Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Operasi teknik kimia merupakan salah satu mata kuliah yang memerlukan pengamatan secara langsung karena berkenaan langsung dengan proses pada peristiwa teknik kimia. Pada praktikum kali ini, percobaan yang dilakukan adalah pengukuran butiran padatan. Dalam perkembangan sebuah industri yang mengolah material yang berupa mineralmineral tentu terdapat proses pengayakan ataupun screening pada salah satu proses awal untuk mendapatkan produk yang diinginkan. Alat ini digunakan untuk mendapatkan ukuran partikel sesuai yang diinginkan dan dengan ukuran yang seragam (uniform). Dalam laporan praktikum operasi teknik kimia ini salah satunya menjabarkan bagaimana cara kita melakukan pengukuran butiran padatan, Bagaimana cara mendapatkan butiran-butiran dengan ukuran yang seragam.
I.2 . Tujuan Praktikum
1. Mempersiapkan produk butiran padatan sesuai dengan ukuran yang diinginkan untuk bebrapa proses berikutnya. 2. Mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam permukaan (primary crushing) atau oversize kedalam 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.
Pengukuran Butiran Padatan Padatan
page 1
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I I.3. Manfaat Praktikum
1. Mahasiswa mampu mempersiapkan produk butiran padatan sesuai dengan ukuran yang diingiinkan untuk bebrapa proses berikutnya. 2. Mahasiswa dapat mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam permukaan (primary crushing) atau oversize kedalam proses pengolahan berikutnya, sehingga dapat dilakukan kembali proses peremukan tahap berikutnya (secondary crushing). 3. Mahasiswa dapat meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir. 4. Mahasiswa dapat mencegah masuknya undersize ke permukaan.
Pengukuran Butiran Padatan
page 2
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Secara Umum
Dalam industri atau pabrik, pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan padatan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Proses pengayakan biasanya ditempatkan setelah alat size reduction, tapi hal itu dikembalikan lagi pada proses pabrik, kapan saatnya suatu pabrik membutuhkan tahap pemisahan partikel padatan, maka disitulah pengayakan (screening) akan digunakan. Tapi dalam istilah yang dikaji dan penerapannya, pengayakan atau screening dipakai dalam sakal industri, sedangkan yang digunakan untuk skala laboratorium adalah penyaringan (sieving). Material solid yang tertahan pada permukaan screen disebut dengan OVER SIZE (Plus material) sedangkan partikel yang lolos dari screen disebut dengan UNDER SIZE (Minus material), sedangkan material yang lolos tetapi tertahan pada permukaan berikutnya disebut dengan INTERMEDIATE SIZE.
Over size Under Size Intermediate Size
Gambar II.1.1 Ukuran partikel
Pengukuran Butiran Padatan
page 3
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
Gambar II.1.2 Mesh ayakan
Fraksi oversize
= fraksi padatan yang tertahan ayakan.
Fraksi undersize = fraksi padatan yang lolos ayakan. Pada pengayakan manual, bahan diperiksa melewati lubang ayakan, umumnya dengan bantuan sebilah kayu atau sebilah bahan sintesis atau dengan sikat. Beberapa farmakope memuat spesifikasi ayakan dengan lebar lubang tertentu. Sekelompok partikel dikatakan memiliki tingkat kehalusan tertentu jika seluruh partikel dapat melintasi lebar lubang yang sesuai (tanpa sisa ayakan). Dengan demikian ada batasan maksimal ukuran partikel. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengayakan, yaitu:
Jenis ayakan
Cara pengayakan
Kecepatan pengayakan
Ukuran ayakan
Waktu pengayakan
Sifat bahan yang akan diayak
Peluang Terjadinya Pemisahan Material. Keberhasilan operasi pengayakan sangat tergantung kepada sebarapa besar peluang
material undersize dapat lolos melewati lubang ayakan menjadi produk undersize.
