Wandi Try Karya Utama / 13008027 Widi Krisna Permadi / 13008057
TK 5006 REKAYASA PRODUK PARTIKULAT
Pengertian engertian Gravity Separation Separation Faktor Gravity Separation Gravity Separation Operation Dense (Heavy) Media Separation Separation Gravity Separation Performance
Pengertian engertian Gravity Separation Separation Faktor Gravity Separation Gravity Separation Operation Dense (Heavy) Media Separation Separation Gravity Separation Performance
Gravity Separation atau pemisahan secara gravitasi adalah metode pemisahan dua komponen dari sebuah suspensi atau campuran campuran homogen dengan memanfaatkan memanfaatkan perbedaan nilai densitas dan berat jenis dari mineral yang akan dipisahkan. Jika densitas sama, partikel dengan ukuran lebih besar akan mengendap lebih dahulu. Jika ukuran sama, partikel dengan densitas lebih besar akan mengendap terlebih dahulu. Perbedaan kecepatan pengendapan ini yang dimanfaatkan untuk pemisahan Elemen Gravity Separation : 1. Mineral dengan Specific Gravity Tinggi 2. Mineral dengan Specific Gravity Rendah 3. Media (biasanya fluida)
Untuk menentukan apakah pemisahan secara gravitasi dapat dilakukan dengan mudah atau sulit, digunakan Kriteria Konsentrasi
SG = Specific Gravity (Density), fluida yang umumnya digunakan adalah air atau udara
CC > 2,5 Mudah mengendapkan sampai 75 µm 1,75 < CC < 2,5 Mengendapkan sampai 150 µm 1,5 < CC < 1,75 Mengendapkan sampai 1,7 mm 1,25 < CC < 1,5 Mengendapkan sampai 6,35 mm CC < 1,25 Tidak terjadi pengendapan
Pemisahan mineral oleh Gravity Separation bertumpu pada laju pengendapan partikel di dalam fluida Laju pengendapan dari endapan di fluida di rumuskan sebagai berikut : a.
Hukum Stokes
b. Hukum Newton c.
Dietrich's correlation
vT
3
W ( S
F ) g
F
d. Jimenez and Madsen correlation
2
1. 2.
3.
Tiga Alat yang sering digunakan untuk Gravity Separation Jigging – Unggun partikel digetarkan di dalam fluida sehingga terjadi ekspansi vertikal dan kontraksi Shaking Concentrators – Menggunakan gerakan horisontal pada aliran padatan-fluida untuk memfluidisasi partikel yang menyebabkan terpisahkan partikel ringan dan padat Flowing Film Concentrators – Memisahkan partikel dengan lapisan lumpur yang mengalir turun di jalur miring dengan bantuan gravitasi
Pemisahan partikel terjadi karena Getaran berulang pada unggun partikel. Partikel akan berekspansi sehingga saat getaran berhenti, partikel akan berpindah sesuai dengan ukuran partikel dan Spesific gravitasi karena pengaruh gravitasi.
Ada waktu minimum untuk satu siklus getaran agar pemisahan kedua fasa bisa optimum. Parameter yang mempengaruhi frekuensi siklus adalah laju umpan, ukuran umpan, densitas dan desain jig. Formula untuk periode siklus
T = periode satu siklus getaran, t = stroke (setengah siklus) L = Jarak partikel tersuspensi dengan jarak tengah osilasi v = velocity of water required to suspend the mineral bed
Tinggi setengah siklus v = kecepatan fluida untuk mengandapkan mineral a = Amplitudo N = strokes (setengah siklus) per menit.
Tipe Jig 1. Through the Screen Partikel umpan lebih kecil daripada mulut screen dan akan menetes melalui screen dan terkumpul di hutch
2. Over The Screen Untuk partikel umpan yang lebih besar dari mulut screen. Menggunakan gate untuk partikel berat
3. InLine Pressure Jig Prinsip yang digunakan sama namun menggunakan pressurisasi (sampai 200 kPa) di dalam screen. Keuntungan dari IJP adalah konsumsi air dan listrik yang lebih sedikit.
