NAMA
: ANAZIA FITRIANI
NIM
: 060930400962
KELAS
: 3 KIA
1. PROSES GRINDING
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. Percobaan ini menggunakan bahan beras. Beras tersebut ditimbang sebanyak 1 kg. Setelah ditimbang dimasukan pada mesin penghancur (grinding) secara perlahan-lahan atau tahap demi tahap agar mesin tidak macet. Pada bagian bawah mesin telah dipasang kantong plastik untuk menampung beras yang telah dihaluskan. Di dalam mesin tersebut beras digiling sampai halus (menjadi tepung). Umpan di dalam mesin grinding mendapatkan proses pukulan dan tekanan sehingga menjadi ukuran yang lebih halus yang kemudian disaring. Mesin tersebut juga dilengkapi saringan tersendiri yang ukurannya kurang lebih 1 mm maka beras yang ukurannya kurang dari 1 mm akan lolos keluar dari saringan dan beras yang lolos dari proses penggilingan akan tetap tertahan pada saringan. Hasil grinding didapat beras halus sebanyak 600 gram, lalu dibagi tiga untuk proses selanjutnya. Setelah dilakukan grinding, selanjutnya beras yang halus diayak (sizing). Proses sizing yaitu proses penyamarataan ukuran dalam ayakan sesuai dengan ukuran yang dikehendaki sehingga ukuran partikel menjadi homogen. Ayakan yang digunakan mempunyai dua ukuran yaitu ukuran panjang dan mesh number (jumlah lubang dalam 1 inchi). Seperangkat ayak standar disusun secara deret dalam suatu tumpukan, dimana beras yang dianalisis dimasukkan ke dalam ayak yang paling atas. Terdapat empat ayakan yang tesusun dari yang paling besar sampai paling rapat dengan ukuran sebagai berikut: D1 = 20 mesh / 0,850 mm; D2 = 60 mesh / 0,25 mm; D3 = 80 mesh / 0,18mm; D4 = 100 mesh / 0,15 mm. Beras diayak dalam tiga variasi waktu yaitu 5 menit, 10 menit, dan 15 menit. Partikel yang tertahan pada setiap ayak dikumpulkan dan ditimbang.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses grinding yaitu pemecah atau penggiling yang ideal harus: 1. Mempunyai kapasitas besar. 2. Memerlukan masukan daya yang kecil persatuan hasil. 3. Menghasilkan hasil dengan satu ukuran tertentu atau dengan distribusi ukuran tertentu dengan yang dikehendaki. 4. Hasilnya dapat dikeluarkan secepat mungkin setelah partikel mencapai ukuran yang dikehendaki. 5. Bahan-bahan yang tidak dapat pecah tidak masuk mesin. 6. Dalam pemecah dan penghalusan bahan-bahan mempunyai titik beku rendah dan memiliki kepekaan terhadap kalor.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses sizing adalah: 1. Interfensi oleh hamparan terhadap gesekan masing-masing partikel. 2. Kohesi antara partikel satu sama lain. 3. Adhesi terhadap permukaan ayakan. 4. Kemencengan arah tumbukan partikel pada permukaan ayakan.
Proses Sizing yaitu proses penyamarataan ukuran dalam ayakan sesuai dengan ukuran yang dikehendaki sehingga ukuran partikel menjadi homogen. Semakin besar ukuran mesh pada ayakan maka semakin kecil ukuran diameter partikel yang dapat lolos. Semakin kecil ukuran mesh pada ayakan maka semakin besar partikel yang tertahan pada ayakan. Energi pada saat pengayakan selama 10 menit lebih besar daripada pada saat pengayakan 5 atau 15 menit. Semakin lama pengayakan maka akan didapatkan Dp akhir yang semakin besar. Karakteristik bahan menentukan efisiensi grinding. Bahan dengan kadar air tinggi akan mempersulit grinding karena bahan cenderung lengket dan sulit keluar dari lubang saringan. Bahan kering cenderung cepat keluar dari ruang grinding tetapi menimbulkan lebih banyak debu. Benturan pisau hammermill dengan partikel bahan akan menimbulkan panas terlebih apabila partikel bahan tidak cepat keluar dan cenderung berputar-putar dalam ruang grinding. Oleh
karena itu hammer mill telah diperlengkapi dengan alat bantu penyedot debu sehingga partikel bahan cepat keluar dari ruang grinding.