Pengukuran Butiran Padatan
page 4
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I Probabilitas material untuk dapat lolos melewati lubang ayakan dapat diprediksi dengan formula berikut: P = (a – d)2/(a – b)2 P adalah peluang atau probabilitas material untuk dapat lolos lubang ayakan. a adalah ukurang lubang ayakan. b adalah tebal kawat ayakan dan d adalah ukuran partikel. Dari persamaan peluang tersebut diketahui, bahwa material yang berukuran jauh lebih kecil daripada ukuran lubang ayakan akan memiliki peluang lolos lebih besar dibandingkan material berukuran lebih besar atau hampir sama dengan lubang ayakan. Gambar 1 di bawah menunjukkan jumlah partikel atau material yang lolos lubang ayakan diplot terhadap panjang ayakan. Pengaruh stratifikasi menyebabkan material yang lolos pada daerah 2 lebih banyak dari dua daerah lainnya, yaitu daerah 1 dan 3. Daerah 2 dan 3 disebut daerah pengayakan jenuh. Material yang berukuran hingga 75 persen dari lubang ayakan lolos di daerah ini. Sedangkan material yang mendekati ukuran lubang ayakan, near mesh lolos sebagai undersize di daerah 1. Distribusi material yang lolos ayakan ini menunjukkan peluang dari material akibat pengaruh ukuran dan stratifikasi. Material yang berukuran kurang dari 75 persen dari lubang ayakan akan lolos lebih awal dibanding ukuran yang lebih besar.
Pengukuran Butiran Padatan
page 5
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
Gambar II.1.3. Distribusi Material Yang Lolos Lubang Ayakan
II.2. Cara-cara menentukan ukuran partikel.
Ukuran sebuah partikel dapat disebutkan dengan beberapa istilah. Contoh : a. Partikel berbentuk bola, dimensi ukuran yang penting antara lain: D, Volum, luas permukaan. b. Partikel berbentuk kubus, dimensinya panjang, volume, luas permukaan. Beberapa cara untuk menentukan ukuran partikel (yang dilakukan di laboratorium) disajikan di chapter 3 Brown, dan chapter 20 Perry, 7th ed. Cara-cara itu antara lain: A. Mikroskop: untuk partikel berukuran sekitar 1 μm = 0,001 mm. B. Screening: melewatkan bahan melalui ayakan seri ( sieve shaker) yang mempunyai ukuran lubang ayakan semakin kecil. Setiap pemisahan padatan berdasarkan ukuran diperlukan pengayakan. Standar screen mampu mengukur partikel dari 76 mm sampai dengan 38 μm. Operasi screening dilakukan dengan jalan
Pengukuran Butiran Padatan
page 6
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I melewatkan material pada suatu permukaan yang banyak lubang atau openings dengan ukuran yang sesuai. C. Sedimentasi (fluida diam, zat padat mengendap dengan gaya gravitasi). Teori gerak partikel dalam fluida mengatakan bahwa partikel berukuran kecil yang jatuh alam fluida, pada suatu kecepatan tertentu adalah setara dengan ukuran partikelnya.
⇒ Sampel dalam slurry idendapkan, ⇒ Pada beberapa ketinggian tertentu diambil cuplikan (dengan pipet), ⇒ Masing-masing dipanaskan agar kering, kemudian diti mbang, ⇒ Selanjutnya dievaluasi konsentrasinya sebagai fungsi waktu. D. Elutriasi : aliran fluida ke atas dengan kecepatan tetap, sehingga butiran dengan ukuran tertentu terbawa ke atas, sedangkan ukuran yang lebih besar sebagai hasil bawah. Contoh elutriasi : pemisahan campuran silika dan galena menggunakan air. Campuran silika dan galena mempunyai ukuran yang sama yaitu 1 cm. Diketahui: a. Galena masih tetap mengendap pada kecepatan air 13 ft/s. b. Butir silika pada ukuran yang sama tetap mengendap pada kecepatan air 7 ft/s. Jika operasi dilakukan pada kecepatan air lebih kecil 13 ft/s dan lebih besar dari 7 ft/s, maka semua silica sebagai hasil atas, dan galena sebagai hasil bawah. E. Sentrifugasi, seperti sedimentasi, tetapi zat padat diendapkan dengan gaya sentrifugal (memutar dan turun).
