Laporan Modul VIII, MG-2213

Humphrey Spiral

Fathi Rifati Azkiah (12513041) / Kelompok 7 / Rabu, 25 Februari 2015

Asisten : David Mangatur Herman (125120)

Abstrak praktikum modul 8 Percobaan Humphrey

Spiral ini bertujuan untuk menentukan recovery dan efisiensi Humphrey Spiral, menentukan faktor-faktor yang

mempengaruhi recovery Humphrey Spiral, dan

menentukan cara untuk meningkatkan recovery Humphrey

Spiral. Percobaan ini kali adalah memisahkan mineral

berdasarkan specific gravity atau densitasnya

menggunakan Humphrey Spiral. Hasil dari pemisahan ini

adalah konsentrat, middling, dan tailing yang menempati

port penampungan masing-masing.

A. Tinjauan Pustaka

Humphrey Spiral adalah salah satu alat dalam

pengolahan bahan galian yang berfungsi untuk

memisahkan mineral berdasarkan specific gravity atau

densitasnya. Humphrey Spiral pertama dikenalkan

pada tahun 1943. Media konsentrasi yang digunakan

adalah air, karena itu sebelum umpan dimasukkan

dalam feeder, umpan harus dijadikan bentuk pulp

terlebih dahulu. Pada operasinya, feed untuk alat ini

adalah pulp dengan % solid sekitar 15-45%

berdasarkan beratnya dan berukuran sekitar 3mm

sampai 75 m. Feed tersebut dimasukkan dari atas

spiral, kemudian ia mengalir menuruni lintasan spiral

yang pada umumnya memiliki 6 liku (6 puntiran

spiral). Feed yang dimasukkan ke dalam spiral dialiri

oleh air yang ditambahkan dari atas di lintasan terdalam

spiral. Selain tipe feed yang perlu diperhatikan, laju

feed juga harus dijaga agar tetap konstan untuk hasil

pemisahan yang baik. Partikel-partikel dalam material

tersebut mengalami beberapa kondisi di dalam

Humphrey Spiral, seperti hindered settling dan

interstitial trickling. Selain itu, proses dalam Humphrey

Spiral ini juga dipengaruhi oleh densitas partikel dan

ukuran partikel. Partikel yang memiliki densitas yang

lebih besar mengalir di lintasan terdalam dan berakhir

pada port konsentrat. Sedangkan pertikel yang

memiliki densitas rendah mengalir di lintasan terluar

dan berakhir di port tailing. Partikel yang memiliki

densitas berat pergerakannya dihambat oleh gaya gesek

antar partikel itu sendiri dan gaya gesek partikel dengan

lintasan Humphrey yang menyebabkan material ini

tidak begitu terpengaruh oleh gaya sentrifugal yang

membuatnya berada di lintasan terdalam Humphrey

Spiral. Sebaliknya, partikel dengan densitas rendah

tidak begitu dipengaruhi oleh gaya gesek yang

menyebabkan partikel ini mendapatkan gaya

sentrifugal yang cukup untuk membuatnya mengalir di

lintasan terluar Humphrey Spiral. Gaya sentrifugal ini

dihasilkan oleh aliran spiral dari material yang

menuruni lintasan. Selain kedua gaya tersebut, gaya

utama yang mendasari proses alat ini adalah gaya

gravitasi. Gaya ini membuat pertikel dapat turun ke

bawah bersama aliran air. Gaya terakhir yang

mempengaruhi proses pemisahan ini adalah gaya

dorong air. Gaya dorong air sangat membantu

pemisahan partikel dan menjaga agar pertikel tetap

berada dalam lintasan dan mengalir kebawah secara

spiral.

Untuk lebih jelasnya, proses yang terjadi dalam

Humphrey Spiral adalah sebagai berikut :

1. Feed dimasukkan ke dalam feed tank

2. Melalui pompa, feed dihisap masuk ke dalam

cyclone.

3. Di dalam cyclone cairan dengan yang kental

dipisahkan, selanjutnya yang encer dialirkan ke

atas ke dalam lounder sebagai wash water, sedang

pulp yang kental melalui lounder dialirkan ke atas

menuju feed box sebagai umpan.

