Size Reduction OTK.docx

BAB IPENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pengoperasian unit size reduction dalam industri kimia dan mineral

sering mengakibatkan biaya tinggi karena operasi yang kurang efisien. Hal ini

disebabkan adanya sifat fisis dari beban yang beranekaragam. Segi lain yang

mengakibatkan size reduction tidak efisien adalah kebutuhan energi untuk

membentuk permukaan baru. Energi ini berbanding terbalik dengan ukuran

partikel yang dihasilkan.

I.2 Rumusan Masalah

Size reduction dipandang tidak efisien dari beberapa segi, salah satunya

adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk mendapatkan ukuran partikel

sesuai keinginan. Dalam percobaan ini dilakukan pengukuran dan

perhitungan besarnya jumlah energi yang dibutuhkan dalam proses size

reduction dengan menerapkan beberapa persamaan yang sudah ada.

I.3 Tujuan Percobaan

1. Mampu melakukan pengukuran partikel dengan metode sieving

2. Mampu mengukur daya (energi) yang terpakai pada size reduction dengan

kapasitas yang berbeda-beda

3. Mampu menghitung reduction ratio untuk bahan yang berbeda-beda

4. Mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger dan menghitung indeks

kerja

5. Mampu menghitung power transmission factor (energy penggerusan)

6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis

I.4 Manfaat Percobaan

1. Memahami dan mengetahui cara menghitung besarnya reduction ratio,

daya, dan energy penggerusan dengan ukuran partikel yang berbeda-beda.

2. Mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger dan menghitung indeks

kerja dalam percobaan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Size reduction adalah salah satu operasi untuk memperkecil ukuran

dari suatu padatan dengan cara memecah, memotong, atau menggiling bahan

tersebut sampai didapat ukuran yang diinginkan. Menurut ukuran produk

yang dihasilkan alat size reduction dibedakan menjadi crusher, grinder,

ultrafine grinder, dan cutter.

II.1. Macam‐macam Alat Size Reduction Menurut Produk

a. Crusher

Alat size reduction yang memecahkan bongkahan padatan yang besar

menjadi bongkahan‐bongkahan yang lebih kecil, dimana ukurannya

sampai batas beberapa inch.

Primary crusher

Mampu beroperasi untuk segala ukuran feed. Produk yang dihasilkan

mempunyai ukuran 6‐10 inch.

Secondary crusher

Mampu beroperasi dengan ukuran feed, seperti di produk primary

crusher dengan ukuran /4 inch.

b. Grinder

Alat ini beroperasi untuk memecah bongkahan yang dihasilkan crusher,

sehingga bongkahan ini menjadi bubuk. Untuk intermediate grinder,

produk yang dihasilkan ± 40 mesh. Ultrafine grinder hanya dapat

menerima ukuran feed lebih kecil /4 mesh.

c. Cutter

Alat ini mempunyai cara kerja yang berbeda dengan size reduction

sebelumnya. Pada cutter ini, cara kerjanya dengan memotong. Alat ini

dipakai untuk produk ulet dan tidak bisa diperkecil dengan cara

sebelumnya. Ukuran produk 2‐10 mesh.

Operasi size reduction sering digunakan pada indusri‐industri yang

memerlukan bahan baku dalam ukuran tertentu dan produk dalam ukuran

tertentu, misalnya industri semen, batu bara, pertambangan, pupuk, keramik,

dll. Pemilihan jenis alat yang digunakan biasanya berdasarkan ukuran feed

pada produk, sifat bahan, kekerasan bahan, dan kapasitasnya.

Energi yang dibutuhkan untuk operasi size reduction sangat

bergantung dari ukuran partikel yang dihasilkan. Makin kecil partikel, maka

makin besar energi yang dibutuhkan.

II. 2. Hukum-hukum Size Reduction

a. Hukum Rittinger

Rittinger beranggapan bahwa besarnya energy yang diperlukan

untuk size reduction berbanding lurus dengan luasan baru partikel /

perbandingan luas permukaan partikel. Setelah reduksi dibuat model

kubik kubusan dengan volume R x F x P inch. Bila F=F, n=1, maka

luasan baru yang ditimbulkan pada operasi reduksi (3(n-1)F2).

Dimisalkan energy yang dibutuhkan untuk pertambahan luas line BHFE.

Energy yang diperlukan untuk pemecahan kubus:

E =3BF2(F-1)

= 3 B F2 (n-1)

F3 = 3 B (n-1) D

Untuk partikel yang berbentuk kubus, kebutuhan energy yang

bisa dihitung dengan menganggap luasan partikel tersebut mempunyai

perbandingan tertentu (k) dengan partikel pada luasan yang sama /

ukuran sama berbentuk kubus, sehingga :

Persamaan di atas dikenal dengan persamaan Rittinger. Masih

banyak terdapat kekurangan dari hasil percobaan zat padat terhadap

fraksi-fraksi yang ukurannya lebih kecil dari hasil yang terletak di

Hukum Rittinger.

b. Hukum Kick

Kick beranggapan bahwa energy yang dibutuhkan untuk

pemecahan partikel zat padat adalah berbanding lurus dengan ratio dari

feed dengan produk. Secara matematis dinyatakan dengan:

HP = k log D/d

dimana,

HP : tenaga yang dibutuhkan untuk memecahkan partikel zat

padat atau feed

k : konstanta Kick

D : diameter rata-rata feed

Memecah partikel kubus berukuran lebih dari /2 inch adalah

sama besarnya dengan energy yang dibutuhkan untuk memecah

partikel /2 inch menjadi 1/4 inch.

c. Hukum Bond

Persamaan lain yang bisa digunakan adalah persamaan Bond.

Bond beranggapan bahwa energy yang dibutuhkan untuk membuat

partikel dengan ukuran Dp dari feed dengan ukuran sangat besar adalah

berbanding lurus dengan volume produk. Dengan memecahkan factor

sphericity:

Cp / Vp = G / (v). (Dp)

dimana, Cp : luasan partikel produk

Vp : volume partikel produk

υ : sphericity

Tenaga sphericity untuk berbagai macam produk dapat dilihat

dari bermacam buku, misalnya Mc Cabe table 26‐1 halaman 80.

Besarnya energy yang dibutuhkan :

p / M = Kb / (Dp)^0,5

Dimana Kb adalah suatu konstanta yang besarnya sama, tergantung pada

tipe mesin dan material yang akan direduksi. Hubungan antara Kb dan W

sebagai berikut:

Kb =  Wi = 0,3162 Wi

dimana, Wi adalah energy dalam Kwh tiap ton feed yang dibutuhkan

untuk mereduksi feed dengan ukuran yang sangat besar sampai

menghasilkan produk yang 90% mampu melewati saringan 100μ,

dimana:

P : dalam satuan kwh

M : dalam satuan ton/jam

Dp : dalam satuan mm

Bila 80% feed mampu melewati screen dengan ukuran Dpa dan 80%

produk mampu melewati screen dengan ukuran, maka gabungan

persamaan sebagai berikut:

Harga indeks tenaga Wi dapat dibaca pada Mc Cabe hal 77 tabel 27‐1.

Peramaan umum : dE = dx/xn

dimana, E : energy yang dibutuhkan

x : ukuran partikel

Bila harga n = 1, maka integrasi akan menghasilkan persamaan Rittinger:

E=C ( 1/xp – 1/xf)

Untuk n = 1,5, maka pada integrasi akan muncul:

Persamaan lain yang harus dicatat adalah grindability suatu

bahan. Didefinisikan sebagai ton/jam bahan yang dapat dihasilkan

menjadi ukuran tertentu dalam pesawat tertentu. Grindabilitas relatif

adalah perbandingan suatu bahan standar dan data grindabilitas tersebut

dapat digunakan untuk memperkirakan kebutuhan energy mereduksi

bahan, memperkirakan ukuran jenis pesawat.

II. 3. Beberapa Arti Diameter

a. Trade Aritmathic Average Diameter (TAAD)

TAAD didefinisikan sebagai diameter rata‐rata berdasarkan

jumlah.

dimana,

Di : diameter partikel

Ni : jumlah partikel dengan diameter Di

Mi : massa total partikel dengan diameter Di

m : massa partikel dengan diameter Di

Vi : volume total partikel dengan diameter Di

C : konstanta yang harganya tergantung dari titik partikel,

sehingga:

D3 adalah volume partikel untuk bola = a/b, kubus = 1

V : volume partikel dengan diameter Di

b. Mean Surface Diameter

Didefinisikan sebagai diameter rata ‐ rata berdasarkan luas

permukaan jumlah partikel x luas

dimana, B : konstanta yang harganya tergantung bentuk

partikel, untuk bola B = 2 dan untuk kubus B = 6.

c. Mean Volume Diameter

Didefinisikan sebagai diameter rata‐rata berdasarkan volume

Jumlah total = Ni. Vi = Ni . Ci. Di3 . n

= C (D vol)3 ∑i=1

n

¿

∑i=1

nmc

.xi

Ci Di3Ci . Di3

= C (D vol)3 ∑i=1

nxi

Ci Di3

D vol = √ ∑i=1

n

Xi

C∑i=1

nxi

Ci Di3

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat dan Bahan

1. Alat yang digunakan : Hammer mill

2. Bahan yang digunakan : batu bata

III.2 Variabel Percobaan

1. Variabel tetap

- Ukuran batu bata : 2 cm; 3 cm; 4.5 cm

- Berat batu bata : 200 gram; 300 gram

2. Variabel berubah

- Waktu pengayakan : 15 menit sampai berat konstan

III.3 Gambar Alat Utama

Gambar 3.1 Gambar Alat Hammer Mill-Crusher

III.4 Respon

1. Ukuran partikel

rotor

screen

hammer

rod

umpan masuk

produk keluar

2. Luas partikel per satuan berat

3. Daya terpakai

III.5 Data yang Dibutuhkan

1. Kuat arus

2. Waktu

3. Berat

III.6 Prosedur Percobaan

1. Menyiapkan batu bata.

2. Melakukan pengukuran partikel bahan sebelum dimasukkan ke dalam

hammer mill.

3. Tentukan bukaan tutup feeder sesuai dengan kapasitas yang diinginkan,

usahakan jangan terlalu lebar supaya bahan yang masuk tidak terlalu besar.

4. Ukur ampere atau daya yang terpakai dengan menggunakan ampere meter

pada waktu pesawat jalan tanpa beban.

5. Masukkan bahan ke dalam pesawat dalam jumlah tertentu sesuai variabel.

6. Ukur ampere atau daya yang terpakai dengan menggunakan ampere meter

pada waktu pesawat jalan sesuai variabel.

7. Kumpulkan hasil dan jumlah tertentu untuk diukur ukuran partikelnya.

8. Pengukuran dilakukan dengan standar sieving.

DAFTAR PUSTAKA

Brown, G.G. 1979.”Unit Operation”. Modern Asia Edition. Mc Graw Hill Book.

Co.Ltd. Tokyo. Japan.

Mc. Cablpe, W.L. 1985.”Unit Operation of Chemical Engineering”. Tioon Well

Finishing Co. Ltd. Singapura.

Perry, R.H. 1978.”Chemical Engineers Handbook”. Mc Graw Hill. Kogakusha.

Tokyo. Japan.