Rod Mill Teori Dasar [PDF]

Citation preview

1



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Bijih merupakan bahan galian yang megandung sejumlah mineral yang



dapat dimanfaatkan secara ekonomis dengan menggunakan teknologi yang ada pada saat itu dalam waktu tertentu. Pada industri metalurgi dikenal dengan istilah pengolahan mineral. Pengolahan mineral merupakan proses pengambilan mineral berharga dari mineral pengotor untuk dimanfaatkan secara ekonomis. Pada pengolahan mineral terbagi menjadi beberapa tahapan yaitu kominus, sizing, klasifikasi, dan konsentrasi. Pada bagian kominusi terbagi menjadi dua tahapan yaitu crushing dan grinding. Biasanya alat yang digunakan pada proses ini berupa crusher dan mill. Tujuan dari proses kominusi adalah untuk meliberasi mineral berharga, sehingga didapat hasil yang baik secara ekonomis. Pada saat proses grinding perlu diperhatikan waktu yang digunakan untuk proses tersebut. Karena apabila terlalu lama akan terjadi overgrinding. Oleh karena itu dilakukannya percobaan ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap hasil penggerusan serta pengaruh jumlah media penggerus yang digunakan.



1.2



Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini adalah memahami mekanisme penggerusan dan



mengetahui pengaruh parameter waktu dan jumlah media penggerus pada produk grinding meggunakan Rod Mill serta dapat memahami test sieving pada produk grinding.



1.3



Batasan Masalah Pada percobaan ini terdapat batasan masalah yang terbagi menjadi dua,



yaitu variabel bebas dan variabel terikat. Yang menjadi variabel bebas dari percobaan ini adalah jumlah media penggerus yang digunakan, waktu yang digunakan serta massa umpan. Kemudian yang menjadi variabel terikatnya adalah



2



persentase berat kumulatif yang lolos.



1.4



Sistematika Penulisan Penulisan laporan praktikum ini berisi 5 bab. Bab I membahas tentang latar



belakang, tujuan percobaan, batasan masalah serta sistematika dari penulisan laporan praktikum ini. Selanjutnya di bab II membahas tentang tinjauan pustaka, berisi tentang teori-teori yang mendasari praktikum ini. Bab III membahas tentang diagram alir percobaan, alat dan bahan percobaan dan prosedur percobaan. Bab IV membahas tentang data hasil percobaan dari praktikum yang dilakukan serta pembahasan hasil dari data yang didapat pada praktikum. Bab V membahas tentang kesimpulan dan saran yang diambil dari praktikum yang dilakukan. Daftar pustaka berisi tentang acuan atau referensi yang digunakan dalam penyusunan laporan ini. Pada laporan ini juga terdapat lampiran-lampiran yang berisi tentang contoh perhitungan, jawaban pertanyaan, tugas khusus, gambar alat dan bahan serta blanko percobaan.



3



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Pengolahan Mineral Pengolahan mineral atau istilah lainnya ore dressing, mineral benefication



adalah proses pemisahan mineral berharga dari mineral pengotornya atau disebut gaunge. Mineral benefication dan metalurgi ekstraktif merupakan proses lanjutan untuk meliberasi dan memisahkan antara bijih mineral (berharga) dengan pengotor (gaunge/tailing).



Proses



ini



harus



memperhatikan



atau



mengeksploitasi



karakteristik dari sifat fisik dan kimia mineral yang akan diolah sehingga didapatkan metode yang sesuai agar pengolahan berjalan dengan baik dan efisien [1]. Berikut ini adalah skema umum yang biasa digunakan pada proses pengolahan mineral [1] : Ore



Crusher Oversize Screen Undersize Grinding Oversize Classification Undersize Concentration



Concentrate



Tailing



Gambar 2.1 Skema Umum Pengolahan Mineral [1]



