Jumat, 22 Mei 2009

BAB IV Pengolahan Bahan galian

BAB IV
SIZING


             Sizing merupakan proses pengelompokan material, terbagi dalam dua cara ; screening, yaitu proses pengelompokan material berdasarkan ukuran lubang ayakan sehingga ukurannya seragam dan classifying, yaitu proses pengelompokan material mendasarkan pada kecepatan jatuh material dalam suatu media (air atau udara), dipengaruhi oleh densitas, volume dan bentuk material.

A. Screening
       Tujuan dilakukannya screening adalah :
1. Mempertinggi kapasitas unit operasi lainnya

2. Mencegah terjadinya over crushing atau over grinding

3. Memenuhi permintaan pasar

 Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan materian untuk menerobor ukuran ayakan adalah :
1. Ukuran bukaan 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.

 Berdasarkan bentuk permukaannya, screen terbagi atas :

1. Parallel Rod Screen
 Terbuat dari steel bars, kayu atau cast iron. Contohnya Grizzly
2. Punched Plate
 Dibuat dari belt conveyor atau plat baja
3. Woven Wire Screen
 Terbuat dari kawat yang dianyam, berupa baja, tembaga, monel atau alloy-alloy lainnya.

 Klasifikasi screen :

1. Fixed Screen
              Permukaannya sangat keras dan terbuat dari batangan baja yang dirangkai sejajar di pasang miring disesuaikan dengan angle of repose material agar material yang kecil lolos dan yang besar menggelinding. Contohnya Grizzly Screen.
Keuntungannya :
a. Harga relatif murah
b. Digunakan untuk material yang kasar
c. Peralatan sederhana
Kerugiannya :
a. Memerlukan banyak tempat
b. Mudah tersumbat karena tidak ada getaran
c. Kurang efisien
2. Moving Screen (ayakan bergerak)
        Screen bergerak sehingga memiliki efisiensi yang tinggi daripada fixed screen. Moving screen dibagi menjadi :
a. Vibrating screen
 Berdasarkan mekanisme kerjanya dibedakan menjadi :
- Unbalance, alat ini dilengkapi dengan per, roll, pemberat seingga pada saat roll berputar akan menimbulkan getaran pada screen
- Excentric, alat ini dapat bergetar karena gerakan excentric shaft sehingga menimbulkan gerakan naik turun
- Cam dan Spring, getarannya dikarenakan gerakan berputar dari gear yang bergerigi yang dihubungkan dengan bagian screen sehingga gerakan putaran gear diubah menjadi gerakan naik turun
- Electromagnetic, alat ini bergetar karena adanya gaya tarik magnet. Magnet dibuat secara induksi, yaitu dengan mengalirkan listrik pada kumparan kawat email.
b. Shaking Screen
 Shaking screen biasanya digunakan dalam preparasi batubara. Permukaannya horisontal atau sedikit miring 10o – 15o. Gerakan alat ini maju, keatas, mundur begitu seterusnya sehingga lebih menguntungkan dibandingkan dengan vibrating screen.
c. Trommol Screen
            Alat jenis ini memiliki beberapa bentuk yaitu cylindrical, conical, prismatic dan pyramidal. Umumnya berdiameter 3 – 4 ft dan panjangnya 5 – 10 ft. Shell digerakkan oleh pulley dengan perantaraan central shaft. Cylindrical dan Prismatic dipasang miring sedangkan conical dan pyramidal dipasang pada poros yang horisontal.

