Rangkuman Operasi Teknik Metalurgi

Rangkuman Operasi Teknik Metalurgi Dosen : Edy Sanwani BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini dijelaskan mengenai PT. Freeport Indonesia yang menambang bijih tembaga, emas dan perak serta merupakan perusahaan afiliasi dari Freeport-McMoran Copper & Gold Inc. Sebanyak 30% konsentrat PT. FI dikirimkan ke Smelting Gresik, sisanya ke luar negeri. Kategori perusahaan tambang : A. Hijau : standar minimal. B. Biru : terdapat pengolahan tailing. C. Emas : memenuhi hampir seluruh persyaratan lingkungan. D. Merah : peringatan (biasanya isu lingkungan). E. Hitam : berbahaya dan terancam untuk ditutup. Kapasitas pabrik PT. FI : 250.000 ton per hari Umpan

Pengolahan

1% Cu (ore)

Mineral

Output 25% Cu (konsentrat)

Buangan 0.001% Cu (tailing/waste)

TRANSPORT : digunakan slurry pump %solid = m solid / m slurry * 100% Ore Body : tubuh bijih merupakan batuan induk yang mengandung mineral bijih. Di Freeport ada monzodiorit Grasberg dan diorit Ertsberg. TAILING Daerah Pengendapan Dimodifikasi (MDA) : tempat PT. FI menimbun tailing. Loss dalam tailing Input : 250.000 ton/hari 1% Cu, maka massa Cu in= 2500 ton Output : 10.000 ton/hari 24% Cu, maka massa Cu out= 2400 ton Selisih massa out dan in = 100 ton %loss = 100 ton / 2500 ton * 100% = 4% (ke tailing)

Vincentius Indra Sulaiman - 12516015

PELABUHAN Pelabuhan PT. FI memiliki fasilitas dewatering dan loading. Dewatering dilakukan sampai kadar air menyentuh angka 8-9% sebelum diloading ke kapal tongkang. Fasilitas lainnya di pelabuhan PT. FI : 1. Pipa penyalur slurry 2. Penyimpanan (slurry) 3. Pabrik dewatering 4. Dermaga konsentrat (ekspor konsentrat) 5. Dermaga batu bara (impor baru bara) 6. PLTU batu bara 7. Gudang batu bara 8. Jalan utama Fasilitas di beberapa perusahaan pertambangan : 1. PT. Freeport Indonesia : primary crushing, tambang deep ore zone, mill plant (konsentrator bijih) : grinding dan sel flotasi. 2. Pengolahan Emas Pongkor : fine ore bin (penampung hasil crushing sementara), conveyor dan belt feeder, leaching tank, water tank, thickener (pengental slurry). Pengolahan Emas Pongkor terletak di bawah hutan lindung dengan sistem penambangan bawah tanah / undergroung mining . 3. Pengolahan Emas Natarang : crushing, grinding, counter current decantation, stockpiling, oxygen plant. 4. Pengolahan Ferro-Nickel : Antam, Vale Indoneisa, Weda Bay. Beberapa definisi dalam bab 1 :  

 



 

Tailing : buangan PBG dengan kadar mineral rendah. Dore Bullion : campuran emas-perak-pengotor (7-15%,80-92%,sisanya) yang diolah di Logam Mulia. Feeding : proses pengumpanan atau input material ke dalam proses selanjutnya. Transport : pemindahan material dari satu tempat ke tempat lain dengan metode tertentu spesifik material (misal slurry handling maupun dry materials transportation). Dewatering : proses pengurangan kadar air dari material (umumnya slurry) dengan 4 metode : sedimentation, mechanical drying, thermal drying, thermal processing. Oxygen plant : pabrik oksigen untuk suplai injeksi oksigen dengan kadar >98%. Decantation : pengurangan pengotor pada suatu campuran dengan mengurangi lapis demi lapis (menunggu pengendapan).



Elkem Process : proses menggunakan Rotary Kiln Electric Furnace (RKEF).



Slag : buangan pirometalurgi.



Agitation : pengadukan slurry supaya tercampur merata .


