grind

LABORATORIUM SATUAN OPERASISEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

MODUL : Grinding and SizingPEMBIMBING : Tri Haryadi

Praktikum : 28 Febuari 2013

Penyerahan : 07 Maret 2013

(Laporan)

Oleh:

Kelompok : X

Nama : 1. Azka Marta Kintara ,NIM.111411005

2. Maria Stephanie ,NIM.111411021

Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

GRINDING AND SIZING

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Grinding adalah istilah pemecahan dan penghalusan atau penghancuran (size

reduction) meliputi semua metode yang digunakan untuk mengolah zat padat

menjadi ukuran yang lebih kecil. Di dalam industri pengolahan, zat padat

diperkecil dengan berbagai cara sesuai dengan tujuan yang berbeda-beda.

Bongkah-bongkah biji mentah dihancurkan menjadi ukuran yang mudah

ditangani, bahan kimia sintesis digiling menjadi tepung, lembaran-lembaran

plastik dipotong-potong menjadi kubus atau ketupat-ketupat kecil.

Produk-produk komersial biasanya harus memenuhi spesifikasi yang sangat

ketat dalam hal ukuran maupun bentuk partikel-partikelnya yang menyebabkan

reaktifitas zat padat itu meningkat. Pemecahan itu juga memungkinkan pemisahan

komponen yang tak dikehendaki dengan cara-cara mekanik, system ini juga dapat

digunakan memperkecil bahan-bahan berserat guna memudahkan proses

penanganannya.

Pengayakan terutaman ditujukan untuk pemisahan campuran padat-padat.

Sistem pemisahan ini berdasar atas perbedaan ukuran. Ukuran besar lubang ayak

(atau lubang kasa) dari medium ayak dipilih sedemikian rupa sehingga bagian

yang kasar tertinggal di atas ayakan dan bagian-bagian yang lebih halus jatuh

melalui lubang. Diusahakan untuk dapat melakukan pemisahan yang diinginkan

secepat mungkin. Untuk mencapai hal ini, bahan yang diayak digerakkan terhadap

permukaan ayakan. Pada umumnya, gerakan diperoleh dengan gerakan berputar,

bolak-balik, atau turun naik.

1.2 Tujuan Percobaan

1. Menentukan ukuran (diameter) partikel umpan (feed) yang berbentuk padatan dan

produk grinding dengan menggunakan analisis ayakan.

2. Menghitung energy kominusi yang dibutuhkan untuk mereduksi ukuran diameter

umpan (Dpawal) menjadi produk (Dpakhir).

3. Menghitung Dp rata-rata

4. Menentukan efisiensi ayakan

II. DASAR TEORI

GRINDING

Grinding adalah proses pengurangan ukuran partikel bahan olahan dari bentuk

besar/kasar di ubah menjadi ukuran yang lebih kecil (proses pemecahan atau penggilingan).

Proses pemecahan/penggilingan ada 4 metode, yaitu:

1. Potongan (cutting), bahan olahan di grinding dengan menggunakan benda tajam.

2. Pukulan (impact), bahan olahan di grinding dengan menggunakan benda tumpul.

3. Tekanan (compression), bahan olahan di grinding dengan di tekan arah tegak lurus

dari landasan.

4. Gesekan (attrition), bahan olahan di grinding dengan di gesek arah sejajar dr landasan.

Berdasarkan bahan olahan, grinding di bagi menjadi 3 golongan yaitu:

1. Pemecah kasar

Pemecah kasar pada umumnya bahan olahan untuk di pecah langsung dari alam.

Untuk pemecah kasar meliputi:

a. Pemecah rahang / Jaw crusher.

b. Pemecah kerucut / Cone crusher

2. Pemecah menengah

Pemecah menengah pada umumnya bahan olahan untuk di pecah berasal dari hasil

olahan pemecah kasar. Untuk pemecah menengah meliputi :

a. Pemecah putar

b. Pemecah keeping

c. Desintegrator / Dismembrator

d. Pemecah palu

3. Penggiling

Bahan olahan, masuk dari atas ke dalam ruang penggilingan, ini dicapai dengan

menggunakan udara terkompresi, ditiup dalam melalui titik injeksi berpusat. Proses

penggilingan dicapai dengan dampak dan penggilingan partikel satu sama lain.