B. Classifying
             Kecepatan pengendapan tergantung pada ukuran, bentuk dan berat jenis partikel. Dalam classifying ini partikel kasar, berat dan berbentuk bulat akan mengendap lebih cepat daripada partikel yang ringan dan berbentuk tidak teratur. Ukuran butir yang dapat dipisahkan 20# - 300#.
 Kecepatan pengendapan pada classifying menurut hukum stoke :
  
keterangan :
 g = 9,81 m/det2
 D = diameter partikel
  = densitas solid
  = densitas fluida
  = viscositas
Berdasarkan media pemisahnya, classifying dibagi menjadi :
1. Sorting Classifier menggunakan cairan kental
          Pada sorting classifier, kondisi pengendapannya adalah hindered settling yaitu pengendapan yang mengalami hambatan, Meskipun dalam media yang kental mineral yang mempunyai berat jenis yang berat lebih dulu mengendap bila dibandingkan dengan mineral yang mempunyai berat jenis ringan.
           Pemisahan dicapai atas dasar sorting, yaitu sizing yang berdasarkan berat jenis dan bentuk. Classifier ini biasanya digunakan untuk produkta yang relatif kasar.
 Contoh-contoh yang termasuk dalam sorting classifier adalah :
a. Evan Classifier
             Alat ini terdiri dari sloping launder (pencuci miring) yang dilengkapi dengan rectangular box yang terbuka dan terletak pada daerah pencucian BC (lihat gambar 10). Air dimasukkan melalui pipa yang diatur dengan sebuah klep F. Partikel yang mengendap lebih cepat akan dikeluarkan melalui pipa spigot G, sedangkan partikel yang pengendapannya lambat (overflow) akan dikembalikan kedaerah pencucian E. Air yang dimasukkan melalui F lebih dikenal dengan hydraulic water.
b. Richard Hindered Settling Classifier
         Pada alat ini digunakan kolom cylindrical sorting sebagai ganti dari rectangular boxes dari evan classifier. Sedangkan hydraulic water dimasukkan melalui bagian bawah kolom cylindrical sorting. Classifier ini merupakan tipe yang lebih sempurna jika dibandingkan dengan Evan Classifier.
c. Fahrenwald Sizer
          Alat ini terdiri dari tangki yang berbentuk trapesium A, dilengkapi dengan 5 buah rectangular classifying pocket dan cylindrical pocket. Masing-masing rectangular classifying pocket dan cylindrical pocket akan menghasilkan produkta melalui spigot dimana ukuran butir dari rectanguler pocket yang pertama sampai ke cylindrical semakin halus.
d. Hydrator Classifier
          Pada alat ini hindered settling cone terdapat pada bagian darar dari classifier suplement, sedangkan free settling cone terdapat pada bagian atas. Zone-zone ini terjadi akibat adanya peningkatan aliran pada zone bawah sedangkan pada zone atas tidak terjadi peningkatan kecepatan aliran.
          Hydrostator classifier saat ini dilengkapi dengan mesin pengontrol pulp density dan alat pemisah slime particel dari overflow dan underflow. Alat ini digunakan untuk pencucian batubara.
2. Sizing Classifier menggunakan cairan encer
          Dalam sizing classifier diperlukan penambahan air disamping air yang telah ada dalam suspensi. Sizing classifier inimenggunakan kondisi free settling yaitu pengendapan dari material secara individu yang mengendap secara langsung atau tanpa hambatan dari material lain.
 Sizing classifier dibagi menjadi dua macam, yaitu :
a. Settling Cone
           Settling cone merupakan conical sheet metal shell dengan puncak (apex) pada bagian bawah. Umpan dimasukkan pada bagian atas (centre) ke bagian dalam sebuah cylindrical kecil atau cylindriconical shell, yang berfungsi untuk mencegah lewatnya umpan ke overflow. Debit air yang masuk lebih besar daripada debit air yang keluar. Untuk mengatur pengeluaran underflow digunakan semacam pelampung.

