Magnetic Separation

TUGAS UNIT PROSES 1 : PROSES MEKANIK MAGNETIC SEPARATION

Disusun oleh: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Ainnuniswah Ella Anna Farida Aryantoko Wicaksono Daniel Johny Enda Meirizki br Ginting Fauzan Irfandy

(210301111 (21030111120020) (210301111 (21030111130 (21030111120035) (21030111130082)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO 2012

BAB I PENDAHULUAN

MAGNETIC SEPARATION

Magnetic separation adalah satu cara pemisahan atau konsentrat mineral berharga dari mineral tidak berharga (gangue) berdasarkan sifat kemagnetan atau magnetic suceptibilitnya. Sifat benda atau mineral terhadapa gaya tarik atau gaya tolak magnet ada tiga macam yaitu : 1. Diamegnetic, yaitu yang menolak magnet 2. Paramagnetic, yaitu yang menarik magnet 3. Ferro magnetic, yaitu yang sangat menarik magnet Magnetic separator dikerjakan secara basah ataupun kering. Dalam proses kering alat ini perlu sekali preparasi bijih kering dengan proses kering dan bila bijih yang diproses adalah bijih kering, pengeringnya jangan terlalu panas karena kemungkinan akan membentuk dan membentuk “roasting” dimana hal ini akan menggangu pemisahan dengan magnetic separator. Prinsip pemisahan ada beberapa macam cara yaitu : 1. Bilamana kutub didekatkan dengan mendatar dan mineral hasil crushing di lewatkan di antara dua kutub magnet, maka mineral yang bersifat magnet akan berbalik oleh kuub  –  ktubnya dan yang tidak akan lolos. 2. Penempatan balok –  balok magnet bisa secara vertikal 3. Partikel dieiwatkan pada medan magnet di atas dua balt yang tegak lurus satu sama lain yang  juga di lewatkan pada medan magnet tersebut. 4. Low intensity separator Kekuatan magnet terbagi dalam : -

Kuat listrik magnet

-

Lemah listrik magnet

-

Tidak listrik magnet Dalam menentukan magnetik separator mengalami keseukaran sebab mineral di alam selalu

ada unsur impuritisnya (pengotor) yang menutupi atau juga tumbuh bersama mineral tersebut. Hal –  hal penting dalam menghasilkan medan separator yaitu :

1. Alat ini harus dapat menghasilkan medan separator. 2. Intensitas medan magnet harus dapat diatur dengan mudah. 3. Feeding partikel (material) dalam magnetic separator kurang merata. 4. Disediakan suatu peralatan yang dapat memisahkan antara mineral magnetic dengan mineral non magnetic. 5. Kecepatan bergerak material dalam medan magnet harus dapat di kontrol. 6. Harus ada perlengkapan alat untuk menampung midling. 7. Peralatan tidak banyak bergerak. Jika mineral  –   mineral yang dipisahkan kurang berhasil dengan magnetic separator, maka mengatasinya dengan jalan roasting agar sifat magnetic yang di proses bertambah besar. Mineral –  mineral yang roasting adalah mineral sulfida seperti p yrite (FoS2) dan kuarsa : 7 FeS2 + 12O

Fe7S2 + 6O2

Type magnetic separator adalah : a. Primary magnet type, yaitu pemisahan ineral material yang menggunakan magnet langsung, contoh dari alat ini adalah ball norton drum separator dan gaya watheril cross be lt separator.  b. Secondary magnet type, yaitu pemisahan mineral yang menggunakan induksi magnet. Didalam magnetic separator gaya –  gaya yang bekerja adalah : -

Gaya megnet

-

Gaya grafitasi

- Gaya gesek - Gaya moment

Hal –  hal penting dan harus diperhatikan di dalam magnetic separator adalah : 1. Mengenai besar butir mineral harus terlibrasi sempurna agar mineral mempunyai sifat fisik yang murni. 2. Glas atau gup antara magnet dan material bila terlalu jauh akan mempengaruhi daya tarik magnet, karena glas tersebut dapat diisi udara atau air dan bila terlalu dekat akan mempengaruhi pemisahan. 3. Ujung dari magnet sebaiknya di buat meruncing agar dapat menimbulkan gaya yang konvergen. Kapasitas dari magnet separator tergantung pada : -

Besar butir

-

Kekuatan magnet

-

Kecepatan feeding

-

Kecepatan putar rotor.