4. Karena bentuk lounder ini melingkar seperti

spiral dari atas ke bawah, maka terjadi gerak arus

sentrifugal, sehingga material yang ringan

sebagai tailing akan terletak dibagian luar.

5. Material yang berat ada di dalam sebagai

konsetrat.

6. Mineral-mineral berat akan mengalir terus dan

masuk ke dalam port penampungan konsentrat

yang dihasilkan.

Gambar. Humprey spiral

Gambar. Pemisahan material dalam humprey spiral

Proses pemisahan antara material yang ringan dan yang

berat dapat dilihat pada gambar. Dari gambar terlihat

bahwa mineral yang ringan terletak di bagian luar dari

lounder, di mana mineral ringan ini akan terus terbawa

oleh aliran air sebagai tailing. Sedangakan mineral

yang berat berada di bagian dalam dari lounder, di

mana mineral berat ini akan terus di alirkan dan masuk

di dalam port sebagai konsentrat.

Variabel alat pada Humphrey Spiral yaitu :

1. Diameter bukaan luonder

2. Kemiringan dari lunder

3. Tinggi/panjang lounder

4. Tipe alat (port/splitter)

Variabel operasi pada alat Humphrey Spiral yaitu:

Pembukaan/posisi splitter

Laju feed

Densitas umpan (densitas pulp)

Slime pada feed

B. Data Percobaan

Diasumsikan bahwa H magnetit) berat jenis =

4,95 g/mL dan P (silika) berat jenis = 2,65 g/mL.

Feed (berat total = 182,5 gram)

I II III IV V

H P H P H P H P H P

I 10 13 11 10 14 11 10 2 4 5

II 4 2 4 9 28 24 6 4 2 3

III 0 6 4 2 16 14 1 3 9 4

IV 4 7 9 6 27 25 8 5 5 4

V 3 1 5 4 15 10 2 1 4 3

Konsentrat (berat total = 82,3 gram)

I II III IV V

H P H P H P H P H P

I 5 0 2 1 22 3 1 0 5 1

II 8 3 6 1 19 6 9 4 8 1

III 3 1 10 1 17 6 3 1 8 1

IV 3 2 4 3 4 5 3 0 5 1

V 1 0 4 1 7 0 3 1 5 5

Middling (berat total = 37,1 gram)

I II III IV V

H P H P H P H P H P

I 8 12 2 3 41 18 4 1 1 6

II 5 4 2 1 26 18 6 4 3 3

III 2 1 3 2 23 19 3 2 4 2

IV 3 1 3 1 17 8 2 2 2 5

V 3 2 2 3 19 12 2 4 1 3

Tailing (berat total = 60,5 gram)

I II III IV V

H P H P H P H P H P

I 4 2 4 10 14 24 2 7 3 7

II 2 9 3 11 4 12 1 1 2 1

III 1 3 2 3 10 18 5 14 1 6

IV 2 4 2 2 18 25 8 10 4 5

V 2 5 1 6 7 14 5 4 1 9

C. Pengolahan Data Percobaan

Diketahui:

34 = 4,95 /3

2 = 2.65 /3

Menghitung derajat liberasi

Derajat liberasi magnetit:

=

+ 100%

Derajat liberasi silika:

=

+ 100%

Menghitung kadar

Kadar magnetit:

= 34

2 + 34 100%

Kadar silika:

= 2

2 + 34 100%

Feed:

= 205

205 + 178 100%

DL kasiterit = 53,525%

= 178

205 + 178 100%

DL silika = 46,475 %

= 4,95 205100%

4,95 205 + 2,65 178

Kadar magnetit = 68,267 %

= 2.65 178 100%

2,65 178 + 4,95 205

Kadar silika = 31,733 %

Konsentrat:

= 165

165 + 48 100%

DL kasiterit = 77.465%

= 48

165 + 48 100%

DL silika = 22.535 %

= 4,95 165 100%

2.65 48 + 4,95 165

Kadar magnetit = 86,525 %

= 2.65 48 100%

2.65 48 + 4,95 165

Kadar silika = 13,475 %

Middling:

= 187

137 + 187 100%

DL magnetit = 57,716 %

= 187

137 + 187 100%

DL silika = 42,284 %

= 4,95 187 100%

4,95 187 + 2,65 137

Kadar magnetit = 71,828 %

= 2,65 139 100 %

2.65 139 + 4,95 171

Kadar silika = 28,172 %

Tailing:

