grinding and sizing

LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

MODUL : GRINDING AND SIZING

PEMBIMBING : Dianty Rosirda, MT

Oleh :

Kelompok : V (lima)

Nama : Agi Iqbal Velayas NIM.111411032

Iffa Ma’rifatunnisa NIM.111411046

Kelas : 2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Praktikum : 2 Mei 2013

Penyerahan : 9 Mei 2013

(Laporan)





Oleh :

Kelompok : V (lima)



Kelas : 2B



2013



(Laporan)





Oleh :

Kelompok : V (lima)



Kelas : 2B



2013



(Laporan)

GRINDING AND SIZING

I. TUJUAN PRAKTIKUM

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

produk grinding dengan menggunakan analisis ayakan.

b) Menghitung energi kominusi yang dibutuhkan untuk mereduksi ukuran diameter

umpan (Dp awal) menjadi produk (Dp akhir)

c) Menghitung Dp rata-rata

d) Menentukan efisiensi ayakan

II. LANDASAN TEORI

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.

2.1 Grinding

Zat padat dapat diperkecil dengan berbagai cara, namun hanya ada empat

metode yang lazim digunakan untuk pengecilan ukuran. Metode itu adalah :

(1) Pengempaan (compression)

(2) Penumbukan (impact)

(3) Penggerusan (attrition)

(4) Pemotongan (cutting)

Contohnya, kompressi digunakan untuk pemecahan kasar zat padat keras,

dengan menghasilkan relatif sedikit halusan, pukulan menghasilkan hasil yang

berukuran kasar, sedang, dan halus. Atrisi menghasilkan hasil yang sangat halus dari

bahan yang lunak dan tak abrasif, pemotongan memberikan hasil yang ukurannya

pasti, dan kadang-kadang dengan sedikit atau sama sekali tidak ada halusan pada

bentuknya.

2.2 Kominusi

Kominusi (comminution) adalah istilah umum yang digunakan untuk operasi

penghancuran. Contoh peralatan kominusi adalah mesin penghancur (crusher) dan

mesin penggiling (grinder). Penghancuran yang ideal hendaknya :

(1) memiliki kapasitas besar

(2) memerlukan masukan daya yang rendah per satuan produk

(3) menghasilkan produk dengan distribusi ukuran seseragam mungkin atau dengan

distribusi ukuran tertentu sesuai dengan yang dikehendaki

Menghitung energi kominusi biasanya dihitung dengan menggunakan

persamaan Bond :

Rumus : W = −W : Energi grinding kWh/ton

Wi : Work index

Dpakhir : Diameter rata-rata setelah grinding 80% kumulatif lolos (m)

Dpawal : Diameter rata-rata sebelum grinding 80% kumulatif lolos (m)

2.3 Pengayakan (Sizing/Screening)

Pengayakan 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 diesbut sebagai undersizedan partikel

yang tertahan disebut ovesrsize.

Beberapa jenis ayakan yang sering digunakan antara lain:

a) Grizzly, merupakan jenis ayakan statis, dimana material yang akan diayak

mengikuti aliran pada posisi kemiringan tertentu.

b) Vibrating screen, ayakan dinamis dengan permukaan horizontal dan miring

digerakan pada frekuensi 1000 sampai 700 Hz. Ayakan jenis ini mempunyai

kapasitas tinggi, dengan efisiensi permisahan yang baik,yang digunakan untuk

range yang luas dari ukuran partikel

c) Oscillating screen, ayakan dinamis pada frekuensi yang lebih rendah dari

vibrating screen (100-400 Hz) dengan waktu yang lebih lama

d) Reciprocating screen, ayakan dinamis dengan gerakan menggoyang. Pukulan

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

ukuran.

e) Shifting screen, ayakan dinamis dioperasikan dengan gerak memutar dalam

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

memutar. Dugunakan untuk pengayakan material basah atau kering.

f) Revolving screen, ayakan dinamis dnegna 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.

