Kuliah 3 Crushing 2012
-
Upload
dede-rahmat-kurnia -
Category
Documents
-
view
91 -
download
0
Transcript of Kuliah 3 Crushing 2012
Pengolahan Mineral
Kominusi
Uraian
Prinsip Kominusi
Teori Kominusi
Grindability
Crushing
Primary crushing
Secondary Crusher
Crusher circuit and control
Prinsip kominusi (1/2)
Regangan pada kisi kristal baik
tekan atau tarik yang dapat
menyebabkan perpatahan pada
material (bijih).
Adanya konsetrasi tegangan pada
ujung retakan, membantu dalam
memecah bijih.
Fracture mechanics !
Energi yang diperlukan untuk
kominusi dapat dikurangi dengan
penambahan air atau kimia yang
ter-adsorb di permukaan bijih.
Prinsip kominusi (2/2)Pemecahan padatan bijih dicapai dengan
crushing, impact, and attrition, dan melalui
ke-3 mode patahan (tekan, tarik, dan
geser) dan dapat diatur sesuai dengan
mekanika dan jenis pembebanannya.
Ketika batuan bijih berbentuk tidak
beraturan dikenai beban tekan, tarik atau
geser, maka batuan tsb. Akan terpecah
menjadi 2 jenis ukuran.
Ukuran besar akibat pengaruh beban tarik,
Ukuran kecil akibat pengaruh beban tekan
dan geser.
Teori Kominusi (1/6)
Teori yang memperhitungkan hubungan antara energi input dengan ukuran partikel.
Belum ada teori yang mapan…!
Permasalahan terbesar…sebagian besr energi input mesin crushing/grinding diserap oleh mesin itu sendiri dan sebagian kecil dari energi itu untuk memecah material.
Pada ball mill hanya 1% dari total energi input yang digunakan untuk reduksi ukuran.
Teori Kominusi (2/6)
Faktor lain adalah sifat plastis material. Energi untuk mengubah bentuk tanpa menghasilkan permukaan baru.
Semua teori kominusi mengasumsikan semua material rapuh.
Teori tertua, Von Rittinger (1867):
“energi yang dikonsumsi untuk reduksi ukuran sebanding dengan luas permukaan baru yang dihasilkan”.
Teori Kominusi (3/ 6)
Hukum Rittinger:
dimana:
E = energi input
D1 = ukuran partikel awal
D2 = ukuran partikel akhir
K = konstanta
Teori Kominusi (4/ 6)
Hukum Kick (1885):
“ kerja yang diperlukan sebanding dengan
reduksi volume dari partikel”
JIka rasio reduksi R = f/p dimana f=
diameter umpan dan p=diameter produk,
maka
Energi input ~ log R/log 2
Teori Kominusi (5/6) Hukum Bond (1952): “input kerja sebanding dengan panjang
ujung retakan baru yang dihasilkan dari pecahnya partikel, dan
sama dengan kerja dari produk dikurangi kerja dari umpan”.
Persamaan Bond:
dimana,
W: work input dalam kw.jam/ton;
Wi: work index parameter kominusi yang menggambarkan
ketahanan material terhadap crushing dan grinding kw.jam/ton
yang diperlukan untuk mereduksi ukuran material scr teoritik dari
ukuran umpan 80% melalui 100 mikron.
P: diameter produk (mikron), 80% pada ukuran tsb;
F: diameter umpan (mikron, 80% pada ukuran tsb
Teori Kominusi (6/6 ) Hukki (1975), menyatakan bahwa hubungan antara energi
dan ukuran partikel adalah gabungan dari ketiga teori tsb.
Kemungkinan pecahnya partikel dalam kominusi, sangat
besar utk partikel besar dan berkurang untuk partikel kecil.
Teori Kicks akurat untuk rentang crushing dia. 1 cm;
Teori Bond sesuai untuk rentang konvensional rod-mill dan
ball mill;
Teori Rittinger sesuai untuk rentang grinding halus 10 -
1000 mikron
Grindability Tingkat kemudahan material untuk dikominusi. Data dari uji
grindability digunakan untuk mengevaluasi efisiensi crushing
dan grinding.