= 108

108 + 212 100%

DL magnetit = 33,75 %

= 212

212 + 108 100%

DL silika = 66,25 %

= 4,95 108 100 %

2.65 212 + 4,95 108

Kadar magnetit = 48,76 %

= 2.65 212 100 %

2.65 212 + 4,95 108

Kadar silika = 51,24 %

Setelah diakumulasikan, berikut kadar masing masing

bagian :

%Fe3O4 (%) %SiO2 (%)

Feed 68,267 31,733

Konsentrat 86,525 13,475

Middling 71,828 28,172

Tailing 48,76 51,24

Menghitung recovery

=

100%

=82,3 86,525

182,5 68,267 100%

R = 57,157 %

Menghitung efisiensi alat

= + +

100%

= 60,5 + 82,3 + 37,1

182,5 100%

= 98,575%

D. Analisa Hasil Percobaan

Hasil akhir pengolahan mineral dengan

menggunakan alat humprey spiral adalah

konsentrat, middling, dan tailing. Dari data hasil

percobaan didapat kadar magnetit sebesar 68,267

% yang bernilai lebih tinggi dibanding silika

sebesar 31,733%, ini berarti sudah sejak awal

feed mengandung banyak magnetit. Kemudian di

dalam konsentrat, kadar magnetit sebesar 86,525

%. Kadar ini meningkat dari sebelumnya (feed).

Angka kadar yang sebesar ini menunjukkan

pemisahan sudah cukup baik. Dalam middling,

kadar magnetit sebesar 71,828%, artinya dalam

middling, jumlah magnetit lebih banyak

dibanding silika. Dari sini, dapat kita bahas

bahwa banyak partikel yang seharusnya masuk

konsentrat tetapi masuk ke material middling. Di

bagian tailing, kadar magnetit sebesar 48,76%.

Angka ini cukup besar untuk kadar magnetit di

dalam tailing. Penyimpangan-penyimpangan ini

dapat disebabkan oleh beberapa factor, misalnya

bercampurnya material magnetit yang berukuran

kecil dengan material silika yang berukuran besar

sehingga mereka mengalir bersamaan dan

berakhir di port yang sama.

Dari data hasil percobaan, didapat angka recovery

proses ini sebesar 57,157%. Dalam pengolahan

mineral, recovery dikatakan baik jika bernilai di

atas 30%, sehingga dapat kita anggap bahwa

recovery untuk proses pemisahan ini sudah baik.

Dari perhitungan juga didapat efisiensi alat

sebesar 98,575% yang berarti efisiensi alat ini

mendekati sempurna.

Berikut ini akan dibahas mengenai faktor-faktor

yang mempengaruhi recovery Humphrey Spiral :

1. Ukuran Splitter

Jika splitter berukuran lebar, maka akan

banyak partikel yang mengalir ke port

konsentrat. Dengan bertambahnya jumlah

konsentrat, maka recovery akan naik.

Namun, kualitas konsentrat menjadi tidak

baik karena akan lebih banyak tailing yang

ikut mengalir ke port konsentrat.

2. Laju umpan

Dengan densitas umpan dan ukuran splitter

yang sama, semakin tinggi laju umpan, maka

akan banyak partikel yang terlempar ke

lintasan luar. Dengan begini, kualitas

konsentrat akan naik karena akan lebih

sedikit tailing yang ikut masuk ke port

konsentrat. Dengan menurunnya jumlah

konsentrat, maka recovery juga akan turun.

3. Densitas pulp umpan

Jika perbedaan densitas material dan material

pengotor cukup tinggi, maka dapat

menyebabkan semakin mudah memisahnya

kedua material tersebut dengan bantuan

aliran air. Kualitas konsentrat akan naik,

namun recovery turun karena semakin sedikit

materi yang masuk ke dalam port konsentrat.

4. Slime

Kualitas konsentrat meningkat apabila jenis

feed adalah deslimed feed. Begitu pula

dengan recovery. Dengan deslimed feed

recovery dapat meningkat.

Dari beberapa faktor diatas dapat kita bahas

beberapa hal untuk meningkatkan recovery.

