UNIT OPERASI IPROSES MEKANIK

AGLOMERASI

KELOMPOK 2

• Abrar Harist21030112120011

• Eko Zuliyanto21030112130135

• Yuntika Siti Hutami 21030112110139

• Inas Sekarani Putri21030112130147

• Yanuar Andi Wijaya 21030112130071

• Heri Cahyono21030112140159

• Bagus Muliajaya Lutfi 21030112120001

• Qonita Anggraini 21030112130112

• Juhnizar P Buminata 21030112130124

• Citrawati Nugraheni M 21030112130045

• Yoyoh Rokayah 21030112140160

• Yessi Frenda21030112140041

• Ghozy Tsany Arifin21030112140168

• Rahmadani W Putra 21030112120004

• Barzan Maulana 21030112140116

• M. Ari R21030112130119

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Proses mekanik adalah proses yang dilakukan secara mekanis untuk materi berbentuk padatan. Proses mekanik termasuk pengecilan dan pembesaran ukuran, pemilahan ukuran, aglomerasi, pencampuran padatan, dan transportasi zat padat.

Salah satu proses mekanik yaitu aglomerasi yang merupakan proses penggumpalan partikel kecil menjadi partikel yang besar.

RUMUSAN MASALAH

• Apa pengertian aglomerasi?

• Bagaimana cara kerja aglomerasi dan alat-alatnya?

• Apa maksud dan tujuan aglomerasi?

• Bagaimana penerapan aglomerasi di industri?

TUJUAN

• Mengubah ukuran bahan/ partikel yang kecil menjadi partikel yang relative besar

• Meminimalisir terbuangnya bahan material dalam suatu proses

• Memudahkan suatu material supaya lebih mudah dipindahkan

• Membentuk partikel supaya memudahkan pengolahan ke tahap selanjutnya

PEMBAHASANPENGERTIAN

Dalam arti yang luas, aglomerasi adalah penyatuan partikel-partikel kecil yang berbentuk padat atau cair menjadi bagian-bagian yang lebih besar (aglomerat)

Dalam arti yang sempit, aglomerasi adalah pemadatan butiran-butiran halus menjadi bagian-bagian yang kompak dan lebih besar serta mempunyai ukuran tertentu (pembesaran butiran, pembuatan bongkahan, pemberian bentuk).

TUJUAN AGLOMERASI

• Lebih mudah diolah, ditakar dan diangkut (debu yang timbul lebih sedikit pada saat pemindahan, lebih mudah dikucurkan dalam alat penakar atau pengangkut).

• Dalam bentuk produk akhir tertentu lebih mudah digunakan (misalnya obat dalam bentuk tablet, pupuk dalam bentuk granulaatau butiran).

• Lebih mudah untuk pengolahan selanjutnya (misalnya pelet yang akan digunakan dalam reaksi kimia dengan gas, granulat dalam proses pengeringan)

METODE AGLOMERASI

A. METODE AGITASI

Partikel halus dibuat kontak satu sama lain dalam sebuah sistem yang mengalir atau di udara pada konsentrasi yang lebih tinggi. Hal ini biasanya dilakukan pada cairan dan pengikat. Ukuran partikel pembesaran terjadi melalui peleburan atau accregation (bola salju) berdasarkan suatu gaya kapiler. Dalam beberapa kasus khusus, gaya kohesif mayornya gaya van der Waals. Biasanya aglomeratnya berbentuk bola dengan diameter antara 0,5 dan 20 mm. Jenis peralatan khas yaitu drums, cones, dan paddle mixers. Throughput maksimum adalah sekitar 100-200 ton / jam untuk pelet bijih besi dan 50 ton / jam untuk pupuk.

B. METODE SEMPROT

Metode ini mengubah tetesan material yang terbentuk dari lelehan, menjadi produk butiran padat dengan proses pendinginan.

Spray drying (gambar 354), umpan yang dimasukkan yaitu berupa emulsi, suspense, ataupun berbentuk bubur. Kemudian, dipompa menuju ke atomizer, atomizer yang terdapat nozzle yang berfungsi untuk membentuk umpan menjadi tetesan – tetesan kecil. Didalam ruang pengering masuk udara panas yang dipompa dari pemanas udara. Lalu, didalam ruang pengering tersebut, tetesan kecil yang keluar dari atomizer dipanaskan oleh udara panas kemudian berubah menjadi bentuk partikel kristal. Hal ini disebabkan oleh luas permukaan partikel yang besar dan banyak partikel, sehingga udara panas dapat menguapkan dengan cepat cairan dalam tetesan umpan. Pada saat yang sama partikel – partikel yang berubah menjadi bentuk kristal suhunya turun seketika.

