Grind

LABORATORIUM SATUAN OPERASI SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

MODUL : Grinding and Sizing PEMBIMBING : Tri Haryadi

Praktikum

: 28 Febuari 2013

Penyerahan

: 07 Maret 2013

(Laporan)

Oleh: Kelompok

:X

Nama

: 1. Azka Marta Kintara 2. Maria Stephanie

Kelas

,NIM.111411005 ,NIM.111411021

: 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013

GRINDING AND SIZING I.

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Grinding adalah istilah pemecahan dan penghalusan atau penghancuran (size reduction) meliputi semua metode yang digunakan untuk mengolah zat padat menjadi ukuran yang lebih kecil. Di dalam industri pengolahan, zat padat diperkecil dengan berbagai cara sesuai dengan tujuan yang berbeda-beda. Bongkah-bongkah biji mentah dihancurkan menjadi ukuran yang mudah ditangani, bahan kimia sintesis digiling menjadi tepung, lembaran-lembaran plastik dipotong-potong menjadi kubus atau ketupat-ketupat kecil. Produk-produk komersial biasanya harus memenuhi spesifikasi yang sangat ketat dalam hal ukuran maupun bentuk partikel-partikelnya yang menyebabkan reaktifitas zat padat itu meningkat. Pemecahan itu juga memungkinkan pemisahan komponen yang tak dikehendaki dengan cara-cara mekanik, system ini juga dapat digunakan memperkecil bahan-bahan berserat guna memudahkan proses penanganannya. Pengayakan terutaman ditujukan untuk pemisahan campuran padat-padat. Sistem pemisahan ini berdasar atas perbedaan ukuran. Ukuran besar lubang ayak (atau lubang kasa) dari medium ayak dipilih sedemikian rupa sehingga bagian yang kasar tertinggal di atas ayakan dan bagian-bagian yang lebih halus jatuh melalui lubang. Diusahakan untuk dapat melakukan pemisahan yang diinginkan secepat mungkin. Untuk mencapai hal ini, bahan yang diayak digerakkan terhadap permukaan ayakan. Pada umumnya, gerakan diperoleh dengan gerakan berputar, bolak-balik, atau turun naik.

1.2 Tujuan Percobaan

1. Menentukan ukuran (diameter) partikel umpan (feed) yang berbentuk padatan dan produk grinding dengan menggunakan analisis ayakan. 2. Menghitung energy kominusi yang dibutuhkan untuk mereduksi ukuran diameter umpan (Dpawal) menjadi produk (Dpakhir). 3. Menghitung Dp rata-rata 4. Menentukan efisiensi ayakan

II. DASAR TEORI

GRINDING Grinding adalah proses pengurangan ukuran partikel bahan olahan dari bentuk besar/kasar di ubah menjadi ukuran yang lebih kecil (proses pemecahan atau penggilingan). Proses pemecahan/penggilingan ada 4 metode, yaitu: 1. Potongan (cutting), bahan olahan di grinding dengan menggunakan benda tajam. 2. Pukulan (impact), bahan olahan di grinding dengan menggunakan benda tumpul. 3. Tekanan (compression), bahan olahan di grinding dengan di tekan arah tegak lurus dari landasan. 4. Gesekan (attrition), bahan olahan di grinding dengan di gesek arah sejajar dr landasan. Berdasarkan bahan olahan, grinding di bagi menjadi 3 golongan yaitu: 1. Pemecah kasar Pemecah kasar pada umumnya bahan olahan untuk di pecah langsung dari alam. Untuk pemecah kasar meliputi: a. Pemecah rahang / Jaw crusher. b. Pemecah kerucut / Cone crusher

2. Pemecah menengah Pemecah menengah pada umumnya bahan olahan untuk di pecah berasal dari hasil olahan pemecah kasar. Untuk pemecah menengah meliputi : a. Pemecah putar b. Pemecah keeping c. Desintegrator / Dismembrator d. Pemecah palu

3. Penggiling Bahan olahan, masuk dari atas ke dalam ruang penggilingan, ini dicapai dengan menggunakan udara terkompresi, ditiup dalam melalui titik injeksi berpusat. Proses penggilingan dicapai dengan dampak dan penggilingan partikel satu sama lain. Pengelompokan terpadu memilih partikel dari ukuran yang dibutuhkan dan mengembalikan ukuran partikel yang tidak diinginkan kembali ke proses penggilingan sampai ukuran yang dibutuhkan tercapai.