2. PROSES PENGAYAKAN ( SCREENING )
Pengayakan merupakan pemisahan berbagai campuran partikel padatan yang mempunyai berbagai ukuran bahan dengan mengunakan ayakan. proses pengayakan disebut juga sebagai alat pembersih, pemisah kontaminan yang ukurannya berbeda dengan bahan baku. Pengayakan memudahkan kita untuk mendapatkan partikel dengan ukuran yang seragam. Dengan demikian pengayakan juga dapat didefinisikan sebagai suatu metoda pemisahan berbagai campuran partikel padat sehingga didapat ukuran partikel yang seragam dan terpisah dari kontaminan yang memiliki ukuran berbeda dengan menggunakan alat pengayakan. Pengayakan merupakan satuan operasi pemisahan dari berbagai ukuran bahan untuk dipisahkan kedalam dua atau tiga praksi dengan menggunakan ayakan. Setiap praksi yang keluar dari ayakan mempunyai ukuran yang seragam. Pemisahan bahan berdasarkan ukuran mesin kawat ayakan, bahan yang mempunyai
ukuran lebih kecil dari diameter mesin akan lolos dan bahan yang mempunyai ukuran lebih besar akan tertahan pada permukaan kawat ayakan. Bahan- bahan yang lolos melewati lubang ayakan mempunyai ukuran yang seragam dan bahan yang tertahan dikembalikan untuk dilakukan penggilingan ulang. Ada beberapa factor yang harus diperhatikan dalam pemilihan screen yaitu kapasitas,kecepatan hasil yang diinginkan,kisaran ukuran ( size range),sifat bahan seperti densitas dan kemudahan mengalir (flowability),unsur bahaya bahan seperti mudah terbakar, berbahaya, debu yang ditimbulkan,selain itu jenis ayakan yang kering ataukah basah. Macam alat yang kita bahas pada makalah ini adalah pengayakan dengan celah tetap seperti stationary screen (bersifat seimbang/tidak berubah). Stationary screen terbuat dari logam mesh yang dianyam atau tenunan biasanya diatur pada sudut oval 6 sampai sekitar 600. Alat ini cocok untuk operasi skala kecil seperti pengayakan krikil, batu bara dengan melemparkan bahan terhadap layar. Pengayakan ( screening) adalah suatu metode untuk memisahkan partikel menurut ukuran semata-mata. Dalam percobaan digunakan sampel pasir yang kemudian diayak dengan ayakan 2000, 1000, 710, 500, 355 dan 250 micron, dengan variasi kecepatan vibrator shaker 80 dan 60 rpm selama 3 menit. Hasil percobaan menunjukkan pada kecepatan vibrator shaker 80 rpm diperoleh persen fraksi massa yang lolos ayak 250 micron sebanyak 14,8% dan pada 60 rpm sebesar 8,4%. Dalam proses industri, biasanya digunakan material yang berukuran tertentu dan seragam. Untuk memperoleh ukuran yang seragam, maka perlu dilakukan pengayakan. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengayakan seperti jenis ayakan, cara pengayakan, kecepatan pengayakan, ukuran ayakan, waktu pengayakan dan sifat bahan yang akan diayak. Sehingga dengan adanya percobaan ini, mahasiswa dapat mempraktikkan sekaligus menghitung dan menganalisis distribusi ukuran padatan. Pada proses pengayakan zat padat itu dijatuhkan atau dilemparkan ke permukaan pengayak. Partikel yang di bawah ukuran atau yang kecil ( undersize), atau halusan ( fines), lulus melewati bukaan ayak, sedang yang di atas ukuran atau yang besar ( oversize), atau buntut ( tails) tidak lulus. Pengayakan lebih lazim dalam keadaan kering (McCabe, 1999, halaman 386).
Tujuan dari proses pengayakan ini adalah: 1. Mempersiapkan produk umpan (feed) yang ukurannya sesuai untuk beberapa proses berikutnya. 2. Mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam peremukan (Primary crushing) atau oversize ke dalam proses pengolahan berikutnya, sehingga dapat dilakukan kembali proses peremukan tahap berikutnya (secondary crushing). 3. Untuk meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir. 4. Mencegah masuknya undersize ke permukaan. Pengayakan biasanya dilakukan dalam keadaan kering untuk material kasar, dapat optimal sampai dengan ukuran 10 # (10 mesh). Sedangkan pengayakan dalam keadaan basah biasanya untuk material yang halus mulai dari ukuran 20 # sampai dengan ukuran 35 #.