BAB 2 MATERIALS HANDLING

Bab ini mempelajari metode penanganan material yang berbeda-beda terkfokus pada material padat. Untuk material cair dibahas di BAB 3 Slurry Handling. Tahapan umum penanganan material padat : 1. Loading (pemuatan) & Unloading (pembongkaran) --> bongkar muat 2. Feeding (pengumpanan) 3. Transportation (pemindahan) 4. Storing (penyimpanan) A.

Loading & Unloading Rail Car Dumper : penumpahan/pengeluaran material dari rail/kereta/gerbong menggunakan alat tertentu yang disebut rail car dumper. Sekali jalan biasanya kereta menarik 200 gerbong sekaligus. Desain RCD : 1. Rotary Type : kapasitas 100 gerbong/jam, ada dust containment system, proven, digunakan untuk kebutuhan tinggi. 2. Crescent Design : 60 gerbong/jam, efisien dalam energi. 3. Rotaside Type : 12 gerbong/jam, desain sangat simpel, tidak mudah rusak. Train Positioners : memosisikan letak kereta dengan benar (diarahkan ke dumper), mengatur laju kereta (side arm system, reversible hydraulic indexer system, double side arm system, wire rope car pullers). Unloader : alat untuk membongkar 1. Grab Unloader : sistem ember otomatis (Automatic Bucket Control). Biasanya terletak di dekat dermaga karena mengambil material dari kapal tongkang (kapasitas 5000-8000 ton per kapal). 2. Continuous Unloading : sistem bongkar dengan cepat (6000 ton per jam), laju sangat tinggi menggunakan CBU (Continuous Barge Unloaders) dan CSU (Continuous Ship Unloaders) yang terdiri atas : Flexowell, Inclined Bucket Elevator, Loop Belt. Storage Buffering : menyimpan material Tujuan storage buffering : 1. Menyesuaikan perbedaan laju produksi (laju umpan dan keluar) 2. Variasi dalam shift kerja 3. Gangguan 4. Perbaikan 5. Variasi dalam ukuran dan jenis material Stacker dan Reclaimer Stacking : menumpahkan material untuk ditumpuk dengan susunan tertentu agar saat diambil didapatkan komposisi tertentu.


Reclaiming : mengambil material yang telah ditumpuk dengan susunan tertentu yang dikehendaki. Beberapa jenis stacker dan reclaimer : 1. Trenching type : laju normal 2000-4500 t/jam. 2. Slewing type : laju tinggi 6000 t/jam. 3. Scrapper reclaimer : bisa back stacking (membalik arah aliran material) pada banyak lokasi (berputar). 4. Barrel reclaimer : mengambil dengan banyak ember otomatis. B.

Feeding Proses pengumpanan material pada suatu proses dengan laju yang konstan (diseragamkan) yang umumnya dikelompokkan berdasarkan ukuran material. Klasifikasi feeder berdasarkan ukuran material : 1. Apron : 2m, bisa material lengket, mirip tank baja. 2. Vibrating eccentric shaft : 1m, tidak boleh lengket, prinsip ada partikel tidak simetris. 3. Vibrating unbalanced motor : 0.4m. tidak boleh lengket, kemiringan 8 derajat. 4. Vibrating electromagnetic : 0.15m, presisi, kemiringan 8 derajat. 5. Belt : 0.05m, presisi dan boleh lengket. Klasifikasi feeder berdasarkan bentuk dan kegunaan 1. Primary : penggunaan umum, pengumpanan biasa. 2. Wobbler : penggunakan khusus material lengket dan material dengan perbedaan ukuran yang signifikan (scalping).

C.

Conveying Transportasi material kering menggunakan conveyor belt (paling umum digunakan). Parameter kunci pemilihan conveyor belt : A. Tonase B. Ukuran material C. Kemiringan D. Jarak E. Tingkat keausan / wear F. Lingkungan Conveyor Belts : sabuk berjalan yang bersentuhan langsung dengan material Jenis conveyor belt : 1. Flat Belts : jenis umum, 2-6mm pelindung (polyester, polyamide, aramid fibres, steel cords), maksimum kemiringan 18 derajat. 2. Profile belts : penggunaan untuk kemiringan 18-30 derajat dengan pelindung tertentu agar material tidak jatuh ke belakang.


