700 rpm. Pada doublerunner mill, kecepatan putar lebih tinggi, yaitu antara 1200 sampai 7000 rpm. Ukuran umpan maksimum sekitar ½ in (12 mm), dan harus dimasukkan dengan kecepatan yang terkontrol. Ukuran produk, biasanya lolos 200-mesh.
B. Tumbling Mills Kapasitas dan Kebutuhan Energi: Rod-Mill: 5-200 ton/jam, dengan produk ukuran 10-mesh. Kebutuhan energi toal untuk padatan keras sekitar 4 kWh/ton. Ball-Mill: 1-50 ton/jam, dengan 70% sampai 90% produk berukuran lebih kecil dari 200 mesh. Kebutuhan energi untuk padatan keras sekitar 16 kWh/ton.
a). Ball Mill Ball mill digunakan untuk penggilingan material dengan jangkauan luas meliputi batu bara, kulit kayu, dan feldspar. Ball-Mill biasanya berupa kompartemen (shell) yang berbentuk silinder atau k - - 1. Ball mill mempunyai panjang yang hampir sama dengan diameternya. Pada ball mill ukuran besar, diameter shellnya antara 10-14 ft. sedagkan ukuran bolanya berdiameter 1-5 inchi. Ukuran umpan Ball-Mill tergantung pada tingkat kerapuhan umpan padatan. Untuk padatan yang sangat rapuh (very fragile): 2.5 – 4 cm (1-1.5 inch) dia. Ukuran umum umpan: 1 cm (0.5 inch). Ukuran bola-bola penggilas (diameter): 1-6 inch. Volume bola-bola penggilas : 50% volume kompartemen. Reduction Ratio: 20:1 sampai 200:1 Ball Mill merupakan alat yang sangat penting untuk menghancurkan material dan biasa digunakan untuk memproduksi bubuk dalam industri semen, pupuk, kaca, silika, dan sebagainya.
C.
Rolling-compression mills a).
Bowl Mills Bowl Mill atau sering disebut juga Pulverisers adalah salah satu alat
pembantu utama yang berada di pembangkit listrik dari Batu Bara. Kecepatan putaran alatnya pada range 40-60 rpm dan perputaran motornya dari 600-1000 rpm. Ukuran bahan masuk berkisar antara 25 mm sedangkan bahan keluarnya
adalah 65-75 micron atau 200 mesh. Kapasitas yang mampu dicakup oleh Bowl Mills ini mecapai 50 ton/jam. Bowl Mill banyak sekali digunakan untuk mereduksi batu kapur, klinker semen, dan batu bara. Oleh karena itu Bowl Mill sering berada di pabrik semen, pabrik baja dan pembangkit listrik. D.
Hammer Mills Menurut Wiratakusumah (1992), Penggiling palu merupakan penggiling yang
serbaguna, dapat digunakan untuk bahan kristal padat, bahan berserat dan bahan yang agak lengket. Pada skala industri penggiling ini digunakan untuk lada dan bumbu lain, susu kering, gula dan lain-lain. Menurut Mc Colly (1955), penggunaan hammer mill mempunyai beberapa keuntungan antara lain adalah :
Konstruksinya sederhana
Dapat digunakan untuk menghasilkan hasil gilingan yang bermacam-macam ukuran
Tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam bahan dan beroperasi tanpa bahan
Model
PC300×4 00
PC400×6 00
PC600×8 00
Biaya operasi dan pemeliharaan lebih murah
Rotor
Roter
Diameter
Length
(mm)
(mm)
400
600
800
300
400
600
Max Hammer Feedi Quantity
ng (mm)
16
20
28
<100
<150
<220
Dischar ging (mm)
<15
<15
<20
Capacit Power y (t/h)
3-8
8-15
15-30
(kw)
11
18.5
45
REV (r/min)
1100
1000
900
Machine Size (mm)
855×795 ×862
1155×11 00×1255
2360×15 00×1580