Grindability Penentuan indeks kerja tidak mudah, Berry & Bruce (1966)
mengembangkan metode komparasi untuk menentukan
grindability bijih.
Metode ini menggunakan data grindabilitas bijih yang telah
diketahui
r: bijih referensi, t: bijih yang diuji, sehingga berlaku:
CRUSHER
Crushing (penghancuran) Merupakan tahapan mekanik dalam proses kominusi dengan tujuan
untuk membebaskan mineral berharga dari pengotor.
Primary crusher: Umpan sekitar
1,5 m produk 10 – 20 cm
Umumnya berada pada
bagian pertambangan
Secondary crusher: Umpan 10- 20 cm
produk 0,5 – 2 cm
Umumnya berada pada
bagian pemrosesan mineral
Jenis
penghan
curan
Ukuran
umpan
(mm)
Ukuran
produk
(mm)
Kasar 1500 - 300 300 - 100
Sedang 300 - 100 50 - 10
Halus 50 - 10 10 - 2
Bagan umum
crushing plant
Primary crusher
secondary crusher
Tertiery crusher
Sirkuit crusher
Konfigurasi Crusher bisa dalam bentuk (a) sirkuit terbuka atau (b) sirkuit tertutup
Primary crusher
Terdapat dua jenis crusher :
Jaw, menurut titik ayun
Blake
Dodge
universal
gyratory
Jenis jaw crusher
Blake crusher
Single toggle double toggle
Konstruksi Jaw crusher
Dibuat dari baja cor dengan lining dari
baja mangan, Ni-hard, baja cor paduan Ni-
Cr.
Kecepatan jaw crusher: 100-350 rev/min
Rentang ukuran bijih diproses jaw crusher:
1680 - 2130 mm
Laju penghancuran: 725 t/jam
Gyratory crusher
Gyratory crusher
Digunakan utamanya di permukaan,
meskipun sebagian kecil di bawah tanah.
Terdiri dari spindle panjang yang
dilengkapi dengan conical baja
penghancur.
Kecepatan putar 85-150 rev/min.
Kapasitas 900 ton/jam.
Ukuran bijih 1370 mm dengan laju 5000
ton/jam, konsumsi daya 750 kw.
Gyratory crusher
Konstruksi gyratory crusher: baja tuang dengan pelindung dari baja mangan.
Jaw atau gryratory crusher?
Faktor utama pemilihan:Ukuran bijih
Kapasitas yang disyaratkan
Gyratory crusher:Kapasitas tinggi,
Relatif lebih efisien dibanding jaw,
Jaw crusher:Ukuran bongkah lebih penting,
Jika t/jam < 161,7 (m2) gunakan jaw
Kapasitas volumetrik
Jaw crusher:B: lebar dalam crussher (m)S: setting bukaan (m)s: lemparan (m)a: sudut nipn: kecepatan crusher (rpm)k: konstanta material 1,5 – 2
Gyratory: D: diameter luar mantel kepala pada titik pengeluaran (m)K : konstanta material 2-3
Secondary crusher
Maksimum umpan dia 15 cm
Untuk bijih logam biasa menggunakan
crusher kerucut.
Crusher tertier memiliki disain yang sama
dengan sekunder,
Cone crusher - simone
Cone crusher
Gyratory crusher dimensi bukaan umpan dan diameter mantelCone crusher diameter dari kerucut
Cone crusher
StandardShort head cone crusher
Cone crusher
Gyradisc crusher
-Sejenis cone crusher untuk memproduksi material yang sangat halus.- sering dijumpai di industri tambang galian yang mengandung pasir dominan
Rhodax crusher
-Disebut juga inertial cone crusher- berbasis pada ‘ interparticle compression crushing’- 3 parameter yang bisa diatur:
- gap antara cone dan ring- total momen statis dari massa tak seimbang,- kecepatan rotasi dari massa tak seimbang
Roll crushing
Tooth crushing mills
High pressure grinding roll
Hammer and impact crusher
hammer impact
Tidco-duopactor crusher
Vertical shaft impact crusher
Rotary breaker
Diameter 1,8 – 3,6 m
Crushing circuit
Pyhasalmi crushing circuit
Split online
Simulasi dan kontrol
Grinding
Merupakan tahap akhir proses kominusi.