Jenis sistem conveyor belt : A. Conventional Troughed Conveyor Sistem paling umum dengan kapasitas 10000 ton per jam, bisa dioperasikan melengkung dengan radius besar, maksimal kemiringan 18 derajat. Fitur kunci : kapasitas besar, spare part mudah dicari, laju cepat, maksimal 18 derajat, bisa melengkung horizontal. B. Pipe Conveyor : En-Masse Conveying System Sistem dengan pipa modifikasi untuk melindungi material (misalnya material yang mudah menguap, berbahaya) dari lingkungan (berdebu, berangin). Fitur kunci : kapasitas relatif lebih kecil, spare part mudah dicari, laju lambat, bisa lebih miring dari CTC. C. Cable Belt Sistem conveyor dengan dua kabel baja yang menjadi penggerak sabuk yang cocok digunakan untuk jarak jauh. Fitur kunci : kapasistas relatif lebih kecil, spare part sulit dicari, bisa lebih ketat, unggul dalam transportasi jarak jauh. D. Steep Angle Conveyor Systems : Flexowell Sistem conveyor khusus untuk penggunaan dengan kemiringan di atas 18 derajat. Menggunakan ember dan dinding modifikasi. Fitur kunci : kapasitas relatif lebih kecil, spare part sulit dicari, bisa mengirimkan material sampai vertikal (90 derajat dengan Flexolift System). Komponen utama conveyor belt 1. Loading Skirts : mencegah material tumpah, terletak dekat feed chute/saluran umpan masuk dan memastikan material berada di tengah sabuk. 2. Troughing Carrying Idlers : membuat sabuk melengkung sehingga beban material dapat terangkut. 3. Discharge Chute : saluran keluar yang mendorong material ke proses selanjutnya. 4. Head Pulley : kerekan/katrol utama, merupakan daerah bertegangan tinggi sehingga dilengkapi motor sebagai penggerak sistem 5. Take-Up System : menjaga tegangan dengan cara memanjangkan atau memendekkan sabuk dengan mekanisme naik-turun oleh katrol khusus. 6. Return Idlers : membawa sabuk kembali, tidak semiring TCI 7. Impact Idlers : menjaga sabuk terhadap impak/gaya yang dihasilkan oleh material dari feed chute/saluran umpan, biasanya dilengkapi pelindung karet untuk menyerap gaya. Kalkulasi / Perhitungan Conveyor Belt 1. Conveyor System Power and Belt Strength : F = mgh + uM + fs 2. Material Loading : m = 1000T/3600v 3. Belt Width : A = m/ ρ b=0.9B-0.05, B<2m b=B-0.25, B>2m


4. 5. 6. 7.

Idler Loading : Li = (m+mb)/a Slope Resistance : Fs = mgh Main Resistance : fLg (mr+mc+(2mb+mm) cos b) Secondary Resistance :5% of main resistance for 1-5km belt distance

Penjelasan besaran m = massa material per meter (kg/m) g = percepatan gravitasi (m/s 2) h = ketinggian conveyor relatif terhadap tanah (m) u = faktor gaya gesek (koefisien kinetik) M = gaya normal (N) Fs = gesekan antara benda (N) T = kapasitas desain (ton/jam) v = kecepatan sabuk bergerak (m/s) A = luas penampang sabuk (m 2) 3 ρ = massa jenis material (kg/m ) b = usable belt width / lebar sabuk yang bisa digunakan (m) B = actual belt width / lebar sabuk sebenarnya (m) Li = idler load (kg) mb = mass of belt / massa sabuk (kg/m) a = idler spacing / jarak antar idler (m) Fm = gaya total untuk menggerakkan sabuk (N) f = koefisien kinetik (kg/m) L = panjang conveyor (m) mR = mass of return idler (kg/m) mC = mass of carry idler rotating parts (kg/m) mM = mass of material (kg/m) b = angle of incline (degrees) Beberapa definisi terkait BAB 2 : 

Barge : kapal tongkang yang ditarik tug boat, punya mesin tetapi terbatas



Tug boat : kapal penarik tongkang.