PENGAYAKAN (SIZING/SCREENING) Pengayakan (sizing/screening) merupakan salah satu metode pemisahan partikel sesuai dengan ukuran yang dikehendaki. Metode ini dimaksudkan untuk memisahkan fraksifraksi tertentu sesuai dengan keperluan dari suatu material yang baru mengalami grinding. Ukuran yang lolos melalui saringan biasanya disebut sebagai undersize dan partikel yang tertahan disebut oversize. Beberapa jenis ayakan yang sering digunakan antara lain : 1.

Grizzly, merupakan jenis ayakan statis, dimana material yang akan diayak mengikuti aliran pada posisi kemiringan tertentu.

2. Vibrating screen, ayakan dinamis dengan permukaan horizontal dan miring digerakkan pada frekuensi 1000 sampai 7000 Hz. Ayakan jenis ini mempunyai kapasitas tinggi, dengan efisiensi pemisahan yang baik, yang digunakan untuk range yang luas dari ukuran partikel. 3. Oscillating screen, ayakan dinamis pada frekuensi yang lebih rendah dari vibrating screen (100-400 Hz) dengan waktu yang lebih lama. 4. Reciprocating screen, ayakan dinamis dengan gerakan menggoyang, pukulan yang panjang (20-200 Hz). Digunakan untuk pemindahan dengan pemisahan ukuran.

5. Shifting screen, ayakan dinamis dioprasikan dengan gerakan memutar dalam bidang permukaan ayakan. Gerakan actual dapat berupa putaran, atau getaran memutar. Digunakan untuk pengayakan material basah atau kering. 6. Revolving screen, ayakan dinamis dengan posisi miring, berotasi pada kecepatan rendah (10-20 rpm). Digunakan untuk pengayakan basah dari material-material yang relatif kasar, tetapi memiliki pemindahan yang besar dengan vibrating screen. Diameter partikel dapat diukur dengan berbagai cara. Untuk partikel berukuran besar (> 5 mm) dapat diukur secara langsung dengan menggunakan micrometer. Untuk partikel yang sangat halus diukur dengan menggunakan ukuran ayakan standar. Ukuran ayakan dinyatakan dalam dua cara, dengan angka ukuran mesh (jumlah lubang dalam inchi persegi ) dan dengan ukuran aktual dari bukaan ayakan dengan ukuran partikel besar ( dalam mm atau inchi). Ada beberapa perbedaan yang standar dalam penggunakan ukuran ayakan tetapi yang penting adalah memperoleh standar tertentu dalam penentuan ukuran partikel yang kita kehendaki. Tabel di bawah ini menunjukan daftar nomor mesh yang bersesuaian untuk ayakan baku Tyler.

ayakan Tyler Mesh Number

(in)

(mm)

Mesh Number

3

0.263

6.68

35

0.0164 0.417

4

0.185

4.699

48

0.0116 0.295

6

0.131

3.327

65

0.0082 0.208

8

0.093

2.362

100

0.0058 0.147

10

0.065

1.651

150

0.0041 0.104

14

0.046

1.168

200

0.0029 0.074

20

0.0328 0.833

270

0.0021 0.053

28

0.023

400

0.0015 0.038

0.589

(in)

(mm)

Diameter rata-rata partikel antar ayakan berdasarkan ayakan Tyler, misal partikel yang lolos melalui ayakan 150 mesh tetapi tertahan pada 200 mesh dilambangkan dengan partikel –150/+200 mesh. Berikut tabel diameter partikel rata-rata penentuan ayakan Tyler.

Diameter partikel rata-rata berdasarkan ayakan Tyler Ukuran ayakan

Diameter partikel Dp (in)

-10/+14

0.0555

-14/+20

0.0394

-20/+28

0.0280

-28/+35

0.0198

-35/+48

0.0140

-48/+65

0.0099

-65/+100

0.0070

-100/+150

0.0050

-150/+200

0.0035

Bentuk Bahan yang Diayak dan Permukaan Ayakan Permukaan ayak dapat terdiri atas berbagai macam bahan: 1. Batang Baja Batang-batang baja berjarak sedikit satu sama lain. Batang ini digunakan untuk mengayak bahan kasar seperti: batu, batu bara, dll. 2. Pelat Berlubang Garis tengah lubang biasanya 1 cm atau lebih. Ukuran tebal pelat meningkat sesuai dengan bertambah besarnya garis tengah lubang. 3. Anyaman Kawat Biasa dipakai kawat baja, karena kuat. 4. Sutera Tenun Bahan ini digunakan untuk mengayak zat yang sangat halus, seperti bunga dan tepung. 5. Rol Berputar Permukaan ayak semacam ini terdiri atas sejumlah rol berusuk yang disusun berdampingan dan digerakkan dengan kecepatan berlainan. Pengayakan pada permukaan ayak semacam ini adalah sangat efektif.

