Laporan Sizing [PDF]

Citation preview

LABORATORIUM PERLAKUAN MEKANIK SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2013-2014



MODUL



:



Sizing



PEMBIMBING



:



Ir. Gatot Subiyanto



Praktikum



: 18 Maret 2014



Penyerahan



: 25 Maret 2014



(Laporan)



Oleh



:



Kelompok :



6 (Enam)



Nama



1. Naura Agustina



,121424021



2. Nurul Fathatun



,121424023



3. Pria Gita Maulana



,121424024



Kelas



:



:



2A



PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH



JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG



2014



I.



TUJUAN PRAKTIKUM a. b. c. d.



II.



Memisahkan ukuran partikel padat dengan proses pengayakan Menyajikan hasil analisa ayak Menentukan ukuran partikel padat Menghitung efisiensi setiap ayakan



DASAR TEORI Teknik pengecilan ukuran partikel diantaranya adalah crushing, grinding, cutting, machining, flaking, emulsification, spraying dan gas dispersion. Proses grinding mengacu pada “pulverizing” yaitu pelembutan dan disintegrasi. Operasi ini berbeda disebabkan oleh sifat dari bahan umpannya, ukurannya, dan rasio pengecilan yang diperoleh. Sifat-sifat ini menentukan desain peralatan yang akan digunakan. Faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik “grinding” suatu bahan adalah kombinasi air, kecenderungan kehigroskopisan terhadap flokulat dan aglomerat, kemudahan bahan untuk terbakar (combustibility) dan sensitivitas terhadap perubahan temperatur. Tujuan grinding dan sizing yaitu memperoleh produk yang mempunyai spesifikasi ukuran maksimum dan minimum. Selain itu pula untuk memperoleh bahan yang mempunyai permukaan yang spesifik. Sizing (pengayakan) merupakan salah satu metode pemisahan partikel sesuai dengan ukuran yang dikehendaki. Ukuran yang lolos melalui saringan biasanya disebut sebagai undersize dan partikel yang tertahan disebut oversize. Tujuan proses sizing adalah: 1. Menguliti bagian kasar dari produk yang akan masih dikenai perlakuan 2.



selanjutnya, biasanya untuk proses reduksi selanjutnya Memisahkan hasil dari umpan penghancuran sehingga



3. 4.



menghemat tenaga dan mencegah penghancuran berlebihan Membagi produk-produk yang bernilai komersil Salah satu langkah dalam proses pengkonsentrasian



dapat



Beberapa jenis ayakan yang sering digunakan antara lain : 1. Grizzly, merupakan jenis ayakan statis dimana material yang akan 2.



diayak mengikuti aliran pada posisi kemiringan tertentu Vibrating screen, ayakan dinamis dengan permukaan horizontal dan miring digerakkan pada frekuensi 1000 sampai 7000 Hz. Satuan kapasitas tinggi dengan efisiensi pemisahan yang baik, yang digunakan untuk range yang luas dari ukuran partikel



3.



Oscillating screen, ayakan dinamis pada ffrekuensi yang lebih rendah dari vibrating screen (100-400 Hz) dengan waktu yang lebih lama,



4.



lebih linier dan tajam Reciprocating screen, ayakan dinamis dengan gerakan menggoyang, pukulan yang panjang (20-200 Hz). Digunakan untuk pemindahan



5.



dengan pemisahan ukuran Shifting screen, ayakan dinamis dioperasikan dengan gerakan memutar dalam bidang permukaan ayakan. Gerakan aktual dapat berupa putaran atau getaran memutar. Digunakan untuk pengayakan material basah



6.



atau kering Revolving screen, ayakan dinamis dengan posisi miring, berotasi pada kecepatan rendah (10-20 rpm). Digunakan untuk pengayakan basah dari material-material yang relatif kasar, tetapi memiliki pemindahan yang besar dibandingkan vibrating screen



Diameter partikel Diameter partikel dapat diukur dengan berbagai cara. Untuk partikel berukuran lebih besar dari 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 in2) dan dengan ukuran aktual dari bukaan ayakan dengan ukuran partikel besar (dalam mm atau inchi).



