Top Banner
Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Operasi teknik kimia merupakan salah satu mata kuliah yang memerlukan pengamatan secara langsung karena berkenaan langsung dengan proses pada peristiwa teknik kimia. Pada praktikum kali ini, percobaan yang dilakukan adalah pengukuran butiran padatan. Dalam perkembangan sebuah industri yang mengolah material yang berupa mineral-mineral tentu terdapat proses pengayakan ataupun screening pada salah satu proses awal untuk mendapatkan produk yang diinginkan. Alat ini digunakan untuk mendapatkan ukuran partikel sesuai yang diinginkan dan dengan ukuran yang seragam (uniform). Dalam laporan praktikum operasi teknik kimia ini salah satunya menjabarkan bagaimana cara kita melakukan pengukuran butiran padatan, Bagaimana cara mendapatkan butiran-butiran dengan ukuran yang seragam. I.2 . Tujuan Praktikum Pengukuran Butiran Padatan page 1
24

laporan Pengukuran Butiran padatan

Oct 22, 2015

Download

Documents

Adhi Gandha

laporan butiran padatan
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Operasi teknik kimia merupakan salah satu mata kuliah yang memerlukan

pengamatan secara langsung karena berkenaan langsung dengan proses pada peristiwa

teknik kimia. Pada praktikum kali ini, percobaan yang dilakukan adalah pengukuran

butiran padatan.

Dalam perkembangan sebuah industri yang mengolah material yang berupa mineral-

mineral tentu terdapat proses pengayakan ataupun screening pada salah satu proses awal

untuk mendapatkan produk yang diinginkan. Alat ini digunakan untuk mendapatkan

ukuran partikel sesuai yang diinginkan dan dengan ukuran yang seragam (uniform).

Dalam laporan praktikum operasi teknik kimia ini salah satunya menjabarkan

bagaimana cara kita melakukan pengukuran butiran padatan, Bagaimana cara

mendapatkan butiran-butiran dengan ukuran yang seragam.

I.2 . Tujuan Praktikum

1. Mempersiapkan produk butiran padatan sesuai dengan ukuran yang diinginkan

untuk bebrapa proses berikutnya.

2. Mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam permukaan (primary

crushing) atau oversize kedalam proses pengolahan berikutnya, sehingga dapat

dilakukan kembali proses peremukan tahap berikutnya (secondary crushing).

3. Untuk meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir.

4. Mencegah masuknya undersize ke permukaan.

Pengukuran Butiran Padatan page 1

Page 2: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

I.3. Manfaat Praktikum

1. Mahasiswa mampu mempersiapkan produk butiran padatan sesuai dengan

ukuran yang diingiinkan untuk bebrapa proses berikutnya.

2. Mahasiswa dapat mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam

permukaan (primary crushing) atau oversize kedalam proses pengolahan

berikutnya, sehingga dapat dilakukan kembali proses peremukan tahap

berikutnya (secondary crushing).

3. Mahasiswa dapat meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir.

4. Mahasiswa dapat mencegah masuknya undersize ke permukaan.

Pengukuran Butiran Padatan page 2

Page 3: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Secara Umum

Dalam industri atau pabrik, pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan

padatan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel.

Proses pengayakan biasanya ditempatkan setelah alat size reduction, tapi hal itu

dikembalikan lagi pada proses pabrik, kapan saatnya suatu pabrik membutuhkan tahap

pemisahan partikel padatan, maka disitulah pengayakan (screening) akan digunakan. Tapi

dalam istilah yang dikaji dan penerapannya, pengayakan atau screening dipakai dalam

sakal industri, sedangkan yang digunakan untuk skala laboratorium adalah penyaringan

(sieving).

Material solid yang tertahan pada permukaan screen disebut dengan OVER SIZE (Plus

material) sedangkan partikel yang lolos dari screen disebut dengan UNDER SIZE (Minus

material), sedangkan material yang lolos tetapi tertahan pada permukaan berikutnya

disebut dengan INTERMEDIATE SIZE.

Gambar II.1.1 Ukuran partikel

Pengukuran Butiran Padatan page 3

Page 4: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Gambar II.1.2 Mesh ayakan

Fraksi oversize    = fraksi padatan yang tertahan ayakan.

Fraksi undersize = fraksi padatan yang lolos ayakan.

