Jumat, 22 Mei 2009

BAB V
GRAVITY CONCENTRATION



            "Gravitiy Concentration" adalah proses konsentrasi yang mendasarkan pada gaya gravitasi. Proses ini terbagi menjadi beberapa macam, yaitu :
Mendasarkan pada aliran air horizontal
a. Shaking Table
b. Sluice Box
c. Humprey Spiral
Mendasarkanpada aliran air vertikal
a. Jigging
Mendasarkan pada berat jenis media
a. Heavy Liquid Separator
b. Heavy Media Separator

A. Mendasarkan Pada Aliran Air Horisontal
          Bila air dibawah kondisi laminer mengalir dalam bidang miring yang licin, maka distribusi kecepatan berbentuk parabol dan kecepatan pada dasar = nol, karena bergesekan dengan dasar, dengan bilangan reynold (Re) = 500.

              Apabila campuran mineral berat dan ringan dialirkan bersama-sama dengan air, maka susunan mineral dalam aliran tersebut adalah :
- mineral berat berukuran halus sampai kasar
- dilanjutkan mineral ringan halus sampai kasar
           Ada kemungkinan bahwa posisi mineral berat kasar jadi satu dengan mineral ringan halus.
Susunan ini disebabkan karena pengaruh kecepatan aliran dan gaya dorong air, sehingga mineral ringan dan kasar akan lebih besar mendapat gaya dorong air.
              Sebaiknya apabila campuran mineral berat dan ringan dijatuhkan dari atas ke sebuah aliran air, maka susunanya adalah sebagi berikut.
- mineral berat dan kasar akan terpental paling dekat dengan sumbernya
- mineral ringan dan halus akan paling jauh dari sumbernya
            Ada kemungkinan susunan mineral berat halus jadi satu dengan mineral ringan kasar.
Maka untuk menghindari hal tersebut terjadi atau agar terjadi pemisahan antara mineral berat dengan mineral ringan, maka ukuran campuran mineral tersebut disamakan dengan jalan pengayakan.

1. Shaking Table (meja goyang)
            Tabling adalah suatu proses konsentrasi untuk memisahkan antara mineral berharga dengan mineral tidak berharga, mendasarkan pada perbedaan berat jenis mineral melalui aliran fluida yang tipis. Oleh karena itu proses ini termasuk dalam Flowing Film Concentration. Alat yang digunakan adalah Shaking Table.
             Prinsip pemisahan dalam tabling ialah ukuran mineral harus halus karena proses konsentrasi ini mendasarkan pada aliran fluida tipis. Adanya gaya dorong air terhadap partikel yang sama besarnya tapi berbeda berat jenisnya, maka partikel yang ringan akan mengalami dorongan air yang lebih besar dari partikel berat. Dengan adanya gerakan maju mundur dari       ”head motion” maka partikel yang berat akan melaju lebih jauh dari partikel yang ringan sampai akhirnya partikel-partikel tersebut masuk ke tempat penampungan.
           Untuk mendapatkan aliran air yang turbulen maka dipasang alat yaitu ”riffle”, dengan demikian partikel yang ringan akan cenderung untuk meloncat dari riffle satu ke riffle lainnya dibanding partikel yang berat yang hanya akan menggelinding searah dengan riffle tersebut.
 Proses ini berjalan terus menerus sehingga antara mineral yang mempunyai berat jenis besar dengan yang ringan dapat terpisahkan.

Gaya-gaya yang bekerja dalam tabling adalah :

a. Gaya gesek antara partikel dengan dek (khusus partikel berat yang dominan)
b. Gaya dorong air (khusus partikel ringan lebih dominan)
c. Gaya gravitasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi produk, antara lain :

a. kemiringan dek
           Dek yang terlalu miring akan mempengaruhi kecepatan aliran air dan bila kecepatan aliran air tersebut terlalu cepat maka partikel ringan akan terbawa air semuanya sehingga yang tertinggal hanya mineral berat. Dengan begitu hasil yang didapatkan adalah produkta yang berkadar tinggi tetapi kapasitasnya sedikit. Untuk kemiringan yang kecil sehingga kecepatan aliran air lambat maka produkta yang didapat berkadar rendah dengan kapasitas besar. 
b. kecepatan feeding dan kemiringan
           Bila terlalu cepat pengumpananya dan kemiringan dek kecil, maka proses pemisahan akan berjalan kurang baik karena umpan tertumpuk dan akan masuk ke konsentrat. 
c. persen solid
            Bila terlalu encer pemisahan akan baik dan sebaliknya bila kental maka semua partikel akan masuk ke konsentrat.
d. jumlah dan panjang stroke
           Pengaruh terhadap proses pemisahan adalah stroke yang panjang untuk material kasar dan stroke kecil untuk material halus.
 Kelakuan partikel di dalam flowing film concentration dipengaruhi oleh beberapa faktor :
a. kemiringan dek
b. viscositas fluida
c. koefisien gesek antara partikel dengan dek
d. ketebalan dari ”fluid film” atau kecepatan dari aliran fluida
e. bentuk partikel
f. berat jenis
g. kekerasan permukaan dek
           Pada dek yang horisontal, tidak akan ada gerakan dari partikel. Partikel akan mulai bergerak bila dek mempunyai kemiringan.

