Modul_4 Konsentrasi Gravitasi

Modul – 4 : Pengolahan Bahan Galian – 4. 1

Modul – 4

KONSENTRASI GRAVITASI BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Proses pemisahan mineral secara gravitasi masih tetap digunakan saat ini terutama

untuk endapan plaser (timah, emas, pasir besi dll). Metode ini bekerja berdasarkan

perbedaan Berat Jenis (BJ) antara mineral berharga dengan mineral gangue. Umumnya

mineral-mineral bijih (berharga) memiliki berat jenis yang tinggi, sedangkan mineral

tidak berharga berat jenisnya rendah.

B. Ruang Lingkup Isi

Modul ini membahas tentang prinsip dasar pemisahan secara gravitasi dan peralatan

yang digunakan. Isi modul disajikan selama 2 kali pertemuan dengan metode kombinasi

antara ceramah dan colaborative learning.

Adapun materi yang akan dibahas dalam modul ini adalah

1. Prinsip Dasar Konsentrasi Gavitasi

2. Jigging

3. Meja Goyang (Shaking Table)

4. Spiral Consentrator

5. Dense Médium Separation

C. Kaitan Modul

Modul ini merupakan modul ketiga setelah mahasiswa mempelajari modul tentang

sizing dan klasifikasi

D. Sasaran Pembelajaran Modul Setelah mempelajari modul ini, mahasiswa akan dapat :

1. Menjelaskan prinsip dasar pemisahan mineral secara gravitasi

2. Menjelaskan tipe-tipe peralatan yang digunakan dalam proses konsentrasi

gravitasi

3. Menjelaskan kelemahan dan kelebihan tiap jenis-jenis peralatan.


4. Menentukan jenis peralatan yang cocok untuk mineral tertentu.

BAB II PEMBELAJARAN A. Prinsip Dasar

Konsentrasi Gravitasi :

Pemisahan mineral berdasarkan berat jenisnya dalam suatu medium fluida,

dengan menggunakan perbedaan kecepatan pengendapan.

Berdasarkan gerakan fluida, ada tiga cara pemisahan secara gravitasi :

a. Fluida tenang, contoh : DMS (Dense Medium Separation).

b. Gerak fluida horiSontal, contoh : sluice box, meja goyang, spiral concentrator.

c. Aliran fluida vertikal, contoh : jigging.

Konsentrasi gravitasi pada mineral-mineral yang mempunyai perbedaan massa jenis

yang menyolok sehingga terjadi:

- kelompok mineral dengan massa jenis tinggi

- kelompok mineral dengan massa jenis rendah

dan salah satu dari kelompok mineral tersebut akan menjadi konsentrat.

A.1 Kriteria Konsentrasi Estimasi/perkiraan apakah konsentrasi gravitasi dapat diterapkan untuk memisahkan

mineral-mineral yang mempunyai perbedaan berat jenis serta selang ukuran yang bisa

dipakai, dapat diperkirakan dari kriteria konsentrasi dari Taggart.

Kriteria konsentrasi dari Taggart dirumuskan secara empirik sebagai berikut :

Kriteria Konsentrasi (KK) = ''

ρρρρ

−−

R

B

dimana : �B = berat jenis mineral berat

�R = berat jenis mineral ringan

�’ = berat jenis media

Kriteria Konsentrasi (KK) :

• Bila KK > 2,5 atau KK < -2,5 :

Pemisahan mudah dilkukan pada berbagai ukuran sampai ukuran yang halus


sekalipun ( sampai 200 mesh).

• Bila KK = 2,5 - 1,75 :

Pemisahan berlangsung efektif sampai ukuran 100 mesh.

• Bila KK = 1,75 - 1,50 :

Pemisahan masih memungkinkan sampai ukuran 10 mesh, tetapi sukar

dilakukan.

• Bila KK = 1,50 - 1,25 :

Pemisahan masih memungkinkan sampai ukuran 1/4 inchi, tetapi sukar

dilakukan.

• Bila KK < 1,25 :

Proses relatif tidak mungkin, masih bisa mungkin dengan modifikasi perbedaan

gaya berat.

Contoh:

Galena BJ = 7,5

Kwarsa BJ = 2,5

Dengan media air maka KK = 15,215,7

−− = 4,3

Dengan demikian mineral galena dapat dengan mudah dipisahkan dari mineral

kwarsa di dalam media air.