Pada pengayakan manual, bahan diperiksa melewati lubang ayakan, umumnya dengan

bantuan sebilah kayu atau sebilah bahan sintesis atau dengan sikat. Beberapa farmakope

memuat spesifikasi ayakan dengan lebar lubang tertentu. Sekelompok partikel dikatakan

memiliki tingkat kehalusan tertentu jika seluruh partikel dapat melintasi lebar lubang

yang sesuai (tanpa sisa ayakan). Dengan demikian ada batasan maksimal ukuran partikel.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengayakan, yaitu:

Jenis ayakan

Cara pengayakan

Kecepatan pengayakan

Ukuran ayakan

Waktu pengayakan

Sifat bahan yang akan diayak

Peluang Terjadinya Pemisahan Material.

Keberhasilan operasi pengayakan sangat tergantung kepada sebarapa besar peluang

material undersize dapat lolos melewati lubang ayakan menjadi produk undersize.

Pengukuran Butiran Padatan page 4

Page 5: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Probabilitas material untuk dapat lolos melewati lubang ayakan dapat diprediksi dengan

formula berikut:

P = (a – d)2/(a – b)2

P adalah peluang atau probabilitas material untuk dapat lolos lubang ayakan.

a adalah ukurang lubang ayakan.

b adalah tebal kawat ayakan dan

d adalah ukuran partikel.

Dari persamaan peluang tersebut diketahui, bahwa material yang berukuran jauh lebih

kecil daripada ukuran lubang ayakan akan memiliki peluang lolos lebih besar

dibandingkan material berukuran lebih besar atau hampir sama dengan lubang ayakan.

Gambar 1 di bawah menunjukkan jumlah partikel atau material yang lolos lubang

ayakan diplot terhadap panjang ayakan. Pengaruh stratifikasi menyebabkan material yang

lolos pada daerah 2 lebih banyak dari dua daerah lainnya, yaitu daerah 1 dan 3. Daerah 2

dan 3 disebut daerah pengayakan jenuh. Material yang berukuran hingga 75 persen dari

lubang ayakan lolos di daerah ini. Sedangkan material yang mendekati ukuran lubang

ayakan, near mesh lolos sebagai undersize di daerah 1.

Distribusi material yang lolos ayakan ini menunjukkan peluang dari material akibat

pengaruh ukuran dan stratifikasi. Material yang berukuran kurang dari 75 persen dari

lubang ayakan akan lolos lebih awal dibanding ukuran yang lebih besar.

Pengukuran Butiran Padatan page 5

Page 6: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Gambar II.1.3. Distribusi Material Yang Lolos Lubang Ayakan

II.2. Cara-cara menentukan ukuran partikel.

Ukuran sebuah partikel dapat disebutkan dengan beberapa istilah. Contoh :

a. Partikel berbentuk bola, dimensi ukuran yang penting antara lain: D, Volum, luas

permukaan.

b. Partikel berbentuk kubus, dimensinya panjang, volume, luas permukaan.

Beberapa cara untuk menentukan ukuran partikel (yang dilakukan di laboratorium)

disajikan di chapter 3 Brown, dan chapter 20 Perry, 7th ed.

Cara-cara itu antara lain:

A. Mikroskop: untuk partikel berukuran sekitar 1 μm = 0,001 mm.

B. Screening: melewatkan bahan melalui ayakan seri ( sieve shaker) yang

mempunyai ukuran lubang ayakan semakin kecil. Setiap

pemisahan padatan berdasarkan ukuran diperlukan pengayakan.

Standar screen mampu mengukur partikel dari 76 mm sampai

dengan 38 μm. Operasi screening dilakukan dengan jalan

Pengukuran Butiran Padatan page 6

Page 7: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

melewatkan material pada suatu permukaan yang banyak lubang

atau openings dengan ukuran yang sesuai.

C. Sedimentasi (fluida diam, zat padat mengendap dengan gaya gravitasi).

Teori gerak partikel dalam fluida mengatakan bahwa partikel berukuran kecil

yang jatuh alam fluida, pada suatu kecepatan tertentu adalah setara dengan

ukuran partikelnya.⇒ Sampel dalam slurry idendapkan,⇒ Pada beberapa ketinggian tertentu diambil cuplikan (dengan pipet),⇒ Masing-masing dipanaskan agar kering, kemudian ditimbang,⇒ Selanjutnya dievaluasi konsentrasinya sebagai fungsi waktu.

D. Elutriasi : aliran fluida ke atas dengan kecepatan tetap, sehingga butiran

dengan ukuran tertentu terbawa ke atas, sedangkan ukuran yang

lebih besar sebagai hasil bawah.

Contoh elutriasi : pemisahan campuran silika dan galena menggunakan air.

Campuran silika dan galena mempunyai ukuran yang sama yaitu 1 cm.

Diketahui:

a. Galena masih tetap mengendap pada kecepatan air 13 ft/s.

b. Butir silika pada ukuran yang sama tetap mengendap pada kecepatan

air 7 ft/s. Jika operasi dilakukan pada kecepatan air lebih kecil 13 ft/s

dan lebih besar dari 7 ft/s, maka semua silica sebagai hasil atas, dan

galena sebagai hasil bawah.

E. Sentrifugasi, seperti sedimentasi, tetapi zat padat diendapkan dengan gaya

sentrifugal (memutar dan turun).

II.3 Analisis Data Ukuran Partikel Menggunakan Screen Shaker.⇒ Penyajian data distribusi ukuran suatu campuran (particle size distribution),⇒ Average particle size.

Screen aperture (lubang ayakan)

Pengukuran Butiran Padatan page 7

Page 8: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Lubang pada ayakan dapat dibuat dari rangkaian anyaman kawat atau dari plat yang

dilubangi. Ditinjau sebuah lubang: Untuk ukuran lubang yang berbeda, digunakan

diameter kawat yang berbeda pula.

Mesh : jumlah lubang dalam 1 inchi linear.

Contoh : ayakan 10 mesh, artinya sepanjang 1 inch terdapat 10 lubang dan

kawatnya. Maka: Jarak antar pusat kawat yang satu dengan kawat berikutnya =

1/10 =0,1 in. Aperture = 0,1 – (diameter kawat) in. Dari table Tyler screen, untuk

10 mesh ternyata diameter kawat = 0,035 in, maka :

Aperture = 0,1 – 0,035 = 0,05 in.

Interval ayakan.

Jika interval ayakan yang dipilih sbb.: 1, 2, 3,..., 8, 9, 10 in, maka interval ini

mempunyai kelemahan :

a. antara 1 dan 2 in : perbedaan ukurannya terlalu besar.

b. Antara 9 dan 10 in : secara praktek, ukuran dengan kisaran ini hamper sama

c. Untuk partikel berukuran di bawah 1 in sampai 1 mikron akan terdapat dalam

satu fraksi.

Saat ini, telah ada standard screen yang digunakan untuk menganalisis distribusi

ukuran partikel dari suatu campuran, yaitu mempunyai kisaran 3 in sampai dengan

0,0015 in ( atau 76 mm s/d 38 mikron). Dasar dari interval standard screen ini adalah :

Rasio luas lubang yang berurutan adalah 2.

Dengan, ayakan A dan B berurutan.

Maka, Luas lubang ayakan A = 2 (luas lubang ayakan B)

=

Pengukuran Butiran Padatan page 8

Page 9: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

Standar ayakan yang digunakan di USA menggunakan interval 2 ( TYLER

STANDARD SCREEN). Standar ayakan yang lain : SIEVE SERIES. Tabel standar

ayakan dapat dilihat di table 5 (Brown) dan table 19-6 (Perry, 7th ed.).

Pengukuran Butiran Padatan page 9

Page 10: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

III.1 Bahan yang Digunakan

Pasir 0,6 kg (600 gram)

III.2 Alat yang Digunakan

Screen (ayakan : 10 mesh, 30 mesh, dan 50 mesh)

Wadah

Timbangan

III.3 Gambar Alat

III.4 Prosedure

1. Siapakan alat (screen / ayakan ) dengan 3 ukuran yang berbeda : 10 mesh, 30 mesh

dan 50 mesh.

2. Timbang pasir seberat 0,6 kg

3. Ayak pasir dengan menggunakan ayakan :

a. Ukuran 10 mesh, lalu timbang berat pasir yang tertahan (oversize) dan yang

lolos (undersize)

b. Undersize dari screen ukuran 10 mesh diberi perlakuan yang sama pada

screen ukuran 30 mesh.

Pengukuran Butiran Padatan page 10

Page 11: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

c. Undersize dari screen ukuran 30 mesh diberi perlakuan yang sama pada

screen ukuran 50 mesh.

4. Hitung hasil percobaan.

Pengukuran Butiran Padatan page 11

Page 12: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Pengamatan

Ukuran Partikel Oversize (gr) Undersize (gr) Keterangan

10 Mesh 100 500 Pasir belum seragam

30 Mesh 200 290 Pasir seragam

50 Mesh 130 150 Pasir seragam sempurna

IV.2 Hasil Perhitungan

fraksimassa partikel yang tertinggal=berat partikel yang tertinggalberat total campuran

10 mesh : 500/600 gr = 0,83 0,83 x 100% = 83%

30 mesh : 290/600 gr = 0,467 0,467 x 100% = 46,7%

50 mesh : 150/600 gr = 0,25 0,25 x 100% = 25%

fraksimassa partikel yang tertahan=berat partikel yang tertahanberat total campuran

10 mesh : 100/600 gr = 0,16 0,16 x 100% = 16%

30 mesh : 200/600 gr = 0,33 0,33 x 100% = 33%

50 mesh : 130/600 gr = 0,2167 0,2167 x 100% = 21,67%

Pengukuran Butiran Padatan page 12

Page 13: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

IV.3 Pembahasan

Pada percobaan pengukuran butiran padatan, alat yang kami gunakan adalah

screen. Screen yang digunaka terdiri dari 3 deck / layer screening (ayakan) dengan

ukuran :

Deck pertama : ukuran 10 mesh

Deck kedua : ukuran 30 mesh

Deck ketiga : ukuran 50 mesh

Bahan yang digunakan 0,6 kg (600 gr) pasir.

Dari data yang diperoleh, antara feed masuk dengan total akhir tidak sama,

feed yang masuk sejumlah 600 gram sedangkan total akhir hanya 580 gram. Hal ini

karena dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu: pada saat melakukan pengayakan,

partikel-partikel yang halus banyak yang terbawa oleh angin dan pada saat

pemindahan dari ayakan ke wadah banyak partikel yang tertinggal di screen.

Pengukuran Butiran Padatan page 13

Page 14: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.I Kesimpulan

1. Pada saat proses pengayakan yang pertama yaitu 10 mesh didapatkan material

oversize yang tidak ikut terayak dan ukuran undersize masih belum didapatkan

bentuk yang seragam dikarenakan ukuran screening masih terlalu besar.

2. Pada saat proses yang kedua didapatkan undersize yang mulai mendapatkan hasil

yang seragam dikarenakan ukuran screen semakin kecil.

3. Oversize terbanyak didapatkan pada screen yang memiliki ukuran 10 mesh, namun

kuantitas dari ukuran oversize pada 10 mesh sedikit namun memiliki massa yang

besar, lalu didapatkan jumlah oversize pada 30 mesh cukup banyak, dan yang palin

sedikit adalah pada ukuran 50 mesh.

4. Pada proses perhitungan yang terakhir ddapatkan hasil bahwa jumlah material

berkurang sebanyak 20 gram, berkurangnya material ini disebabkan material yang

dihembuskan oleh angin dan kurang sempurnanya proses pengayakan yang

berakibat banyak yang jatuh dan terbuang.

V.II Saran

1. Alat yang digunakan ukurannya lebih di perlebar dikarenakan lusa penampang

screen yang kecil mengakibatkan kesulitan dalam proses pengayakan dan akhirnya

material banyak yang jatuh diluar tempat penampung hasil ayakan.

2. Sebaiknya disediakan wadah untuk menjadi alat penampung hasil ayakan, agar

tidak menggunakan alas koran lagi.

Pengukuran Butiran Padatan page 14

Page 15: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

3. Perlu untuk ditambahkan timbangan karena timbangan hanya satu, dan masih

banyak praktikum yang lain yang juga membutuhkan timbanagan.

Pengukuran Butiran Padatan page 15

Page 16: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

DAFTAR PUSTAKA

Laboratorium Operasi Teknik Kimia, 2012, ”Petunjuk Operasi Teknik Kimia”, Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur, Surabaya

http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/21/pengayakan-seri/

http://ardra.biz/mineral/neraca-bahan-pengolahan-bijih/neraca-bahan-operasi-peremukan-

crushing-operation

http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/22/metode-dan-teknik-pengayakan-untuk- menentukan-ukuran-partikel-dalam-teknologi-farmasi/

APPENDIX

Pengukuran Butiran Padatan page 16

Page 17: laporan Pengukuran Butiran padatan

Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I

fraksimassa partikel yang tertinggal=berat partikel yang tertinggalberat total campuran

10 mesh : 500/600 gr = 0,83 0,83 x 100% = 83%

fraksimassa partikel yang tertahan=berat partikel yang tertahanberat total campuran

10 mesh : 100/600 gr = 0,16 0,16 x 100% = 16%

Pengukuran Butiran Padatan page 17