Caranya adalah dengan merubah dan mengatur

sedemikian rupa variable operasi, seperti

meningkatkan ukuran splitter, menurunkan laju

umpan, menurunkan densitas pulp, dan

menggunakan deslimed feed. Namun untuk

variabel operasi seperti ukuran splitter, densitas

pulp feed dan laju umpan, semakin tinggi

recovery yang didapatkan maka kualitas

konsentrat akan menurun karena ada material

pengotor yang terikut ke dalam konsentrat.

Mengapa kita tidak merubah-ubah variabel alat

saja? Perbedaan variabel operasi dan variabel

alat:

Variabel operasi adalah variabel yang dapat kita

ubah sesuai kehendak kita untuk mengatur alur

(proses) dan hasil akhir percobaan. Contoh

variabel operasi adalah ukuran splitter, laju feed,

densitas pulp feed dan slime.

Variabel alat adalah variabel yang apabila

berubah hal tersebut mempengaruhi kondisi

alatnya dan tidak dapat kita atur sesuai kehendak

pada saat percobaan. Contohnya seperti diameter

bukaan launder, tinggi launder, jumlah

(kemiringan) spiral, dan tipe alat (port/splitter).

Dari definisi diatas dapat kita pahami bahwa

merubah variabel alat membutuhkan biaya yang

besar karena dengan kata lain kita membeli alat

baru. Oleh karena itu, untuk meningkatkan

recovery yang kita lakukan adalah mengatur

variabel operasinya sampai mendapatkan

recovery yang baik.

E. Jawaban Pertanyaan dan Tugas

1. Jelaskan bijih apa saja yang umum diolah

dengan Humphrey spiral!

bijih yang umum diolah dengan humphrey

spiral adalah bijih yang memiliki perbedaan

densitas yang cukup besar antara mineral

yang berharga dengan mineral pengotornya.

Lebih spesifiknya, bijih yang dapat

dipisahkan oleh Humprey spiral adalah yang

memiliki nilai kriteria konsentrasi lebih dari

2,5. Contohnya adalah bijih besi, kromit,

kasiterit, zircon, rutile, monazite, dan

batubara.

2. Jelaskan gaya-gaya yang bekerja pada

partikel mineral yang menyebabkan

terjadinya pemisahan!

Gaya-gaya yang bekerja yaitu:

Gaya sentrifugal

Gaya sentrifugal adalah gaya yang

mengarahkan material keluar dari pusat

poros rotasi. Dalam Humphrey Spiral,

gaya sentrifugal memisahkan materi

berdasarkan densitasnya. Material yang

ringan akan berada di lintasan terluar, dan

material berat berada di lintasan terdalan,

sedangkan material yang meiliki densitas

diantaranya mengalir di lintasan bagian

tengah.

Gaya gesek

Gaya gesek adalah gaya yang terjadi untuk

menghambat gerak material dan arahnya

berlawanan dengan arah gerak. Dalam

Humphrey Spiral, gaya gesek terjadi

diantara material dan antara material

dengan permukaan spiral. Gaya gesek ini

arahnya berlawanan dengan gerak turun

material dan berlawanan dengan gaya

sentrifugal, sehingga apabila materialnya

berat, maka kecepatan turunnya semakin

kecil karena gaya gesek yang menahannya

untuk bergerak turun semakin besar, jika

material berat, maka gaya gesek lebih

menahannya ke arah lintasan dalam

ketimbang gaya sentrifugal yang

melemparkannya ke lintasan luar,

sehingga material berat di lintasan dalam,

dan material ringan berada di lintasan luar.

Gaya gravitasi

Gaya gravitasi adalah gaya Tarik bumi

terhadap suatu benda. Gaya gravitasi

membuat material dapat bergerak kebawah

selain karena dorongan air dari atas.

Gaya dorong air

Gaya dorong air berfungsi untuk

melancarkan kecepatan turun material dan

mengefektifkan pemisahan. Dengan

adanya aliran air yang cepat, maka

material dengan densitas berbeda akan

segera memisah. Selain itu gaya dorong air

juga menjaga agar material mengalir

mengikuti jalur spiral.

3. Apakah fungsi hydrocyclon yang ada pada

alat dan apakah pengaruh banyaknya

lingkaran spiral!