Tabel ayakan Tyler Mesh Number 3 4 6 8 10 14 20 28 35 48



in 0,263 0,185 0,131 0,093 0,065 0,046 0,0328 0,023 0,0164 0,0116



mm 6,680 4,699 3,327 2,362 1,651 1,168 0,833 0,589 0,417 0,295



65 100 150 200 270 400



0,0082 0,0058 0,0041 0,0029 0,0021 0,0015



0,208 0,147 0,104 0,074 0,053 0,038



Tabel diameter partikel rata-rata berdasarkan ayakan Tyler Ukuran ayakan (mesh) 10/14 14/20 20/28 28/35 35/48 48/65 65/100 100/150 150/200



III.



ALAT DAN BAHAN a. Alat     



Kuas Timbangan Stop watch Wadah material Grinding/ ball mill



b. Bahan  Pasir  Zeolit  Batu kapur



IV.



LANGKAH KERJA a. Kumulatif



Diameter partikel, Dp (in) 0,0555 0,0394 0,0280 0,0198 0,0140 0,0099 0,0070 0,0050 0,0035



Susun peralatan ayakan



Disusun secara seri dari ukuran lubang terbesar hingga terkecil



Timbang material pasir



Matikan



Opeaskan selama 30 menit



Masukkan pasir ke dalam ayakan paling atas



Ambil material pasir di masingmasing ayakan dan di pan



Timbang masing-masing



Buat analisa



b. Masing-masing Pasang salah satu ayakan (mulai dari ayakan dengan ukuran lubang paling besar) Masukkan material pasir ke dalam ayakan Hidupkan selama 5 menit Timbang material pasir yang lolos Ulangi untuk ukuran lubang ayakan yang lain



V.



DATA PENGAMATAN 1. Tabel Analisa Ayak Dalam Ukuran mm



Ukuran (mm) 2 −2 + 1.6 −1.6 + 1 −1 + 0.2 −0.2 + 0.112 −0.112



Berat (gr) 6.05 120 500 420 7.13 7.22 1060.4



2. Tabel Menentukan Efisiensi Ayak Ukuran Lubang Ayakan (mm) 2 1.6 1 0.2 0.112



VI.



Berat Tertahan (gram)



Berat Lolos (gram)



310 390 690 1050 1050



750 670 370 10 8.56



PENGOLAHAN DATA 1. Tabel Analisa Ayak Untuk Pengayakan 30 Menit Ukuran (mm) +2 −2 + 1.6 −1.6 + 1 −1 + 0.2 −0.2 + 0.112 −0.112



Berat (gr) 6.05 120 500 420 7.13 7.22 1060.4



% Berat 0.57 11.32 47.15 39.61 0.67 0.68 100.00



% Lolos Individu − 11.32 47.15 39.61 0.67 0.68



% Lolos Kumulatif − 99.43 88.11 40.96 1.35 0.68



a) Perhitungan % Berat yang Lolos Ayakan Berat yang Lolos % Berat = x 100% Berat Total  Ukuran Ayakan +2 mm M1 Y1 = M x 100% =