A.2 Settling Ratio (Nisbah Pengendapan)

Settling ratio dirumuskan sebagai berikut :

n

rr

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−

=''

1

2

2

1

ρρρρ

dimana : r1 = Jari-jari (diameter) min. ringan

r2 = Jari-jari (diameter) min. berat

r1 = berat jenis mineral ringan

r2 = berat jenis mineral berat

r’ = berat jenis media.


n = 0,5 → Stokes

= 1 → Newton

Free settling ratio →�' = 1 (medium air)

Hindered settling ratio →�' ≠ 1 (medium bukan air, tetapi suspensi)

Equal Settling :

Butiran mineral yang berbeda ukurannya, mengendap dengan kecepatan yang

sama

Contoh:

Galena dan kwarsa dalam air

* 15,2

17

2

1

−−

=rr = 4

Maka jika diameter kwarsa besarnya sama dengan empat kali diameter galena

maka partikel-partikel kwarsa dan galena akan mengendap dengan kecepatan

pengendapan yang sama di dalam media air, sehingga sulit dipisahkan. Agar

dapat dipisahkan maka selang ukuran harus diperkecil.

Jika medianya adalah media berat dengan berat jenis = 3 :

* 35,2

37

2

1

−−

=rr =

21

4

− = -8

Maka selang ukuran menjadi semakin lebar agar tidak terjadi equal settling.

Efek-efek yang mempengaruhi pemisahan :

1) Frekuensi stroke

2) Selang ukuran mineral-mineral yang akan dipisahkan

3) Ukuran, bentuk, BJ mineral

4) Densitas, ukuran bed, tebal bed

5) Ukuran lubang screen

6) Kecepatan hydraulic water

A.3 Proses Stratifikasi

Tiga efek yang menyebabkan proses stratifikasi :


a. Hindred settling classification

b. Differential accleration pada awal jatuh

c. Consolidation trickling pada akhir jatuh

a. Hindered settling

Pengendapan dari sekelompok partikel yang berkumpul menjadi satu, bukan

pengendapan bebas dari satu partikel.

''

1

2

2

1

ρρρρ

−−

=rr �' ≠ 1 (mediumnya suspensi daripada bed + air)

b. Differential acceleration pada awal jatuh

Pada waktu yang relatif singkat (awal jatuh) partikel dengan berat jenis lebih besar

akan mempunyai jarak tempuh yang lebih besar dari pada partikel yang berat jenisnya

kecil.

F = m . a

RgmmdtdVm −−= ).'(.

R = tahanan ( = 0, pada awal jatuh)

gm

mmdtdV .'−

= → gdtdV

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=ρρ '1

ρ’ = specific gravity padatan (solid)

ρ = specific gravity fluida

Contoh :

Galena dan kwarsa dalam suspensi dengan SG = 2,0 dan ukuran sama besar

13

5,05,2

75

5,25,0

75

5,221

721

===−

−= x

rr

K

G → Galena 3x lebih cepat daripada kwarsa.

m’.g

R

m.g


c. Consolidation trickling

Partikel-partikel kecil mengatur dirinya di antara partikel besar, sesuai dengan BJ

nya. Pemisahan biasanya dilakukan dalam suatu media (air) sehingga dinamika fluida

sangat berpengaruh. Media udara bisa juga dipakai tetapi lebih disukai media air karena

selain lebih mudah dalam penanganannya, perbedaan berat jenis (ρs- ρf) akan lebih berarti

dengan makin besarnya harga ρf (berat jenis fluida).

A.4 Peralatan

Seperti telah disebutkan sebelumnya, alat konsentrasi gravitasi yang banyak dipakai

antara lain :

1) Jig

2) Shaking table (meja goyang)

3) Sluice box

4) Spiral

B. Jigging

B.1 Prinsip Kerja Jig

Prinsip kerja jig dapat digambarkan sebagai berikut :

1) Perbedaan percepatan, dalam waktu yang relatif singkat partikel dengan berat jenis

lebih besar akan mempunyai jarak tempuh yang lebih besar dari pada partikel yang

berat jenisnya lebih kecil. (= differential acceleration)

2) Hindered settling : bukan pengendapan bebas dari satu partikel, melainkan dari

sekelompok partikel yang menjadi satu.

3) Interstitial trickling : partikel kecil dapat lolos di antara partikel besar.


Gambar 4. 1 Tiga Mekanisme Kerja Jig

Gambar 4. 2 Skematik Siklus Proses Pemisahan dengan Jigging

(A) Pulsion (B) Differential accelaration (C) Hindered settling (D) Interstitial trickling


Gambar 4. 3 Aliran Dan Distribusi Partikel Dalam Jigging

B.2 Pengambilan Produk

Ada dua cara pengambilan produk pada proses jigging :

a) On the screen jigging (Jerman) : tidak lolos, stratifikasi.

b) Through the screen jigging (Inggris) : lolos screen.

Gambar 4. 4 Pengambilan Produk - Over The Screen


Gambar 4. 5 Pengambilan Produk - Through The Screen

Gambar 4.6 Denver Mineral Jig

C. Shaking Table (Meja Goyang)

C.1 Prinsip Kerja Shaking Table

Pada shaking table, bekerja efek sluicing yang dikombinasikan dengan riffle dan

gaya sentak yang tegak lurus arah aliran. Sebagai ilustrasi dapat dilihat pada gambar-

gambar berikut ini.