Pengelompokan terpadu memilih partikel dari ukuran yang dibutuhkan dan mengembalikan

ukuran partikel yang tidak diinginkan kembali ke proses penggilingan sampai ukuran yang

dibutuhkan tercapai.

PENGAYAKAN (SIZING/SCREENING)

Pengayakan (sizing/screening) merupakan salah satu metode pemisahan partikel

sesuai dengan ukuran yang dikehendaki. Metode ini dimaksudkan untuk memisahkan fraksi-

fraksi tertentu sesuai dengan keperluan dari suatu material yang baru mengalami grinding.

Ukuran yang lolos melalui saringan biasanya disebut sebagai undersize dan partikel yang

tertahan disebut oversize.

Beberapa jenis ayakan yang sering digunakan antara lain :

1. Grizzly, merupakan jenis ayakan statis, dimana material yang akan diayak mengikuti

aliran pada posisi kemiringan tertentu.

2. Vibrating screen, ayakan dinamis dengan permukaan horizontal dan miring digerakkan

pada frekuensi 1000 sampai 7000 Hz. Ayakan jenis ini mempunyai kapasitas tinggi,

dengan efisiensi pemisahan yang baik, yang digunakan untuk range yang luas dari ukuran

partikel.

3. Oscillating screen, ayakan dinamis pada frekuensi yang lebih rendah dari vibrating screen

(100-400 Hz) dengan waktu yang lebih lama.

4. Reciprocating screen, ayakan dinamis dengan gerakan menggoyang, pukulan yang

panjang (20-200 Hz). Digunakan untuk pemindahan dengan pemisahan ukuran.

5. Shifting screen, ayakan dinamis dioprasikan dengan gerakan memutar dalam bidang

permukaan ayakan. Gerakan actual dapat berupa putaran, atau getaran memutar.

Digunakan untuk pengayakan material basah atau kering.

6. 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 dengan vibrating screen.

Diameter partikel dapat diukur dengan berbagai cara. Untuk partikel berukuran besar

(> 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 inchi persegi )

dan dengan ukuran aktual dari bukaan ayakan dengan ukuran partikel besar ( dalam mm atau

inchi). Ada beberapa perbedaan yang standar dalam penggunakan ukuran ayakan tetapi yang

penting adalah memperoleh standar tertentu dalam penentuan ukuran partikel yang kita

kehendaki. Tabel di bawah ini menunjukan daftar nomor mesh yang bersesuaian untuk

ayakan baku Tyler.

ayakan Tyler

Mesh Number (in)

(mm

) Mesh Number (in)

(mm

)

3 0.263 6.68 35

0.016

4

0.41

7

4 0.185

4.69

9 48

0.011

6

0.29

5

6 0.131

3.32

7 65

0.008

2

0.20

8

8 0.093

2.36

2 100

0.005

8

0.14

7

10 0.065

1.65

1 150

0.004

1

0.10

4

14 0.046

1.16

8 200

0.002

9

0.07

4

20

0.032

8

0.83

3 270

0.002

1

0.05

3

28 0.023 0.58 400 0.001 0.03

9 5 8

Diameter rata-rata partikel antar ayakan berdasarkan ayakan Tyler, misal partikel

yang lolos melalui ayakan 150 mesh tetapi tertahan pada 200 mesh dilambangkan dengan

partikel –150/+200 mesh. Berikut tabel diameter partikel rata-rata penentuan ayakan Tyler.

Diameter partikel rata-rata berdasarkan ayakan Tyler

Ukuran ayakan Diameter partikel Dp (in)

-10/+14 0.0555

-14/+20 0.0394

-20/+28 0.0280

-28/+35 0.0198

-35/+48 0.0140

-48/+65 0.0099

-65/+100 0.0070

-100/+150 0.0050

-150/+200 0.0035

Bentuk Bahan yang Diayak dan Permukaan Ayakan

Permukaan ayak dapat terdiri atas berbagai macam bahan:

1. Batang Baja

Batang-batang baja berjarak sedikit satu sama lain. Batang ini digunakan untuk mengayak

bahan kasar seperti: batu, batu bara, dll.