Inclination : kemiringan komponen terhadap horizontal dalam derajat



Buffering : menahan dalam waktu tertentu.



Wobble : pergerakan tidak stabil, ada naik turun.



Idler : komponen conveyor belt yang menentukan kecekungan belt tetapi tidak memiliki tenaga penggerak.



Pulley : katrol atau kerekan. Head pulley : katrol utama yang biasa diberi motor.



Wear : aus atau penyusutan material karena penggerusan


BAB 3 SLURRY HANDLING

Bab ketiga menjelaskan metode dan proses dalam penanganan material basah yang secara keseluruhan terkait dengan slurry pump dengan menggunakan teknologi transportasi hidraulik pada berbagai proses. Jenis padatan : 

Hard (keras)



Sticky (lengket)



Coarse (kasar)



Flaky (lembaran bersusun)



Heavy (berat)



Long Fibrous (serat memanjang)



Abrasive (bersifat menggerus)



Frothy (berbusa)



Sharp (tajam)

98% cairan pembawa padatan adalah air. 2% sisanya menyangkut asam, basa, alkohol, minyak bumi. Campuran padatan dan cairan disebut slurry atau pulp. Bila slurry dicampur gas, maka terdapat kesetimbangan tiga fasa. Slurry pump adalah pompa yang dirancang sedemikian rupa sehingga lebih kuat dan lebih berat dibandingkan pompa biasa karena kegunaannya yang spesifik untuk mengalirkan slurry yang memiliki kebutuhan untuk perlakuan khusus. Penggolongan slurry pump berdasarkan ukuran material yang dialirkan : 

Mud/clay : di bawah 2 mikron



Silt : 2-50 mikron



Sand-fine : 50-100 mikron (270-150 mesh)



Sand-medium : 100-500 mikron (150-32 mesh)



Sand-coarse : 500-2000 mikron (32 mesh-9 mesh)



Sand & gravel : 2000-8000 mikron (9-2.5 mesh)



Gravel : 8-50mm



Dredge pump : >50mm

Penggolongan slurry pump berdasarkan kegunaan : 

Froth pumps : slurry berbusa (3 fasa), biasanya vertikal



Carbon transfer pumps : khusus untuk mengalirkan karbon (tidak boleh pecah)





Sump pumps : sebagian terendam air karena terletak di sump, bearing dan drive tetap kering Submersible pumps : seluruhnya terendam air

Penggolongan slurry pump berdasarkan desain : 

Horizontal : penggunaan umum



Vertical : untuk froth



Submersible

Batasan slurry pump




Karena efisiensi : paling rendah 1 m 3/jam



Karena tren kenaikan biaya : paling tinggi 20000 m 3/jam



Untuk padatan : ukuran maksimum 50mm (biasa), 350mm (dredge pump)

Mekanik Slurry pump memiliki desain yang tidak rumit tetapi harus bekerja dalam kondisi ekstrem seperti beban yang tinggi dan kondisi basah. Slurry pump dituntut untuk bekerja 100% sepanjang waktu tanpa ada gangguan dan waktu berhenti sehingga harus selalu dijaga (maintenance). Komponen utama slurry pump : 1. Impeller : untuk semua jenis slurry pump, desainnya kurang lebih sama Impeller adalah pengubah energi kinetik (putaran sudu-sudu) menjadi energi dorong untuk mengalirkan material. Bagian utama dari impeller adalah baling-baling (vane). Jenis baling-baling ada eksternal (mendorong material keluar supaya ef isien) dan internal (yang menjadi tenaga pendorong utama). Desain baling-baling ada 2 jenis : Francis (lebih efektif tetapi lebih mahal dan lebih mudah aus) dan Biasa (lebih mudah didesain untuk penggunaan pompa lebar) Jumlah baling-baling paling praktikal : 5 dengan diameter baling-baling 300mm dan karet 500mm mengingat efisiensi, tingkat ketahanan terhadap keausan, dan ukuran partikel minimum. Semi-open vs closed impeller vs vortex/induced flow impeller 