PENGAYAKAN 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. Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu : - Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang-lubang ayakan (oversize). - Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang-lubang ayakan (undersize) Dalam proses industri, biasanya digunakan material yang berukuran tertentu dan seragam. Untuk memperoleh ukuran yang seragam, maka perlu dilakukan pengayakan. Pada proses pengayakan zat padat itu dijatuhkan atau dilemparkan ke permukaan pengayak. Partikel yang di bawah ukuran atau yang kecil ( undersize), atau halusan ( fines), lulus melewati bukaan ayak, sedang yang di atas ukuran atau yang besar ( oversize), atau buntut (tails ) tidak lulus.Pengayakan lebih lazim dalam keadaan kering (McCabe, 1999, halaman 386). Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengayakan, yaitu: Jenis ayakan o Cara pengayakan o Kecepatan pengayakan] o Ukuran ayakan o Waktu pengayakan o Sifat bahan yang akan diayak o Tujuan dari proses pengayakan ini adalah: [Taggart,1927] Mempersiapkan produk umpan (feed) yang ukurannya sesuai untuk beberapa proses o berikutnya. Mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam peremukan (Primary crushing) o atau oversize ke dalam proses pengolahan berikutnya, sehingga dapat dilakukan kembali proses peremukan tahap berikutnya (secondary crushing). Untuk meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir. o Mencegah masuknya undersize ke permukaan. o Pengayakan biasanya dilakukan dalam keadaan kering untuk material kasar, dapat optimal sampai dengan ukuran 10 in (10 mesh). Sedangkan pengayakan dalam keadaan basah biasanya untuk material yang halus mulai dari ukuran 20 in sampai dengan ukuran 35 in. Permukaan ayakan yang digunakan pada screen bervariasi, yaitu: [Brown,1950] Plat yang berlubang (punched plate, bahan dapat berupa baja ataupun karet keras. o Anyaman kawat (woven wire), bahan dapat berupa baja, nikel, perunggu, tembaga, atau o logam lainnya. Susunan batangan logam, biasanya digunakan batang baja (pararel rods). o Sistem bukaan dari permukaan ayakan juga bervariasi, seperti bentuk lingkaran, persegi ataupun persegi panjang. Penggunaan bentuk bukaan ini tergantung dari ukuran, karakteristik material, dan kecepan gerakan screen.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan material untuk menerobos ukuran ayakan adalah : 1. Ukuran buhan ayakan Semakin besar diameter lubang bukaan akan semakin banyak material yang lolos. 2. Ukuran relatif partikel Material yang mempunyai diameter yang sama dengan panjangnya akan memiliki kecepatan dan kesempatan masuk yang berbeda bila posisinya berbeda, yaitu yang satu melintang dan lainnya membujur. 3. Pantulan dari material Pada waktu material jatuh ke screen maka material akan membentur kisi-kisi screen sehingga akan terpental ke atas dan jatuh pada posisi yang tidak teratur. 4. Kandungan air Kandungan air yang banyak akan sangat membantu tapi bila hanya sedikit akan menyumbat screen. Alat Ayakan Berdasarkan gerak pengayak, alat ayakan dibagi menjadi 2 jenis: Stationary screen o Dynamic screen. o Beberapa alat ayakan : Stationary Grizzly Vibrating Oscillating Reciprocating Tromel/Revolving ,
,
,
,
,
Faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan screen: kapasitas, kecepatan hasil yang diinginkan. o Kisaran ukuran ( size range), o Sifat bahan : densitas, kemudahan mengalir (flowability), o Unsur bahaya bahan : mudah terbakar, berbahaya, debu yang ditimbulkan. o Ayakan kering atau basah. o Pemilihan screen berdasarkan ukuran disajikan di fig. 19 – 14 (Perry, 7th ed.). Kapasitas screen secara umum tergantung pada: [Kelly,1982] 1. Luas penampang screen 2. Ukuran bahan 3. Sifat dari umpan seperti; berat jenis, kandungan air, temperature 4. Tipe mechanical screen yang digunakan. Diameter partikel rata-rata (Dpw) dirumuskan dengan persamaan : Harga Harga Dpw = ∑Xi . Dp Mean Dpw = Diameter rata-rata Xi = Fraksi massa Dp Mean =Diamaeter rata-rata antar ayakan