2. Pelat Berlubang

Garis tengah lubang biasanya 1 cm atau lebih. Ukuran tebal pelat meningkat sesuai

dengan bertambah besarnya garis tengah lubang.

3. Anyaman Kawat

Biasa dipakai kawat baja, karena kuat.

4. Sutera Tenun

Bahan ini digunakan untuk mengayak zat yang sangat halus, seperti bunga dan tepung.

5. Rol Berputar

Permukaan ayak semacam ini terdiri atas sejumlah rol berusuk yang disusun

berdampingan dan digerakkan dengan kecepatan berlainan. Pengayakan pada permukaan

ayak semacam ini adalah sangat efektif.

Untuk semua instalasi ayak berlaku bahawa, bahan ayak harus tersebar merata di atas

permukaan ayak. Selanjutnya, penting pula untuk mengatur kecepatan takar sesuai dengan

kapasitas ayakan. Dengan cara demikian dapat dicegah pembebanan lebih atau kurang.

Instalasi ayak yang paling banyak dipakai dapat dibagi menjadi empat kelompok

utama yaitu:

ayakan statis

ayakan tromol

ayakan kocok

ayakan getar

Ayakan Peneliti

Ayakan ini tersusun atas beberapa jenis ukuran lubang ayaka yang teliti. Ayakan ini

ditempatkan dalam sebuah aparat getar secara bersusun ke atas. Makin ke atas lubang ayak

semakin besar. Di samping diberi getaran, ayakan ini sering juga diberi ayunan. Denagn cara

demikian, diperoleh fraksi-fraksi. Dari fraksi ayak dapat disimpulkan ukuran bagian-bagian

halus suatu produk tertentu dalam batas yang ditetapkan dan memenuhi spesifikasi.

Faktor-faktor yang menentukan Pemilihan Ayakan

Faktor-faktor berikut sangat penting.

(1) Jumlah

(2) Ukuran

(3) Penyebaran ukuran

(4) Bentuk

(5) Massa jenis (menentukan kekuatan ayakan)

(6) Kekerasan (menentukan kecepatan aus)

(7) Jenis zat (lembab, lengket, dll).

EFEKTIVITAS AYAKAN

Pengayakan adalah satu metode yang mudah dan cepat untuk penentuan ukuran

partikel dan pemisahan. Meskipun demikian, metode ini tidak dapat disebut sebagai metode

sangat akurat. Sebab, pada bentuk partikel tak beratruran, kemudahan lolos dari lubang

ayakan tergantung pada arah gerakan partikel.

III. PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

1. Bahan padatan : zeolit, pasir dan batuan lain

2. Ayakan getar

3. Ball Mill

4. Bola baja/keramik

5. Motor penggerak ball mill dan perlengkapannya

3.2 Cara Kerja

1. Timbang material/bahan yang akan digunakan sebanyak 250 gram

2. Ayak material tersebut dengan ayakan getar, susun ukuruan ayak bukaan paling

besar paling atas disusun ke bawah sampai pada bukaan ayakan paling kecil

dan pan

3. Timbang masing-masing fraksi yang berada dalam ayakan sesuai dengan

ukuran

4. Buat analisa ayak dan kurva hubungan % kumulatif lolos dengan ukuran

5. Tentukan Dp awal dari kurva dengan menarik 80% kumulatif lolos

6. Buka tutup ball mill dan masukan material bersama bola keramik/baja

7. Letakkan ballmill dia atas silinder, setting kecepatan putaran motor, hidupkan

motor penggerak dan matikan setelah 30 menit

8. Buka ballmilll keluarkan materialnya

9. Tentukan ukuran/diameter produk dengan analisis ayakan sesuai dengan

langkah 2 sampai dengan langkah 5

10. Tentuakan energi kominusi dengan hukum Bond

IV. DATA PENGAMATAN

Kecepatan putar sizing = 40 rpm

Lama waktu putar = 10 menit

Kecepatan putar grinding = skala 1

Lama waktu grinding = 30 menit (15 menit arah putaran ke kanan, 15 menit arah putaran ke

kiri)