Semi-open : relatif kurang efisien dibandingkan impeller tertutup



Closed : lebih efisien, lebih rentan clog/menyangkut



Vortex : digunakan hanya untuk material yang sulit dialirkan, efisiensi rendah

Aturan dasar :  



Gunakan open impeller jika material rentan menyangkut (viskositas tinggi). Gunakan closed impeller jika mencari efisiensi yang tinggi dan tingkat ketahanan aus tinggi. Gunakan vortex impeller jika menangani material halus yang pe rlu diperlakukan dengan lembut (biasanya viskositas tinggi dan lengket).

Diameter impeller menentukan efisiensi aliran material. Kriteria pemilihan diameter impeller : 1. Untuk material sangat abrasif : gunakan impeller besar karena tahan aus dan efisien 2. Untuk material abrasif : gunakan impeller lebih kecil karena lebih ekonomis


Penentuan diameter : Impeller Aspect Ratio (IAR) = impeller diameter / inlet diameter IAR : 

2.5 : sangat abrasif



2 : abrasif



<2 : kurang abrasif

2. Casing Komponen slurry pump yang berfungsi untuk mengatur arah dan laju aliran material masuk menuju impeller. Bentuk casing : 

Volute (menyempit) : lebih efisien.

Concentric (melingkar) : lebih mudah dibuat. Split vs solid casing : 



Split : bisa dibongkar, memudahkan penggantian spare part, lebih mahal.

Solid : menyatu, tidak bisa dibongkar dengan mudah, lebih murah. 3. Sealing Arrangement : komponen untuk menutup bagian yang bergerak. 4. Bearing Assembly : bantalan. 5. Drive : penggerak berupa motor. 

Wear Protection / Perlindungan Aus Terdapat tiga penyebab utama terjadinya aus : 1. Abrasi Abrasi terdiri atas : crushing, grinding, low stress Abrasi terjadi di antara impeller dan stationary inlet dan di antara shaft sleeve dan stationary packing. 2. Erosi Penyebab dominan yaitu menumbuknya material terhadap dinding pompa dalam berbagai sudut. Penggolongan erosi : 

Sliding bed : sudut mendatar-kecil



Low angular impact : sudut kecil-sedang

High angular impact : sudut besar (vertikal) Penyebab erosi lainnya : snore / pompa ngorok karena ada udara terperangkap sehingga diduga terjadi vibrasi. Erosi terjadi di 



Gland side shroud / bagian baling-baling yang melengkung (Low + High).



Leading edge of the vane : bagian awal runcing (Low + High).



Impeller shrouds (SB dan Low).



Side Liners : Inlet and Back Liners



Volute Casing : Impact Wear (PARAH)

3. Korosi


Korosi dapat dicegah dengan pemilihan material berupa logam kuat (paduan besi dan baja) maupun elastomer (material polimer elastis seperti karet). Bila ingin menahan goresan gunakan logam (cara keras). Bila ingin menyerap impak gunakan elastomer (cara halus). Parameter pemilihan material pelindung : 1. Ukuran padatan, gravitasi spesifik, bentuk, kekerasan 2. Suhu 3. pH dan kandungan kimiawi 4. Kecepatan putar impeller Beberapa definisi terkait BAB 3 : 

Slurry : campuran antara material padat dan cair, bila bergabung dengan gas disebut frothy slurry



Clay : lempung



Silt : lanau



Dredge : menggeruk





 

 

Sump : lubang yang terletak lebih rendah dari permukaan tanah untuk menampung air atau slurry, dilengkapi sump pump bila ingin dialirkan ke tempat lain Vane : baling-baling atau kitiran yang dapat berputar, biasanya dengan salah satu bagiannya yang tajam Volute : pilin, awalnya lebar menjadi sempit di akhir Concentric : bentuk yang memiliki titik tengah dan jari-jari yang sama, seperti lingkaran Attrition : pengikisan Corrosion : penghancuran atau pengubahan sifat material yang disebabkan sifat kimia


Rangkuman Operasi Teknik Metalurgi

Recommend Documents