6,05 gr 1060,4 gr



x 100%



= 0,57%  Ukuran Ayakan -2 + 1,6 mm



% Tertahan Individu 0.57 11.32 47.15 39.61 0.67 −



% Tertahan Kumulatif 0.57 11.89 59.04 98.65 99.32 −



Y2



=



M2 M



=



120 gr 1060,4 gr



x 100% x 100%



= 11,32%  Ukuran Ayakan -1,6 + 1 mm M3 Y3 = M x 100% =



500 gr 1060,4 gr



x 100%



= 47,15%  Ukuran Ayakan -1 + 0,2 mm M3 Y4 = M x 100% =



420 gr 1060,4 gr



x 100%



= 39,61%  Ukuran Ayakan -0,2 + 0,112 mm M3 Y5 = M x 100% =



7,13 gr 1060,4 gr



x 100%



= 0,67%  Ukuran Ayakan -0,112 mm M3 Y6 = M x 100% =



7,22 gr 1060,4 gr



x 100



= 0,68% b) Perhitungan % Lolos Kumulatif  Ukuran Ayakan -2 + 1,6 mm Y2 + Y3 + Y4 + Y5 + Y6 = 11,32% + 47,15% + 39,61% + 0,67% + 0,68% = 99,43%  Ukuran Ayakan -1,6 + 1 mm Y3 + Y4 + Y5 + Y6 = 47,15% + 39,61% + 0,67% + 0,68% = 88,11%  Ukuran Ayakan -1 + 0,2 mm Y4 + Y5 + Y6 = 39,61% + 0,67% + 0,68% = 40,96%  Ukuran Ayakan -0,2 + 0,112 mm Y5 + Y6 = 0,67% + 0,68%



= 1,35%  Ukuran Ayakan -0,112 mm Y6 = 0,68% c) Perhitungan % Tertahan Kumulatif  Ukuran Ayakan +2 mm Y1 = 0,57%  Ukuran Ayakan -2 + 1,6 mm Y1 + Y2 = 0,57% + 11,32% = 11,89%  Ukuran Ayakan -1,6 + 1 mm Y1 + Y2 + Y3 = 0,57% + 11,32% + 47,15% = 59,04%  Ukuran Ayakan -1 + 0,2 mm Y1 + Y2 + Y3 + Y4 = 0,57% + 11,32% + 47,15% + 39,61% = 98,65%  Ukuran Ayakan -0,2 + 0,112 mm Y1 + Y2 + Y3 + Y4 + Y5 = 0,57% + 11,32% + 47,15% + 39,61% + 0,67% = 99,32%



Ukuran vs Lolos Kumulatif 120.00 100.00



f(x) = 55.5x - 8.41 R² = 0.99



80.00 % Lolos Kumulatif



Ukuran vs Lolos Kumulatif



60.00



Linear (Ukuran vs Lolos Kumulatif)



40.00 20.00 0.00 0



0.5



1



1.5



2



2.5



Ukuran (mm)



Jarak ukuran terdekat kiri ke panah = |a| = 1 cm Jarak ukuran terdekat kiri ke ukuran terdekat kanan = |b| = 1,1 cm |a| ¿ ukuran kiri+ (delta ukuran kanan dan ukuran kiri) Persamaan |b| Jadi, Ukuran pada 80 lolos kumulatif =1+



1 ( 0,5 ) 1,1



¿ 1,45 mm



Ukuran vs Tertahan Kumulatif 120.00 100.00



f(x) = - 55.5x + 108.41 Ukuran vs Tertahan R² = 0.99 Kumulatif



80.00 60.00



% Tertahan Kumulatif



Linear (Ukuran vs Tertahan Kumulatif)



40.00 20.00 0.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Ukuran (mm)



2. Tabel Analisa Ayak Untuk Pengayakan 5 Menit Ukuran Lubang Ayakan (mm) 2 1.6 1 0.2 0.112



Berat Tertahan (gram) 310 390 690 1050 1050



Berat Lolos (gram)



Persen Lolos (%)



Efisiensi Ayakan (%)