4. Centrifugal Jig Memanfaatkan gaya sentrifugal Air ditambahkan keatas screen (top water) dan kebawah screen (back water)
Prinsip : Menggunakan aliran film air untuk pemisahan. Bijih bergerak di sebuah bidang miring pada sebuah belt panjang. Mineral yang lebih ringan akan dipisahkan dari mineral yang lebih berat oleh lapisan film air yang mengalir pada belt.
Table terdiri dari sebuah bidang miring yang terdiri dari beberapa undakan paralel disepanjang bidang. Air disemprotkan di batas/bibir bidang untuk pemisahan dan untuk mentranspor partikel diatas table. Umpan dimasukan melalui sudut table lalu digetarkan disepanjang bidang miring oleh undak-undakan.
Jenis Table 1. Sand Tables. Untuk partikel kasar yang berukuran lebih dari 100 µm 2. Slimes Tables Untuk partikel yang berukuran cukup halus (<100 µm). Slime table memiliki kemiringan yang lebih curam. 3. Gemeni Gold Table T Gemeni table memiliki celah pada deck-decknya dan bukan undakundakan.
Prinsip : Pemisahan dan pengendapan partikel dalam aliran film air (flowing film of water) di bidang miring.
Partikel akan dijatuhkan dalam aliran film air
Partikel yang berbeda ukuran dan densitas yang dijatuhkan ke dalam aliran film akan mencapai permukaan bidang miring pada titik yang berbeda tergantung laju pengendapannya.
Tipe Flowing Film Concentrator 1.
Simple Sluice Terdiri dari bidang miring yang terbuka ujung atas maupun bawah. Air dan padatan diumpankan pada bagian atas dan pemisahan dengan flowing film terjadi pada permukaan bidang miring. Sluice membawa unggun material. Di dalam sluice terjadi fluidisasi unggun yang akan memisahkan partikel ringan dan berat dalam unggun. Fluidisasi akan dibantu dengan adanya tekstur kasar di permukaan bidang miring.
2.
Strake Table Strake table terdiri dari permukaan datar stasioner yang miring. Partikel mineral yang ringan akan berguling ke bawah sedangkan yang lebih berat akan ditahan oleh permukaan kasar seperti kain penutup yang dapat dilepas. Variabel yang mempengaruhi pemisahan adalah kemiringan, ukuran umpan, densitas pulp, dan
laju umpan. 3.
Cone-Separator or Reichert Cone Prinsipnya mirip dengan sluice yaitu aliran slurry mengalir ke permukaan miring yang kemudian menyebabkan partikel berat tenggelam turun ke dasar. Permukaan pemisah dalam Reichert Cone adalah kerucut terpotong yang miring ke atas. Mineral berat yang berkontak dengan permukaan kerucut melewati celah lingkaran dekat dasar kerucut sedangkan bagian ringan mengalir ke atas celah untuk mengalami perlakuan di tahap selanjutnya atau dibuang. Efisiensi pemisahan pada cone relatif rendah sehingga fraksi (ringan, atau berat, atau keduanya) mengalami perlakuan kembali dengan beberapa cone yang disusun vertikal untuk menciptakan beberapa tahap pembersihan
4.
Spiral Concentrator Pada spiral concentrator panjang permukaan sluicing yang dibutuhkan untuk memisahkan mineral ringan dari mineral berat diubah menjadi ruang yang lebih kecil melengkung dan membentuk spiral pada sumbu vertikal. Slurry diumpankan dari atas spiral dan mengalir ke bawah karena gaya gravitasi. Aliran spiral dari pulp menuruni unit menimbulkan gaya sentrifugal ringan pada partikel dan fluida. Ini membuat adanya aliran pulp dari tengah spiral menuju ke tepi. Partikel terkasar dan terberat tetap berada di tengah bagian penampang datar sedangkan material teringan dan terhalus terbawa ke luar dan naik ke atas unit. Ketika aliran partikel telah terpisah menjadi beberapa fraksi, fraksi berat dapat dipisahkan dengan menggunakan splitter pada posisi bwah spiral yang tepat.