4



Dari skema diatas, berikut ini adalah penjelas dari tahap-tahap pengolahan minera [2] : 2.1.1 Kominusi Kominusi merupakan proses perduksian ukuran batuan mineral ke ukuran yang diinginkan dimana derajat liberasinya mencapai maksimum tanpa mengubah komposisi secara fisik ataupun kimia. Kominusi terdiri dari dua bagian yaitu crushing dan grinding. Crushing adalah proses penghancuran batuan mineral sebelum proses grinding. Biasanya batuan mineral yang dihancurkan yaitu batuan run of mine. Proses crushing sendiri terbagi menjadi tiga tiper, yaitu sebagai berikut : a. Primary crushing, tahap awal pereduksian dari ron of mine yang berukuran sekitar 1 m menjadi sekitar 10 cm. Tahap ini biasanya menggunakan jaw crusher, cone crusher, atau gyratory Crusher. b. Secondary crushing, bijih yang ukurannya 10 cm direduksi kembali menjadi sekitar 1-2 cm. Pada tahap ini alat yang biasa digunakan adalah jaw crusher, cone crusher, atau roll crusher. c. Tertiary crushing, bijih yang berukuran 1-2 cm direduksi menjadi sekitar 0.5 cm. Alat yang digunakan biasanya adalah cone crusher, roll cruhser, atau hammer mills. Kemudian proses grinding atau proses penggerusan adalah proses mengubah batuan menjadi bentuk serbuk atau powder. Pada proses ini terbagi menjadi dua proses tahapan, yaitu : a. Coarse grinding, pada proses ini ukuran bijih direduksi dari 50 mm menjadi sekitar 300 microns. b. Fine Grinding, ini merupakan tahap akhir pada proses kominusi dimana ukuran bijih direduksi sampai berukuran 100 microns. Adapun alat yang digunakan untuk proses ini adalah ball mill, rod mill, semi-auto genous mill dan autogenous mill. Ball mill merupakan alat penggerus yang menggunakan bola-bola baja sebagai media penggerusnya. Ball mill sendri bisa digunakan pada system open circuit maupun close circuit. Biasanya alat ini digunakan untuk menghasilkan gerusan yang



5



sangat halus. Untuk ball mill alatnya bisa dilihat pada Gambar 2.2.



Gambar 2.2 Ball Mill [2]



Selajutnya adalah rod mill, alat ini biasa digunakan pada proses selective grinding. Yang membedakan dengan ball mill media penggerus dari alat ini adalah batang baja. Ciri khas dari rod mill adalah mempunyai panjang 1.5 sampai 2.5 kali dari diameterya. Berikut ini adalah gambar dari rod mill yang ada pada Gambar 2.3.



Gambar 2.3 Rod Mill [2]



Terkahir adalah semi-autogenous dan autogenous mill. Prinsip kerja dari kedua alat ini hampir sama, tetapi ada yang membedakan diantara kedunya. Pada semi-autogenous mill media penggerus yang digunakan adalah campuran dari bola-bola baja dan mineralnya itu sendiri. Tetapi



6



pada auto genous mill media penggerusnya 100 % menggunakan mineral itu sendiri. Biasanya alat ini digunakan pada proses penggerusan mineral yang tidak terlalu keras, sehingga cukup dengan menggunakan mineralnya itu sendiri. Alatnya bisa dilihat pada Gambar 2.4.



Gambar 2.4 Semi-Auto Genous Mill [2]



2.1.2 Sizing Ukuran partikel sangat berperan penting pada proses pengolahan mineral terutama untuk benefikasi. Oleh sebab itu setelah proses kominusi dilakukan proses sizing. Tujuannya adalah untuk memisahkan ukuran partikel yang oversize dengan yang undersize. Ukuran yang oversize akan direduksi kembali agar memenuhi standar ukuran yang diinginkan. Pada proses sizing terdapat dua alat yang bisa digunakan, yang pertama adalah grizzly dan yang kedua adalah screen. Grizzly biasanya digunakan pada proses sizing di area pertambangan. Alat ini biasanya terbuat dari bongkahan kayu yang disusun sedemikian rupa. Tetapi seiiring berkembangnya teknologi grizzly sendiri sudah bisa terintergrasi dengan mesin crushing. Berbeda dengan grizzly alat yang digunakan untuk proses secondary screening biasanya mempunyai kerapatan yang lumayan tinggi. Alat ini biasanya digunakan diantara proses grinding ke klasifikasi. Screen sendiri biasanya terbuat dari kawat baja yang mempunyai motif ayakan tertentu.