Untuk semua instalasi ayak berlaku bahawa, bahan ayak harus tersebar merata di atas permukaan ayak. Selanjutnya, penting pula untuk mengatur kecepatan takar sesuai dengan kapasitas ayakan. Dengan cara demikian dapat dicegah pembebanan lebih atau kurang.

Instalasi ayak yang paling banyak dipakai dapat dibagi menjadi empat kelompok utama yaitu: 

ayakan statis



ayakan tromol



ayakan kocok



ayakan getar

Ayakan Peneliti Ayakan ini tersusun atas beberapa jenis ukuran lubang ayaka yang teliti. Ayakan ini ditempatkan dalam sebuah aparat getar secara bersusun ke atas. Makin ke atas lubang ayak semakin besar. Di samping diberi getaran, ayakan ini sering juga diberi ayunan. Denagn cara demikian, diperoleh fraksi-fraksi. Dari fraksi ayak dapat disimpulkan ukuran bagian-bagian halus suatu produk tertentu dalam batas yang ditetapkan dan memenuhi spesifikasi.

Faktor-faktor yang menentukan Pemilihan Ayakan Faktor-faktor berikut sangat penting. (1) Jumlah (2) Ukuran (3) Penyebaran ukuran (4) Bentuk (5) Massa jenis (menentukan kekuatan ayakan) (6) Kekerasan (menentukan kecepatan aus) (7) Jenis zat (lembab, lengket, dll).

EFEKTIVITAS AYAKAN Pengayakan adalah satu metode yang mudah dan cepat untuk penentuan ukuran partikel dan pemisahan. Meskipun demikian, metode ini tidak dapat disebut sebagai metode sangat akurat. Sebab, pada bentuk partikel tak beratruran, kemudahan lolos dari lubang ayakan tergantung pada arah gerakan partikel.

III. PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 1. Bahan padatan : zeolit, pasir dan batuan lain 2. Ayakan getar 3. Ball Mill 4. Bola baja/keramik 5. Motor penggerak ball mill dan perlengkapannya 3.2 Cara Kerja

1. Timbang material/bahan yang akan digunakan sebanyak 250 gram 2. Ayak material tersebut dengan ayakan getar, susun ukuruan ayak bukaan paling besar paling atas disusun ke bawah sampai pada bukaan ayakan paling kecil dan pan 3. Timbang masing-masing fraksi yang berada dalam ayakan sesuai dengan ukuran 4. Buat analisa ayak dan kurva hubungan % kumulatif lolos dengan ukuran 5. Tentukan Dp awal dari kurva dengan menarik 80% kumulatif lolos 6. Buka tutup ball mill dan masukan material bersama bola keramik/baja 7. Letakkan ballmill dia atas silinder, setting kecepatan putaran motor, hidupkan motor penggerak dan matikan setelah 30 menit 8.

Buka ballmilll keluarkan materialnya

9. Tentukan ukuran/diameter produk dengan analisis ayakan sesuai dengan langkah 2 sampai dengan langkah 5 10. Tentuakan energi kominusi dengan hukum Bond

IV. DATA PENGAMATAN  Kecepatan putar sizing = 40 rpm  Lama waktu putar = 10 menit  Kecepatan putar grinding = skala 1  Lama waktu grinding = 30 menit (15 menit arah putaran ke kanan, 15 menit arah putaran ke kiri) 1. Bahan 1 = zeolit Massa zeolit = 250.08 gram Ukuran (mm) +2 -2/+1,40 -1,.40/+1 -1/+0,20 -0,20/+0,112 -0,112/+0,05 -0,05/ 0 TOTAL

Massa Awal (gram) 173,77 28,89 16,83 16,17 6,61 5,73 1,02 249,02

Massa Akhir (gram) 168,31 24,44 16,17 20,38 10,58 6,27 0,52 246,67

2. Bahan 2 = pasir Massa pasir = 250.07 gram Ukuran (Mm) +2 -2/+1,40 -1,.40/+1 -1/+0,20 -0,20/+0,112 -0,112/+0,05 -0,05/ 0 TOTAL

Massa Awal (gram) 202,95 16,73 13,79 14,21 1,4 1,09 0,01 250,18

Massa Akhir (gram) 188,48 15,29 12,59 25,56 6,07 1,66 0,01 249,66

3. Bahan 3 = batuan lain Massa batuan lain = 250.10 gram Ukuran (Mm) +2 -2/+1,40 -1,.40/+1 -1/+0,20 -0,20/+0,112 -0,112/+0,05 -0,05/ 0 TOTAL