II.3 Analisis Data Ukuran Partikel Menggunakan Screen Shaker.
⇒ Penyajian data distribusi ukuran suatu campuran (particle size distribution), ⇒ Average particle size.
Screen aperture (lubang ayakan)
Pengukuran Butiran Padatan
page 7
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I Lubang pada ayakan dapat dibuat dari rangkaian anyaman kawat atau dari plat yang dilubangi. Ditinjau sebuah lubang: Untuk ukuran lubang yang berbeda, digunakan diameter kawat yang berbeda pula.
Mesh : jumlah lubang dalam 1 inchi linear. Contoh : ayakan 10 mesh, artinya sepanjang 1 inch terdapat 10 lubang dan kawatnya. Maka: Jarak antar pusat kawat yang satu dengan kawat berikutnya = 1/10 =0,1 in. Aperture = 0,1 – (diameter kawat) in. Dari table Tyler screen, untuk 10 mesh ternyata diameter kawat = 0,035 in, maka : Aperture = 0,1 – 0,035 = 0,05 in.
Interval ayakan. Jika interval ayakan yang dipilih sbb.: 1, 2, 3,..., 8, 9, 10 in, maka interval ini mempunyai kelemahan : a. antara 1 dan 2 in : perbedaan ukurannya terlalu besar. b. Antara 9 dan 10 in : secara praktek, ukuran dengan kisaran ini hamper sama c. Untuk partikel berukuran di bawah 1 in sampai 1 mikron akan terdapat dalam satu fraksi.
Saat ini, telah ada standard screen yang digunakan untuk menganalisis distribusi ukuran partikel dari suatu campuran, yaitu mempunyai kisaran 3 in sampai dengan 0,0015 in ( atau 76 mm s/d 38 mikron). Dasar dari interval standard screen ini adalah : Rasio luas lubang yang berurutan adalah 2.
Dengan, ayakan A dan B berurutan. Maka, Luas lubang ayakan A = 2 (luas lubang ayakan B)
=
Pengukuran Butiran Padatan
page 8
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I Standar ayakan yang digunakan di USA menggunakan interval 2 ( TYLER STANDARD SCREEN). Standar ayakan yang lain : SIEVE SERIES. Tabel standar ayakan dapat dilihat di table 5 (Brown) dan table 19-6 (Perry, 7 th ed.).
Pengukuran Butiran Padatan
page 9
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1 Bahan yang Digunakan
Pasir 0,6 kg (600 gram)
III.2 Alat yang Digunakan
Screen (ayakan : 10 mesh, 30 mesh, dan 50 mesh)
Wadah
Timbangan
III.3 Gambar Alat
III.4 Prosedure
1. Siapakan alat (screen / ayakan ) dengan 3 ukuran yang berbeda : 10 mesh, 30 mesh dan 50 mesh. 2. Timbang pasir seberat 0,6 kg 3. Ayak pasir dengan menggunakan ayakan : a.
Ukuran 10 mesh, lalu timbang berat pasir yang tertahan (oversize) dan yang lolos (undersize)
b.
Undersize dari screen ukuran 10 mesh diberi perlakuan yang sama pada screen ukuran 30 mesh.
Pengukuran Butiran Padatan
page 10
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I c.
Undersize dari screen ukuran 30 mesh diberi perlakuan yang sama pada screen ukuran 50 mesh.
