Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)
Praktikum Abstrak – Praktikum
Modul II – Percobaan Percobaan pada modul ini bertujuan untuk memahami mekanisme penggerusan dan cara kerja alat gerus. Tujuan lainnya adalah mempelajari pengaruh waktu grinding terhadap halusan hasil gerus. Secara umum langkah-langkah percobaan yang yang dilakukan dalam proses penggerusan ini adalah pertama-tama mengisi silinder gerus dengan media grinding berupa bola-bola baja dengan diameter diameter tertentu, lalu memasukkan umpan ke dalam silinder silinder gerus. Setelah itu silinder yang ditempatkan di atas alat putar/rotor diputar selama beberapa saat. Selanjutnya hasil grinding dikeluarkan dan diayak dengan berbagai ukuran ayakan. ayakan. Pengayakan dilakukan beberapa kali dengan penambahan penambahan waktu masing-masing 5 menit dan hasilnya ditimbang dengan neraca. Alat yang digunakan adalah pengayak getar.
A. Tinjauan Pustaka Grinding atau penggerusan merupakan proses size reduction/Comminution reduction/Comminution dalam suatu proses pengolahan mineral yang dilakukan setelah proses crushing untuk mereduksi partikel mineral halus dengan ukuran kurang dari 25 mm. Proses grinding terbagi menjadi primary grinding dan fine grinding.
Alat grinding yang biasa digunakan berupa silinder dihubungkan pada suatu rotor sehingga berputar pada sumbu horizontalnya. Alat grinding biasa disebut tumbling mill.
Gambar tumbling mill Bagian-bagian utama pada mill yaitu : 1. Shell, lempengan baja yang menempel pada silinder mill. Shell didesain untuk menahan impact impact dan beban beban yang berat. Permukaan shell dibuat untuk tahan gerusan. 2. Liner, bagian yang menempel pada bagian dalam shell dan memiliki kemampuan untuk tahan terhadap impact dan beban berat serta tahan pula terhadap attrition. Liner dibuat dengan bentuk bergelombang agar menghasilkan perputaran grinding media yang bagus. Terbuat dari baja yang kuat terhadap impact. 3. Mill Feeder, terdiri dari :
Gambar penempatan proses grinding pada pengolahan mineral
Pada proses grinding, material digerus dengan menggunakan media grinding. Media grinding dapat bermacam-macam bentuknya seperti bola-bola baja, bola bola keramik, batang-batang baja, antar partikel/auogeneous atau campuran antara bola baja dan partikel itu sendiri/ semi semi autogeneous. autogeneous . Ukuran dari partikel akan tereduksi oleh kombinasi dari impact, attrition, dan shear seperti pada mekanisme crushing.
Spout Feeder
Drum Feeder
Scoop Feeder
Berbeda dari proses crushing, proses grinding grinding dapat dilakukan dalam kondisi kondisi basah ataupun kering. Faktorfaktor yang menentukan apakah penggerusan dilakukan dengan cara kering atau basah antara lain: 1. Proses pengolahan berikutnya apakah digunakan cara kering atau basah. 2. Pada penggerusan dengan cara basah memerlukan energi lebih sedikit dibandingkan cara kering.
Gambar mekanisme reduksi ukuran
Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
3.
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)
Proses klasifikasi grinding cara basah lebih mudah dan memerlukan ruang lebih kecil dibandingkan cara kering. Lingkungan pada penggerusan cara basah lebih bersih dan tidak memerlukan alat penangkap debu karena akan terbentuk pulp. Proses penggerusan dengan cara kering memerlukan material yang kering sehingga untuk material yang basah perlu proses pengeringan terlebih dahulu. Pada proses penggerusan cara basah, media gerus yang digunakan dan bahan pelapis dari silinder diperlukan lebih banyak karena rentan terjadi korosi. Dry grinding mengurangi kebutuhan dewatering produk.
4.
5.
6.
7.
Gaya yang bekerja dalam ball mill untuk satu bola.
Alat-alat grinding dibagi berdasarkan bebrapa golongan, yaitu : 1. Berdasarkan media grinding
Ball mill; media bola baja.