Pemutar ayak dapat terdirdi atas berbagai macam bahan, yaitu ;

a) Batang baja

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

untuk mengayak bahan kasar seperti: batu, batu bara, dll

b) Pelat berlubang

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

sesuai dengan bertambah besarnya garis tengah lubang

c) Anyaman Kawat

Biasa dipakai kawat baja, karena kuat.

d) Sutera Tenun

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

tepung.

e) Rol Berputar

Permukaan ayak semacam ini terdiri atas sejumlah rol berusuk yang disusun

berdampingandan 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:

a) Ayakan statis

b) Ayakan tromol

c) Ayakan kocok

d) Ayakan getar.

2.4 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

PemilihanAyakan, yaitu :

a) Jumlah

b) Ukuran

c) Penyebaran ukuran

d) Bentuk

e) Massa jenis (menentukan kekuatan ayakan)

f) Kekerasan (menentukan kecepatan aus)

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

2.5 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. Efektivitas (Ec)

ayakan menunjukkan seberapa banyak partikel yang memiliki ukuran yang

diinginkan.

Ec = (Recovey)(Rejection)

Jika yF fraksi massa material dengan ukuran yang diinginkan dalam umpan,

yP dalam produk (biasanya undersize), dan yR dalam aliran buang (reject biasanya

oversize).

Recovery =

Rejection =

Sehingga;

Ec = − ( )( )Rasio dalam persamaan di atas dapat dinyatakan dalam bentuk fraksi massa sehingga

berbentuk,

Ec =( )( ) − ( )( )

III. PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

a) Bahan padatan : zeolit, pasir kuarsa, beras, dsb. Masing-masing 250 gram

b) Ayakan getar

c) Ball mill

d) Bola baja/keramik

e) Motor penggerak ballmil dan perlengkapannya (berupa dua silinder)

Gambar 3 Ball Mill

Gambar 1 Alat Grinding (pengayakan) Gambar 2Alat Sizing

III. PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan


b) Ayakan getar

c) Ball mill



Gambar 3 Ball Mill


III. PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan


b) Ayakan getar

c) Ball mill



Gambar 3 Ball Mill


3.2 Prosedur Percobaan

Penentuan energi kominusi dengan hukum bond

Letakkan ball mill diatas sikinder, setting kecepatan putaran motor. Lakukan selama 30 menit

Buka tutup ball mill dan masukkan material bersama bola keramik

Penentuan Dp awal dari kurva dengan menarik 80% kumulatif lolos

Analisa ayak dan kurva hubungan % kumulatif lolos dengan ukuran

Penimbangan masing-masing fraksi dalam ayakan sesuai ukuran

Pengayakan material dengan ayakan getar ( 15 menit)

Penimbangan material berupa zeolit 250 gram


Penentuan energi kominusi dengan hukum bond

Penentuan ukuran produk ayakan

Penimbangan produk ayakan

Pengayakan kembali selama 20 menit

Penimbangan produk ayakan

Pengayakan kembali selama 15 menit


Buka tutup ball mill dan masukkan material bersama bola keramik



Penimbangan masing-masing fraksi dalam ayakan sesuai ukuran

Pengayakan material dengan ayakan getar ( 15 menit)

Penimbangan material berupa zeolit 250 gram





IV. DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Sizing dan Grinding tahap I

Kondisi Sizing I

Kecepatan : 30 rpm

Waktu : 15 menit

Size BeratAyakanKosong

BeratAyakan

+ Isi

BeratLolos (gr)

%Fraksi %Kumulatif

+2 344,2 450,7 106,5 42,70 100,00-2/+1,4 297,3 331 33,7 13,51 57,30-1,4/+1 296,1 320,5 24,4 9,78 43,79-1/+0,2 211 255,8 44,8 17,96 34,00

-0,2/+0,112 198,4 215,5 17,1 6,86 16,04-0,112/+0,05 196,1 215,7 19,6 7,86 9,18

-0,05/ +0 185,4 188,7 3,3 1,32 9,54Total 249,4

Perhitungan :

y = 41,07x + 9,432R² = 0,920

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 0,5 1 1,5 2 2,5

% K

umul

atif

Size (mm)

% Kumulatif vs Size

Series1

Linear (Series1)

Berat lolos = (Berat ayakan + Isi) – (Berat ayakan kosong)