750 670 370 10 6.56



70.75 63.21 34.91 0.94 0.62



71,13 71,71 85,18 69,69 90,86



Perhitungan Efisiensi Ayakan Efisiensi Ayakan =



Undersize yang benar−benar lolos Fraksi undersize yang seharusnyalolos



x 100%



 Ukuran Lubang Ayakan 2 mm



Efisiensi Ayakan



=



m1 M 2+ M 3+ M 4 + M 5+ M 6



=



750 gr 1054,35 gr



= 71,13%



x 100%



x 100%



 Ukuran Lubang Ayakan 1,6 mm



Efisiensi Ayakan



=



m2 M 3+ M 4+ M 5+ M 6



=



670 gr 934,35 gr



x 100%



x 100%



= 71,71%  Ukuran Lubang Ayakan 1 mm



Efisiensi Ayakan



=



m3 M 4 + M 5+ M 6



=



370 gr 434,35 gr



x 100%



x 100%



= 85,18%  Ukuran Lubang Ayakan 0,2 mm



Efisiensi Ayakan



=



m4 M 5+ M 6



=



10 gr 14,35 gr



x 100%



x 100%



= 69,69%  Ukuran Lubang Ayakan 0,112 mm



Efisiensi Ayakan



=



m5 M6



=



6,56 gr 7,22 gr



= 90,86%



x 100%



x 100%



VII. PEMBAHASAN a. Pembahasan oleh Naura Agustina (121424021) Sizing merupakan sebuah proses pemisahan partikel berdasarkan perbedaan ukuran. Salah satu proses pemisahan ini dilakukan dengan pengayakan (screening). Percobaan sizing



pada



praktikum



kali



ini



bertujuan



untuk



memisahakan partikel padat berupa pasir berdasarkan ukurannya. Ayakan yang digunakan ada 5 buah dengan ukuran ayakan yang berbeda-beda. Pertamatama, 5 buah ayakan tersebut disusun secara seri mulai dari ukuran terbesar pada posisi paling atas dan ukuran terkecil di posisi paling bawah diatas pan. Alat ayak tersebut kemudian dioperasikan selama 30 menit. Setelah proses tersebut, pada setiap ukuran ayakan, terdapat ukuran partikel pasir yang berbeda-beda. Pasir di setiap ayakan kemudian di timbang beratnya. Dari setiap berat yang terukur, didapatkan nilai persen berat, persen lolos individu dan kumulatif, serta persen tertahan individu dan kumulatif. Ukuran (mm) +2 −2 + 1.6 −1.6 + 1 −1 + 0.2 −0.2 + 0.112 −0.112



Berat (gr) 6.05 120 500 420 7.13 7.22 1060.4



% Berat 0.57 11.32 47.15 39.61 0.67 0.68 100.00



% Lolos Individu − 11.32 47.15 39.61 0.67 0.68



% Lolos Kumulatif − 99.43 88.11 40.96 1.35 0.68



% Tertahan Individu 0.57 11.32 47.15 39.61 0.67 −



% Tertahan Kumulatif 0.57 11.89 59.04 98.65 99.32 −



Dari data-data tersebut dibuatlah grafik hubungan ukuran terhadap persen lolos kumulatif dan ukuran terhadap persen tertahan kumulatif. Pada grafik hubungan ukuran terhadap persen lolos kumulatif, dapat ditentukan ukuran ayakan pada 80% lolos kumulatif. Pada percobaan ini, ukuran ayakan pada 80% lolos kumulatif adalah 1,45 mm. Percobaan kedua dilakukan dengan cara mengayak pasir pada masingmasing ukuran ayakan secara bergantian (tidak disusun secara seri). Kami memulai pengayakan dari ukuran ayakan paling besar. Setiap pengayakan



dilakukan dalam waktu 5 menit, sehingga waktu total yang dibutuhkan untuk melakukan pengayakan bagi kelima ukuran ayakan adalah 25 menit. Setiap selesai melakukan pengayakan pada masing-masing ukuran ayak, pasir yang tertahan dan pasir yang lolos ditimbang beratnya. Dari percobaan kedua diperoleh data-data berupa berat lolos dan berat tertahan pada setiap ukuran ayakan. Hubungan antara percobaan pertama dan percobaan kedua adalah didapatkannya perolehan efisiensi ayakan. Efisiensi ayakan dapat diperoleh dengan persamaan: Efisiensi Ayakan =