Partikel direduksi ukuran dengan
kombinasi impak dan abrasi, kering atau
basah.
Dilakukan dalam grinding mills, yang
diklasifikasikan menjadi dua yi:
Tumbling mills
Stirred mills
Tumbling mills Tumbling mills:
Digunakan untuk proses grinding kasar.
Umpan: 5-250 mm, produk: 40 – 300 mikron.
Grinding medium: batang baja, bola atau batuan
bijih.
Stirred mills:
Mill shell dalam kondisi statis, baik horisontal
maupun vertikal,
Pergerakan terjadi akibat perpindahan pengaduk
internal, rotasi atau agitasi.
Ukuran produk: 15-40 mikron dan < 15 mikron.
Energi pada Grinding
Konsumsi energi pada proses grinding merupakan
konsumsi terbesar dalam pemrosesan mineral.
Crushing: 2,2kWh/t
Grinding: 11,6
Flotasi: 2,6
Mayoritas energi pada proses grinding diubah menjadi:
panas, suara dan rugi-rugi lainnya, hanya sebagian
kecil untuk memecah partikel.
Mekanisme grinding
Konstruksi Tumbling Mill
Terdapat 3 jenis tumbling
mills:
Batang (rod)
Bola (ball)
Autogenous.
Konstruksi tumbling mills:
Shell
Mills Ends
Trunions and bearings
Konstruksi Tumbling Mill: shell
Shell
Di-desain untuk
pembebanan tinggi
dan kejut.
Dibuat dari plat baja
yang dirol dan di-las
Sambungan ke
trunnion heads
menggunakan flange
yang dibuat dari baja
cor.
Konstruksi Tumbling Mill: Mills
End Mills End atau
Trunnion head dibuat dari BTN atau BTK jika dia< 1 m.
Dia>1 m dibuat dari baja cor, yang relatif lebih ringan.
Bagian kepala bisa diberi rusuk untuk penguatan, rata, konikal atau cakram.
Konstruksi Tumbling Mill:
Trunnions and bearings Dibuat dari BTK atau
baja tuang dan dibaut
atau tersambung scr
integral dengan ujung
plat utk mill kecil.
Permukaan dipoles
utk mengurangi friksi.
Dibuat dari Besi tuang
kualitas tinggi dengan
lining 120-180o BT
Putih.
Housing dari baja dan
Konstruksi Tumbling Mill:
Trunnions and bearings
Untuk mills kecil
pelumasan dengan
gemuk.
Pelumasan oli
digunakan untuk mills
besar.
Roller bearing, bisa
juga digunakan untuk
mills besar agar
mampu menahan
bobot lebih tinggi
dibanding bantalan
Konstruksi Tumbling Mill: Drive
Tumbling mills kecil umumnya diputar oleh penggerak mula melalui V belt.
Mill besar diputar dengan trunnion drive, 2 atau 3 tingkat kecepatan. Konstruksi Tumbling Mill: Trunnions and bearings
Dikembangkan juga penggerak tanpa roda gigi dia. 6,5 m dan p. 9 m di Norwegia.
Keuntungan gearless: kapasitas variabel kecepatan, tidak ada batasan disain daya, efisiensi penggerak tinggi,
Konstruksi Tumbling Mill: Liners
Liners, merupakan
permukaan yang
berhubungan langsung
dengan proses kominusi.
Syarat: tahan impak,
tahan aus, mendorong
pada pergerakan umpan.
Liners harus ber-profil
untuk meingkatkan daya
angkat umpan,
menambah impak dan
crushing.