1. Bahan 1 = zeolit

Massa zeolit = 250.08 gram

Ukuran (mm) Massa Awal (gram) Massa Akhir (gram)+2 173,77 168,31-2/+1,40 28,89 24,44-1,.40/+1 16,83 16,17-1/+0,20 16,17 20,38-0,20/+0,112 6,61 10,58-0,112/+0,05 5,73 6,27-0,05/ 0 1,02 0,52TOTAL 249,02 246,67

2. Bahan 2 = pasir

Massa pasir = 250.07 gram

Ukuran (Mm) Massa Awal (gram) Massa Akhir (gram)+2 202,95 188,48-2/+1,40 16,73 15,29-1,.40/+1 13,79 12,59-1/+0,20 14,21 25,56-0,20/+0,112 1,4 6,07-0,112/+0,05 1,09 1,66

-0,05/ 0 0,01 0,01TOTAL 250,18 249,66

3. Bahan 3 = batuan lain

Massa batuan lain = 250.10 gram

Ukuran (Mm) Massa Awal (gram) Massa Akhir (gram)+2 230,12 219,48-2/+1,40 10,84 10,53-1,.40/+1 5,35 6,65-1/+0,20 3,05 8,04-0,20/+0,112 0,23 3,33-0,112/+0,05 0,25 1,09-0,05/ 0 0 0,04TOTAL 249,84 249,16

V. PENGOLAHAN DATA

1. Bahan 1= Zeolit

Ukuran (mm) Massa Awal (gram)

Massa Akhir (gram)

%berat awal

% berat akhir

% kumulatif awal

% kumulatif akhir

+2 173.77 168.31 69.78 68.23 100 100-2/+1,40 28.89 24.44 11.6 9.908 61.61 68.81-1,.40/+1 16.83 16.17 6.758 6.555 39.24 48.18-1/+0,20 16.17 20.38 6.493 8.262 17.75 22.17-0,20/+0,112 6.61 10.58 2.654 4.289 8.97 8.665-0,112/+0,05 5.73 6.27 2.301 2.542 1.355 0.664-0,05/ 0 1.02 0.52 0.41 0.211 - -TOTAL 249.02 246.67

Tabel perhitungan

Grafik hubungan antara % kumulatif lolos terhadap ukuran

0 0.5 1 1.5 2 2.50

20

40

60

80

100

120

f(x) = 47.204684549576 x + 3.94877670330666R² = 0.983319756541745f(x) = 45.8717072698295 x + 1.7481937565352R² = 0.972880700063171

Kurva % Kumulatif vs Dp

zeolit awalLinear (zeolit awal)

Dp

% K

umul

atif

Lolo

s

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp awal = 1.706 mm = 1706 µm

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp akhir = 1.611 mm = 1611 µm

Energy kominusi

Rumus yang digunakan :

W =10Wi ( 1√Dp Akhir

− 1√Dp Awal

)

Wi = work indeks = 13.81 (for all material tasted)

W =10(13.81)( 1√1611

− 1√1706

)

W =0,0972kWh/ton

Dp rata-rata

Rumus yang digunakan :Dprata−rata= DpAwal+DpAkhir2

Dprata−rata=1706 µm+1611µm2 = 1658.5µm

Menentukan Efektivita Pengayakan (zeolit)


Efisiensi Ayakan= Massa Undersize yang lolosMassaUndersize ygseharusnya lolosx 100%

Ayakan1= 78,36246,67

x100 %=31,77 %

Ayakan2=53,9278,36

x100 %=68,81 %

Ayakan3=37,7553,92

x100 %=70,01 %

Ayakan 4=17,3737,75

x100 %=46,01%

Ayakan5= 6,7917.37

x100 %=39,09 %

Ayakan6=0,526,79

x100 %=7,66 %

2. Bahan 2 = pasir

Tabel perhitungan

Ukuran (Mm)