5.
Centrifugal Separators Centrifugal separator dikembangkan karena partikel berukuran halus sulit dipisahkan dari partikel berat dan diperlukan laju pengendapan yang lebih tinggi dengan menggunakan percepatan sentrifugal. Salah satu tipe konsentrator ini adalah Knelson Concentrator. Knelson Concentrator merupakan separator sentrifugal yang berefisiensi tinggi untuk me-recovery emas bebas dan mineral berat lainnya. Konsentrator ini merupakan separator sentrifugal berkapasitas tinggi dengan unggun terfluidisasi yang aktif. Gaya sentrifugal yang sama atau mencapai lima puluh kali gaya gravitasi bekerja pada partikel serta meningkatkan perbedaan specific gravity antara mineral berat dan gangue. Gaya sentrifugal yang kuat memerangkap mineral berat dalam rangkaian lingkaran yang berada di drum berputar sedangkan gangue mengalir dan terbawa ke luar.
6.
Mozley Multi-Gravity Separator (MGS) MGS didesain untuk pemisahan partikel halus dan sangat halus. MGS merupakan alat pemisah gravitasi yang menggunakan prinsip flowing film dan shaking table. MGS dapat dilihat sebagai permukaan horizontal dari shaking table konvensional yang diubah menjadi drum silindris yang berputar. Gaya yang lebih besar dari gaya gravitasi biasa dan goncangan (shaking) diberikan pada partikel dalam flowing film sehingga meningkatkan proses pemisahan partikel sangat halus. Karena hal tersebut MGS dapat memperoleh partikel dengan diameter di bawah 1 μm dengan perbedaan SG minimal 1.
Pemisahan mineral terjadi pada media fluida yang densitasnya berada di antara densitas dua mineral yang akan dipisahkan. Pemisahan menjadi lebih sederhana karena mineral yang ringan akan mengapung sedangkan mineral berat akan tenggelam. Pemisahan ini biasa disebut dengan sink-float separation.
Medium yang digunakan untuk pemisahan ini bergantung pada spesific gravity mineral dan dapat dibuat dari garam terlarut seperti kalsium klorida dalam air (1350 kg/m3) dan zinc chloride (1800 kg/m3) Cairan organik berat juga dapat digunakan akan tetapi terbatas penggunaannya karena sifatnya yang toksik dan karsinogenik
Pseudo Heavy Liquid
Ketika medium yang berdensitas tinggi diperlukan, pseudo liquid yang terdiri dari suspensi partikel halus berdensitas tinggi dalam air digunakan Partikel atau media yang digunakan untuk membentuk pseudo heavy liquid harus keras (tidak mudah hancur), stabil secara kimiawi, lambat mengendap pada viskositas diinginkan, memiliki specific gravity cukup tinggi, dapat diregenerasi, serta banyak tersedia dan harganya murah
Tipe Dense Medium Separator 1.
Gravity Dense Medium Separator
Mineral dan dense medium diumpankan ke dalam tangki besar. Partikel denser medium akan tenggelam sedangkan partikel dengan spesific gravity rendah akan mengapung. Material yang mengapung dikelurakan dari tangki dengan scrapes sedangkan material yang tenggelam akan turun ke dasar tangki dan dikeluarkan . 2. Centrifugal Dense Medium Separator Percepatan sentrifugal atau gaya sentrifugal dikenakan pada mineral dan dense medium. Partikel yang ringan akan terbawa ke atas olah gaya sentrifugal sedangkan partikel berat tertahan di bawah. Alat untuk separator ini adalah siklon, seperti dense medium siklon (DMS) dan hydrocyclone (water only cyclone)
Gravity Dense Medium Separator 1.
Drum Separator Terdiri dari drum silindris yang berputar yang digunakan untuk pemisahan mineral dan pemisahan batu bara. Produk overflow yang mengapung berada pada ujung yang berlawanan dengan umpan. Drum dapat terdiri dari kompartmen tunggal untuk menghasilkan dua produk dari satu suspensi dense medium atau dua kompartmen dengan dua bak berisi medium berbeda densitas untuk menghasilkan tiga atau empat produk.