Contoh –  contoh mineral yang dapat di roosing dari kelompok sulfida adalah : 1. Pyrite 4. Bornite 2. Harcasite 5. Argeno pyrite 3. Chalcopirite dari kelompok oksida atau carbonat yaitu : 1. Hematite 4. Welframite 2. Limonite 5. Cromite 3. Siderite magnetic Degreed (MD) dalah merupakan perbandingan anatra mineral atau material yang tertarik magnet dengan jumlah material terlarutkan dikalikan 100 %. Besar yang tertarik magnet MD =

x 100 % Besar keseluruhan dari contoh

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. Separator magnetik secara luas digunakan untuk: 

Memisahkan besi-besi pengotor dari bijih logam yang akan digiling dengan demikian melindungi alat penggiling.



Memisahkan magnet-magnet pencemar dari makanan dan produk-produk industri.



Memperoleh kembali magnetik dan ferosilikon dalam metode float-sink untuk pemekatan bijih.



Meningkatkan atau memekatkan bijih.

Sifat kemagnetannya: 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). Mekanisme pemisahan: 1.

Horisontal Pada sistem ini letak kutub magnet dibuat mendatar, sedang umpan dijatuhkan melalui garisgaris 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.

Pemisahan magnetik adalah salah satu metode yang diterapkan dalam pengolahan mineral untuk pemisahan komponen berharga dari bahan bakunya. Metode ini memanfaatkan perbedaan perilaku partikel dalam medan magnet. Properti ini dicirikan oleh kerentanan yang disebut magnet. Dalam Sistem Satuan Internasional (SI) suseptibilitas magnetik dilambangkan sebagai . Lebih sering kerentanan magnetik tertentu ( w) digunakan dan didefinisikan sebagai: w =  /  

(1)

di mana  adalah densitas material. Kerentanan magnetik tertentu  w dinyatakan dalam cm3 / g. Ada bentuk lain dari kerentanan termasuk kerentanan magnetik molar  M. Bahan, yang ditolak dari medan magnet, disebut diamagnetics, dan memiliki nilai negatif dari kerentanan magnetik. Partikel tertarik terhadap intensitas yang lebih besar dari medan magnet disebut paramagnetics (Gambar 1). feed

N

S concentrate   tailing ( paramagneti c part i cl es)

   

( di amagneti c part i cles)

Gambar 1. Principle of magnetic separation

Pemisahan magnetik didasarkan pada prinsip bahwa kekuatan (F) yang bekerja pada sebuah  partikel diberikan oleh persamaan:

 F =  0   w mH grad H

(2)

Atau dalam bentuk khusus:

 

 F  x   0  w m  H  x

 

 

 F  y   0  w m  H  x

 

 

 F  z    0  w m  H  x

 

 H  y  H  x  H z      H  y  H  z   x  x  x  

(3a)

 H  y  H  x  H z      H  y  H  z   y  y  y  

(3b)

 H  y  H  x  H z      H  y  H  z   z   z   z   

(3c)

Sebuah persamaan yang disederhanakan untuk gaya yang bekerja pada sebuah partikel dalam medan magnet di salah satu arah ruang, untuk x misalnya, adalah:    H x   (4)  F  x   0  wm H  x    x     where F  – gaya

magnet, N  –7  0  – permeabilitas magnetik vakum ( 0 = 410  V·s/(A·m) = H/m)   w  –

suseptibilitas magnetik yang spesifik , cm3/g

m  – massa partikel, g H

 – intensitas medan magnet, A/m

 H  x  – Bidang gradien, A/m2.  x Para paramagnetics dibagi lagi menjadi kategori seperti paramagnetics sejati, ferromagnetics, ferrimagnetics, dan antyferromagnetics. Afiliasi mereka ditentukan oleh perilaku dalam mengubah medan magnet (Gambar 2) dan suhu (Gambar 3).