 Macam-macam meja goyang (shaking table) antara lain :

a. Wilfley Table
          Alat ini berbentuk empat persegi panjang dengan riffle dibuat mulai dari ukuran pendek hingga panjang. Faktor yang sering diubah adalah kemiringannya.
b. Butchart Table
           Bentuk head motion hamper sama dengan wilfle table tetapi berbeda pada rifflenya. Riffle pada alat ini membengkok kearah atas. Dengan riffle ini material dipaksa untuk naik pada bagian riffle yang membelok kea rah atas sebelum sampai ke tempat konsentrat.
c. Card Table
               Riffle berbentuk triangular yang agak kasar dan pembuatannya langsung pada dek tersebut
d. Deister Overstorm, Plat O Table
              Pada dasarnya perbedaan macam-macam meja goyang ini terletak dari head motion dan bentuk rifflenya.

 Kapasitas dari table dipengaruhi oleh :

a. Ukuran umpan
b. Operasi yang dikehendaki
c. Perbedaan berat jenis antara mineral yang dipisahkan
d. Berat jenis rata-rata dari mineral yang akan dipisahkan
 
Gambar Shaking Table

2. Sluice Box
            Prinsipnya adalah memisahkan antara mineralberharga dengan yang tidak berharga mendasarkan atas gaya beratnya. Alat ini berbentuk box atau kotak yang bagian dalamnya dilengkapi dengan riffle, yang gunanya untuk menahan material yang mempunyai berat jenis relatif besar dibandingkan dengan material lain sehingga mampu mengimbangi gaya dorong dari aliran air.
            Jadi yang mempengaruhi berhasil tidaknya dalam melakukan operasi pemisahan dengan alat ini adalah :
a. Kecepatan aliran dan ketebalan aliran fluida
            Bila kecepatan dan ketinggian fluida terlalu besar maka mineral yang ada baik itu mineral berat maupun ringan dan ketebalan yang besar dari fluida akan membuat arus turbulen yang besar dan ini yang membuat material meloncat dari riffle.
b. Berat jenis material yang akan dipisahkan
            Berat jenis dari material harus cukup besar karena material itu harus dapat mengimbangi derasnya arus dengan gaya berat sehingga material itu akan dapat terhalangi oleh riffle. Bila material itu mampunyai berat jenis yang kecil, akan hanyut terbawa oleh aliran air.
c. Banyaknya air/fluida
            Bila air yang digunakan untuk memisahkan mineral ini hanya sedikit, maka mineral tersebut tidak akan dapat terpisahkan atau hasilnya adalah heterogen
d. Ketinggian riffle
              Ketinggian riffle harus sebanding dwngan ketebalan aliran air, paling tidak harus melebihi +/- 0,5 cm dari permukaan riffle
e. Panjang box
                Panjang box sangat menentukan karena makin panjang akan semakin besar kemungkinan material itu untuk tersangkut pada roffle sehingga hasilnya semakin besar
 
 Dalam sluice box ini, macam riffle ada dua :
a. Riffle memanjang
b. Riffle melintang
 Tahap-tahap dalam sluicing adalah :
a. Pemasukan umpan
b. Pencucian
c. Pengambilan konsentrat
         Khusus untuk pengambilan konsentrat maka riffle diangkat atau dibuka lalu disemprot dengan air, maka material yang dikehendaki itu dapat diambil dari sluice box tersebut.