Massa Awal (gram)

Massa Akhir (gram)

%berat awal

% berat akhir

% kumulatif awal

% kumulatif akhir

2 202,95 188,48 81,12

75,49

-2/+1,40 16,73 15,296,687

6,124 100 100

-1,.40/+1 13,79 12,595,512

5,043 64,58 75,01

-1/+0,20 14,21 25,565,68

10,24 35,38 54,43

-0,20/+0,112

1,4 6,070,56

2,431 5,293 12,65

-0,112/+0,05

1,09 1,660,436

0,665 2,329 2,73

-0,05/ 0 0,01 0,010,004

0,004 0,021 0,016

TOTAL 250,18 249,66


0 0.5 1 1.5 2 2.50

20

40

60

80

100

120

f(x) = 51.9100902155124 x − 0.393489372647963R² = 0.994663896764559f(x) = 50.1740052923325 x − 5.22125203449289

R² = 0.984646073084945


pasir awalLinear (pasir awal)

Dp

% K

umul

atif

Lolo

s

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp awal = 1.670 mm = 1670 µm

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp akhir =1.549 mm = 1549 µm

Energy kominusi



− 1√Dp Awal

)


W =10(13.81)( 1√1549

− 1√1670

)

W =0,1295kWh/ton

Dp rata-rata


Dprata−rata=1670 µm+1549 µm2 = 1609.5µm

Menentukan Efektivita Pengayakan (pasir)



Ayakan1= 61,18249,66

x100 %=24,51 %

Ayakan2=45,8961,18

x100 %=75.01 %

Ayakan3= 33,345,89

x 100 %=72,56 %

Ayakan 4=7,7433,3

x100 %=23,24 %

Ayakan5=1,677,74

x 100 %=21,58 %

Ayakan6=0,011,67

x 100 %=0,60 %

3. Bahan 3 = batuan lain

Tabel perhitungan

Ukuran (Mm)

Massa Awal

(gram)

Massa Akhir

(gram)

%berat awal

% berat akhir

% kumulatif

awal

% kumulatif

akhir

2 230,12 219,48 87,85

88,09 100 100

-2/+1,40 10,84 10,534,215

4,226 45,03 64,52

-1,.40/+1 5,35 6,652,662

2,669 17,9 42,12

-1/+0,20 3,05 8,043,218

3,227 2,434 15,03

-0,20/+0,112

0,23 3,331,333

1,336 1,268 3,807

-0,112/+0,05

0,25 1,090,436

0,437 0 0,135

-0,05/ 0 0 0,040,016

0,016 - -

TOTAL 249,84 249,16


0 0.5 1 1.5 2 2.50

20

40

60

80

100

120

f(x) = 48.4695698855111 x − 0.867603798684684R² = 0.98795726721338

f(x) = 46.1493718929472 x − 8.85507481894108R² = 0.891707638984148


batuan lain awalLinear (batuan lain awal)batuan lain akhirLinear (batuan lain akhir)

Dp

% K

umul

atif

Lolo

s

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp awal =1.926 mm = 1926 µm

Berdasarkan kurvadiperoleh nilai Dp akhir =1.668 mm = 1668 µm

Energy kominusi



− 1√Dp Awal

)


W =10(13.81)( 1√1668

− 1√1926

)

W =0,2346kWh/ton

Dp rata-rata


Dprata−rata=1926 µm+1669 µm2 = 1797.5µm

Menentukan Efektivita Pengayakan (batuan lain)



Ayakan1= 29,68249,16

x100 %=11,91%

Ayakan2=19,1529,68

x100 %=64,52 %

Ayakan3= 12,519,15

x100 %=65,27 %

Ayakan 4=4,4612,5

x 100 %=35,68 %

Ayakan5=1,134,46

x 100%=25,34 %

Ayakan6=0,041,13

x100 %=3,53 %

VI. PEMBAHASAN

Nama : Azka Marta KintaraNIM : 111411005

Proses grinding yaitu proses penghancuran, pengecilan, serta penghalusan

ukuran partikel zat padat agar didapat zat padat dengan ukuran yang lebih halus

dengan menggunakan mesin penghancur. Umpan yang ada dalam mesin grinding

mendapatkan proses pukulan dan tekanan sehingga ukurannya menjadi lebih kecil

dari ukuran awalnya.