7



Pada proses sizing ini yang menjadi titik fokusnya adalah dihasilkannya produk yang ukurannya sesuai agar proses pengolahan mineral bisa berjalan efektif. Berikut ini adalah contoh gambar alat pada proses sizing, bisa dilihat pada Gambar 2.5.



Gambar 2.5 Penyaringan ROM dengan Gizzly [2]



Gambar berikutnya adalah screen kawat yang terbuat dari baja, bisa dilihat pada Gambar 2.6



Gambar 2.6 Screen Kawat Baja [2] 2.1.3 Klasifikasi Klasifikasi dapat didefinisikan sebagai proses pemisahan partikel



8



mineral yang berdasarkan kecepatan pengendapan pada air, udara, atau medium fluida lainnya [3]. Alat yang digunakan untuk proses klasifikasi adalah classifiers. Jenis alat yang pertama biasa digunakan adalah hydraulic classifier. Bisa dilihat pada Gambar 2.7.



Gambar 2.7 Hydraulic Classifier [3]



Kemudian alat selanjutnya adalah mechanical classifier. Alat ini menggunakan prinsip perbedaan berat jenis pada penggunaannya. Area 1 adalah tempat penampungan material oversize. Lalu pada area 2 merupakan slurry pool tempat penampungan material hasil screening. Selanjutnya area 3 adalah aliran dari slurry akibat adanya gerakan dari rotating spiral. Area 4 merupakan proses pengangkutan sedimen oleh rotating spiral. Area 5 adalah tempat pengeluaran dari material yang undersize. Area 6 merupakan bagian utama dari



mechanical classifiers



yaitu rotating spiral.



Selengkapnya bisa dilihat pada Gambar 2.8. 1



6



2



5



3



4 Gambar 2.8 Mechanical Classifier [3]



9



Alat selanjutnya yang umum digunakan adalah hydrocyclone. Alat ini paling banyak digunakan karena prosesnya yang cepat serta penggunaannya bisa dalam skala yang besar. Alat ini sendiri bisa dikonfigurasikan sesuai dengan kebutuhan penggunaan. Contoh dari konfigurasi alat tersebut biasanya adalah single hydrocycloe, double hydrocyclone, dan multiple hydrocyclone. Contoh alatnya dapat dilihat pada Gambar 2.9. Fine Overflow Feed Entrance Feed Chamber Cylindrical chamber Conical chamber Apex



Underflow Discharge Regrind



Mill



Gambar 2.9 Hydrocyclone [3]



2.1.4 Konsentrasi Konsentrasi adalah proses pemisahan mineral berharga dari pengotornya agar diperoleh kadar mineral berharga yang tinggi [4]. Konsentrasi merupakan proses pemisahan berdasarkan perbedaan sifat fisik dari mineral. Berdasarkan hal tersebut terdapat beberapa metode konsentrasi, yaitu : a. Gravity concentration, proses konsentrasi yang memanfaatkan perbedaan densitas mineral pada suatu medium fluida. Bisa juga dengan memanfaatkan kecepatan pengendapan mineral-mineral. b. Dense/heavy medium separation, pada proses ini mineral berharganya harus lebih berat daripada pengotor serta medium



10



fluida pemisah yang digunakan harus mempunyai densitas yang lebih besar dari air (berat jenis > 1). c. Electrostatic concentration, proses ini memanfaatkan perbedaan sifat konduktor dan nonkonduktor pada material. d. Magnetic separation, prinsip kerja dari metode ini adalah memanfaatkan sifat kemagnetan suatu material. Pada proses ini dikenal dengan istilah magnetic susceptibility, yaitu suatu variabel yang menentukan mudah atau tidaknya suatu material terpengaruh dalam medan magnet.