% Fraksi =

Kondisi Grinding

Waktu : 30 menit

Pada grafik dapat di ketahui nilai DP 80% pada kondisi operasi I yaitu

Y = 41,07x + 9,432

80 = 41,07x + 9,432

X =,,

= 1,72 mm = 1720 µm

Dp awal pada pengayakan pertama adalah 1720 µm

4.2 Sizing II

Kecepatan : 30 rpm

Waktu : 15 menit

Size BeratAyakanKosong

BeratAyakan

+ Isi

Berat (gr) Fraksi(%)

Kumulatif(%)

+2 344,2 436,7 92,5 37,22 100,00-2/+1,4 297,3 320,2 22,9 9,22 62,78-1,4/+1 296,1 313,7 17,6 7,08 53,56-1/+0,2 211 242,3 31,3 12,60 46,48

-0,2/+0,112 198,4 239,2 40,8 16,42 33,88-0,112/+0,05 196,1 234,5 38,4 15,45 17,46

-0,05/ +0 185,4 190,4 5 2,01 0,25Total 248,5

Perhitungan :


% Fraksi =

Pada grafik dapat di ketahui nilai DP 80% pada kondisi sizing II yaitu

Y = 50,66x

80 = 50,66x

X = ,= 1,58 mm = 1580µm

Dp akhir sizing II selama 15 menit adalah1580µm

Menghitung energi grinding dengan 20 butir bola baja pada :

Asumsi: Wi = 16,46 KWH/ton (Silica sand/Zeolit)

awalakhiri DpDp

WW 1110

17201

15801)46,16(10

= 0,1720 KW/ton jam

y = 50,66x

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 0,5 1 1,5 2 2,5

% K

umul

atif

Size (mm)

%kumulatif vs Size

%kumulatif

Linear(%kumulatif)

4.3 Sizing III

Kecepatan : 30 rpm

Waktu : 20 menit

Size BeratAyakanKosong(gram)

BeratAyakan +Isi (gram)

BeratLolos

(gram)

%Fraksi %Kumulatif

+2 344,2 436,4 92,2 38,23 100,00-2/+1,4 297,3 320,1 22,8 9,45 61,77-1,4/+1 296,1 313,2 17,1 7,09 52,32-1/+0,2 211 233,8 22,8 9,45 45,23

-0,2/+0,112 198,4 237,4 39 16,17 35,78-0,112/+0,05 196,1 234,5 38,4 15,92 19,61

-0,05/ +0 185,4 194,3 8,9 3,69 3,69Total 241,2

Perhitungan :

Pada grafik dapat di ketahui nilai DP 80% pada Sizing II yaitu

Y = 50,29x

80 = 50,29x

y = 50,29x

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 0,5 1 1,5 2 2,5

% K

umul

atif

Size (mm)

% Kumulatif vs Size

Series1

Log. (Series1)


% Fraksi =

X = ,= 1,59 mm = 1590 µm

Dp akhir setelah pengayakan selama 20 menit adalah 1590 µm

Menghitung energi grinding dengan 20 butir bola baja pada :

Asumsi: Wi = 16,46 KWH/ton (Silica sand/Zeolit)

awalakhiri DpDp

WW 1110

17201

15901)46,16(10

= 0,159 KW/ton jam

Menghitung nilai Dp (ukuran partikel rata-rata) :− = +Dp rata-rata pada 80% =

= 1585 μMenghitung efektivitas/efisiensi ayakan pengayakan zeolit setelah grinding

Ukuran Lama Pengayakan Akhir

10 menit 20 menit

+2 92,5 92,2-2/+1,4 22,9 22,8-1,4/+1 17,6 17,1-1/+0,2 31,3 22,8

-0,2/+ 0,112 40,8 39-0,112/+0,05 38,4 38,4

-0,05/0 5 8,9Total 248,5 241,2

Efisiensi Ayakan :

Sizing I (80% yang lolos ayakan)η = ,, x 100%

= 57,3 %

Sizing II (80% yang lolos ayakan)η = , x 100%

= 62,8 %

Sizing III (80% yang lolos ayakan)η = , x 100%

= 61,9 %

V. PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan untuk menseleksi

suatu partikel berdasarkan diameter partikel yang lolos dari ayakan yang memiliki

lubang ayakan yang bervariasi. Praktikum ini adalah Grinding dan Sizing. Partikel

yang digunakan yaitu Zeolit. Bahan baku tersebut telah tersedia di tempat praktikum

tetapi partikel tersebut sisa praktikum dari kelompok yang sudah praktikum

sebelumnya.