Rod mill; batangan silinder baja.
Pebble mill; batuan keras.
Autogenous mill; tanpa media grinding.
SAG / Semi Autogenous mill; bola baja dan antar bijihnya sendiri.
Tube mill; mirip dengan ball mill. 2. Berdasarkan bentuk
Silinder
Conical Cylinder 3. Berdasarkan ukuran
Ball mill ( Panjang = Diameter )
Rod mill ( Panjang = 2 x Diameter)
Tube mill ( Panjang > Diameter)
SAG & Autogenous mill ( Panjang < Diameter) 4. Berdasarkan discharge
Overflow discharge : produk gerusan keluar dgn sendirinya Grate discharge : produk gerusan keluar melalui saringan yang dipasang pada ujung pengeluaran produk.
Pada Ball Mill, bola-bola baja yang digunakan sebagai media memiliki diameter antara 25-150 mm, dengan panjang mill sama dengan diameter silinder mill. Ball mill produk discharging yaitu overflow mill dan grate discharge mill.
Penggerusan dalam ball mill dengan jumlah muatan bola-bola.
Rod Mill menggunakan media batangan baja dengan panjang hampir mendekati panjang dari mill. Diameter rod-nya dalam selang 25-150 mm, dengan panjang mill 1,5-2,5 kali diameter silinder. Product discharging rod mill yaitu central peripheral discharge mill, end peripheral discharge mill, dan overflow.
Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030) +200
31
54,5
69
-200
54,5
67,5
31
342,5
317,5
309
Total
C.
Pengolahan Data 1. Rumus-rumus Dasar
2. Perhitungan Pebble mill menggunakan batu yang keras sebagai media. Mekanismenya sama dengan ball mill perbedaannya pada media grinding yang digunakan. Tube Mill yang hampir mirip dengan ball mill juga tetapi panjangnya lebih besar daripada diameter silindernya. Pada autogenous mill partikel yang besar mengalami attrition dan compression dan ukuran. Semi auto geneous mill menggunakan sedikit jumlah bola bola baja besar untuk menghancurkan ukuran partikel intermediate.
Waktu grinding = 5 menit % berat
% berat kumulatif
% berat lolos kumulatif
152
44,379562
44,37956204
55,62043796
+0,149
63
18,3941606
62,77372263
37,22627737
+0,105
42
12,2627737
75,03649635
24,96350365
+0,074
31
9,05109489
84,08759124
15,91240876
-0,074
54,5
15,9124088
100
0
342,5
100
Ukuran
Berat
+0,21
Total
waktu=5 menit 60
f i t a 50 l u m40 u k s o30 l o l t 20 a r e b10 %
Zona yang terdapat pada tumbling mill
y = 291.16x - 5.7303
0 0
B.
0.1
fraksi ukuran (mm)
Data Percobaan
Berat feed Fraksi
+65
0.2
= 300 gram
5 menit
10 menit
15 menit
(gr)
(gr)
(gr)
152
55
Menghitung P 80: y = 291,1x - 5,730 80 = 291,1x - 5,730
20
+100
63
74
81
+150
42
66,5
108
0.3
Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)
Waktu grinding = 10 menit Ukuran
Berat
% berat
% berat kumulatif
% berat lolos kumulatif
waktu grinding t=15 menit
+0,21
55
17,3228346
17,32283465
82,67716535
+0,149
74
23,3070866
40,62992126
59,37007874
+0,105
66,5
20,9448819
61,57480315
38,42519685
+0,074
54,5
17,1653543
78,74015748
21,25984252
-0,074
67,5
21,2598425
100
0
317,5
100
Total
120 f i t a 100 l u m 80 u k s 60 o l o l t 40 a r e 20 b % 0
y = 620.22x - 32.611 0
0.2
0.3
fraksi ukuran (mm)
waktu grinding t=10 menit 100 f i t a l u 80 m u k 60 s o l o 40 l t a r e 20 b %
0.1
Menghitung P 80: y = 620,2x - 32,61 80 = 620,2x - 32,61 y = 445.52x - 9.5942
0
0
0.1
0.2
0.3
D. Analisa Hasil Percobaan Setelah data yang diperoleh dari percobaaan dihitung didapatkan hasil bahwa ukuran yang meloloskan 80 % hasil adalah mm untuk waktu grinding 5 menit, mm untuk waktu grinding 10 menit dan
fraksi ukuran (mm)
Menghitung P 80: y = 445,5x - 9,594 80= 445,5x - 9,594