11



BAB III METODE PERCOBAAN



3.1



Diagram Alir Percobaan Berikut ini adalah diagram alir dari percobaan mineral sampling yang bisa



dilihat pada Gambar 3.1



Batubara disiapkan



Conto disiapkan sebanyak 3 wadah



Tiap conto ditimbang sebanyak 40 gram



Conto dimasukan ke dalam Rod Mill



Conto digerus dengan variasi waktu dan jumlah media penggerus



Hasil gerusan dikeluarkan



Hasil gerusan dipisahkan sesuai fraksi ukuran dengan sieving



12



Massa tiap-tiap fraksi ditimbang



Data Pengamatan



Pembahasan



Literatur



Kesimpulan Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan Rod Mill



3.2



Alat dan Bahan 3.2.1



Alat-alat yang Digunakan Berikut ini adalah alat-alat yang digunakan selama praktikum rod



mill : a. Neraca teknis b. Media penggerus c. Rod mill d. Screen e. Wadah penampung 3.2.2



Bahan-bahan yang Digunakan Berikut ini adalah bahan-bahan yang digunakan selama praktikum



mineral sampling : a. Batubara



3.3



Prosedur Percobaan Berikut ini adalah prosedur percobaan yang dilakukan selama melakukan



praktikum rod mill :



13



1. Batubara disiapkan. 2. Conto disiapkan sebanyak 3 wadah. 3. Kemudian tiap conto ditimbang sebanyak 40 gram. 4. Selanjutnya conto dimasukan kedalam rod mill. 5. Lalu conto digerus dengan rod mill dengan variasi jumlah media penggerus dan waktu yang ditentukan asisten. 6. Setelah itu hasil gerusan dikeluarkan dan dilakukan test sieving. 7. Terakhir tiap-tiap massa fraksi ditimbang dan dicatat.



14



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1



Hasil Percobaan Berikut ini adalah hasil percobaan yang didapat setelah melakukan



percobaan rod mill : Tabel 4.1 Data Variasi Percobaan Massa Awal (gram)



40



40



40



Waktu (menit)



3



3



6



Jumlah Penggerus



6



8



8



Tabel 4.2 Data Hasil Test Sieving Massa (gram) Fraksi Ukuran (#) I



II



II



+18



12,366



12,987



10,740



-18+40



6,354



9,193



9,598



-40+60



3,414



5,587



6,293



-60



6,671



11,798



12,908



15



Tabel 4.3 Data Hasil Percobaan Rod Mill Fraksi Ukuran (#)



Ukuran Ayakan



%



(gram)



Berat



% Berat



% Berat



Kumulatif



Kumulatif



Tertampung



Lolos



+18



18



12,366



42,9



42,9



57,1



-18+40



40



6,354



22



64,9



35,1



-40+60



60



3,414



11,8



76,7



23,3



6,671



23,2



99,9



0,1



-60



4.2



(#)



Berat



Pembahasan Rod mill merupakan salah satu alat yang biasa digunakan dalam proses



grinding. Alat ini mempunyai perbedaan dengan ball mill, perbedaanya terdapat pada media penggerus dan ukuran dari alatnya sendiri. Media penggerus yang digunakan dalam rod mill adalah batang baja. Pada prinsipnya, proses penggerusan dengan rod mill melibatkan beberapa gaya. Gaya yang terlibat adalah gaya kompresi, gaya shear (potong), dan gaya abrasi. Selain itu gaya gravitasi dan sentrivugal juga berperan dalam proses grinding dengan menggunakan rod mill. Gaya-gaya inilah yang nantinya akan membuat ukuran mineral mengalami peremukan. Proses grinding ini erat ikatannya dengan proses liberasi mineral. Proses liberasi mineral adalah proses pelepasan mineral berharga dari mineralmineral pengotornya yang terdapat dalam butir atau bongkahan yang nantinya dapat terlepas satu sama lain. Derajat liberasi sendiri merupakan perhitungan antara jumlah berat butiran yang terlepas dibagi dengan jumlah butiran bebas ditambah dengan butiran terikat dalam besaran persen.



