Size Reduction OTK fix.doc
-
Upload
tunjung-hay -
Category
Documents
-
view
355 -
download
41
description
Transcript of Size Reduction OTK fix.doc
INTISARI
Percobaan Size Reduction bertujuan untuk menentukan Redection ratio
(R), Grindability (Q), energi yang dibutuhkan untuk mereduksi bahan dengan
kapasitas berbeda-beda serta menentukan konstanta kick dan rittinger.
Size Reduction adalah operasi untuk memperkecil ukuran suatu padatan
dengan cara memecah, memotong, menggerus, menggiling bahan sampai
didapat ukuran yang diinginkan. Metode yang digunakan dalam operasi Size
Reduction adalah metode shieving, yaitu metode pemisahan partikel yang
diperoleh dari suatu alat screen dengan mesh yang berbeda-beda.
Percobaan dilakukan dengan batu bata yang berukuran 1,5 cm, 2,5 cm,
3,5 cm, dan 4,5 cm dengan berat masing-masing 200 gram, 300 gram, dan 400
gram. Pada awal percobaan dilakukan pengukuran arus kosong tanpa beban
yang mengalir pada alat Hammer Mill. Setelah itu bahan dimasukkan kedalam
alat Size Reduction kemudian, dilakukan pengukuran arus yang dicatat tiap detik.
Produk yang didapatkan kemudian diayak dengan screen shieving dengan ukuran
ayakan 0.601 mm; 0.3375; 0.178; dan 0.053, setelah itu produk yang tertahan di
ayakan diukur beratnya.
Dari percobaan diperoleh data bahwa Konstanta Kick untuk berat 200 gram K = 1643,3, Berat 300 gram K = 3927,8, dan berat 400 gram K =4809,9,
sedangkan, harga konstanta Rittinger untuk berat 200 gram K =-411,37, Berat 300 gram K = -290,59, dan Berat 400 gram K =-589,8. Lalu untuk nilai reduction ratio, grindability, dan energi penggerusan memiliki nilai yang berbeda untuk tiap variabel. Semua Data-data terlampir dalam hasil percobaan dan lembar perhitungan.
Berdasarkan percobaan, didapatkan reduction ratio yang semakin besar
untuk diameter feed yang semakin besar pula. Energi yang terpakai untuk
mereduksi feed dipengaruhi oleh diameter dan massa umpan masuk. Pada hasil
percobaan ini didapatkan pula nilai konstanta kick dan rittinger untuk masin-
masing variabel massa.
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
. = C (D vol)3
D vol =
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 : Berbentuk kubus dengan ukuran (1,5 cm,
2,5 cm, 3,5 cm, 4,5 cm)
- Berat batu bata : 200 gram; 300 gram; 400 gram
2. Variabel berubah
- Waktu pengayakan : 10 menit sampai berat konstan
III.3 Gambar Alat Utama
Gambar 3.1 Gambar Alat Hammer Mill-Crusher
III.4 Respon
1. Ukuran partikel
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.
rotor
screen
hammer
rod
umpan masuk
produk keluar
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.
BAB IV
HASIL PERCOBAAN
IV.1 Reduction Ratio dan Energi Penggerusan
Tabel 4.1. Hubungan Antara Reduction Ratio, Diameter Umpan, Diameter
Produk, dan Energi Penggerusan
Berat D feed (mm)
d (mm) R t (jam) Q (kg/jam) E penggerusan
200gram
15 0,058454924 256,6079788 0,001666667 120 7287,6042
25 0,056207103 444,7836447 0,002222222 90 5635,747248
35 0,059194468 591,271472 0,001944444 102,8571429 8356,452816
45 1,1695 38,47798204 0,002777778 72 4534,50928
300 gram
15 0,056558176 265,2136455 0,002222222 135 7352,382904
25 0,061174971 408,6638666 0,003333333 90 6186,366232
35 0,058965293 593,5695125 0,001944444 154,2857143 7805,833832
45 0,063056987 713,6401895 0,003333333 90 3076,98844
400 gram
15 0,060507075 247,9048946 0,002222222 180 8421,23152
25 0,057235834 436,7893057 0,003333333 120 8129,727352
35 0,065979076 530,471205 0,002222222 180 5894,862064
45 0,057114108 787,8964024 0,004722222 84,70588235 2623,537512
IV.2 Konstanta Kick dan Konstanta Rittinger
Tabel 4.2. Hubungan Antara Energi Penggerusan dengan Konstanta Kick dan Konstanta
