LABORATORIUM SATUAN OPERASISEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL: Grinding dan SizingPEMBIMBING : Ir. Bintang Iwhan Moehady M.ScPraktikum: 8 Oktober 2015Penyerahan: 15 Oktober 2015 (Laporan)

Oleh :Kelompok: 8 (delapan)Nama: 1. Dita AprianiNIM 141411008 2. Faisal RiadiNIM 1414110103. Khoirin Najiyyah SablyNIM 141411015Kelas : 2A

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2015GRINDING DAN SIZING

I. TUJUAN1. Melakukan proses pengecilan/pengurangan ukuran bahan padat dari ukuran kasar/besar menjadi bentuk yang lebih halus/kecil dengan pemecahan/crushing dan penggilingan/grinding2. Memisahkan ukuran partikel padat dengan proses pengayakan3. Menyajikan hasil analisa ayak4. Menentukan ukuran 80% lolos kumulatif partikel padat5. Menghitung efisiensi tiap ayakan

II. DASAR TEORI2.1 GrindingIstilah pemecahan dan penghalusan atau penghancuran (size reduction) zat padat meliputi semua cara yang digunakan dimana partikel zat padat dipotong dan dipecahkan menjadi kepingan-kepingan yang lebih kecil. Di dalam industri pengolahan, zat padat diperkecil dengan berbagai macam 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 tidak dikehendaki dengan cara-cara mekanik, sistem ini juga dapat digunakan memperkecil bahan-bahan berserat guna memudahkan proses penanganannya.Zat padat dapat diperkecil dengan berbagai cara, namun hanya ada empat metode yang lazim digunakan untuk pengecilan ukuran. Metode itu adalah :1. Penempaan (compression)Untuk pemecahan kasar zat padat keras dengan menghasilkan relatif sedikit halusan2. Penumbukkan (impact)Menghasilkan hasil yang berukuran kasar, sedang, dan halus3. Penggerusan (attrition)Menghasilkan hasil yang sangat halus dari bahan yang lunak dan tidak abeasif4. Pemotongan (cutting)Memberikan hasil yang ukurannya pasti, dan kadang-kadang dengan sedikit atau sama sekali tidak ada halusan pada bentuknya.

2.2 KominusiKominusi adalah istilah umum yang digunakan untuk operasi penghancuran. Contoh peralatannya adalah mesin penghancur (crusher) dan mesin penggiling (grinder). Penghancur yang ideal hendaknya :1. Memiliki kapasitas yang besar2. Memerlukan masukan daya yang rendah persatuan produk3. Menghasilkan produk dengan distribusi ukuran seseragam mungkin atau dengan distribusi ukuran tertentu sesuai dengan yang dikehendakiMenghitung energi kominusi biasanya dihitung dengan menggunakan persamaan bond :

Keterangan ; W : energi grinding Wi : work indexDp akhir : diameter rata-rata setelah grinding 80% kumulatif lolos (m)Dp awal : 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 disebut sebagai undersize dan partikel yang tertahan disebut oversize. Beberapa jenis ayakan yang sering digunakan antara lain:1. Grizzly jenis ayakan statis, dimana material yang akan diayak mengikuti aliran pada posisi kemiringan tertentu2. Vibrating screen ayakan dinamis dengan permukaan horizontal dan miring digerakkan pada frekuensi (1000-1700 Hz). Satuan kapasitas tinggi dengan efisiensi pemisahan yang baik yang digunakan untuk range yang luas dari ukuran partikel3. Oscillating Screen ayakan dinamis pada frekuensi 100-400 Hz dengan waktu yang lebih lama, lebih linier dan tajam4. Reciprocating Screen ayakan dinamis dengan gerakan menggoyang, pukulan yang panjang (20-200 Hz). Digunakan untuk pemindahan dengan pemisahan ukuran5. Shifting Screen ayakan dinamis dioperasikan dengan gerakan memutar dalam bidang permukaan ayakan. Gerakan actual dapat berupa putaran atau gerakan memutar. Digunakan untuk pengayakan material basah atau kering6. Revolving Screen ayakan dinamis dengan posisi miring, berotasi pada kecepatan rendah (10-20 rpm). Digunakan untuk pengayakan basah dari material-material yang relative kasar, tetapi memiliki pemindahan yang besar dengan vibrating screen.