Konstruksi Tumbling Mill: Liners
Rod mill liners: Baja paduan
Besi tuang
Paduan Ni
Ball mill liners: Besi tuang putih,
Baja Mn cor
Baja Cr cor
Paduan Ni
Bahan liner lainnya, karet
Karet memiliki
kelemahan, spt: Konsumsinya medium
tinggi,
Lebih tebal dari baja
menurunkan kapasitas
mills
Tidak layak untuk proses
yang perlu tambahan
reagen flotasi ke dalam
mills atau temp > 80oC.:
Kelebihan karet:
Bentuk tidak berubah pada
gaya impak rendah,
meskipun jika terlalu tinggi,
Konstruksi Tumbling Mill: Liners
Konsep lining lainnya untuk ball mill:
angular spiral lining.
Bentuk penampang lingkaran pada mill
konvensional diubah menjadi penampang
persegi yang pada tiap sudutnya
ditambahkan karet sebagai lining nya,
disusun membentuk spiral pada arah yang
berlawanan dengan putaran mill.
Bentuk lining ini dapat mengurangi energi
dan konsumsi medium grinding.
Konstruksi Tumbling Mill: Liners Paten teknologi baru dalam lining: „magnetic
metal liner dikembangkan oleh China Metallurgical Mining Corp.
Magnet menjaga lining kontak dengan shell baja dan plat tutup tanpa penggunaan baut.
Gaya magnet membentuk lapisan bijih pada liner, membentuk lapisan protektif setebal 30-40 mm.
Telah digunakan lebih dari 300 ball mill skala penuh.
Keuntungan lain: liner menjadi lebih tipis dan ringan dari konvensional
baja mangan. Volume Mill efektif besar, Berat mill dikurangi.
Konstruksi Tumbling Mill: feeder Jenis susunan pengumpanan mill
bergantung pada:Sirkuit terbuka atau tertutup,
Basah atau kering.
Ukuran dan laju umpan.
Dry mills biasa diumpan dengan vibratory feeder.
Wet mills diumpan dengan:Spout feeder
Drum feeder
Combination drum-scoop feeder.
Konstruksi Tumbling Mill:
Feeder –spout feeder
drum feeder
scoop feeder
consisting of a cylindrical
or elliptical chute supported
independently of the mill, and
projecting directly into the trunnion
liner.
Material is fed by gravity through
the spout to feed the mills.
Drum feeders (Figure 7.13) may
be used as an alternative to a spout feeder
when headroom is limited. The entire mill feed
enters the drum via a chute or spout and an
internal spiral carries it into the trunnion liner.
The drum also provides a convenient method
of adding grinding balls to a mill.
New material
is fed directly into the drum, while
the scoop picks up the classifier
sands for regrinding.
Scoop feeders are sometimes
used in place of the drum-scoop
combination when mill feed is in
the fine-size range.
Jenis mill: Rod mills –center peripheral discharge mills
end peripheral discharge mills overflow mills
The short path and steep gradient give a coarse grind
with a minimum of fines, but the reduction ratio is
limited.
This type of mill is used mainly for dry and damp
grinding, where moderately coarse products are
involved.
This type of mill is used only for wet grinding
and its principal function is to convert crushingplant
product into ball-mill feed.
Rod mills – mekanisme grinding
The grinding action results from line contact of the rods on the ore particles;
the rods tumble in essentially a parallel alignment, and also spin, thus acting rather like a
series of crushing rolls.
The coarse feed tends tospread the rods at the feed end, so producing a wedge- or cone-
shaped array. This increases the tendency for grinding to take place preferentially on
the larger particles, thereby producing a minimum amount of extremely fine material.
Jenis mill: Ball mills –
grate discharge mill
hardinge mill
grinding media
Jenis mills: autogenous mills –
bagian AG
jenis pulp lifter
Jenis mill:Vibratory mills
Tower mills
Jenis mill:
Stirred mills - IsaMill
Stirred media mills
Jenis mill:
table and roller millspendulum roller mills
Grinding circuit –
single stage open
cyclone and screen in the closed circuit
Two-stage grinding circuit