Waktu grinding = 15 menit Ukuran
Berat
% berat
% berat kumulatif
% berat lolos kumulatif
+0,21
20
6,47249191
6,472491909
93,52750809
+0,149
81
26,2135922
32,68608414
67,31391586
+0,105
108
34,9514563
67,63754045
32,36245955
+0,074
69
22,3300971
89,96763754
10,03236246
-0,074
31
10,0323625
100
0
309
100
Total
mm untuk waktu grinding 15 menit. Hasil perhitungan perhitungan tersebut menyatakan bahwa lama grinding pada ball mill mempengaruhi ukuran hasil peremukan. Semakin lama material melalui proses grinding, maka hasil peremukan akan makin halus. Hal ini terlihat dari mengecilnya nilai ukuran yang meloloskan 80 % hasil untuk masing-masing ayakan. Mekanisme pengecilan tersebut dikarenakan dengan bertambahnya waktu maka partikel yang lebih besar akan kembali digerus berulangkali oleh ball mill sehingga ukuran hasil menjadi semakin kecildari tiap gerusannya. Pengayakan pada pengolahan mineral berfungsi agar menahan partikel yang memiliki ukuran yang tidak sesuai dengan besar mulut dari alat pengolahan mineral. Bila terdapat partikel mineral yang ukurannya tidak sesuai, maka alat pengolahan tidak dapat bekerja dengan maksimal. Faktor yang mempengaruhi kehalusan produk dari proses grinding pada ball mill adalah: 1. Lama waktu penggerusan;semakin lama semakin halus 2. Banyak media grinding yang digunakan (bola baja); makin banyak makin halus
Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)
3.
Karakteristik mineral; meliputi sifat fisik mineral seperti kekerasan, keliatan, dll. 4. Kecepatan rotasi alat grinding 5. Ukuran mula-mula dari umpan Percobaan yang dilakukan mengandung error pada berat total. Error yang terjadi pada waktu grinding 5 menit sebesar 14,17 %, pada waktu grinding 10 menit errornya sebesar 5,8 % dan pada waktu grinding 15 menit errornya sebesar 3 %. Semakin lama proses grinding nilai error makin kecil. Faktor-faktor yang kemungkinan menyebabkan terjadinya error pada berat total tersebut antara lain: 1.
2.
3. 4. 5.
E.
Partikel yang terlalu halus sehingga memungkinkan untuk terbawa oleh angin ketika menimbang, memasukan material ke dalam pengayak, dan sebagainya menyebabkan beratnya berkurang. Alat grinding yang tidak bersih saat dipakai (bekas dari praktikum sebelumnya) sehingga masih banyak partikel yang menempel pada dinding silinder maupun pada media bola baja sehingga menyebabkan bertambahnya massa akhir. Ruangan yang kotor dan berdebu sehingga menyebabkan bertambahnya berat. Prosedur tepat saat menimbang sehingga kemungkinan salah baca/ paralaks. Alat timbang yang relatif lama dan agak rusak sehingga perhitungan berat tidak presisi. Jawaban Pertanyaan 1. Pada ball mill umpan yang menggunakan bola baja didalamnya umpan dimasukan. Kemudian silinder diputar oleh suatu mekanisme rotor sehingga bola-bola baja dan partikel yang ada di dalamnya pun ikut berputar. Putaran tersebut menyebabkan bola-bola baja saling bertumbukkan dengan partikel umpan dan terjadi beberapa gaya, yaitu attrition, compression, dan impact selanjutnya mengakibatkan ukuran dari partikel umpan menjadi semakin kecil. Pada roll mill gerakan dari silinder hanya bergerak secara horizontal dan vertical selebihnya mekanisme sama dengan pada ball mill. 2. Alasan digunakannya cara basah pada pengolahan bahan galian antara lain:
Proses grinding yang dilakukan dengan cara basah/wet memerlukan energi relatif lebih sedikit dibandingkan dengan menggunakan cara kering/dry .