16



Cataracting Zone



Empty Zone



Dead Zone



Rotation Impact Zone Abrasion Zone



Cascading Zone



Toe



Gambar 4.1 Zona pada Rod Mill [5]



Pada rod mill terbagi menjadi beberapa zona pada saat proses penggerusan. Yang pertama adalah cascading zone, zona ini merupakan zona yang terbentuk ketika putaran rod mill relatif rendah. Akibatnya muatan akan naik ke atas lalu setelah melalui titik kesetimbangan muatan akan kembali turun lagi. Disinilah terjadi proses penggerusan dimana terjadi gaya abrasi dan shear. Ukuran yang dihasilkan akibat adanya proses ini relatif halus. Kemudian yang kedua ada cataracting zone. Ini merupakan zona dimana ketika putaran rod mill relatif tinggi. Ini terjadi ketika muatan naik dan titik kesetimbangannya lumayan tinggi. Setelah itu muatan akan jatuh ke bawah dan akan membentuk impact zone. Impact zone ini adalah zona yang terbentuk akibat adanya gaya gravitasi. Ukuran yang dihasilkan dari zona ini relative kasar. Selain zona-zona di atas, ada juga zona mati atau dead zone. Zona ini merupakan zona kosong diantara cataracting zone dan cascading zone. Pada zona ini tidak terjadi proses apapun, sama halnya dengan empty zone. Pada mill sendiri terdapat putaran kritis, dimana muatan mulai menempel pada dinding mill dan ikut berputar bersama dengan mill. Biasanya pada proses penggerusan, kecepatan yang dipakai berkisar di angka 70% dari kecepatan kritis. Pada proses penggerusan waktu menjadi perhatian utama dalam prosesnya. Semakin lama waktu yang digunakan maka produk yang dihasilkan akan tidak baik atau overgrinding. Hal ini bisa menyebabkan mineral berharga mudah hilang. Diperlukan perhitungan waktu



17



yang efektif agar didapatkan hasil yang baik untuk proses pengolahan selanjutnya. Kemudian pada bagian selanjutnya disajikan grafik antara perbandingan fraksi ukuran terhadap %berat kumulatif tertampung, bisa dilihat pada Gambar 4.2.



% Berat Kumulatif Tertampung



120



100 80 60 40



3 Menit



20



6 Menit



0



18 18 40 60 40 60 Fraksi Ukuran (#) Gambar 4.2 Grafik Fraksi Ukuran terhadap %Berat Kumulatif Tertampung dengan Variasi Waktu Pada grafik ini terdapat perbandingan antara fraksi ukuran dengan conto yang waktu penggerusannya 3 menit dan 6 menit. Pada conto dengan waktu penggerusan sebanyak 3 menit jumlah %berat kumulatif yang tertampung mencapai 99,9 %. Hal ini sama dengan waktu penggerusan sebanyak 6 menit. Hanya saja terdapat perbedaan pada jumlah %berat yang dihasilkan. Artinya pada bagian ini terdapat perbedaan hasil penggerusan antara waktu 3 menit dan 6 menit. Dengan waktu penggerusan 3 menit pada test sieving didapat bahwa hasil yang didapat masih kasar. Hal ini dibuktikan dengan berat yang tertampung pada screen ukuran +80# lebih berat daripada pada bagian dengan waktu penggerusan 6 menit. Pada bagian waktu penggerusan 3 menit berat yang didapat sebesar 32,8 gram, sedangkan pada waktu penggerusan 6 menit waktu yang didapat berat sebesar 27,1 gram. Tentunya hal ini membuktikan bahwa, pada proses penggerusan waktu mempunyai peranan penting dalam proses ini. Perlu diperhatikan juga bahwa waktu penggerusan yang terlalu pendek akan mengakibatkan ukuran mineral yang digerus masih kasar. Tetapi apabila waktu yang digunakan terlalu lama akan menyebabkan overgrinding.



18



Selanjutnya disajikan data grafik antara fraksi ukuran terhadap %berat kumulatif yang lolos dengan menggunakan variasi jumlah media penggerus. Hal ini bisa dilihat pada Gambar 4.3.