2.4 Diameter partikelDiameter partikel dapat diukur dengan berbagai cara. Untuk partikel berukuran besar (> 5mm) dapat diukur langsung dengan micrometer. Untuk partikel yang sangat halus diukur dengan ayakan standar. Ukuran ayakan dinyatakan dengan dua cara, yaitu dengan ukuran mesh (jumlah lubang dalam in2) dan dengan ukuran actual dari bukaan ayakan dengan ukuran partikel besar (dalam mm atau inchi). Ada beberapa perbedaan standar dalam penggunaan ukuran ayakan tetapi yang penting adalah memperoleh standar tertentu dalam penentuan ukuran partikel yang kita kehendaki. Tabel di bawah ini menunjukkan daftar nomor mesh yang bersesuaian untuk ayakan buku Tyler.

Tabel 1 Ayakan TylerMesh Number(in)(mm)

30,2636,68

40,1854,699

60,1313,327

80,0932,362

100,0651,651

140,0461,168

200,03280,833

280,0230,589

350,01640,417

480,01160,295

650,00820,028

1000,00580,147

1500,00410,104

2000,00290,074

2700,00210,053

4000,00150,038

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 ini table diameter partikel rata-rata penentuan ayakan Tyler.Tabel 2 Diameter rata-rata berdasarkan ayakan TylerUkuran ayakanDiameter partikel Dp (in)

-10+140,0555

-14+200,0394

-20+280,0280

-28+350,0198

-35+480,0140

-48+650,0099

-65+1000,0070

-100+1500,0050

-150+2000,0035

2.5 Efektivitas AyakanPengayakan 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 Bahan padatan : zeolit 1000 gram Ayakan getar Ball Mill Motor penggerak ballmill dan perlengkapannya (berupa dua silinder)

3.2 Langkah Kerja

IV. DATA PENGAMATAN Zeolit setelah Grinding tahap I Waktu grinding: 20 menit Jenis media penggerus: bola baja (6 buah) Waktu pengayakan: 2 x @10 menit Kecepatan rotasi: 30 rpm

Ukuran (mm)Massa Akhir (gr)20 menit ke-I

+2420

-2/+1,4160

-1,4/+1100

-1/+0,2200

-0,2/+ 0,112120

-0,1120

Total1000

Zeolit setelah Grinding tahap 2 Waktu grinding: 20 menit Jenis media penggerus: bola keramik (6 buah) Waktu pengayakan: 2 x @10 menit Kecepatan rotasi: 30 rpm

Ukuran (mm)Massa Akhir (gr)20 menit ke-II

+280

-2/+1,4140

-1,4/+1200

-1/+0,2240

-0,2/+ 0,112320

-0,1120

Total980

V. PENGOLAHAN DATA

5.1Menghitung Fraksi dan % Kumulatif

Menggunakan Jenis Penggerus Bola Stainless SteelTahap IUkuran(mm)Massa setelah grinding (gram)% Lolos Individu% Lolos Kumulatif % Tertahan Individu% Tertahan Kumulatif

+242042-4242

-2/+1,416016581658

-1,4/+110010421068

-1/+0,220020322088

-0,2/+ 0,112120122212100

-0,112000--

TOTAL1000100

Tahap IIUkuran(mm)Massa setelah grinding (gram)% Lolos Individu% Lolos Kumulatif % Tertahan Individu% Tertahan Kumulatif

+2808-88

-2/+1,414014901422

-1,4/+120020762042

-1/+0,224024562466

-0,2/+ 0,11232032323298

-0,112000--

TOTAL98098

5.2Grafik

Gambar 1. Grafik Analisa Ayak Ukuran vs % Lolos Kumulatif

Gambar 1. Grafik Analisa Ayak Ukuran vs % Tertahan KumulatifPerolehan dari grafikDp awal (80%): -Dp akhir (80%): 1,5 mm = 1500

5.4Menentukan Efisiensi Ayakan Menggunakan Bola Stainless steelUkuran(mm)Berat Lolos (gr)FraksiMassa Akhir (gr)10 menit ke-IIFraksi