Proses klasifikasi pada cara grinding basah lebih mudah dan memerlukan ruang lebih kecil dibandingkan pada cara kering. Tidak dihasilkannya debu sehingga lingkungan menjdai relatif bersih dan tidak memerlukan penghisap debu.
Pada cara grinding kering, umpan yang masuk harus dalam keadaan kering juga sehingga unutk material yang basah atau agak basah harus melewati proses pengeringan terlebih dahulu. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi keausan liner pada ball mill : korosi yang terjadi pada grinding dengan cara basah kekuatan tumbukkan antara liner-media, liner -umpan, dan liner -media dan umpan rentang waktu pemakaian alat perhari waktu penggunaan alat secara keseluruhan (tahun) material liner yang digunakan jenis material umpan yang diberikan;kekuatan dan keuletannya jumlah media grinding jenis media grinding 4. Kecepatan kritis adalah kecepatan yang terjadi ketika media akan selalu menempel pada silinder bagian dalam akibat dari gaya sentrifugal yang terjadi. Penurunan Rumus Kecepatan Kritis:
Dengan : Nc = kecepatan kritis 2 mV /R = gaya sentripetal V = L*N L = 2πR/60 = jarak yang ditempuh partikel V = kecepatan linier partikel
Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)
N = kecepatan agular partikel m = massa partikel Ball mill bekerja pada 85 % dari kecepatan kritisnya sedangkan rod mill bekerja pada 50-55% dari kecepatan kritisnya. 5. Tiga hubungan putaran ball mill dengan aksi penggerusan yaitu:
tergantung pada ukuran butir mineral berharga dalam bijih (ukuran liberasi) dan ukuran pemisahan yang diperlukan pada proses berikutnya. Feed pada percobaan kali ini berupa limestone sebanyak 300 gram. Hasil perhitungan terhadap data percobaan didapat P 80 adalah sebesar mm untuk waktu grinding 5 menit, mm untuk waktu grinding 10 menit dan mm untuk waktu grinding 15 menit. G. Daftar Pustaka http://en.wikipedia.org/wiki/Ball_mill http://www.ptfi.com/operation/pengolahan_bijih.asp Kelly, Errol G. & David J. Spottiswood. 1982. Introduction to Mineral Processing. Hal. 132 – 162. USA: John Wiley & Sons.
Mekanisme remuknya material dibagi menjadi tiga macam, yaitu abrasion, cleavage/compression, dan shatter/impact.
Abrasion terjadi jika energi yang diberikan oleh alat tidak cukup besar untuk meremukan partikel sehingga terjadi tekanan yang terlokalisasi dan hanya sedikit area yang remuk dan hasilnya berupa partikel halus yang merata yaitu pada permukaannya saja Cleavage terjadi jika energi yang diberikan cukup untuk membuat material remuk, dan hanya menghasilkan sedikit partikel dengan ukuran yang mendekati ukuran aslinya. Shatter terjadi jika energi yang diberikan lebih besar daripada yang dibutuhkan untuk meremukkan partikel mineral. Hasilnya berupa partikel dengan distribusi ukuran yang bermacam-macam.
F. Kesimpulan Grinding atau penggerusan merupakan proses size reduction yang dilakukan setelah proses crushing untuk mereduksi partikel mineral halus dengan ukuran lebih kecil dari 25 mm dan termasuk bagian dari comminution dalam suatu proses pengolahan mineral. Proses grinding terbagi menjadi primary grinding dan fine grinding. Pada proses grinding , material atau mineral digerus dengan bantuan media grinding. Setiap bijih atau meterial yang akan digerus memiliki ukuran optimum ekonomis
Laporan Modul II, MG2212 Grinding (Penggerusan) Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012 Laboratorium Pengolahan Bahan Galian Program Studi Teknik Metalurgi Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan
H. Lampiran
Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)