Rittinger
W (Kg)D Umpan
(mm)E Penggerusan
Konstanta
Kick
Konstanta
Rittinger
Konstanta
Kick
(% error)
Konstanta
Rittinger
(% error)
0,2
15 7287,6042
1643,3 -411,37 49,9 3,8625 5635,747248
35 8356,452816
45 4534,50928
0,3
15 7352,382904
3927,8 -290,59 54,6 11,425 6186,366232
35 7805,833832
45 3076,98844
0,4 15 8421,23152 4809,9 -589,8 71,3 48
25 8129,727352
35 5894,862064
45 2623,537512
BAB V
PEMBAHASAN
V.1. Hubungan Antara Diameter Umpan dan Diameter Produk dengan
Reduction Ratio
Dari hasil percobaan dapat dilihat pada grafik dibawah ini. Hubungan diameter
umpan dengan Ratio (R):
Berat D feed (mm)
d (mm) R E penggerusan
200 gram
15 0,058454924 256,6079788 7287,604225 0,056207103 444,7836447 5635,74724835 0,059194468 591,271472 8356,45281645 1,1695 38,47798204 4534,50928
300 gram
15 0,056558176 265,2136455 7352,38290425 0,061174971 408,6638666 6186,36623235 0,058965293 593,5695125 7805,83383245 0,063056987 713,6401895 3076,98844
400 gram15 0,060507075 247,9048946 8421,2315225 0,057235834 436,7893057 8129,72735235 0,065979076 530,471205 5894,862064
45 0,057114108 787,8964024 2623,537512
Pada variabel 200 gram, diameter umpan 15 mm memiliki reduction ratio
sebesar 256,6079788, pada diameter umpan 25 mm memiliki reduction ratio
sebesar 444,7836447, pada diameter umpan 35 mm memiliki reduction ratio
sebesar 591,271472, dan pada diameter umpan 45 mm memiliki reduction ratio
sebesar 38,47798204 . Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa harga reduction
ratio semakin besar untuk diameter feed yang semakin besar. Hal ini sesuai
dengan rumus reduction ratio dimana harga R berbanding lurus dengan diameter
feed (D):
R= D/d
Dimana:
R= Reduction Ratio
D= Diameter Feed Awal
d = Diameter Partikel Setelah Direduksi
Sehingga untuk diameter feed (D) yang semakin besar, nilai reduction ratio juga
akan semakin besar.
V.2. Pengaruh Umpan Partikel Terhadap Konstanta Kick dan Rittingger
Grafik 5.1. Hubungan Konstanta Kick dengan E Pengerusan
Grafik 5.2 Hubungan Konstanta Rittingger dengan E Pengerusan
Dari grafik hukum Kick dan Rittingger, dapat diketahui semakin kecil
ukuran parikel (diameter produk) yang diinginkan maka harga konstanta Kick dan
Rittingger semakin besar. Hal ini terjadi karena untuk didapatkan ukuran partikel
yang lebih kecil, energi yang dibutuhkan semakin besar. Hal ini sesuai dengan
hukum Kick dan Rittingger:
Hukum Kick : E = k log (Du/dp)
Hukum Rittingger : E = c (1/d-1/D)
Dimana semakin besar energi yang diperlukan maka akan semakin besar pula
konstantanya, tetapi pada hukum kick dan hukum Rittingger terjadi penurunan
pada berat 200 gram dan 400 gram. Hal ini dikarenakan proses dari size reduction
belum sempurna dan adanya kemungkinan mass loss atau kehilangan massa bahan
ketika proses size reduction dan proses shieving. Selain itu juga bisa di akibatkan
karena struktur kepadatan dari batu bata yang berbeda beda dimana
mengakibatkan penurunan energi penggerusan dan kemudian menyebabkan
turunnya harga dari konstanta Kick dan Rittingger
BAB VIPENUTUP
VI.1. Kesimpulan1. Semakin besar diameter umpan maka energy penggerusan akan semakin
besar2. Semakin besar diameter umpan maka reduction rasio akan semakin besar3. Semakin besar massa total umpan maka harga konstanta kick akan
semakin besar4. Semakin besar massa total umpan maka harga konstanta rittingger akan
semakin besar
VI.2. Saran1. Pengukuran arus pada amperemeter harus teliti2. Pemotongan batu bata sesuai diameter variable harus teliti3. Pada saat sieving harus hati-hati dan teliti4. Sebaiknya untuk percobaan Size Reduction umpan harus dalam keadaan
kering.
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.