Proses ayak (sizing) yaitu proses penyamarataan ukuran dalam ayakan sesuai

dengan ukuran yang dikehendaki sehingga ukuran partikel menjadi homogen. 1 set

ayak standar disusun dalam suatu tumpukan dan diberi getaran, sehingga bahan yang

ada di ayakan paling atas akan lebih mudah masuk kedalam ayakan dibawah sesuai

dengan ukurannya. Partikel yang tertahan pada setiap ayak dikumpulkan dan

ditimbang. Efisiensi dari setiap ayakan berbeda-beda, efisiensi terbesar yang

diperoleh untuk bahan zeolit yaitu pada ayakan ketiga (diameter ayakan 1mm) sebesar

70,01 % sedangkan untuk bahan pasir yaitu pada ayakan kedua (diameter ayakan

1,4mm) sebesar 75,01 % dan untuk bahan batuan lain yaitu pada ayakan ketiga

(diameter ayakan 1mm) sebesar 65,27 %.

Hal yang mempengaruhi proses Grinding adalah:

- Jika ukuran bahan yang akan dihancurkan lebih besar maka diperlukan waktu

penghancuran yang lebih lama.

- Semakin lama waktu yang digunakan dalam proses penghancuran maka

semakin halus hasil yang diperoleh.

- Sifat dari suatu bahan berbeda-beda, ada bahan yang keras, sedang, dan bahan

yang mudah untuk dihancurkan.

- Menghasilkan hasil dengan satu ukuran tertentu atau dengan distribusi ukuran

tertentu dengan yang dikehendaki.

Hal yang mempengaruhi proses Sizing adalah:

- Bahan yang berupa butiran tidak beraturan lebih mudah lolos jika

dibandingkan dengan bahan-bahan berbentuk bola, jarum atau sisik.

- Bahan yang lembab atau lekat ikut menyebabkan penggumpalan bahan

sehingga menutup lubang ayakan.

- Kondisi ayakan yang bersih dari sumbatan akan semakin membuat proses

ayakan relatif lebih mudah dan lebih selektif.

VII. KESIMPULAN

1. Bahan 1zeolit

Dp awal = 1706 µm

Dp akhir = 1611 µm

Dp rata-rata = 1658.5µm Energi Grinding/Kominusi (E) = 0,0972kWh/ton

Efisiensi ayakan 1 = 31,77 % Efisiensi ayakan 2 = 68,81 % Efisiensi ayakan 3 = 70,01 % Efisiensi ayakan 4 = 46,01 % Efisiensi ayakan 5 = 39,09 % Efisiensi ayakan 6 = 7,66 %

2. Bahan 2 pasir

Dp awal = 1670 µm

Dp akhir = 1549 µm

Dp rata-rata = 1609.5µm Energi Grinding/Kominusi (E) = 0,1295kWh/ton

Efisiensi ayakan 1 = 24,51 %

Efisiensi ayakan 2 = 75.01 %



Efisiensi ayakan 5 = 21,58 % Efisiensi ayakan 6 = 0,60 %

3. Bahan 3 batuan lain

Dp awal = 1926 µm

Dp akhir = 1668µm

Dp rata-rata = 1797.5µm

Energi Grinding/Kominusi (E) = 0,2346kWh/ton

Efisiensi ayakan 1 = 11,91%






VIII. DAFTAR PUSTAKA

1. Warren L,Mc Cabe,Julian C.Smith, dan Peter harriot,(1999),”Operasi Teknik Kimia”,

Jilid 1, Cetakan ke-4,PT.Erlangga.

2. Crristie J. Geankoplis,(1997),”Transport Process and Unit Operation”, 3rd

Ed.,Prentice-Hall of India.

3. Stanley M. Walas,(1998),”Chemical Process Equipment”, 10th Butterworth Publisher

USA.

grind

Documents