+24200,42800,0816

-2/+1,41600,161400,143

-1,4/+11000,12000,2

-1/+0,22000,22400,245

-0,2/+ 0,1121200,123200,326

-0,1120000

Total100019800,9956

x 100%

VI. PEMBAHASANPembahasan Dita AprianiPraktikum yang kami lakukan yaitu Grinding and Sizing. Grinding merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk memperkecil ukuran, istilah lain dari grinding yaitu pemecahan dan penghalusan atau penghancuran (size Reduction). Material bahan yang telah melalui proses grinding maka disempurnakan dengan proses sizing. Proses sizing merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk mendapatkan padatan-padatan yang ukurannya homogen atau seragam, screening merupakan istilah yang digunakan teknik kimia untuk proses sizing. Sistem pemisahan dengan proses sizing ini berdasarkan atas perbedaan ukuran. Ukuran yang lolos melalui saringan disebut undersize, sedangkan yang tertahan di atas ayakan disebut oversize. Langkah pertama yang kami lakukan yaitu menggerus terlebih dahulu pasir kuarsa, agar proses grinding berjalan maksimal. Kami menggerus pasir kuarsa sebanyak 1 kg. Lalu dilanjutkan dengan proses grinding, sebenarnya alat yang kami pakai adalah milling, tapi prosesnya hampir sama dengan grinding didalamnya terdapat ball mill. Kami menggunakan 6 ball mill, dan waktu yang digunakan proses grinding sekitar 20 menit. Pada mesin grinding terjadi gaya sentrifugal, gaya sentrifugal merupakan suatu gaya yang menjauhi pusat putaran karena adanya putaran yng sangat cepat. Dengan adanya gaya sentrifugal zeolit akan mengalami pukulan dan tekanan sehingga zeolit akan pecah menjadi fragmen yang lebih kecil terbentuk tepung. Kecepatan putaran ball mill ini sangat berpengaruh terhadap penghalusan bahan. Semakin cepat maka semakin halus, serta waktu pun sangat mempengaruhi. Faktor yang mempengaruhi proses grinding yaitu ukuran bola, jumlah bola, diameter mill, dan waktu yang dibutuhkan.Selanjutnya proses dilanjutkan ke sizing atau pengayakan. Sizing berlangsung selama 30menit. Proses sizing ini dipengaruhi oleh getaran atau vibration dari alat, waktu pengayakan. Semakin lama waktu yang digunakan semakin baik terhadap ukuran 80 % lolos kumulatif, selain itu mempengaruhi efisiensi pengayakan serta hasil dari pengayakannya. Sedangkan vibration berpengaruh terhadap kelolosan kumulatif, semakin tinggi vibration semakin banyak ukuran yang lolos.Alat sizing tersebut harus disusun dari ukuran ayakan yang besar ke kecil, yaitu dari ukuran 2,00 ; 1,40 ; 1,00 ; 0,20 ; 0,112. Sehingga kita dapat membedakan partikel yang belum halus secara sempurna. Penghalusan juga mempengaruhi 80 % ukuran lolos kumulatif, karena jika bahan belum halus maka akan menghambat proses sizing. Semakin besar ukuran diameter ayakan dalam mesh maka akan dihasilkan produk yang senakin halus, semakin banyak susunan ayakan yang digunakan dalam proses sizing maka akan didapatkan ukuran partikel yang lebih kecil. Setelah dilakukan proses sizing kemudian ditimbang agar mendapatkan hasil lolos kumulatif. Lalu selanjutnya membuat grafik analisa ayak ukuran vs % lolos kumulatif. Dari percobaan kita dapat mengetahui semakin besar ukuran ayakan maka semakin banyak pula % lolos kumulatif yang dihasilkan. Terlihat perbedaan pada grafik bahwa penghalusan zeolit tahap satu kurang sempurna sehinnga yang masuk 80% lolos kumulatif berada pada tahap II. Efisiensi yang didapat:Efisiensi Ayakan