Permukaan ayakan yang digunakan pada screen bervariasi, yaitu: a. Plat yang berlubang (punched plate, bahan dapat berupa baja ataupun karet keras. b. Anyaman kawat (woven wire), bahan dapat berupa baja, nikel, perunggu, tembaga, atau logam lainnya. c. Susunan batangan logam, biasanya digunakan batang baja (pararel rods). Sistem bukaan dari permukaan ayakan juga bervariasi, seperti bentuk lingkaran, persegi ataupun persegi panjang. Penggunaan bentuk bukaan ini tergantung dari ukuran, karakteristik material, dan kecepan gerakan screen. Pada proses screening zat padat itu dijatuhkan atau dilemparkan ke permukaan screening. Partikel yang di bawah ukuran atau yang kecil (undersize), atau halusan (fines), lulus melewati bukaan screen, sedang yang di atas ukuran atau yang besar (oversize), atau buntut (tails) tidak lulus. Pengayakan lebih lazim dalam keadaan kering.
Ukuran yang digunakan bisa dinyatakan dengan mesh maupun mm (metrik). Yang dimaksud mesh adalah jumlah lubang yang terdapat dalam satu inchi persegi (square inch), sementara jika dinyatakan dalam mm maka angka yang ditunjukkan merupakan besar material yang diayak. Perbandingan antara luas lubang bukaan dengan luas permukaan screen disebut presentase opening.
Pelolosan material dalam ayakan dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu: 1. Ukuran material yang sesuai dengan lubang ayakan 2. Ukuran rata-rata material yang menembus lubang ayakan 3. Sudut yang dibentuk oleh gaya pukulan partikel 4. Komposisi air dalam material yang akan diayak 5. Letak perlapisan material pada permukaan sebelum diayak
Kapasitas screen secara umum tergantung pada: 1. Luas penampang screen 2. Ukuran bukaan 3. Sifat dari umpan seperti; berat jenis, kandungan air, temperature 4. Tipe mechanical screen yang digunakan.
Faktor – faktor yang mempengaruhi lolosnya undersize adalah: ukuran absolut dari bukaan permukaan ayakan, persentase bukaan terhadap total luas permukaan ayakan,ukuran relatif partikel, sudut jatuh partikel dan kecepatan jatuh partikel. Efisiensi dari proses pengayakan ini bergantung pada:
a. Rasio ukuran minimal partikel yang bisa melewati lubang ayakan, yaitu: 0,17-1,25 x ukuran lubang ayakan. b. Persentase total area ayakan yang terbuka. c. Teknik pengumpanan dan kecepatan pengumpanan. d. Keadaan fisik dari material itu sendiri (kekerasan bijih, pola bongkahan bentuk partikel seperti bulat, gepeng, ataupun jarum, kandungan air). e. Ada atau tidak adanya penyumbatan lubang screen. f. Ada atau tidak adanya korosi pada ayakan (kawat). g. Mekanisme gerakan pengayakan (getaran). h. Design mekanis dari ayakan tersebut dan Kemiringan ayakan (biasanya 12o-18o).
Gerakan partikel pada permukaan ayakan itu dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan kekuatan yang digunakan oleh permukaan. Dengan kemiringan ayakan (20o-40o) menyebabkan adanya dorongan yang cukup dari permukaan sehingga partikel ringan terdorong ke bawah. Gerakan biasanya bersifat translasi (translation) cepat pada kapasitas besar, sentuhan yang kontinyu, berguling (turn over) yang menyebabkan orientasi pergantian partikel serta pengeluaran (ejecting) yaitu pembuangan keluar partikel. Salah satu dari ayakan itu ada ayakan getar, Ayakan getar merupakan alat ayak yang baik dan sering digunakan di masa sekarang dengan alasan seperti kapasitas ayakan yang cukup besar dengan ruang penampung yang cukup, biaya operasi dan perawatan yang relatif murah (tahan perawatan sampai dengan per ton ayakan) dan mampu memisahkan mineral dari ukuran 25 cm sampai dengan ukuran 250 μm. Ayakan ini dapat digunakan dalam keadaan basah ataupun kering. Pada keadaan basah pengayakan dapat dilakukan sampai dengan ukuran 200 mesh, sedangkan keadaan kering mencapai 325 mesh. Ayakan getar (vibrating screen) dibagi menjadi tiga berdasarkan getarannya, yaitu: Berputar (incline) dimana terjadi gerakan berputar pada pusat secara mekanis
dengan kecepatan amplitudo sebesar 600-7000 rpm, harisontal (Horizontal) terjadi gegalan linier dengan komponen vertikal sebagai pengangkat dengan kecepatan amplitudo 600-3000 rpm dan acak (Probability) terjadi gerakan yang bervariasi. Ada dua macam mekanisme getaran pada proses ini yaitu mekanis dan elektris, yang langsung dihasilkan dari permukaan ayakan. mekanisme elektris yaitu semua elektromagnet, seperti berhenti atau meletakkan unsur ulet untuk memperkuat dan memperhebat getaran efek. Getaran mekanis adalah getaran yang disebabkan oleh pergerakan alat terdiri dari palu (hammers), cams, eksentrik, pemutar dan beberapa kombinasi mekanis lainnya. Ayakan getar dapat di klasifikasikan berdasarkan beberapa faktor seperti: 1. Getaran yang terjadi di atas permukaan ayakan. 2. Dimana getaran itu terjadi. 3. Bagaima getaran itu. 4. Sifat alami dari permukaan pengayakan 5. Bagaimana bentuk ayakan tersebut.
