BAB vi Pengolahan Bahan Galian

BAB VI
MAGNETIC SEPARATION



            Magnetic Separation adalah adalah suatu cara pemisahan mineral atau bijih yang mendasarkan pada sifat kemagnetannya. Hal ini dapat dilakukan karena bijih yang terdapat di alam mempunyai sifat kemagnetan yang berbeda-beda antara bijih yang satu dengan yang lain. Ada yang sifat kemagnetannya tinggi (ferromagnetic), lemah (paramagnetic) dan non magnetic (diamagnetic).

1. Diamagnetic
             Merupakan sifat mineral yang ditolak sepanjang garis gaya magnet, jika mineral tersebut dalam medan magnet. Hal ini disebabkan karena mineral tersebut sukar menyesuaikan medan magnet sekitarnya, karena sifat kemagnetanya berubah-ubah.
Contoh bijih antara lain ; garnet, pyrit, kuarsa, kalsit, cassiterite (non magnetic)
2. Paramagnetic
             Merupakan sifat mineral yang tertarik sepanjang garis gaya magnet, jika mineral tersebut berada dalam medan magnet. Hal ini disebabkan karena sifat kemagnetannya mudah menyesuaikan dengan keadaan medan magnet sekitarnya.
Contoh bijih antara lain ; siderit, hematit, pyrhotit, limonit (weakly magnetic)
3. Ferromagnetic
               Sama dengan paramagnetic hanya saja lebih kuat bila dibandingkan dengan paramagnetic.
Contoh bijih antara lain ; magnetit, ilmenit, franklinite (strongly magnetic).

            Medan magnet suatu magnet merupakan suatu ruangan yang mengitari magnet yang masih dipengaruhi oleh magnet itu sendiri. Medan magnet digambarkan oleh garis gaya magnet, sedangkan besarnya gaya tarik menarik maupun gaya tolak menolak yang ditimbulkan oleh kutub-kutubnya, menurut hokum coulomb sebesar :
  
dimana :
F = gaya tolak menolak atau gaya tarik menarik
m1,2 = kekuatan kedua kutub magnet
d = jarak antara kedua kutub
  = magnetic permeability 

          Apabila suatu mineral diletakkan dalam medan magnet (H), maka benda tersebut akan menjalani induksi magnet (B) sebesar :
 B = H + M
         dimana M adalah magnetisasi suatu bahan yang dinyatakan dalam Tesla( besarnya dalam ruang hampa = 0).
Suatu medan magnet dapat dinyatakan dalam Magetic Flux Density dengan satuan tesla, dimana dan 1 tesla = 104 gauss.
 Perbandingan antara magnetisasi suatu bahan (M) dengan intensitas medan magnet (H) disebut Manetic Susceptibility (K).
 Mineral magnetik dapat tertarik oleh salah satu kutub magnet yang bekerja pada mineral tersebut. Gaya magnet tersebut tergantung dari besarnya intensitas medan magnet dan gradient medan magnetnya. Untuk membangkitkan intensitas medan magnet dan gradien medan magnet dalam alat magnetic separator digunakan berbagai macam cara.
 Gaya-gaya yang bekerja dalam magnetic separator adalah :
- gaya magnet
- gaya hambatan yang terdiri dari gaya gravitasi, gaya hambatan hidrodinamis, gaya gesek, gaya momen/gaya sentrifugal.

A. Mekanisme Pemisahan
 Ada beberapa macam mekanisme pemisahan dengan mengunakan magnetic separator, yaitu :
1. Horisontal 
Pada sistem ini letak kutub magnet dibuat mendatar, sedang umpan dijatuhkan melalui garis-garis gaya medan magnet yang posisinya horisontal. Maka mineral yang bersifat magnetik akan tertarik kearah kutub positif (yang dibuat runcing agar lebih memusat dan kuat), sedangkan mineral non magnetik akan jatuh lurus ke bawah. 
2. Vertikal
Pemisahan secara vertikal maka kutub magnet juga diposisikan vertikal, dimana kutub positif terletak di atas, sedangkan yang negatif terletak di bawah. Di antara kedua kutub tersebut diletakkan dua buah belt conveyor yang saling bersilangan.
Umpan diletakkan pada belt bagian bawah, ketika melalui medan magnet akan terjadi pemisahan antara mineral magnetik dan non magnetik. Mineral magnetik akan menuju belt conveyor atas dan setelah keluar dari pengaruh medan magnet akan dilepas dan ditampung dalam bak mineral magnetik. Sedangkan mineral non magnetik akan ikut terus dengan belt conveyor bawah dan ditampung dalam bak mineral non magnetik.
3. Drum Magnetic
             Pemisahan cara ini digunakan untuk material yang mempunyai sifat kemagnetan tinggi.
Ada beberapa tipe pemisahan, diantaranya :
a. Belt conveyor dengan pulley yang diberi magnet, sehingga apabila ada material yang                                mengandung magnet akan tertarik kearah pulley (menempel pada belt conveyor) dan akan terlepas setelah pengaruh kemagnetan tidak ada. Sedangkan mineral non magnetik akan terlempar dari belt conveyor karena gaya sentrifugal dan ditampung sebagai mineral non magnetik.
b. Suatu drom yang diputar pada porosnya biasanya terbuat dari alumunium, bagian dalamnya dipasang medan magnet tetap menyudut 120o. Magnet ini tidak ikut berputar, maka antara mineral magnetik dan non magnetik dapat dipisahkan.
4. Roll Induksi
Suatu roll yang berputar terletak antara dua kutub positif dan negative dari primary electromagnet, sehingga roll tersebut dipengaruh ioleh medan magnet. Apabila dimasukkan mineral diantara roll dengan kutub positif maka mineral magnetic akan dapat dipisahkan dengan non magnetic.