ferro m a g netics     H     w

 ,   n   o    i    t   a   z 0    i    t   e   n   g   a   m

ferri- a nd a nty ferro m a g netics

true pa ra m a g netics

diamagnetics ma g netic field, H 

Gambar 2 . Influence of magnetic field on magnetization of materials

  y ferro m a g n etics    t    i tru e p a ra m a g n eti cs    l    i    b Curie p o in t    i    t Née l point   p   e   c   s   u   s   c    i    t   e a n ty ferro m a g n eti cs   n   g   a d ia m a g netics   m

tem pera ture

Gambar 3. Influence of temperature on magnetic susceptibility of materials

Magnetik separator 2.1 Prinsip Kerja M agnetic Separator 

 Magnetic separator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan material padat  berdasarkan sifat kemagnetan suatu bahan. Alat ini terdiri dari pulley yang dilapisi dengan magnet baik berupa magnet alami maupun magnet yang berada disekitar arus listrik. Alat  pemisah fase padat –   padat ini memiliki prinsip kerja yaitu dengan melewatkan suatu material campuran (padatan non-logam dan padatan logam) pada suatu bagian dari magnetic  separator yang diberi medan magnetik, maka padatan logam akan menempel (tertarik) pada medan magnetik oleh karena adanya garis-garis medan magnetik sehingga padatan logam akan terpisah dari campurannya.

Gambar 1. Prinsip kerja magnmetic separator  Menurut Ulman (2006), magnetik separator merupakan pemisahan secara fisik untuk partikel dengan perbedaan permeability dan susceptbility berdasarkan 3 cara, yaitu kekuatan tarikan magnet(tractive magnetic forces), gravitasi, friksi dan inertial. Feed ke magnetik separator terpecah menjadi dua atau lebih komponen . Jika separator digunakan untuk memproduksi magnet konsentrat dapat digunakan paramagnetik atau diamagnetik. Setiap produk harus ditransportasikan melewati ke dalam sepanjang magnet. Pemisahan menggunakan magnet bergantung pada besarnya daya magnet dari bahan yang akan dipisahkan. Effesiensi dari pemisahan menggunakan magnet dapt dilihat dengan adanya recovery dan tingkat magnetic concentrate. 2.2 Sifat Kemagnetan Suatu Bahan

Berdasarkan sifat kemagnetan bahan terhadap tarikan ataupun tolakan garis –   garis medan magnetik, bahan digolongkan menjadi 3 golongan, yaitu : 1.  Ferromagnetik  Merupakan bahan yang sangat kuat menarik garis-garis medan magnetik. Sebagai contoh, besi, nikel, kobalt, gadolinium dan baja. Sifat ferromagnetik timbul apabila bahan berupa fasa padat. Sedangkan sifat ferromagnetik akan hilang apabila bahan berupa fase cair maupun gas dan juga  bahan berupa fasa padat yang memiliki suhu yang tinggi di atas suhu batasnya atau yang disebut suhu curie. Tabel 1. Suhu Curie beberapa bahan ferromagnetik  Bahan Besi Kobalt  Nikel Gadolinium

Suhu Curie (oC) 770oC 1131oC 358oC 16oC

2.  Paramagnetik  Merupakan bahan yang sedikit menarik garis  –   garis medan magnetik. Sebagai contoh, alumunium, platina dan lain –  lain. 3.  Diamagnetik  Merupakan bahan yang sedikit menolak garis –  garis medan magnetik. Sebagai contoh, tembaga,  bismuth, emas, seng, dan lain –  lain.