            Contohnya Allen Automatic Classifier. Pada alat inipemasukan dan pengeluaran diatur secara otomatis karena mempunyai bagian yang bergerak atau pelampung (float) F, yang ditempatkan didalam cylindriconical shell yang mengelilingi feed shell A dan juga baffle B yang bekerja berlawanan dan mengakibatkan spigot J akan tertutup. Tetapi apabila level dari sedimen E telah dicapai maka untuk mencegah lolosnya pulp dari feed shell ke dalam classifier atau jika di situ ada suspensi yang telah mencapai batas maka pelampung akan naik dan spigot akan terbuka, spigot akan tertutup lagi jika batas sedimen dan densitas menjadi rendah. Pengaturan densitas dari spigot produk dilakukan dengan cara mengatur posisi pemberat K. Agar lebih jelas maka dapat dilihat pada gambar dibawah.

b. Mechanical Classifier
         Mekanisme pemisahan pada mechanical classifier menghasilkan empat zone, yaitu :
- Zone A, merupakan zone yang pertamakali terbentuk dan lapisan ini merupakan lapisan yang tidak aktif yang berfungsi untuk melindungi lapisan dasar dari alat.
- Zone B, Merupakan zone bergerak, material-material yang ada mengalami penggarukan dan ukurannya agak kasar yaitu berupa pasir yang dikeluarkan sebagai underflow
- Zone C, merupakan quick sand yang berupa suspensi antara air dan solid yang berbeda dalam keadaan agitasi dan mempunyai daya apung sehingga seolah-olah merupakan suspensi yang mempunyai densitas yang sama. Zone ini mempunyai volume tetap. Apabila ada partikel baru yang masuk dalam zone ini yang mempunyai ukuran dan densitas yang sama maka partikel tersebut akan mendesak partikel yang ada dalam zone C untuk mengendap, sehingga partikel-partikel dalam zone ini akan tetap.
- Zone D, merupaka zone yang selalu bergerak dengan arah horisontal. Hal ini disebabkan karena adanya aliran media dan partikel ke arah tepi overflow discharge yang mengalirkan partikel halus.

 Faktor-faktor yang mempengaruhi pemisahan :

- Kemiringan Classifier (slope)
        Untuk pemisahan yang kasar biasanya slope dibuat antara 2,5 – 3,5 inchi per feet, sedangkan yang lebih halus sekitar 1,5 -2,5 inchi per feet. Juka slope besar maka memberikan kesempatan pada partikel menjadi overflow lebih besar. Tetapi kemungkinan material yang telah digaruk kembali jatuh (mengendap) sehingga classifier akan menghasilkan produkta yang bersih.
- Feed Rate
        Ditentukan oleh kapasitas overflow dan overflow tergantung pada penjang dari bibir overflow yang memberi kesempatan pada material untuk keluar sebagai overflow.
Mechanical classifier dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu :
i. Rake Classifier
 Contoh alat ini adalah :
- Dorr Rake Classifier
           Alat ini terdiri dari tangki yang biasanya terbuat dari besi, beton kayu maupun metal lainnya dan settling box yang berbentuk segiempat. Bagian atas (sand discharge end) terbuka sedangkan bagian bawah (slime overflow end) tertutup oleh tail board dan bibir overflow. Rake yang digunakan satu, dua maupun tiga buah. Rake ini degerakkan oleh head motion yang terletak pada sand discharge end. Gerakan yang dihasilkan diteruskan pada sebuah sistem dari heavy gear, pinion, crank dan exentric. Gerakan menggaruk (raking) yang diberikan oleh head motion akan disalurkan pada bidang datar vertikal yang berbentuksegiempat (indicator diagram) dengan bagian sudut atas bundar. Sesaat sebelum raking stroke dimulai, rake blade diturunkan dan akan memberikan gerakan maju ke arah depan discharge end classifier. Pada batas raking stroke maka blade akan naik dan bergerak lagi ke titik semula.
- Dorr Bowl Classifier
          Alat ini dilengkapi dengan settling tankyang luas dan berbentuk silinder dengan bagian atas dan bawah berbentuk flat cone. Dorr BowlClassifier dengan settling area yang luas digunakan untuk material berukuran sangat halus dari pada Dorr Rake Classifier. Penyekat overflow yang panjang dan settling tank yang relatif luas akan mengurangi amplitudo dari gelombang pulp dan akan menghasilkan ukuran overflow yang lebih tepat. Dorr Rake dan Dorr Bowl Classifier sangat banyak digunakan.
- Dorr Multizone Classifier
           Alat ini menggunakan dua settling cone, hindered settling atau kecepatan (zone dekat rake) dan free settling atau zone diam yang merupakan sorting zone pada ruang yang mengelilingi di atas hindered settling zone. Alat ini cocok untuk material yang relatif kasar dan slope yang diterapkan antara 2 – 3 inci/feet.
ii. Drag Classifier
            Yang termasuk alat ini adalah Esperanza Classifier. Alat ini terdiri dari sebuah bak miring yang panjang, pada dasar bak ini butiran besar dan berat akan diendapkan sedangkan butiran yang halus dan ringan akan menjadi overflow.
iii. Spiral Classifier
               Termasuk dalam alat ini adalah Akins Classifier. Peralatan ini biasanya menggunakan bak yang miring dan mechanical classifier dimana pulp ditempatkan dan digerakkan dengan sebuah atau lebih spiral ribbon yang berputar pada suatu poros (shaft).
Spiral ribbon ini bertindak sebagai rake pada Dorr Classifier atau scrapping flight pada Esperanza Classifier yang berfungsi tidak hanya untuk memindahkan material yang mengendap tapi juga untuk mengangkat material. Di dalam Akins Classifier endapan solid dijungkirbalikkan oleh spiral sebelum pengeluaran akhir.
Keuntungan dari Akins Classifier adalah :
- kapasitas tinggi
- volume settling zone besar dan luas
- ongkos pemakaian dan pemeliharaan rendah
- efisien dan mudah penanganannya