Gambar 4. 7 Skematik Shaking Table

Gambar 4. 8 Gerak Partikel Dalam Shaking Table


Gambar 4. 9 Pengaruh Riffle Dalam Shaking Table

C.2 Variabel-variabel yang Berpengaruh

Variabel-variabel yang mempengaruhi hasil kerja meja goyang antara lain :

1) Riffle

- macamnya, tingginya

2) Material pelapis deck

- kekasaran permukaan

3) Mekanisme head motion

- percepatan/perlambatannya

4) Cara pengumpanan (feeding)

5) Amplitudo/Frekwensi

6) Variabel yang setiap saat bisa diatur

- kemiringan meja, %-solid umpan, wash water, posisi produk.


D. Spiral Concentrator

Pada spiral concentrator, bekerja efek sluicing (peluncuran) yang dikombinasikan

dengan gerakan memutar semua komponen yang ada dalam umpan.

Gambar 4. 10 Gerak Partikel Dalam Spiral Concentrator

Gambar 4. 11 Irisan melintang suatu spiral


Gambar 4. 12 Kenampakan suatu model spiral concentrator

E Dense Medium Separation

E.1 Prinsip Pemisahan

Dense medium separation (DMS) merupakan proses konsentrasi yang bertujuan

memisahkan mineral berat dari pengotornya, biasanya mineral ringan dengan

menggunakan media pemisahan yang tidak hanya terdiri dari air saja. Dua produk yang

dihasilkan berupa apungan (float) dan endapan (sink).

Secara skematik pemisahan pada proses DMS ini dapat digambarkan sebagai

berikut :


Gambar 4. 13 Skema pemisahan pada proses DMC

Teknik pemisahan antara apungan dan endapan ini dapat dilakukan dengan berbagai

macam cara, antara lain :

1) Medium yang diam.

2) Medium yang selalu diaduk.

3) Memakai dua medium yang berbeda densitasnya.

4) Pemisahan dengan bantuan gaya sentrifugal.

5) Digunakan cairan berat sebagai medium.

6) Autogenous media (mineral itu sendiri sebagai media).

E. 2 Media Pemisahan

Secara umum media pemisahan yang akan digunakan harus memiliki syarat-syarat

sebagai berikut :

- stabil/tidak bereaksi.

- mudah diperoleh kembali (di-recovery)

- mudah dipisahkan dari produk sink/float

Media pemisahan ini bisa berupa campuran antara air dengan mineral-mineral

(padatan) tertentu yang mempunyai berat jenis cukup tinggi dan berukuran sangat halus

sehingga membentuk suspensi atau berupa larutan berat yang mempunyai berat jenis yang

juga cukup tinggi.

Persyaratan mineral (padatan) agar dapat digunakan sebagai media pemisahan,

disamping syarat-syarat yang telah disebutkan di atas adalah :

- mempunyai kekerasan tertentu

- tidak mudah mengendap

- tidak mengotori mineral yang akan dipisahkan

- sifat kimia stabil

Medium BJ = X

Feed

Float Sink

MineralBJ<X

Mineral BJ>X


- berat jenis tinggi

Contoh media pemisah berupa suspensi padatan dan air yang sering dipakai antara lain:

- air + magnetite halus BJ = 1250 - 2200 kg/m3

- air + ferro silikon BJ = 2900 - 3400 kg/m3

- air + magnetite + ferrosilikon BJ = 2200 - 2900 kg/m3

- air + galena

Contoh media pemisah yang berupa larutan berat antara lain :

- Tetra bromo ethana ( CHBr2 , BJ = 2,96 kg/l)

- Bromoform ( CHBr3 , BJ = 2,85 kg/l)

Pengencer : Aceton (BJ = 0,79 kg/l)

- Methylene iodida (BJ = 3,32 kg/l)

- Carbontetrachlrorida (CCl4 , BJ = 1,50

Mengingat cairan berat ini mahal dan bersifat racun maka tidak digunakan dalam

skala industri. Pemakaiannya hanya dalam skala laboratorium untuk sink & float test (uji

endap apung) saja (karena mudah dalam pengaturan BJ-nya).

E.3 Peralatan

Peralatan yang dipakai dalam proses konsentrasi dengan dense medium separation

ini secara skematik dapat dilihat pada Gambar 4.14.

Gambar 4.14 Skematik Dari Drum-Type Vessel Separator (Wemco)


BAB III. PENUTUP

Pada akhir pertemuan dilakukan umpan balik tentang modul yang telah dipelajari

serta kaitannya dengan modul berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Burt, R.O., 1984., Gravity Concentration Technology., Elsevier., Amsterdam. 2. Kelly, E.G & Spottiwood, D.J., 1982., “Introduction to Mineral Processing”., John

Wiley & Sons, New York. 3. Priyor, E.J, 1965., “Mineral Processing”., Elsevier, Amsterdam

Modul_4 Konsentrasi Gravitasi

Documents

Transcript of Modul_4 Konsentrasi Gravitasi