Tahapan yang dikerjakan yaitu menimbang ayakan kosong secara keseluruhan

dan menimbang berat ayakan satu persatu. Setelah itu bahan baku dimasukan ke

dalam ayakan lalu praktikum dijalankan. Pada proses sizing pertama, waktu yang

digunakan yaitu 15 menit dengan kecepatan 30 rpm.

Setelah proses berhenti, lakukan penimbangan pada setiap ayakan. Dari data

tersebut, kami memperoleh untuk sizing I (pertama) yaitu diameter partikel (Dp)

awal senilai 1720 µm dan efisiensi ayakan sebesar 57,3%. Produk tersebut di-

Grinding selama 30 menit menggunakan 20 butir bola baja di dalam tabung ball-

mill. Hasil dari proses tersebut diayak kembali selama 15 menit dengan kecepatan 30

rpm. Hasil yang produk tersebut praktikan memperoleh diameter partikel (Dp)

produk senilai 1580 µm dan efisiensi ayakan sebesar 62,8 %. Proses terakhir yang

dilakukan yaitu pengayakan kembali tanpa proses grinding tetapi menggunakan

waktu proses pengayakan yang berbeda, yaitu 20 menit dengan kecepatan 30 rpm.

Hasil yang produk tersebut praktikum memperoleh diameter partikel (Dp) senilai

1590µm dan efisiensi ayakan sebesar 61,9 %. Selanjutnya praktikan menghitung

nilai diameter partikel rata-rata dimana nilai tersebut diambil dari diameter partikel

pada sizing II dan sizing III. Nilai tersebut yaitu 1585 μ .

Jumlah bahan baku yang digunakan dari sizing pertama hingga sizing terakhir

tidak stabil sehingga berbeda-beda jumlahnya. Jumlah bahan baku yang digunakan

mengalami penurunan jumlah. Faktor yang menyebabkan hal tersebut yaitu zeolit

tersangkut pada tabung ball-mill, tersangkut pada ayakan.

VI. KESIMPULAN

Efisiensi ayakan yang dihasilkan pada sizing I= 57,3%, sizing II= 62,8 dan pada

sizing III=61,9%

Semakin besar frekuensi dari alat maka semakin besar pula getaran yang dihasilkan

sehingga diharapkan semakin selektif pula partikel tersebut tersaring.

Semakin lama waktu yang diperlukan diharapkan semakin jelas pula jumlah yang

tersaring pada masing – masing ayakan dengan ukuran yang berbeda.

Kondisi ayakan yang bersih dari sumbatan akan mempermudah proses ayakan.

Suatu zat padat mempunyai energi regangan, semakin kecil energi regangan yang

tersimpan di dalam suatu zat padat maka zat padat tersebut terholong keras, sehingga

energi (kerja) yang dibutuhkan untuk menghaluskan dan memecahkannya sangat

besar.

Semakin besar ukuran dari partikel yang akan dihancurkan maka semakin besar pula

energi yang dikeluarkan untuk membuat partikel tersebut untuk mempunyai ukuran

yang lebih kecil.

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet Praktikum Lab. Teknik Kimia, Ekstraksi, PEDC, Bandung.

Robert E. Treybal, Mass Transfer Operations, Mc. Graw Hill Book

Company, 1981.

Robert H Perry, Chemical Engineering Handbook, Mc. Graw Hill USA, 4th

Edition, 1998.

Warren L. Mc. Cabe, Unit Operation of Chemical Engineering, Mc. Graw

Hill Book Company, 1985.

grinding and sizing

Documents

hz dengan

dan halus

untuk mencapai hal ini

iffa marifatunnisa nim

agi iqbal velayas nim

metode itu adalah

merupakan jenis ayakan

diameter ratarata setelah