          Diameter spiral 10 -100 inchi dengan kecepatan putar untuk spiral berukuran besar adalah 6 rpm dan untuk spiral berukuran kecil yaitu 20 rpm. Spiral classifier ini dioperasikan dengan kemiringan (slope) 3 – 4 inchi/feet.

iv. Hardinge Counter Current Classifier
         Bentuk alat ini berupa tabung yang didalamnya terdapat pengaduk. Alat ini diletakkan dalam keadaan sedikit miring agar overflow dapat mengalir keluar. Pada kedua sisinya terdapat lubang pengeluaran yaitu untuk overflow dan lainnya untuk underflow.
3. Sizing Classifier menggunakan udara
          Pada sizing classifier karena menggunakan udara maka classifier ini sering disebut dengan pneumatic classifier. Kebanyakan penggunaan classifier ini adalah untuk menghilangkan debu-debu dengan menggunakan hembusan udara yang dilengkapi dengan alat pengumpul debu/kotoran.
 Pemisahan partikel-partikel pada alat ini dipengaruhi oleh :
- distribusi ukuran, bentuk butir, berat jenis, kelembaban dari partikel tersebut
- kecepatan pengaliran udara, temperatur, kelembaban, viscositas dar udara yang dihembuskan
- sifat permukaan, besarnya gaya yang ditimbulkan dari alat yang digunakan
 Classifier dengan media udara ini dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :
a. Berdasarkan Gravitasi
 Pemisahan yang terjadi pad classifier dengan udara berdasarka gaya gravitasi ini disebabkan karena adanya perbedaan gaya gravitasi yang ditimbulkan oleh partikel itu sendiri. Partikel yang berbutir besar akan mempunyai gaya gravitasi yang besar pula, begitu pula sebaliknya. Selain itu juga dipengaruhi oleh berat jenis dari partikel tersebut.
 Dengan adanay udara yang disemprotkan maka butiran-butiran partikel yang halus dan kasar akan terpisahkan. Partikel yang halus akan terlempar lebih jauh dibandingkan partikel kasar.
b. Berdasarkan Inersia (movement)
 Pada pemisahan berdasarkan inersia ini, partikel diberi gaya sehingga material ini akan terdorong atau terlempar.