2.
Drewboy Alat ini digunakan secara luas untuk pembersihan batu bara. Batu bara diumpankan pada salah satu ujung dan bagian terapung dikumpulkan pada ujung yang berlawanan sedangkan bagian yang tenggelam diangkat naik dari bawah dengan baling-baling miring yang berputar perlahan.
3.
Cone Separator Umpan dijatuhkan pada bak yang terauk secara perlahan. Partikel terapung dikeluarkan dari atas bak sedangkan partikel tenggelam dikeluarkan langsung dari cone dengan pompa atau dengan air lift.
Pemisahan yang ideal pada prinsipnya akan memperoleh partikel dengan densitas lebih rendah dari densutas pemisahan di prosuk ringan atau bersih dan material yang densitasnya lebih tinggi dari densitas pemisahan akan terdapat pada fraksi berat. Dalam praktek hal ini tidak terjadi. Metode untuk mengevaluasi kinerja dari pemisahan gravitasi diperlukan
Metode untuk mengevaluasi kinerja dari pemisahan gravitasi :
Sink-Float Analysis
Washability Curve
Tromp Curve
Metode ini kebanyakan berpatokan pada pembersihan batu bara tetapi dapat pula digunakan untuk pemisahan mineral
Sink-Float Analysis
Karakteristik yang diperlukan untuk mengevaluasi kinerja biasanya diturunkan dari float-sink analysis dari sampel batu baru bersih dan reject diikuti dengan penentuan jumlah abu pada beberapa fraksi. Biasanya sampel umpan juga dikumpulkan untuk ditentukan jumlah abunya yang digunakan untuk menghitung perolehan (yield). Sink-float analysis sama seperti analisis ukuran partikel yaitu sampelnya dipisahkan berdasarkan fraksi kerapatan bukan berdasarkan fraksi ukuran. Biasanya analisis disajikan dalam bentuk tabel.
Sink-Float Analysis
Washability Curve
Dibuat dengan menggunakan data dari sink-float analysis dalam 5 washability curve yang menggambarkan kemudahan atau kesulitan pemisahan Cumulative floats curve: plot antara % massa kumulatif floats terhadap kumulatif ash. Digambar pada sumbu Y dengan penambahan nilai dari bawah ke atas. Digunakan untuk menggambarkan perolehan yang didapat pada jumlah abu tertentu. Cumulative sinks curve : plot antara % massa kumulatif sinks terhadap kumulatif ash. Kurva ini menggambarkan jumlah abu dalam reject pada perolehan batu bara bersih tertentu Instantaneous ash curve : menggambarkan laju perubahan jumlah abu pada perolehan berbeda. Instantaneous ash adalah jumlah abu tertinggi dari partikel yang mengapung pada densitas tertentu Relative density curve : plot antara % massa kumulatif floats terhadap densitas pemisahan. Menggambarkan perolehan batu bara bersih untuk pemisahan sempurna pada densitas relatif tertentu.
Washability Curve
Distribution or ± 0,1 SG curve : plot antara perbedaan cumulative floats di antara ± 0,1 densitas terhadap densitas tersebut. Kemudahan pemisahan ditentukan berdasar tabel.
Washability Curve
Tromp Curve
Tromp curve berguna untuk menilai efisiensi atau ketajaman pemisahan atau untuk memprediksi kinerja pabrik yang memproses umpan batu bara tertentu. Menggunakan data dari sink-float analysis untuk menentukan koefisien partisi.
Tromp Curve
Tromp Curve
Setelah didapat koefisien partisi, plot koefisien partisi terhadap SG. Kemudian hitung juga probable error (Ep) yaitu setengah dari perbedaan antara SG dimana 75% berada di sink dan SG dimana 25% berada di float
Karena probable error bergantung pada spesific gravity of separation (D50) dibutuhkan metode lain untuk mengevaluasi kinerja. Metode yang digunakan adalah imperfection yang dihitung berdasarkan :