3. Humphrey Spiral
             Humphrey Spiral merupakan alat penetrasi pemisahan mineral berat dan mineral ringan yang berbentuk spiral yang menggunakan gaya sentrifugal dan air sebagai media konsentrasi. Metode pemisahan ini teramasuk kedalam “gravity consenteration”.
Prinsip kerja dari alat ini adalah umpan dimasukkan kedalam kotak penampung umpan. Kemudian dengan menggunakan pompa air, larutan umpan dipompa keatas spiral. Larutan umpan akan terlebih dahulu melewati Hydrocyclon. Pada Hydrocyclon umpan dipisahkan menjadi mineral berat dan mineral ringan. Mineral berat akan keluar dari Hydrocylon melalui pipa bagian bawah, sedangkan mineral ringan keluar dari pipa bagian atas.
             Umpan memasuki saluran spiral dalam bentuk campuran yang hampir homogen. Ketika larutan air beserta umpan mengalir mengelilingi jalur spiral, pemisahan terjadi pada bidang vertikal. Pemisahan biasanya terjadi sebagai hasil perpaduan dari Hindered Settling dan Interstitial Trickling. Gaya Bagnol juga memberikan kontribusi yang besar. Hasilnya adalah: partikel-partikel yang berat akan mengalir pada daerah dengan kecepatan rendah, pada sisi dalam dari bidang spiral, sedangkan partikel-partikel yang ringan akan mengalir pada daerah dengan kecepatan tinggi, pada sisi luar bidang spiral.
               Pada daerah berkecepatan rendah diletakkan splitter, yaitu lubang yang didesain dan berfungsi untuk menampung mineral berat atau dalam hal ini adalah mineral berharga. Konfigurasi dan letak (posisi) dari splitter dapat diatur sesuai dengan konsentrat yang akan dihasilkan.
Hasil akhir yang didapat pada pemisahan dengan menggunakan metode Humphrey spiral adalah konsentrat, midling dan tailing.

Gaya yang Bekerja
o Gaya gravitasi
o Gaya gesek
o Gaya Sentrifugal
o Gaya dorong air

Variabel Operasi
a. Jumlah lingkaran spiral f. Konfigurasi spiral
b. Tipe spiral g. Kecepatan aliran air
c. Diameter spiral h. Bentuk dan ukuran butir partikel
d. Permukaan spiral i. Perbedaan density partikel
e. Ketinggian alat j. Laju pengumpanan


               Proses pemisahan ini dapat terjadi karena partikel yang berat akan mendekati pusat spiral atau berada di bagian bawah, sedangkan partikel yang ringan dan halus akan naik. Hal ini terjadi karena adanya gaya-gaya yang telah disebut diatas.
             Dalam pemisahan ini plp harus tetap dipertahankan agar besarnya persen solid antara 20% - 30%. Kapasitas alat ini mencapai 1 – 2 ton/jam dengan umpan pada 25% - 50% solid dengan ukuran normal 20#.


B. Mendasarkan Pada Aliran Air Vertikal (Jigging)
               Jigging adalah proses pemisahan ineral yang berharga dengan mineral tidak berharga berdasarkan pada perbedaan berat jenis mineral tersebut dengan aliran fluida yang vertikal
 Dalam jigging terjadi stratifikasi atau perlapisan pada partikel yang akan dipisahkan. Hal ini terjadi karena partikel-partikel tersebut berbeda berat jenisnya.
 Faktor-faktor yang mempengaruhi stratifikasi adalah :
1. Hindered Settling Classification
           Pada campuran material dengan cairan yang menjadi cairan crowded atau menjadi pulp, akan terjadi proses pengendapan material setelah mengalami halangan diantara partikel-partikel itu sendiri berdasarkan besar butir mineral. Untuk material dengan ukuran butir kecil tapi mempunyai berat jenis besar akan lebih dulu mengendap demikian juga untuk mineral besar dengan berat jenis besar juga akan mengendap lebih dulu dibandingkan dengan mineral berberat jenis ringan. Peristiwa ini terjadi pada saat jig mengalami pulsion sehingga ada aliran air ke atas yang akan membuat material tersebar atau terlempar ke arah atas. Material yang berat jenisnya kecil akan terlempar lebih jauh daripada mineral yang berat jenisnya besar.
           Jadi disini material yang mempunyai berat jenis besar tapi ukurannya kecil akan sama waktu mengendapnya dengan material yang besar tapi mempunyai berat jenis kecil, demikian juga sebaliknya.
2. Differential Acceleration
           Di dalam jigging partikel bergerak selama periode percepatan dan karena itu partikel berat akan mempunyai percepatan awal dan kecepatan jatuh lebih besar daripada partikel ringan.
3. Consolidation trickling
           Pada waktu akhir dari suction, partikel-partikel berukuran kecil tapi berat jenisnya besar akan mempunyai kesempatan untuk menerobos diantara partikel-partikel itu maupun kesempatan menerobos jog bed daripada mineral ringan dan kecil.

 Persyaratan untuk jig adalah harus ada :
1. Pengatur stroke
2. Pengatur underwater
3. Pengatur umpan/konsentrat
4. Screen dan raging disesuaikan

 Persyaratan untuk jig bed (ragging)
1. Mempunyai kecepatan mengendap antara mineral berat dan ringan
2. Tidak mudah hancur
3. Ukuran partikel jig bed harus lebih besar dari screen
4. Fluktuasi ukuran butir kecil

 Fungsi dari under water adalah :
1. Untuk mengeliminir ruangan yang vakum pada saat suction sehingga hisapan akibat suction agak berkurang
2. Menambah air

           Untuk memperkirakan apakah suatu mineral akan dapat dipisahkan dengan baik atau tidak dari mineral lainnya adalah dengan cara mengetahui criteria concentration.
  
dimana :
 dh = berat jenis mineral berat
 dl = berat jenis mineral ringan
 dm = berat jenis media pemisah
Jika harga CC :
- 2,50 = pemisahan dapat dilakukan untuk segala ukuran
- 1,75 = pemisahan hanya dapat dilakukan pada ukuran 65# - 100#
- 1,5 = pemisahan hanya dapat dilakukan pada ukuran 10#
- 1,00 = sulit dilakukan pemisahan



 Pembagian jig berdasarkan sieve atau screen :

1. Fixed Sieve Jig

a. Fix Sieve Plunge Jig
            Alat yang termasuk didalamnya adalah Harz jig. Penggerak alat ini adalah plungger yang bergerak naik turun sehingga menimbulkan suctiondan pulsion. Tempat konsentrat terletak di bagian bawah sedangkan dibagian atas tempat keluarnya tailing, ini semua terletak di bagian atas screen. Alat ini terbuat dari kayu atau beton, yang terdiri dari beberapa kompartemen yaitu konsentrat, middling dan tailing.
b. Fixed Sieve Air Pulsator Jig
             Contoh alat ini adalah Baum jig. Alat ini mempunyai fixed sieve (a) yang dilalui air yang terdorong karena tekanan udara. Secara mekanis tekanan udara dikontrol oleh valve (b) menuju closed chamber (c) dan selanjutnya ke ruang bawah kompartemen sieve. Perubahan kecepatan tekanan udara pada closed chamber dikendalikan oleh perangkat mekanisme valve. Screen pengeluaran dari depan yang digerakkan aleh mekanisme float (d). Material ringan dikeluarkan melalui bagian atas. Alat ini digunakan dalam pencucian batubara.
c. Fixed Sieve Diaphragma Jig
              Alat yang termasuk jenis ini adalah Bendelari jig. Gerakan pulsiondan suction dehasilkan dari diaphragma yang terbuat dari karet. Diaphragma mengembang dan mengempis sehingga menimbulkan gerakan ke atas. Diaphragma terletak pada bagian dalam dari alat tersebut yang digerakkan oleh torak yang naik turun karena dihubungkan dengan eksentrik. Under water disalurkan pada bagian bawah saringan melalui sebuag klep pada saat diaphragma bergerak turun.
d. Fixed Sieve Pulsator Jig

2. Movable Sieve Jig
                Yang termasuk movable jig adalah hancock jig. Alat ini berupa tangki yang berbentuk rectangular atau kotak persegi panjang dengan sieve yang bergerak dan dijalankan secara mekanik. Gerakan dari sieve tidak hanya naik turun tapi juga ke depan belakang dengan percepatan yang besar. Konsentrat dikumpulkan pada hutch dari kompartemen terakhir. Kapasitas sangat besar, dari 300 – 600 ton per hari dengan mesin ukuran panjang 25 ft dan lebar 4 ft.

C. Mendasarkan Pada Berat Jenis Media
               Dense media separation adalah pemisahan material satu dengan lainnya mendasarkan atas cairan media yang berat dan umumnya tidak bereaksi langsung dengan material yang akan dipisahkan.
 Ada tiga macam medium yang digunakan, yaitu :
- larutan garam dan air
- organic liquid
- suspensi antara solid dan air
 Proses pemisahannya berdasarkan sink (tenggelam) dan float (mengapung)
 Tempat pemisah (alat yang digunakan) adalah :
- drum separator
- huntington heberlein sink-float
- wemco cone separator
Dense Media Separation ini dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :

1. Heavy Liquid Separation (HLS)
               Adalah suatu cara pemisahan yang mendasarkan pada perbedaan berat jenis mineral dengan menggunakan media pemisah suatu liquid yang biasanya merupakan cairan organik.
 Cairan yang sering digunakan adalah :
- Tetra Bromethane (C2H2Br4 – SG = 2,96)
- Ethylene Dibromide (C2H4Br2 – SG = 2,17)
- Penta Chlorethane (C2HCl5 – SG = 1,68)
- Trichlorethylene (C2HCl3 – SG = 1,46)
- Calcium Chloride (CaCl2 – SG = 1,55)
Keuntungan HLS adalah :
a. Peralatan yang dibutuhkan relative kecil
b. Specific gravity dapat diperhitungkan secara tepat
   
c. Cairan dapatmudah dipisahkan dari produkta jika percobaan telah selesai
d. Percobaan dengan menggunakan HLS akan menghasilkan produkta yang optimum
Kerugian HLS adalah biaya pengolahannya relatif mahal.

 Industri yang menggunakan HLS dalam produksinya adalah :

a. Lessing Process
            Merupakan proses untuk memisahkan batubara dari pengotornya. Sebagai medium pemisahnya adalah CaCl2. Biasanya batubara yang dipisahkan dengan proses ini berukuran 60#. Hasilnya merupakan batubara yang bersih dan ringan. Pemisahannya menggunakan elevator.
b. Bertrand Process
            Dalam proses ini cairan yang digunakan juga CaCl2. Untuk mengurangi pemakaian dari medium ini maka dilakukan dengan cara counter washing system, yaitu dengan jalan menyemprotkan cairan dengan spesific gravity dari media yang bertahap, misalnya : 1,05; 1,08; 1,25; 1,40 dan seterusnya ke dalam batubara yang dimasukkan ke dalam meja goyang.
 Maksud disemprotkannya dengan specific gravity yang berurutan adalah bila material langsung disemprotkan dengan cairan SG = 1,40 maka material akan menyerap cairan berat ini dan lainnya akan lebih kecil dari 1,40. Padahal cairan dengan SG ini mahal harganya, lebih mahal daripada cairan dengan SG = 1,05 sehingga proses ini akan memakan biaya tinggi. Sekarang ini cara HLS sudah tidak banyak lagi dipakai, hanya digunakan untuk pengujian di laboratorium.
c. Du Pont Process
             Pada proses ini biasanya material tidak langsung dilakukan pemisahan dengan cairan, tetapi dikerjakan dulu pada suatu tempat yang mempunyai cairan dengan SG yang rendah. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi penyerapan.

 Syarat yang harus dipenuhi adalah :

i. Bijih harus dilakukan preparasi agar tidak ada yang berukuran halus
ii. Digunakan parting liquid, harus mempunyai kelarutan yang rendah terhadap air
iii. Viscositas rendah
iv. Diharapkan mempunyai tekanan uap yang rendah, stabil dan tidak mudah terbakar
v. Tempat pemisahan harus tertutup untuk menghindari penguapan karena parting liquid ada yang beracun
vi. Diharapkan ada sirkulasi dari parting liquid
 Yang dipakai untuk parting liquid antara lain ; starch asetate 0,01% dan tannic acid

2. Heavy Media Separation (HMS)
                Di dalam HMS ini umpan harus diayak terlebih dahulu untuk menghilangkan bijih yang berukuran kecil dan juga menggunakan pencucian. Butir halus diayak dan slime dicuci karena partikel yang halus akan menambah kekentalan dari medium. Selain itu suspensi yang digunakan harus dapat disirkulasikan kembali.
 Suspensi ini terdiri dari :
a. Campuran antara magnetit dan air
b. Ferro silicon SG = 6,7 – 6,9
c. Galena SG = 7 dengan air
 Mekanisme HMS :
a. Oversize 10# masuk ke dalam cone yang berisi media dengan SG tertentu
b. Pada cone terjadi pemisahan (sink and float). Secara terpisah Float dan Sink dipompakan ke drainage screen
c. Material tercuci maupun material gangue disemprot dengan air agar material itu terbebas dari media
d. Air dan media diproses kembali untuk mendapatkan SG tertentu dengan memasukkannya ke dalam cone
e. Media yang lolos saringan dikembalikan lagi ke cone.

5 komentar:

  1. thanks atas semua pengetahuan yang saya dapatkan dari blog anda..

    BalasHapus
  2. trims..sangat membantu dalam pembutan laporan saya

    BalasHapus
  3. Mohon informasi untu Lab yang bisa melakukan pengetesan heavy mineral di bahan tambang atau sand dengan menggunakan heavy liquid. Terima kasih atas informasinya.

    BalasHapus
  4. untuk materi Hindered Settling Classification, Differential Acceleration, Consolidation trickling masih ada yang lain gan soalnya lagi butuh?....

    BalasHapus