 Kapasitas classifier dipengaruhi oleh :
1. Kemiringan alat
 Untuk material kasar slope antara 2,5 – 3,5 inchi per feet
2. Kecepatan masuknya umpan
3. Dillution
 Yaitu perbandingan antara air dengan solid. Jika airnya banyak maka materialnya agak halus
4. Kecepatan penggarukan
 Bila terlalu cepat maka akan menimbulkan agitasi sehingga hasilnya tidak bersih
 
 Kapasitas classifier dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
   
dimana :
 C = kapasitas, ton solid/jam
 A = luas penampang melintang, ft2
 v = kecepatan, ft/menit
 y = volume solid, %
 a = konstanta, nilainya = 1,875
  = berat jenis solid

 Efisiensi classifier sukit ditentukan secara tepat, tapi dapat dihitung dengan rumus berikut :
   
dimana :
 E = efisiensi
 c = prosentase berat material dalam overflow yang lebih kecil dari mesh of separation
 f = prosentase berat material dalam umpan yang lebih kecil dari mesh of separation
 t = prosentase berat material dalam underflow yang lebih kecil dari mesh of separation
atau dengan rumus lain :
   
dimana :
 E = efisiensi
 C = tonase overflow classifier
 F = tonase feed classifier
 c = prosentase berat material dalam overflow yang lebih kecil dari mesh of separation
 f = prosentase berat material dalam umpan yang lebih kecil dari mesh of separation

Contoh soal berkaitan dengan kolam pengendapan :

 Bijih yang masuk dalam proses pengolahan sebesar 5000 tpd (ton per day), bila nosbah konsentrasi 10 : 1, serta tailingnya mengandung 20% solid, hitunglah volume tailing yang masuk ke settling pond (kolam pengendapan). Berat jenis bijih adalah 3 ton/m3 (dalam tailing). Hitung pula kecepatan terminal partikel berdiameter 2 micron yang BJ = 2,8 gr/cc. Jika tailing dimasukkan dalam kolam pengendapan, berapa luas kolam pengendapan.

Jawab :

Nisbah konsentrasi = 10, berarti berat konsentrat = 5000/10 = 500 ton, berat tailing = 5000-500 = 4500 ton
% solid = 20%, maka berat air dalam tailing = (80/20)x4500 = 18.000 ton
volume tailing keseluruhan = (4500/3)+(18.000/1) = 19.500 m3/hari
Kecepatan pengendapan pada classifying menurut hukum stoke :
  
dimana :
 g = 9,81 m/det2
 D = diameter partikel
  = densitas solid (2,8 gr/cc)
  = densitas fluida
  = viscositas (1 centipoise = 0,01), 1000 centipoise = 1 kg/m det
 
  
Kecepatan pengendapan tailing :
 = 3,92 x 10-4 cm/det
 = 3,92 x 104 x 102 m/det 
 = (3,92 x 106) x (24x60x60) m/hari
 = 0,3387 m/hari
Luas kolam yang diperlukan untuk menampung tailing :
  

Sketsa Alat

Feeder
Macam – macam feeder :
1. Apron feeder
Jumlah pemasukan material (kapasitas muatan) dikontrol oleh peningkatan dan penurunan gerbang (gate) atau dengan merubah kecepatan feeder.
Gambar:
 
2. Chain feeders
Chain feeders digunakan untuk memasukkan umpan ke dalam jaw crusher. Alat ini terdiri dari sebuah bin kecil dengan bagian depan yang terhalang oleh sebuah heavy chain. Jumlah muatan dikontrol oleh kecepatan chain yang berbeda-beda.
 
 




Classifier
Macam-macam classifier:
1. Akins classifier
 Akin classifier merupakan jenis classifier yang memilki kemiringan dimana proses agitasi pulp di jaga oleh satu atau lebih spiral yang terletak sejajar. 
  Gambar:
 
   
2. Pneumatic classifiers 
 Pneumatic classifiers menggunakan medium yang memiliki kekentalan lima puluh hingga seratus kali lebih besar dari air. Settling velocity dari pneumatic classifier kira-kira 100 kali lebih besar dari water classifier. 
 Gambar:
 

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar