Humphrey Spiral

Modul FHumphrey Spiral

MODUL F

HUMPHREY SPIRAL

I. Tujuan Praktikum

Mempelajari dan memahami prinsip kerja alat serta mekanisme pemisahan

yang terjadi.

Mempelajari operating variable alat serta pengaruhnya pada hasil

pemisahan yang diperoleh.

II. Teori Dasar

Humprey Spiral merupakan alat pengolahan bahan galian yang termasuk

dalam gravity concentration. Dasar kerja alat ini adalah switcing effect yang terdiri

dari :

1). Differential Acceleration

2). Hindered Settling

3). Interstitial Trickling

4). Gaya Sentrifugal

Tiga gaya pertama adalah akibat jatuhnya meterial dengan perbedaan

density tertentu dalam fluida. Sedangkan gaya sentrifugal dikarenakan bentuk dari

alat ini yang berbentuk spiral.

Spiral concentration banyak digunakan karena murah biaya operasinya,

kontinu, dan dalam keadaan steady, mekanisme pemisahan ini cepat dicapai. Alat

ni banyak digunakan di pabrik besi, batubara, dan pada pemisahan bijih oksida

logam.

A. Thin Film Concentration

Thin film concentration merupakan alat/proses pemisahan melalui aliran

fluida tipis dengan tebal merata dan sesuai dengan ukuran partikel yang akan

dipisahkan, yang mengalir melalui suatu bidang miring, serta shear pada fluida

sangat kecil.

Jika pada aliran tersebut ada partikel dengan ukuran sama tapi berbeda

densitynya, maka partikel ringan akan memiliki kecepatan lebih besar daripada

partikel berat, karena berada di lapisan atas. Jika partikel mempunyai density

sama tapi berbeda ukuran, maka partikel yang berukuran besar akan mempunyai

Laporan PraktikumTA – 404 Pengolahan Bahan Galian

1


kecepatan yang lebih besar, karena mempunyai luas permukaan yang lebih besar

pada saat terdorong aliran air.

Kecepatan aliran fluida pada suatu kedalaman Y dari dasar adalah :

Vy = ρf . g . sin

Di mana : ρf = density fluida x = tebal fluida

η = viskositas fluida α = kemiringan (slope)

Maka susunan partikel dalam suatu aliran laminer lapisan fluida tipis :

Paling atas : partikel kasar, ringan (density rendah)

Tengah : partikel kasar berat, halus dan ringan

Paling bawah : partikel halus berat

Saat partikel berada pada dasar bidang miring, gaya dorong aliran fluida

bekerja pada partikel selain gerak antara partikel dengan bidang sluice. Gaya

dorong akibat aliran fluida akan menekan luas Sehingga akan terjadi rolling

dimana gaya dorong berbanding lurus dengan luas permukaan dan jarak

pergeseran.

Tipe lain dari jenis pemisahan sejenis adalah flowing film concentration, di

mana tebal lapisan lebih besar dari ukuran partikel, sehingga shear dari fluida juga

berpengaruh pada proses stratifikasi partikel.

B. Mekanisme Pemisahan

Gaya-gaya yang bekerja pada partikel dalam aliran fluida adalah gaya

dorong air dan hindered settling, jika partikel belum sampai ke dasar. Jika partikel

berada di dasar, maka gaya-gaya yang bekerja adalah :

1). Dorongan air (Vair)

Pengaruh dari turunnya dari atas ke bawah melalui suatu bidang miring.

2). Gaya gesek

Terjadi akibat gesekan antara partikel yang bergerak dengan permukaan

spiral, yang dapat dirumuskan seperti di bawah ini :

Fd = 6 . η . r . Vr

η = viskositas fluida Vr = kecepatan partikel

r = jari-jari partikel Fd = gaya gesek

3). Gaya sentrifugal

Gaya yang timbul akibat bentuk alat yang spiral, dan dapat dirumuskan

menjadi :


2


Fc =

m = massa partikel r = jari-jari lingkaran spiral

v = kecapatan partikel Fc = Gaya Sentrifugal

Gaya gesek dan gaya sentrifugal bekerja secara berlawanan arah. Dari

rumus di atas terlihat bahwa partikel berat akan mengalami gaya sentrifugal paling

besar dan partikel kasar mendapat gaya gesek terbesar.

Jika Fc > Fd ; maka partikel akan terlempar menjauhi pusat spiral

Jika Fc < Fd ; maka partikel akan terpusat di tengah spiral

Gaya gesek Ff = f . m . g . cos θ, akan memperlambat gerak partikel, tetapi

tidak berpengaruh terhadap proses pemisahan partikel pada bidang miring adalah

gabungan dari fluida maupun partikel itu sendiri.

Cara kerja alat dengan memasukkan umpan dan air ke dalam feed box yang

kemudian disedot oleh pompa untuk dinaikkan ke puncak spiral paling atas. Pada

spiral yang paling bawah dipasang splitter untuk memisahkan material berat

dengan yang ringan. Pada umumnya konsentrat melalui spliter paling dalam,

kemudian midling di tengah, dan tailing di bagian pinggir.

C. Alat Spiral Concentration

Dari bentuk spiralnya, maka alat spiral concentration dibagi menjadi dua,

yaitu ;

1). Multi Off Take

Humprey Spiral Concentration

EBC Spiral Concentration

Reicherts Spiral

Vichers Spiral

2). Limited Off Take

Cyclo Spiral

Soviet Spiral Technology

Misscetinious Spiral

D. Variabel Alat Dan Variabel Operasi

Dalam proses pemisahan partikel menggunakan spiral concentration,

terdapat dua hal penting yang harus diperhatikan, yaitu :

1). Variabel Alat

1. Tipe spiral 4. Posisi spliter


3


2. Jumlah spiral 5. Ketinggian spiral

3. Penampang melintang helix dan diameter

2). Variabel Operasi

1. Derajat liberasi dan ukuran feed. 5. Selang ukuran feed

2. Laju pengumpanan 6. % solid umpan

3. Jumlah dan kecepatan aliran air pencuci (wash water)

4. Sifat-sifat material

III. Alat dan Material

1. Alat Humphrey Spiral

2. Wadar Penampung (konsentrat, middling dan tailing)

3. Timbangan

4. Lup (kaca pembesar) untuk grain counting

5. Umpan yang terdiri dari : Bijih casiterite (SnO2) dalam campuran Silika

(SiO2).

IV. Prosedur Percobaan

1. Pelajari cara kerja alat serta operating variable yang

perlu diatur.

2. Siapkan bijih yang akan dipisahkan.

3. Tangki diisi penuh dengan air, jalankan pompa.

Amati aliran air pada spiral. Aliran air diatur kontinu.

4. Masukkan umpan kedalam tangki secara teratur

0,5 kg/menit. Atur posisi splitter pada alat sehingga terjadi pemisahan

yang baik.

5. Amati produk yang diperoleh. Ambil cntoh dan

analisa kadarnya.

6. Ulangi percobaan 4, terhadap konsentrat yang

diperoleh, ambil contoh dan analisa kadarnya.


4


V. DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA

A. Data Praktikum

Berat Feed = 450 gram

I II III IV V

Hitam Putih Hitam Putih Hitam Putih Hitam Putih Hitam PutihI 14 7 12 4 12 7 8 4 11 5II 12 7 10 4 10 7 10 4 9 3III 15 6 15 3 10 5 11 5 13 3IV 14 8 12 4 7 5 8 4 10 3V 15 8 12 4 9 5 10 3 11 6

Berat konsentrat = 245 gram

I II III IV V


Berat Middling = 60 gram

I II III IV V


Berat Tailing = 63 gram

I II III IV V



5


B. Pengolahan Data

Berat Feed = 450 gram

HITAM PUTIH DL SiO2 DL SnO2 % SiO2 % SnO2

I 57 27 32.14 67.86 14.47 85.53II 51 25 32.89 67.11 14.90 85.10III 64 22 25.58 74.42 10.93 89.07IV 51 24 32.00 68.00 14.39 85.61V 57 26 31.33 68.67 14.01 85.99

Rata2 30.79 69.21 13.74 86.26

Berat konsentrat = 245 gram


I 49 24 32.88 67.12 14.89 85.11II 56 25 30.86 69.14 13.75 86.25III 52 24 31.58 68.42 14.15 85.85IV 46 26 36.11 63.89 16.80 83.20V 43 29 40.28 59.72 19.41 80.59

Rata2 34.34 65.66 15.80 84.20

Berat Middling = 60 gram


I 39 16 29.09 70.91 12.78 87.22II 46 21 31.34 68.66 14.02 85.98III 39 18 31.58 68.42 14.15 85.85IV 39 20 33.90 66.10 15.48 84.52V 39 19 32.76 67.24 14.82 85.18

Rata2 31.73 68.27 14.25 85.75

Berat Tailing = 63 gram


I 36 15 29.41 70.59 12.95 87.05II 45 20 30.77 69.23 13.70 86.30III 39 17 30.36 69.64 13.47 86.53IV 39 19 32.76 67.24 14.82 85.18V 37 17 31.48 68.52 14.10 85.90

Rata2 30.96 69.04 13.81 86.19


6


VI. Pembahasan

Dalam proses pemisahan partikel menggunakan spiral concentration,

terdapat dua hal penting yang harus diperhatikan, yaitu :

a). Variabel Alat

1. Tipe spiral

Tipe spiral berpengaruh terhadap kecepatan aliran alir, gaya sentrifugal

yang dihasilkan dan jenis aliran.

2. Posisi spliter

Posisi spliter menentukan seberapa ukuran berat yang akan ditampung

sebagai konsentrat, tailing dan midling.

3. Jumlah spiral

Pengaruh banyaknya spiral adalah untuk mendapatkan keadaan steady

state, di mana aliran air tidak turbulen. Semakin banyak jumlah spiral

akan semakin baik untuk keadaan steady state agar pemisahan

berlangsung dengan baik.

4. Ketinggian spiral

Ketinggian sprial akan berpengaruh terhadap kemiringan (slope) spiral,

yang akhirnya ikut menentukan apakah aliran fluida bersifat steady state.

5. Penampang melintang helix dan diameter

b). Variabel Operasi

1. Derajat liberasi dan ukuran feed.

Ukuran feed yang terlalu besar akan menyulitkan proses stratifikasi,

karena akan ada partikel-partikel yang tidak dapat bergerak akibat

tekanan air yang tidak kuat. Tetapi jika ukurannya terlalu kecil juga akan

menyulitkan, karena akan banyak mineral berharga yang masuk ke

tailing.

2. Selang ukuran feed

Selang ukuran umpan yang ideal adalah -35# sampai +48# (0,015 mm -

0,8 mm). Jika terlalu kecil dapat menyulitkan proses pemisahan, karena

tidak terjadi stratifikasi pada lapisan di atas fluida. Jika terlalu besar juga

akan menyulitkan pemompaan dan aliran air tidak cukup untuk

melakukan pemisahan.

3. Laju pengumpanan


7


Jika laju pengumpanan terlalu besar, maka tidak akan terjadi stratifiksasi

pada permukaan spiral. Karena terdapat tumpukan material yang tidak

sempat terpisahkan oleh aliran air. Tetapi laju pengumpanan yang terlalu

kecil juga tidak efisien.

4. Jumlah dan kecepatan aliran air pencuci (wash water)

Jumlah dan kecepatan aliran air pencuci ikut menentukan apakah aliran

fluida bersifat steady state. Hal ini dipengaruhi oleh kekuatan motor yang

digunakan untuk memompa air dari tangki penampungan kembali ke atas

spiral yang paling tinggi.

5. Persen solid umpan

Idealnya persen solid pada umpan adalah 15%. Pengaruhnya adalah

terhadap penciptaan kondisi hindered settling. Persen solid yang terlalu

besar akan menyulitkan pempompaan, sedangkan jika terlalu kecil jadi

tidak ekonomis.

6. Sifat-sifat material

VII. Kesimpulan

1. Humprey Spiral merupakan salah satu alat pemisahan mineral secara

konsentrasi gravitasi (gravity concentration)

2. Kadar rata-rata cassiterite (SnO2) dalam percobaan ini :

Umpan (feed)= 86.26% SnO2

Konsentrat = 84.20% SnO2

Middling = 85.75% SnO2

Tailing = 86.19% SnO2

3. Recovery dari jig adalah 65,07%

4. Ratio of Concentration adalah 0,54444

5. Efesiensi alat adalah 94,67%

VIII. Daftar Pustaka

1. John M. Currie, Unit Operation in Mineral Processing, John Wiley and Sons.

2. B.A. Wills, Bsc, Ph.D., C.Eng., MIMM, Mineral Processing Technology,

Pergamon Press, 4th edition.

3. Pryor, E.J., Mineral Processing, London, 1974

4. Kelly & Spottiswood, Introductory to Mining Processing.


8


LAMPIRAN

JAWABAN PERTANYAAN

1. Pada umumnya bijih yang diolah dengan Hunprey Spiral adalah bijih yang

mempunyai perbedaan density yang cukup besar antara mineral berharganya

dan mineral pengotornya. Seperti bijih besi, kromit, cassiterite, zircon, rutile,

monazite, dan batubara.

2. Gaya-gaya yang bekerja pada partikel mineral yang menyebabkan terjadinya

pemisahan adalah :

Dorongan air (Vair)

Pengaruh dari turunnya dari atas ke bawah melalui suatu bidang miring.

Gaya gesek

Terjadi akibat gesekan antara partikel yang bergerak dengan permukaan

spiral, yang dapat dirumuskan seperti di bawah ini :

Fd = 6 . η . r . Vr

η = viskositas fluida Vr = kecepatan partikel

r = jari-jari partikel Fd = gaya gesek

Gaya sentrifugal

Gaya yang timbul akibat bentuk alat yang spiral,dan dapat dirumuskan

menjadi :

Fc =

m = massa partikel r = jari-jari lingkaran spiral

v = kecapatan partikel Fc = Gaya Sentrifugal

3. Fungsi hydrocyclon yang terdapat pada alat 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.

4. Pengaruh faktor berikut terhadap efesiensi pemisahan :

Laju pengumpan

Jika laju pengumpanan terlalu besar, maka tidak akan terjadi stratifiksasi

pada permukaan spiral. Karena terdapat tumpukan material yang tidak


9


sempat terpisahkan oleh aliran air. Tetapi laju pengumpanan yang terlalu

kecil juga tidak efisien.

Selang ukuran umpan

Selang ukuran umpan yang ideal adalah -35# sampai +48# (0,015 mm -

0,8 mm). Jika terlalu kecil dapat menyulitkan proses pemisahan, karena

tidak terjadi stratifikasi pada lapisan di atas fluida. Jika terlalu besar juga

akan menyulitkan pemompaan dan aliran air tidak cukup untuk

melakukan pemisahan.

Persen solid

Idealnya persen solid pada umpan adalah 15%. Pengaruhnya adalah

terhadap penciptaan kondisi hindered settling. Persen solid yang terlalu

besar akan menyulitkan pemompaan, sedangkan jika terlalu kecil jadi

tidak ekonomis.


10

Humphrey Spiral

Documents

Transcript of Humphrey Spiral