B. Macam Magnetic Separator
 Secara umum magnetic separator dibedakan menjadi dua tipe, yaitu :
1. Primary Magnet Type
Dalam Primary Magnet Type ini magnet yang digunakan adalah magnet langsung yang dipasang pada alat tersebut. Yang termasuk dalam jenis ini adalah :
a. Magnetic Pulleys
 Mineral non magnetic akan terjatuh karena tidak tertarik oleh magnet pada separator dan karena gaya gravitasinya sendiri. Sementara mineral magnetic akan terus menempel pada belt conveyor sampai pada suatu titik saat gaya magnet sudah tidak menjangkau lagi dan akhirnya akan jatuh ditempat yang sudah tersedia.
b. Drum Type Magnetic Separator
 Alat ini dipergunakan untuk mineral yang mempunyai sifat kemagnetan yang kuat. Terdiri dari drum yang pada bagian dalamnya ditempatkan magnet tetap (stasioner), luas magnet pada drum ini lebih kurang sepertiga bagian dari kelilingnya.
 Material yang menempel adalah yang bersifat magnetik kuat dan yang non magnetik akan jatuh karena gaya gravitasinya. Drum yang digunakan tidak hanya satu saja, jumlahnya disesuaikan dengan kebutuhan. Drum-drum tersebut diberi magnet drngan kekuatan yang tidak sama besar, dari yang kekuatan besar terus mengecil. Hal ini dimaksudkan agar material yang tertarik benar-benar mineral magnetic.
 Alat yang termasuk drum type adalah Ball Norton Drum Separator
c. Belt Magnetic Separator
 Alat ini dipergunakan untuk material yang gaya kemagnetanya lemah dengan proses kering sedangkan yang gaya kemagnetannya kuat dengan proses basah. Contoh dari alat ini adalah Wetherill Rowans Cross-Belt.

2. Secondary/Induksi Magnet Type
 Alat ini terdiridari kumparan kawat (coil) yang diberi arus listrik sehingga menimbulkan gaya-gaya magnet, yang selanjutnya menimbulkan juga medan magnett. Medan magnet ini yang menginduksi rotor sehingga rotor tersebut bersifat magnetik. Alat ini digolongkan dalam induksi magnet separator/secondary magnet separator type. Contohnya Dings Incuded-roll Separator.

 Syarat yang harus dipenuhi pada Magnetic Separator adalah :
1. Alat harus menimbulkan medan magnet yang mengumpul (konvergen) sehingga kekuatan positif (+) besar.
2. Intensitas medan magnet harus dapat siatur dengan mudah.
3. Material umpan dalam medan magnet harus merata.
4. Ada peralatan yang dapat memisahkan mineral magnetik dan non magnetik.
5. Kecepatan bergerak material dalam medan magnet harus dapat dikendalikan.
6. Terdapat alat penampung middling.
7. Peralatan tidak banyak bergerak karena dapat mempengaruhi medan magnet.
 Hal terpenting dalam pemisahan adalah partikel harus terliberasi sempurna dan celah antara magnet dengan material tidak boleh terlalu jauh karena mempangaruhi gaya tarik magnet dan gaya gesek.
 Kapasitas magnetic separator tergantung pada ukuran butir, kekuatan magnet. kecepatan feeding dan kecepatan putar rotor.
  Kemiringan dari kurva magnetisasi merupakan magnetic susceptibility :
 
           magnetic susceptibility bernilai positif dan berupa garis lurus, konstan negative untuk diamagnetic ( atau hampir lurus ) dan bervariasi untuk ferromagnetic tergantung pada medan magnet dan induksi magnet.
Apabila material ferromagnet berada dalam medan magnet, maka momen dipole dari material ferromagnet akan berubah apabila telah mencapai taraf jenuh magnet. Apabila medan magnet tersebut dipindahkan, maka momen dipole magnet akan berkurang akan tetapi tidak mencapai nol. Seperti proses induksi magnet yang dikenakan pada sekumparan kawat yang prosesnya merupakan proses tidak reversible. Proses ini disebut dengan akan berubah apabila telah mencapai taraf jenuh magnet. Apabila medan magnet tersebut dipindahkan, maka momen dipole magnet akan berkurang akan tetapi tidak mencapai nol. Seperti proses induksi magnet yang dikenakan pada sekumparan kawat yang prosesnya merupakan proses tidak reversible. Proses ini disebut dengan hysteresis. Sebelum membahas peralatan yang digunakan pada percobaan ini maka terlebih dahulu akan dibahas mengenai gaya magnetic dan perumusan matematisnya.

Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Pemisahan Magnetik (Magnetik Separation)
a. Gaya Magnetik
 Gaya magnetik pada partikel kecil dalam percobaan tekadang sulit untuk dianalisis. Fenomena ini dapat dibayangkan sebagai titik dipole magnet dikelilingi oleh massa partikel. 
 
( momen magnet dari partikel dengan volume V)
 Induksi magnet pada pusat massa partikel.
Dimana magnetisasi adalah . dan adalah suseptibilitas dari magnet dan medium (dilambangkan dengan subscript m ). 
  
Dari persamaan ini, gaya magnetic dari suatu partikel bergantung dari kuat medan magnet yang diberikan dan gradien medan magnet yang diinduksikan. Kuat medan magnet dan besarnya gradient induksi ini dapat diaplikasikan dalam partikel di semua alat pemisahan magnetic, dan menghasilkan berbagai variasi nilai dan geometri. Bentuk matrik medan magnet dapat berbagai macam seperti bentuk sphere dan silinder .

b. Competing Force ( Gravitasi, Sentrifugal, Friksi ( Gaya Inersia ) )
 
( = densitas medium fluida yang digunakan )
( g = percepatan graviasi )
Dalam aliran laminar, gaya gesek partikel dengan fluida (hydrodynamic drag force) sesuai dengan Hukum Stoke :
  ( = kecepatan dari partikel relative terhadap fluida, = viskositas dari medium ( fluida ) )
         Gaya gravitasi seperti terlihat di atas bergantung kepada pangkat 3 diameter, dan gaya gesek partikel bergantung pada pangkat 1 diameter partikel. Untuk alat pemisah kering ( dry magnetic separator ) yang memisahkan partikel relative besar, maka gaya magnetic harus cukup untuk menahan partikel terhadap competing force gravitasi. Dalam pemisah basah ( wet magnetic separator ) dari partikel kecil, gaya magnetic harus lebh besar dari gaya gesek partikel.
 
Electrostatic Separator
Mekanisme elektrostatik separator menyaratkan ada tiga tahap yang harus dilalui yaitu proses charging dari partikel, pemisahan yang terjadi pada permukaan tanah, dan pemisahan partikel melalui lubang sempit. 
 Mekanisme pengeluaran partikel :


1. Mengontakkan partikel yang berbeda
             Ketika permukaan dari dua pertikel yang berbeda didekatkan dan disentuhkan dan kemudian dipisahkan, partikel yang satu menjadi positif dan yang lainnya menjadi negative. Daerah kontak antara partikel ini cukup kecil, oleh karena itu untuk membangun daerah charge partikel yang akan dipisahkan, proses charge ( pengisian muatan ) memerlukan kontak beberapa kali. Hal ini terutama terjadi apabila ada pergerakan bulk, apabila partikel memiliki sifat isolator maka densitas dari permukaan charge dapat menjadi basis bagi proses konsentrasi.
Teori mengenai mekanisme ini sangatlah komplek, akan tetapi proses perpindahan muatan ini terjadi karena transfer electron, meskipun pada beberapa system hal ini terjadi karena adanya perpindahan ion.
2. Charging Oleh Ion Bombardment
           Ion atau electron bombardment melalui udara adalah lebih kurang seperti proses konduktivitas listrik melaui media udara. Gas berbeda dari liquid dan padatan dalam hal proses menghantarkan listrik. Logam, baik itu berada dalam fasa liquid dan padatan, seperti logam oksida dan silikat, dan didalam larutan aqueous, muatan listrik dihantarkan oleh ion. Akan tetapi dalam gas terutama dalam kondisi netral, molekul gas yang terpisah bertindak sebagai material insulator baik. 
3. Charging oleh Induksi
            Apabila partikel ditempatkan dalam konduktor yang digroundkan dalam keberadaan medan listrik, partikel secara cepat akan membentuk permukaan pengisian muatan oleh induksi. Baik konduktor maupun non konduktor terpolarisasi, akan tetapi partikel konduktor memiliki permukaan equipotensial melalui kontak dengan konduktor yang digroundkan. Partikel non konduktor akan tetap terpolarisasi.