%Berat Kumulatif Tertampung



120 100 80 60



6 Penggerus



40



8 Penggerus



20 0 18 18 40 60 40 60 Fraksi Ukuran (#)



Gambar 4.3 Grafik Fraksi Ukuran terhadap %Berat Kumulatif Tertampung Media Penggerus Pada grafik ini bisa dilihat bahwa perbedaan diantara massa awal yang tertampung. Pada conto dengan jumlah media penggerus 6 buah, massa awal yang tertampung adalah sebesar 42,9%. Sedangkan pada conto yang menggunakan media penggerus sebanyak 8 buah didapat massa awal sebesar 32,8%. Dari hal ini bisa didapat kesimpulan bahwa semakin banyak jumlah penggerus yang digunakan maka hasil produk yang dihasilkan semakin halus. Selain hal diatas penggunaan jumlah media penggerus mempunyai peranan dalam proses penggerusan juga dibuktikan dengan berat yang tertampung pada ukuan -60#. Pada conto dengan jumlah media penggerus 6 buah 6,671 gram. Lalu pada jumlah media penggerus 8 buah didapat hasil seberat 11,798 gram. Bisa disimpulkan bahwa pada conto dengan jumlah media penggerus 6 buah hasil penggerusan masih mempunyai bentuk yang kasar. Sedangkan pada conto dengan jumlah media penggerus 8 buah, produk yang dihasilkan mempunyai ukuran yang lebih halus. Tentunya hal ini membuat pernyataan bahwa jumlah media penggerus berpengaruh pada proses penggerusan. Kemudia pada data terakhir disajikan data diagram fraksi ukuran terhadap %berat kumulatif yang lolos. Data ini bisa dilihat pada Gambar 4.4.



%Berat Kumulatif Lolos



19



60 50 40



30 20 10 0



Fraksi Ukuran (#) Gambar 4.4 Diagram Fraksi Ukuran terhadap %Berat Kumulatif yang Lolos Pada diagram ini terdapat data jumlah %berat kumulatif yang lolos tiap ukuran ayakan. Dari grafik tersebut bisa dilihat bahwa persen kumulatif yang lolos mengalami penurunan pada setiap ukuran ayakan. Pada ukuran +18# %berat kumulatif yang lolos adalah sebesar 57,1%. Kemudian pada ukuran -18+40# %berat kumulatif yang lolos adalah sebesar 35,1%. Lalu pada -40+60# %berat kumulatif yang lolos adalah sebesar 23,2%. Dan terkahir pada ukuran -60# %berat kumulatif yang lolos sebesar 0,1 %. Dari penurunan data tersebut bisa diambil kesimpulan bahwa proses penggerusan yang dilakukan masih menghasilkan produk yang masih kasar. Akibatnya adalah tidak tercapainya kriteria P80. Yaitu kriteria yang menyatakan bahwa banyaknya umpan yang lolos melalui proses sieving sebanyak 80%. Hal ini disebabkan bisa terjadi karena beberapa faktor. Faktor pertama adalah bisa disebabkan karena kurangnya waktu yang digunakan dalam penggerusan. Bisa jadi waktu yang digunakan masih terlalu sedikit untuk mencapai kriteria ini. Lalu faktor yang kedua adalah karena kurangnya jumlah media penggerus yang digunakan. Media penggerus juga mempunyai peranan penting dalam proses penggerusan. Faktor ketiga adalah kesalahan dalam melakuka uji sieving. Hal ini dikarenankan test yang dilakukan masih menggunakan metode manual. Sehingga terkadang prosesnya tidak tetap, dan menyebabkan kegagalan. Hal ini tentunya bisa ditanggulangi dengan menggunakan bantuan alat lainnya.



20



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN



5.1



Kesimpulan Berikut ini adalah kesimpulan yang didapat setelah melakukan praktikum



rod mill : 1. Semakin lama waktu penggerusan dan semakin banyak media penggerusan maka ukuran yang dihasilkan semakin halus. 2. Pada conto 1 dengan media penggerus 6 buah dan waktu penggerusan 3 menit didapat massa yang tertampung sebesar 6,671 gram. 3. Pada conto 2 dengan media penggerus 8 buah dan waktu penggerusan 3 menit didapat massa yang tertampung sebesar 11,798 gram. 4. Pada conto 3 dengan media penggerus 8 buah dan waktu penggerusan 6 menit didapat massa yang tertampung sebesar 12,908 gram.



5.2



Saran Berikut ini adalah saran agar bisa melakukan praktikum ini lebih baik



kedepannya : 1. Pada saat melakukan test sieving sebaiknya menggunakan bantuan alat agar bisa lebih optimal. 2. Pada saat akan melakukan proses penggerusan, sebaiknya bagian tutup rod mill diperbaiki agar muatan tidak keluar.