Undersize yang benar −benar lolos Undersize yang seharusnyalolos



x 100%



Undersize yang benar-benar lolos adalah undersize (berat lolos) yang diperoleh pada percobaan kedua sedangkan undersize yang seharusnya lolos adalah jumlah berat lolos kumulatif di setiap ayakan yang berada di bawah ayakan tersebut pada percobaan pertama. Jika pada percobaan ini kita hendak menghitung efisiensi ayakan ukuran 2 mm, maka undersize yang benar-benar lolos adalah berat lolos yang diperoleh ketika dilakukan pengayakan pada ayakan ukuran 2 mm di percobaan kedua. Sedangkan undersize yang seharusnya lolos adalah jumlah berat lolos dari setiap ayakan yang berada di bawah ayakan ukuran 2 mm pada percobaan pertama (yakni jumlah berat pada ukuran ayakan 1,6; 1; 0,2; dan 0,112) dan begitupun seterusnya. Setelah dilakukan perhitungan efisiensi pada setiap ayakan, diperoleh nilai efisiensi ayakan 2 mm yaitu 71,13%, efisiensi ayakan 1,6 mm; 1 mm; 0,2 mm; dan 0,112 mm berturut-turut adalah 71,71%; 85,18%; 69,69%; dan 90,86%. b. Pembahasan oleh Nurul Fathatun (121424023) Praktikum kali ini adalah Pemisahan Berdasarkan Ukuran (Sizing), tujuan dari praktikum ini adalah memisahkan ukuran partikel padat dengan proses pengayakan, menyajikan hasil analisa ayak, menentukan ukuran 80% lolos kumulatif partikel padat (dalam hal ini pasir), serta menghitung efisiensi tiap ayakan.



Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium. Partikel yang ukurannya lebih besar dari ukuran lubang-lubang ayakan disebut (oversize) akan tertahan diatas ayakan, sedangkan partikel yang ukurannya lebih kecil dari ukuran lubang-lubang ayakan (undersize) akan lolos melewati lubang-lubang ayakan. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses sizing adalah jenis ayakan, cara pengayakan, kecepatan pengayakan, ukuran ayakan, waktu pengayakan, dan sifat bahan yang diayak. Pada praktikum ini bahan yang digunakan adalah pasir dengan mengguanakan alat sieve shaker yang merupakan alat penyaringan dalam skala laboratirium. Ukuran lubang ayakan yang digunakan adalah 2,000 mm; 1,600 mm; 1,000 mm; 0,200 mm; dan 0,112 mm dengan kecepatan ayakan 40 Hz selama 30 menit. Waktu pengayakan sangat berpengaruh pada hasil pengayakan, karena semakin lama waktu pengayakan maka jumlah partikel yang lolos (undersize) akan semakin banyak dan efisiensinya pun akan semakin besar. Efisiensi ayakan untuk ukuran lubang ayakan 2,000 mm; 1,600 mm; 1,000 mm; 0,200 mm; dan 0,112 mm berturut-turut adalah 71,13; 71,71; 85,18; 69,69; dan 90,86. Dari hasil praktikum dapat diketahui bahwa semakin kecil lubang ayakan maka partikel yang lolos akan semakin sedikit, ini disebabkan karena semakin kecil lubang ayakan maka partikel yang lolos akan semakin halus. Dan ukuran partikel untuk 80% lolos kumulatif yang diperoleh dari grafik analisa ayak ukuran vs lolos kumulatif adalah 1,45 mm, ini menunjukkan bahwa ukuran rata-rata partikel pasir yang diayak adalah 1,45 mm. c. Pembahasan oleh Pria Gita Maulana (121424024) Pada praktikum perlakuan mekanik ini dilakukan proses pemisahan padatan dengan metode perbedaan ukuran (sizing). Sizing merupakan proses pemisahan campuran padatan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Tujuan dari praktikum pemisahan berdasarkan ukuran (sizing) ini adalah untuk memisahkan ukuran partikel padat dengan proses pengayakan,



