laporan pengolahan mineral itb ahmad fahmi syam: modul grinding

Laboratorium Pengolahan Bahan GalianProgram Studi Teknik Metalurgi

Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan

Laporan Modul II, MG2212

Grinding (Penggerusan)

Ahmad Fahmi Syam (12509501) / Kelompok 7 / Rabu, 11-04-2012

Asisten : Mohammad Aly Fikry (12509030)

Abstrak – Praktikum Modul II – 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 dilakukan dalam proses penggerusan ini adalah pertama-tama mengisi silinder gerus dengan media grinding berupa bola-bola baja dengan diameter tertentu, lalu memasukkan umpan ke dalam 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. Pengayakan dilakukan beberapa kali dengan penambahan waktu

masing-masing 5 menit dan hasilnya ditimbang dengan neraca. Alat yang digunakan adalah pengayak getar.

A. Tinjauan PustakaGrinding atau penggerusan merupakan proses size 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.

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 autogeneous.Ukuran dari partikel akan tereduksi oleh kombinasi dari impact, attrition, dan shear seperti pada mekanisme crushing.

Gambar mekanisme reduksi ukuran

Alat grinding yang biasa digunakan berupa silinder dihubungkan pada suatu rotor sehingga berputar pada sumbu horizontalnya. Alat grinding biasa disebut tumbling mill.

Gambar tumbling millBagian-bagian utama pada mill yaitu :1. Shell, lempengan baja yang menempel pada silinder

mill. Shell didesain untuk menahan impact dan 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 : Spout Feeder Drum Feeder Scoop Feeder

Berbeda dari proses crushing, proses grinding dapat dilakukan dalam kondisi basah ataupun kering. Faktor-faktor 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.







3. Proses klasifikasi grinding cara basah lebih mudah dan memerlukan ruang lebih kecil dibandingkan cara kering.

4. Lingkungan pada penggerusan cara basah lebih bersih dan tidak memerlukan alat penangkap debu karena akan terbentuk pulp.

5. Proses penggerusan dengan cara kering memerlukan material yang kering sehingga untuk material yang basah perlu proses pengeringan terlebih dahulu.

6. Pada proses penggerusan cara basah, media gerus yang digunakan dan bahan pelapis dari silinder diperlukan lebih banyak karena rentan terjadi korosi.

7. Dry grinding mengurangi kebutuhan dewatering produk.

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.

Gaya yang bekerja dalam ball mill untuk satu bola.

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.







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.

Zona yang terdapat pada tumbling mill

B. Data Percobaan

Berat feed = 300 gram

Fraksi 5 menit

(gr)

10 menit

(gr)

15 menit

(gr)

+65 152 55 20

+100 63 74 81

+150 42 66,5 108

+200 31 54,5 69

-200 54,5 67,5 31

Total 342,5 317,5 309

C. Pengolahan Data1. Rumus-rumus Dasar

Persenberat= berat mineral per fraksiberat mineral keseluruhan

×100 %

1. Perhitungan

Waktu grinding = 5 menit

Ukuran Berat % berat% berat

kumulatif

% berat lolos

kumulatif

+0,21 152 44,379562 44,37956204 55,62043796 +0,149 63 18,394160

662,77372263 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

Total 342,5 100

0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.220

10

20

30

40

50

60

f(x) = 291.160362992051 x − 5.7302938224308

waktu=5 menit

fraksi ukuran (mm)

% b

erat

lolo

s kum

ulati

f

Menghitung P80:y = 291,1x - 5,73080 = 291,1x - 5,730x=80+5,73

291,1=0,2945









kumulatif

% berat lolos

kumulatif

+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 0Total 317,5 100

0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.220

102030405060708090

f(x) = 445.524097308687 x − 9.59424108801837

waktu grinding t=10 menit

fraksi ukuran (mm)

% b

erat

lolo

s kum

ulati

f

Menghitung P80:y = 445,5x - 9,59480= 445,5x - 9,594x=80+9,594

445,5=0,2011



kumulatif

% berat lolos

kumulatif

+0,21 20 6,472491916,47249190

993,52750809

+0,149 81 26,213592232,6860841

467,31391586

+0,105 108 34,951456367,6375404

532,36245955

+0,074 69 22,330097189,9676375

410,03236246

-0,074 31 10,0323625 100 0Total 309 100

0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.220

20

40

60

80

100f(x) = 620.220654151901 x − 32.6106029834307

waktu grinding t=15 menit

fraksi ukuran (mm)

% b

erat

lolo

s kum

ulati

fMenghitung P80:y = 620,2x - 32,6180 = 620,2x - 32,61

x=80+32,61620,2

=0,1816

D. Analisa Hasil PercobaanSetelah data yang diperoleh dari percobaaan dihitung didapatkan hasil bahwa ukuran yang meloloskan 80 %

hasil adalah 0,2945mm untuk waktu grinding 5 menit,

0,2011 mm untuk waktu grinding 10 menit dan 0,1816mm 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

3. Karakteristik mineral; meliputi sifat fisik mineral seperti kekerasan, keliatan, dll.

4. Kecepatan rotasi alat grinding5. Ukuran mula-mula dari umpanPercobaan 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. Partikel yang terlalu halus sehingga memungkinkan untuk terbawa oleh angin ketika menimbang, memasukan material ke dalam pengayak, dan sebagainya menyebabkan beratnya berkurang.

2. 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.

3. Ruangan yang kotor dan berdebu sehingga menyebabkan bertambahnya berat.

4. Prosedur tepat saat menimbang sehingga kemungkinan salah baca/ paralaks.

5. Alat timbang yang relatif lama dan agak rusak sehingga perhitungan berat tidak presisi.

E. Jawaban Pertanyaan1. 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 kritismV2/R = gaya sentripetalV = L*N







L = 2πR/60 = jarak yang ditempuh partikelV = kecepatan linier partikelN = kecepatan agular partikelm = massa partikelBall 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:

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. KesimpulanGrinding 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 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 P80 adalah sebesar 0,2945mm untuk waktu

grinding 5 menit, 0,2011 mm untuk waktu grinding 10

menit dan 0,1816mm untuk waktu grinding 15 menit.

G. Daftar Pustakahttp://en.wikipedia.org/wiki/Ball_millhttp://www.ptfi.com/operation/pengolahan_bijih.aspKelly, Errol G. & David J. Spottiswood. 1982. Introduction to Mineral Processing. Hal. 132 – 162. USA: John Wiley & Sons.







H. Lampiran

laporan pengolahan mineral itb ahmad fahmi syam: modul grinding

Documents