Contoh beberapa gerakan pada ayakan getar yang disebabkan oleh beberapa faktor tersebut diatas: 1. Tidak seimbangnya katrol: satu batang sepusat dengan pembalik arah yang dapat disetel dan dua bearing. gerakan berputar keluar menghasilkan suatu getaran yang menyebabkan material bergerak kesana kemari. Bekerja dengan frekuensi 500-2500 rpm. Biasanya pada ayakan Light Duty Screen. 2. Gerakan eksentrik batang dengan batang eksentrik dan dua Bearing. 3. Penggetar elektromagnet, dengan osilasi frekuensi yang tinggi.
Bentuk dan luas permukaan partikel itu sendiri berpengaruh pada proses pemurnian bijih, yaitu melalui faktor: 1. Reaksi stokiometri. 2. Reaksi permukaan ( pada proses flotasi untuk memperbaiki sifat permukaan ). 3. Sifat fluida ( misal : viskositas dan density ). 4. Friksi atau gesekan, partikel bundar memiliki koefisien gesek lebih besar dibandingkan dengan median lain. 5. Transfer panas dari dan ke arah partikel. 6. Proteksi mineral – mineral lain pada permukaan partikel. 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 lamam. (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 (1020 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.
Tabel 1 : ayakan Tyler Mesh
Number
(
in
)
(
mm
)
Mesh
Number
(
in
)
(
mm
)
3
0.263
6.680
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
270
0.0021
0.053
28
0.023
400
0.0015
0.038
0.833 0.589
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.
Tabel 2 : Diameter partikel rata-rata berdasarkan ayakan Tyler Ukuran
ayakan
Diameter
partikel
Dp
dlm
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. Bentuk bahan yang diayak dan jenis permukaan ayakan memainkan peranan penting. Sering terdapat bulatan-bulatan halus, batangbatang halus berbentuk sllinder, kerucut kecil, dna sebagainya. Pengayakan bulatan halus melalui lubang ayakan tidak menimbulkan masalah khusus. Bagaimana cara bulatan halus sampai di permukaan ayakan tidak membawa perbedaan. Lain halnya dengan batang dan kerucut halus. Bahan seperti ini dapat melalui permukaan ayakan dalam keadaan tegak. Tetapi tidak dapat melalui lubang ayakan jika tidur di atas permukaan ayakan. Pada pengayakan sejumlah batang halus dengan ukurna tepat sama, sebagian bahan akan terayak, sedangkan sebagian lain tidak terayak. Berhubung dengan gejala ini, selain lubang ayak yang bulat ada juga berbentuk bujur sangkar, segi panjang atau berbentuk aluran. Permukaan ayak dapat terdiri atas berbagai macam bahan. (1) Batang Baja (2) Batang-batang baja berjarak sedikit satu sama lain. Batang ini digunakan untuk mengayak bahan kasar seperti: batu, batu bara, dll. (3) Pelat Berlubang. Garis tengah lubang biasanya 1 cm atau lebih. Ukuran tebal pelat meningkat
sesuai
dengan
bertambah
besarnya
garis
tengah
lubang.
(4) Anyaman Kawat Biasa dipakai kawat baja, karena kuat. (5) Sutera Tenun. Bahan ini digunakan untuk mengayak zat yang sangat halus, seperti bunga dan tepung. (6) 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 PemilihanAyakan
(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. Efektivitas (Ec) ayakan menunjukkan seberapa banyak partikel yang memiliki ukuran yang diinginkan.