Ayakan 1 ( 2mm)19,43%

Ayakan 2 (1,4 mm)89,375%

Ayakan 3 (1 mm)50%

Ayakan 4 (0,2 mm)81,63%

Ayakan 5 (0,112 mm)36,81%

Pembahasan Faisal RiadiPraktikum kali ini adalah Grinding and Sizing. Grinding merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk memperkecil ukurandilanjut dengan proses sizing. Proses sizing merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk mendapatkan padatan-padatan yang ukurannya homogen atau seragam, screening merupakan istilah yang digunakan teknik kimia untuk proses sizing. Pasir ziolit yang akan digrinding harus di tumbuk agar memudahkan pada saat milling dilakukan. Pasir ziolit yang kami tumbuk sebanyak 1 kg. Grinding sama prinsip kerjanya dengan milling hanya milling dipakai dalam skala lab. Ball mill yg dipakai sebanyak 6 biji, karena jika kurang dari 6 akan memakan waktu yang lama dan jika lebih dari 6 akan terjadi banyak benturan dengan milling karena gaya sentrifugal terlalu besar. Faktor yang mempengaruhi proses grinding yaitu ukuran bola, jumlah bola, diameter mill, dan waktu yang dibutuhkan.Pasir ziolit yang telah dimilling segera disizing atau diayak. Pasir ziolit dimasukan pada wadah paling atas karena wadahnya berupa filter bertingkat dari filter besar ke kecil dengan ukuran 2,00 ; 1,40 ; 1,00 ; 0,20 ; 0,112. Sehingga kita dapat membedakan partikel yang belum halus secara sempurna. Penghalusan juga mempengaruhi 80 % ukuran lolos kumulatif, karena jika bahan belum halus maka akan menghambat proses sizing. Proses sizing ini dipengaruhi oleh getaran atau vibration dari alat, waktu pengayakan. Semakin lama waktu yang digunakan semakin baik terhadap ukuran 80 % lolos kumulatif, selain itu mempengaruhi efisiensi pengayakan serta hasil dari pengayakannya. Sedangkan vibration berpengaruh terhadap kelolosan kumulatif, semakin tinggi vibration semakin banyak ukuran yang lolos. Semakin besar ukuran diameter ayakan dalam mesh maka akan dihasilkan produk yang semakin halus, semakin banyak susunan ayakan yang digunakan dalam proses sizing maka akan didapatkan ukuran partikel yang lebih kecil. Hasil proses sizing kemudian ditimbang agar mendapatkan hasil lolos kumulatif. Lalu selanjutnya membuat grafik analisa ayak ukran vs % lolos kumulatif. Dari percobaan kita dapat mengetahui semakin banyak bola penggerus yang digunakan maka semakin halus produk yang diperoleh, tetapi energi yang dibutuhkan semakin besar, dan semakin besar ukuran ayakan (termasuk luas penampangnya), maka semakin banyak pula % lolos kumulatif yang dihasilkan.

Pembahasan Khoirin Najiyyah SablyPada praktikum kali ini, dilakukan percobaan grinding dan sizing. Tujuan dari praktikum ini adalah memisahkan ukuran partikel padat dengan pengayakan, menyajikan hasil analisa ayak, menentuka ukuran 80% lolos kumulatif partikel padat dan menentukan efisiensi ayakan.Grinding adalah pemecahan dan penghalusan atau penghancuran (size reduction) zat padat meliputi semua cara yang digunakan dimana partikel zat padat dipotong dan dipecahkan menjadi kepingan-kepingan yang lebih kecil. Pada praktikum ini, digunakan alat ball mill dengan media penggerus bola baja dan bola keramik. Prinsip kerja alat ini yaitu partikel umpan dan media penggerus dimasukkan ke dalam ball mill, kemudian silinder diputar oleh suatu mekanisme rotor penggerak sehingga bola-bola stainless steel dan partikel umpan yang ada di dalamnya pun ikut berputar (gaya sentrifugal). Putaran tersebut menyebabkan bola-bola saling bertumbukan dengan partikel umpan dan terjadi beberapa gaya yaitu attrition, compression, dan impact yang selanjutnya menyebabkan ukuran umpan partikel semakin kecil.Sizing adalah metode pemisahan partikel sesuai dengan ukuran yang dikehendaki atau untuk memisahkan fraksi-fraksi tertentu sesuai dengan keperluan dari suatu material yang baru mengalami grinding. Prinsip kerja pada saat proses sizing adalah seperangkat ayakan getar disusun secara deret dalam suatu tumpukan, dimana ayak dengan lubang paling rapat ditempatkan paling bawah dan lubang paling renggang ditempatkan paling atas dan pengayak tersebut diguncangkan secara mekanik selama 20 menit dengan arah putaran yang berbeda setiap 10 menitnya. Ayakan yang digunakan yaitu ukuran 2 mm, 1,4 mm, 1 mm, 0,2 mm, dan 0,112 mm, kecepatan putar 30 RPM. Partikel yang tertahan pada suatu ayak tertentu adalah yang lulus dari ayakan diatasnya. Partikel dari tiap ayakan lalu ditimbang dan setiap partikel yang dapat lolos dari ayakan ditampung dalam suatu wadah yang ditempatkan pada dasar susunan. Hasil dari setiap analisis ayak ditabulasikan yang menunjukkan fraksi massa pada setiap ayakan. Kemudian dibuat kurva ukuran terhadap %lolos kumulatif dan %lolos tertahan.Pada praktikum kali ini, material yang digunakan adalah zeolit. Zeolit sebanyak 1000 gram ditumbuk dengan 2 x penumbukan pertama 500 gram terlebih dahulu lalu dilakukan grinding pada alat milling selama 20 menit dengan kecepatan 30 rpm pada alat grinding tersebut dimasukkan 6 buah bola mill. Setelah itu dilakukan hal yang sama pada 500 gram zeolit selanjutnya. Selanjutnya dilakukan pengayakan pada alat vibrate sizing selam 15 menit, lalu hasil pengayakan ditimbang pada masing-masing ayakan. Hasil yang dieroleh pada saat grinding tahap I masih banyak material zeolit yang diameter bentuknya masih besar sehingga harus dilakukan pnumbukan ulang pada ayakan paling atas jadi material yang terbentuk lebih kecil dari sebelumnya, setelah ditumbuk dilakukan grinding menggunakan ball mill selama 20 menit dengan media pnggerus bola sebanyak 6 buah. Kemudian dilakukan sizing kembali selama 15 menit untuk menentukan diameter akhir partikel.Dari data yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa semakin banyak bola penggerus yang digunakan maka semakin halus produk yang diperoleh dan energi yang dibutuhkan semakin besar. Berdasarkan percobaan ini, maka dapat ditentukan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi grinding meliputi, jenis media penggerus, kecepatan putar ball mill, material yang akan di-grinding, waktu penggerusan (grinding), dan banyaknya media penggerus. Selanjutnya dilakukan pengayakan produk akhir hasil grinding secara duplo dengan waktu tinggal 30 menit untuk mengetahui efektivitas ayakan. Proses sizing dipengaruhi oleh getaran yang dihasilkan oleh alat, waktu pengayakan, semakin lama waku tinggal semakin dekat ukuran 80 % lolos kumulatif yang diinginkan, getaran pun berpengaruh terhadap lolos kumulatif semaki tinggi frekuensi getaran semakin banyak material yang lolos pada ukuran tertentu. Ayakan disusun dari ukuran diameter terbesar hinggal terkecil secara tersusun (2,00 ; 1,40 ; 1,00 ; 0,20 ; 0,112) mm, sehingga dapat terlihat perbedaan pada partikel yang lolos dan tidak. Pada sizing tahap awal diperoleh efisiensi tidak mencapai 80% lolos kumulatif karena dipengaruhi oleh penumbukan yang kurang maksimal sehingga mengganggu sizing. Dilakukan penumbukan kembali pada ayakan no 1 (2,00 mm) sehingga pada sizing tahap II didapat ukuran yang lebih kecil setelah itu ditimbang dan didapat data yang dikonversi ke dalam bentuk grafik analisa ayak ukuran vs % lolos kumulatif. Hasil yang diperoleh mencapai 80% lolos kumulatif pada Dp 1500 . Semakin halus diameter bahan maka efektifitas ayakan pun akan semakin baik. Dari data percobaan, didapatkan nilai efektivitas/efisiensi :Ukuran AyakanEfisiensi Ayakan

Ayakan 1 ( 2mm)19,43%

Ayakan 2 (1,4 mm)89,375%

Ayakan 3 (1 mm)50%

Ayakan 4 (0,2 mm)81,63%

Ayakan 5 (0,112 mm)36,81%

VII. SIMPULAN

1. Grinding merupakan proses penghancuran dan penghalusan suatu zat padat yang memiliki ukuran partikel besar menjadi partikel yang berukuran kecil2. Screening adalah proses pengayakan suatu partikel beragam untuk disaring berdasarkan ukuran partikel yang diinginkan.3. Semakin banyak jumlah bola penggerus dan waktu tinggal yang lama dalam mesin grinding maka hasil produk akan semakin halus.4. Semakin besar ukuran ayakan (termasuk luas penampangnya), maka semakin banyak pula % lolos kumulatif yang dihasilkan. 5. Semakin halus diameter bahan maka efektifitas ayakan pun akan semakin baik. Dari data percobaan, didapatkan nilai efektivitas/efisiensi :Ukuran AyakanEfisiensi Ayakan

Ayakan 1 ( 2mm)19,43%

Ayakan 2 (1,4 mm)89,375%

Ayakan 3 (1 mm)50%

Ayakan 4 (0,2 mm)81,63%

Ayakan 5 (0,112 mm)36,81%

6.Faktor-faktor yang mempengaruhi grinding meliputi, jenis media penggerus, kecepatan putar ball mill, material yang akan di-grinding, waktu penggerusan (grinding), dan banyaknya media penggerus.7. Faktor-faktor yang mempengaruhi sizing meliputi ukuran partikel, waktu tinggal pengayakan, bentuk bahan yang diayak, jenis permukaan ayakan, jenis ayakan.

VIII. DAFTAR PUSTAKAWarren L, McCabe, Julian C. Smith, dan Peter harriot, (1999), Operasi Teknik Kimia, Jilid 1, Cetakan ke-4, PT. ErlanggaCrristie J. Geankoplis, (1997), Transport Process and Unit Operation, 3rd Ed., Prentice-Hall Of IndiaStanley M. Walas, (1998), Chemical Process Equipment, 10th Butterworth Publisher USA

LAMPIRAN

Alat GrindingBall Mill dengan seperangkat motor penggeraknya.

Alat Sizingdengan ayakan getar