Massa Awal (gram) 230,12 10,84 5,35 3,05 0,23 0,25 0 249,84

Massa Akhir (gram) 219,48 10,53 6,65 8,04 3,33 1,09 0,04 249,16

Massa Akhir (gram)

% berat akhir

V. PENGOLAHAN DATA 1. Bahan 1= Zeolit  Tabel perhitungan

Ukuran (mm)

+2 -2/+1,40 -1,.40/+1 -1/+0,20 -0,20/+0,112 -0,112/+0,05 -0,05/ 0 TOTAL

Massa Awal (gram) 173.77 28.89 16.83 16.17 6.61 5.73 1.02 249.02

168.31 24.44 16.17 20.38 10.58 6.27 0.52 246.67

%berat awal 69.78 11.6 6.758 6.493 2.654 2.301 0.41

% kumulatif awal

68.23 9.908 6.555 8.262 4.289 2.542 0.211 -

% kumulatif akhir

100 61.61 39.24 17.75 8.97 1.355

100 68.81 48.18 22.17 8.665 0.664 -

 Grafik hubungan antara % kumulatif lolos terhadap ukuran

Kurva % Kumulatif vs Dp 120 y = 45.872x + 1.7482 R² = 0.9729

% Kumulatif Lolos

100 80

y = 47.205x + 3.9488 R² = 0.9833

60 40

zeolit awal 20

zeolit akhir

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

Dp

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp awal = 1.706 mm = 1706 µm Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp akhir = 1.611 mm = 1611 µm  Energy kominusi Rumus yang digunakan : √

√

Wi = work indeks = 13.81 (for all material tasted) √

√

kWh/ton  Dp rata-rata Rumus yang digunakan : = 1658.5µm

 Menentukan Efektivita Pengayakan (zeolit) Rumus yang digunakan :

x 100%

      2. Bahan 2 = pasir  Tabel perhitungan Ukuran (Mm)

Massa Awal (gram)

Massa Akhir (gram)

2 202,95 188,48 -2/+1,40 16,73 15,29 -1,.40/+1 13,79 12,59 -1/+0,20 14,21 25,56 1,4 6,07 0,20/+0,112 1,09 1,66 0,112/+0,05 -0,05/ 0 0,01 0,01 TOTAL 250,18 249,66

%berat % awal berat akhir 81,12 6,687 5,512 5,68

% % kumulatif kumulatif awal akhir

75,49 6,124 5,043 10,24

100 64,58 35,38

100 75,01 54,43

0,56 2,431

5,293

12,65

0,436 0,665 0,004 0,004

2,329 0,021

2,73 0,016

 Grafik hubungan antara % kumulatif lolos terhadap ukuran

Kurva % Kumulatif vs Dp 120

% Kumulatif Lolos

100

y = 50.174x - 5.2213 R² = 0.9846

80 y = 51.91x - 0.3935 R² = 0.9947

60 40

pasir awal

20

pasir akhir 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

Dp

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp awal = 1.670 mm = 1670 µm Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp akhir =1.549 mm = 1549 µm  Energy kominusi Rumus yang digunakan : √

√

Wi = work indeks = 13.81 (for all material tasted) √

√

kWh/ton  Dp rata-rata Rumus yang digunakan : = 1609.5µm

 Menentukan Efektivita Pengayakan (pasir) Rumus yang digunakan :

x 100%

     

3. Bahan 3 = batuan lain  Tabel perhitungan Ukuran (Mm)

Massa Awal (gram)

Massa Akhir (gram)

2 230,12 219,48 -2/+1,40 10,84 10,53 -1,.40/+1 5,35 6,65 -1/+0,20 3,05 8,04 0,23 3,33 0,20/+0,112 0,25 1,09 0,112/+0,05 -0,05/ 0 0 0,04 TOTAL 249,84 249,16

%berat awal

% berat akhir

% % kumulatif kumulatif awal akhir

87,85 4,215 2,662 3,218

88,09 4,226 2,669 3,227

100 45,03 17,9 2,434

100 64,52 42,12 15,03

1,333

1,336

1,268

3,807

0,436 0,016

0,437 0,016

0 -

0,135 -

 Grafik hubungan antara % kumulatif lolos terhadap ukuran

Kurva % Kumulatif vs Dp 120

% Kumulatif Lolos

100 y = 46.149x - 8.8551 R² = 0.8917

80 60

y = 48.47x - 0.8676 R² = 0.988

40 batuan lain awal 20 batuan lain akhir 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

Dp

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp awal =1.926 mm = 1926 µm Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp akhir =1.668 mm = 1668 µm  Energy kominusi Rumus yang digunakan : √