menyajikan hasil analisa ayak, menetukan ukuran 80% lolos kumulatif partikel padat, dan menghitung efisiensi tiap ayakan. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi proses sizing adalah jenis ayakan, cara pengayakan, kecepatan pengayakan, ukuran ayakan, waktu pengayakan, dan sifat bahan yang diayak. Hal lain yang dapat mempengaruhi proses pengayakan adalah bentuk lubang ayakan (bulat, segi empat, kubus, balok, dan lonjong), celah dan interval ayakan (mesh), ukuran partikel, dan kapasitas (efektifitas) dari ayakan. Prinsip kerja dari proses pengayakan adalah zat padat dijatuhkan ke permukakaan pengayak. Partikel yang mempunyai ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang ayakan (undersize) akan lolos melewati lubang ayakan,. Sementara itu partikel yang mempunyai ukuran yang lebih besar daripada ukuran lubang ayakan (oversize) akan tertahan oleh lubang ayakan. Jenis alat pengayakan yang digunakan pada praktikum ini adalah sieve shaker. Sieve shaker merupakan salah satu jenis mesin pengayak vibrasi yang memanfaatkan gaya getar atau vibrasi untuk memisahkan partikel berdasarkan ukurannya. Alat ini tersusun atas beberapa sieve pengayak yang disusun secara seri dari atas ke bawah. Semakin ke bawah ukuran lubang ayakan dari sieve shaker ini semakin kecil. Dari data percobaan praktikum ini dapat diketahui bahwa semakin kecil lubang ayakan maka semakin sedikit partikel padat yang dapat lolos dari lubang ayakan tersebut. Hal ini dapat dibuktikan dari nilai % lolos kumulatif yang didapatkan dari praktikum ini semakin kecil ketika melewati ukuran lubang ayakan yang lebih kecil. Dari percobaan ini juga dapat diketahui ukuran 80% lolos kumulatif dari partikel yang diayak adalah 1,45 mm. Ukuran 80% lolos kumulatif tersebut dapat juga menunjukan ukuran diameter rata-rata partikel tersebut. Hal ini dapat dibuktikan dari data percobaan dengan melihat nilai % lolos individu yang paling besar terdapat pada ukuran lubang ayakan −1.6 + 1 mm dan −1 + 0.2 mm. Sementara itu, dari percobaan ini juga dapat diketahui nilai efisiensi ayakan dari setiap ukuran lubang ayakan yang digunakan. Nilai efisiensi ayakan yang terbesar terdapat pada ukuran lubang ayakan 0,112 mm yaitu sebesar 90,86%.



VIII. SIMPULAN



Sizing merupakan proses pemisahan berdasarkan ukuran. Salah satu proses sizing adalah pengayakan. Pada percobaan kali ini dilakukan pengayakan pasir untuk memisahkannya berdasarkan ukuran partikel. Percobaan kali ini terdiri dari dua kali percobaan. Percobaan pertama dilakukan untuk mengetahui hubungan ukuran terhadap persen lolos kumulatif dan hubungan ukuran terhadap persen tertahan kumulatif. Dari hubungan ukuran terhadap persen lolos kumulatif didapatkan ukuran pada 80% lolos kumulatif yaitu 0,85 mm. Percobaan kedua dilakukan untuk mendapatkan efisiensi setiap ayakan. Efisiensi ayakan pada ukuran 2 mm; 1,6 mm; 1 mm; 0,2 mm; dan 0,112 mm berturut-turut adalah 71,13%; 71,71%; 85,18%; 69,69%; dan 90,86%.



IX.



DAFTAR PUSTAKA Jobsheet Praktikum Perlakuan Mekanik Sizing (Screening). Jurusan Teknik Kimia. Politeknik Negeri Bandung.