4. Hitung hasil percobaan.
Pengukuran Butiran Padatan
page 11
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Pengamatan Ukuran Partikel
Oversize (gr)
Undersize (gr)
Keterangan
10 Mesh
100
500
Pasir belum seragam
30 Mesh
200
290
Pasir seragam
50 Mesh
130
150
Pasir seragam sempurna
IV.2 Hasil Perhitungan
10 mesh : 500/600 gr = 0,83
0,83 x 100% = 83%
30 mesh : 290/600 gr = 0,467
0,467 x 100% = 46,7%
50 mesh : 150/600 gr = 0,25
0,25 x 100% = 25%
10 mesh : 100/600 gr = 0,16
0,16 x 100% = 16%
30 mesh : 200/600 gr = 0,33
0,33 x 100% = 33%
50 mesh : 130/600 gr = 0,2167
0,2167 x 100% = 21,67%
Pengukuran Butiran Padatan
page 12
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I IV.3 Pembahasan
Pada percobaan pengukuran butiran padatan, alat yang kami gunakan adalah screen. Screen yang digunaka terdiri dari 3 deck / layer screening (ayakan) dengan ukuran :
Deck pertama : ukuran 10 mesh
Deck kedua : ukuran 30 mesh
Deck ketiga : ukuran 50 mesh
Bahan yang digunakan 0,6 kg (600 gr) pasir. Dari data yang diperoleh, antara feed masuk dengan total akhir tidak sama, feed yang masuk sejumlah 600 gram sedangkan total akhir hanya 580 gram. Hal ini karena dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu: pada saat melakukan pengayakan, partikel-partikel yang halus banyak yang terbawa oleh angin dan pada saat pemindahan dari ayakan ke wadah banyak partikel yang tertinggal di screen.
Pengukuran Butiran Padatan
page 13
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.I
Kesimpulan
1. Pada saat proses pengayakan yang pertama yaitu 10 mesh didapatkan material oversize yang tidak ikut terayak dan ukuran undersize masih belum didapatkan bentuk yang seragam dikarenakan ukuran screening masih terlalu besar. 2. Pada saat proses yang kedua didapatkan undersize yang mulai mendapatkan hasil yang seragam dikarenakan ukuran screen semakin kecil. 3. Oversize terbanyak didapatkan pada screen yang memiliki ukuran 10 mesh, namun kuantitas dari ukuran oversize pada 10 mesh sedikit namun memiliki massa yang besar, lalu didapatkan jumlah oversize pada 30 mesh cukup banyak, dan yang palin sedikit adalah pada ukuran 50 mesh. 4. Pada proses perhitungan yang terakhir ddapatkan hasil bahwa jumlah material berkurang sebanyak 20 gram, berkurangnya material ini disebabkan material yang dihembuskan oleh angin dan kurang sempurnanya proses pengayakan yang berakibat banyak yang jatuh dan terbuang.
V.II Saran
1. Alat yang digunakan ukurannya lebih di perlebar dikarenakan lusa penampang screen yang kecil mengakibatkan kesulitan dalam proses pengayakan dan akhirnya material banyak yang jatuh diluar tempat penampung hasil ayakan.
Pengukuran Butiran Padatan
page 14
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I 2. Sebaiknya disediakan wadah untuk menjadi alat penampung hasil ayakan, agar tidak menggunakan alas koran lagi. 3. Perlu untuk ditambahkan timbangan karena timbangan hanya satu, dan masih banyak praktikum yang lain yang juga membutuhkan timbanagan.
Pengukuran Butiran Padatan
page 15
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
DAFTAR PUSTAKA Laboratorium Operasi Teknik Kimia, 2012, ”Petunjuk Operasi Teknik Kimia”, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/21/pengayakan-seri/ http://ardra.biz/mineral/neraca-bahan-pengolahan-bijih/neraca-bahan-operasi-peremukancrushing-operation http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/22/metode-dan-teknik-pengayakanuntukmenentukan-ukuran-partikel-dalam-teknologi-farmasi/
Pengukuran Butiran Padatan
page 16
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I
APPENDIX
10 mesh : 500/600 gr = 0,83
10 mesh : 100/600 gr = 0,16
Pengukuran Butiran Padatan
0,83 x 100% = 83%
0,16 x 100% = 16%
page 17