- Fungsi hydrocyclone pada Humphrey

spiral adalah membawa material

bersama air naik ke atas pada puncak

spiral dan menjaga agar aliran air tidak

turbulen pada waktu masuk spiral.

Pengaruh banyaknya spiral adalah untuk

mendapatkan keadaan steady state, di

mana aliran air tidak turbulen. Semakin

banyak jumlah spiral akan semakin baik

untuk menciptakan keadaan steady state

agar pemisahan berlangsung dengan

baik.

- Pengaruh banyaknya spiral adalah untuk

mendapatkan keadaan tunak, di mana

aliran air tidak turbulen. Semakin

banyak jumlah spiral akan semakin baik

untuk menciptakan keadaan tunak agar

pemisahan berlangsung dengan baik.

Dengan kata lain jika jumlah lingkaran

spiral semakin banyak, maka pemisahan

akan memiliki hasil yang lebih baik

dibandingkan dengan jumlah lingkaran

spiral yang lebih sedikit.

4. Jelaskan pengaruh factor berikut ini terhadap

efisiensi pemisahan!

Pengaruh faktor berikut terhadap efisiensi

pemisahan:

Laju pengumpanan

Laju pengumpanan harus diatur

sedemikian rupa sehingga tercapai laju

yang optimal karena memengaruhi

stratifikasi umpan pada lintasan. Jika

umpan dimasukkan terlalu cepat, maka

akan terjadi penumpukan umpan di bagian

mulut spiral dan pemisahan menjadi tidak

efisien. Sementara jika terlalu lambat,

terjadi ketidakefisienan karena jumlah air

yang digunakan akan terlalu banyak

dibanding dengan jumlah umpan karena

air akan terbuang percuma.

Selang ukuran umpan

Selang ukuran umpan yang ideal adalah -

35# +48# (0,015 mm - 0,8 mm). Jika

terlalu kecil dapat menyulitkan proses

pemisahan, karena tidak terjadi stratifikasi

pada lapisan di atas fluida. Jika umpan

berukuran terlalu besar maka pompa akan

sulit untuk mengangkat sampai bagian atas

spiral.

%solid umpan

Idealnya persen solid pada umpan adalah

15%-45%. Pengaruhnya adalah terhadap

penciptaan kondisi hindered settling.

Persen solid yang terlalu besar akan

menyulitkan pemompaan karena terlalu

kental, sedangkan jika terlalu kecil % solid

(terlalu encer) jadi tidak ekonomis.

F. Kesimpulan

Humphrey Spiral adalah salah satu alat dalam

proses pengolahan bahan galian yang berfungsi

untuk memisahkan material berdasarkan

densitasnya. Dari data hasil percobaan dan

pengolahan data, didapat nilai recovery untuk

proses pemisahan menggunakan Humphrey

Spiral ini adalah 57,157% dengan efisiensi alat

sebesar 98,575%. Factor-faktor yang dapat

mempengaruhi recovery alat ini adalah ukuran

splitter, laju umpan, densitas pulp umpan, dan

slime. Untuk meningkatkan recovery, hal yang

kita lakukan adalah dengan merubah dan

mengatur sedemikian rupa variable operasi,

seperti meningkatkan ukuran splitter,

menurunkan laju umpan, menurunkan densitas

pulp, dan menggunakan deslimed feed.

G. Daftar Pustaka

Wills, Barry A.1992. Mineral Processing

Technology 5th edition. Pergamon Press : Canada.

Page 236-237.

http://arsipteknikpertambangan.blogspot.com/20

10/06/humprey-spiral.html diakses tanggal 28

Februari 2015 pukul 21.33 WIB

http://mine-engineer.com diakses tanggal 1 Maret

2015 pukul 21.35 WIB

Chandrakala, K., Gajanan, K. and Mohanrao, S.,

2005, Effect of Operating Parameters on the

Performance of Spiral Concentrator, Proceedings

of International conference on Mineral

Processing and Extractive Metallurgy (ICME),

pp. 316-319

H. Lampiran

Tailing

Middling

Konsentrat

Proses pemisahan pada Humphrey Spiral

Humphrey Spiral di Lab PBG

Humphrey Spiral