√

Wi = work indeks = 13.81 (for all material tasted) √

√

kWh/ton  Dp rata-rata Rumus yang digunakan : = 1797.5µm

 Menentukan Efektivita Pengayakan (batuan lain) Rumus yang digunakan :

x 100%

     

VI. PEMBAHASAN

Nama : Azka Marta Kintara NIM : 111411005 Proses grinding yaitu proses penghancuran, pengecilan, serta penghalusan ukuran partikel zat padat agar didapat zat padat dengan ukuran yang lebih halus dengan menggunakan mesin penghancur. Umpan yang ada dalam mesin grinding mendapatkan proses pukulan dan tekanan sehingga ukurannya menjadi lebih kecil dari ukuran awalnya. Proses ayak (sizing) yaitu proses penyamarataan ukuran dalam ayakan sesuai dengan ukuran yang dikehendaki sehingga ukuran partikel menjadi homogen. 1 set ayak standar disusun dalam suatu tumpukan dan diberi getaran, sehingga bahan yang ada di ayakan paling atas akan lebih mudah masuk kedalam ayakan dibawah sesuai dengan ukurannya. Partikel yang tertahan pada setiap ayak dikumpulkan dan ditimbang. Efisiensi dari setiap ayakan berbeda-beda, efisiensi terbesar yang diperoleh untuk bahan zeolit yaitu pada ayakan ketiga (diameter ayakan 1mm) sebesar 70,01 % sedangkan untuk bahan pasir yaitu pada ayakan kedua (diameter ayakan 1,4mm) sebesar 75,01 % dan untuk bahan batuan lain yaitu pada ayakan ketiga (diameter ayakan 1mm) sebesar 65,27 %. 

Hal yang mempengaruhi proses Grinding adalah: -

Jika ukuran bahan yang akan dihancurkan lebih besar maka diperlukan waktu penghancuran yang lebih lama.

-

Semakin lama waktu yang digunakan dalam proses penghancuran maka semakin halus hasil yang diperoleh.

-

Sifat dari suatu bahan berbeda-beda, ada bahan yang keras, sedang, dan bahan yang mudah untuk dihancurkan.

-

Menghasilkan hasil dengan satu ukuran tertentu atau dengan distribusi ukuran tertentu dengan yang dikehendaki.



Hal yang mempengaruhi proses Sizing adalah: -

Bahan yang berupa butiran tidak beraturan lebih mudah lolos jika dibandingkan dengan bahan-bahan berbentuk bola, jarum atau sisik.

-

Bahan yang lembab atau lekat ikut menyebabkan penggumpalan bahan sehingga menutup lubang ayakan.

-

Kondisi ayakan yang bersih dari sumbatan akan semakin membuat proses ayakan relatif lebih mudah dan lebih selektif.

VII.

KESIMPULAN

1. Bahan 1zeolit 

Dp awal = 1706 µm



Dp akhir = 1611 µm





Dp rata-rata = 1658.5µm Energi Grinding/Kominusi (E) =

     

Efisiensi ayakan 1 = Efisiensi ayakan 2 = Efisiensi ayakan 3 = Efisiensi ayakan 4 = Efisiensi ayakan 5 = Efisiensi ayakan 6 =

kWh/ton

2. Bahan 2 pasir 

Dp awal = 1670 µm



Dp akhir = 1549 µm





Dp rata-rata = 1609.5µm Energi Grinding/Kominusi (E) =



Efisiensi ayakan 1 =



Efisiensi ayakan 2 =



Efisiensi ayakan 3 =



Efisiensi ayakan 4 =

 

Efisiensi ayakan 5 = Efisiensi ayakan 6 =

kWh/ton

3. Bahan 3 batuan lain 

Dp awal = 1926 µm



Dp akhir = 1668µm



Dp rata-rata = 1797.5µm



Energi Grinding/Kominusi (E) =



Efisiensi ayakan 1 =



Efisiensi ayakan 2 =



Efisiensi ayakan 3 =



Efisiensi ayakan 4 =



Efisiensi ayakan 5 =



Efisiensi ayakan 6 =

kWh/ton

VIII.

DAFTAR PUSTAKA

1. Warren L,Mc Cabe,Julian C.Smith, dan Peter harriot,(1999),”Operasi Teknik Kimia”, Jilid 1, Cetakan ke-4,PT.Erlangga. 2. Crristie J. Geankoplis,(1997),”Transport Process and Unit Operation”, 3rd Ed.,Prentice-Hall of India. 3. Stanley M. Walas,(1998),”Chemical Process Equipment”, 10th Butterworth Publisher USA.