Selama pengeringan tetesan partikel akan menjadi lebih kecil dan baru terbentuk ( misalnya dengan kristalisasi ) atau partikel yang terkonsentrasi dipadatkan dalam tetesan, berkurang oleh gaya yang disebabkan oleh tegangan permukaan . Gaya van der Waals dapat berkembang . Pada titik tertentu dalam waktu yang sebentar, gumpalan partikel yang masih basah terbentuk dan selanjutnya terjadi pengeringan untuk menghilangkan sisa cairan dari ruang pori. Jika cairan adalah larutan atau emulsi , bahan terlarut ditransfer ke permukaan dan akan membentuk kerak. Pengeringan akhir dan kristalisasi atau endapan padat ( sering koloid ) material menggumpal , sehingga menyebabkan ikatan oleh jembatan yang kuat dan / atau mekanisme yang pengikat lainnya .

Dalam spray dryer satu tahap proses selesai ketika sebagian besar kelembaban di ruang pori telah mengering. Aglomerat menumpuk di bagian bawah ruang pengeringan dan dipindahkan oleh kipas yang mendorong sistem ke tempat pengumpulan. Aglomerat dikumpulkan dalam cyclone sementara debu dikumpulkan dalam wet scrubber. Bahan yang bermuatan air, kemudian masuk ke dalam scrubber lalu meresirkulasi bahan tersebut dan mencampur dengan umpan cair.

Proses ini mengakibatkan gumpalan yang kecil dan ringan, kemudian pengembangan lebih lanjut dari teknologi ini diarahkan untuk tambahan pembesaran ukuran dan meningkatkan kerapatan produk. Salah satu kemungkinannya adalah untuk merawat spray-dried material dalam fluidized bed dimana pengeringan tambahan, pendinginan, dan / atau aglomerasi dapat berlangsung. Untuk yang terakhir terjadi, produk ini sedikit di basahkan kembali dengan bahan pakan pelarut atau cairan, untuk membuatnya cukup lengket untuk aglomerasi, dan dikeringkan

Teknologi spray dan fuild bed drying dapat digabungkan menjadi satu proses multistage untuk menyelesaikan tugas yang dibahas di atas. Gambar 355 menunjukkan sebagai contoh susunan dua-tahap spray dryer dan fluid bed yang bergetar. Aglomerasi lanjut (ukuran pembesaran dan / atau densifikasi), pengeringan, dan pendinginan dapat terjadi dalam satu atau lebih fluidized bed dipasang segaris lurus dengan peralatan yang ditunjukkan pada Gambar 355. kemudian, spray-dried yang berbeda dan tekstur aglomerasi (tidak hanya densitas rendah, fluidized bed.

Gambar 356 menunjukkan diagram alir Spray dries yang cara kerjanya seperti yang dijelaskan sebelumnya, tetapi pada permasalahan lebih lanjut partikel – partikel berkumpul dalam fluidized bed di bagian bawah ruang pengeringan. Spray dries / agglomerator baru dapat melakukan kedua fungsi dalam satu unit. Udara panas Primer untuk proses memasuki pengering di bagian atas melalui dispenser udara sekitarnya atomizer dan digunakan untuk bagian proses spray drying. Udara sekunder , sekitar 25-40970 dari udara total proses di bagian bawah melalui pelat distributor berlubang untuk fluidize bagian fluid bed pengering. Suhu udara ini dapat diatur sesuai dengan kebutuhan proses

Karena waktu tinggal partikel dalam fluidized bed dapat lebih lama dalam spray dryer normal, suhu udara yang lebih rendah dapat digunakan untuk menguapkan jumlah cairan yang sama . Khususnya yang lambat , tahap pengeringan terakhir hanya akan terjadi dalam fluidized bed hal ini disebabkan karena, kadar air pada antarmuka antara spray dan fluid bed dapat relatif tinggi dan dapat disesuaikan . Kadar air di dalam dan pada permukaan partikel fluida merupakan factor utama untuk proses aglomerasi . Selain itu, partikel kecil yang didorong dari daerah fluidized bed ke zona semprot akan terdorong keatas dan menciptakan lingkungan yang sangat bergejolak, kemudian menyebabkan sebagian besar udara berinteraksi dengan partikel basah berasal dari semprotan dan menggumpal .

Proses kombinasi udara keluar melalui lubang outlet diatas ruang pengeringan. Partikel – partikel yang masih tertahan didalam gas / udara kemudian dipisahkan oleh cyclone, kemudian partikel ini dapat dikeluarkan dari system untuk lansung dimanfaatkan atau dapat diresirkulasi lagi kedalam fluidized bed untuk aglomerasi lebih lanjut.

C. METODE AGLOMERASI SELEKTIF

Proses aglomerasi antara dua fase di mana fase cair akan membasahi fase padat dan mengikat partikel bersama-sama dengan cara gaya kapiler. Sebagai hasil, gumpalan bulat atau aglomerat dengan diameter sampai 5 mm. Aglomerasi Selektif dapat digunakan untuk campuran padatan. Dalam kasus suspensi batubara, throughput bisa mencapai dan bahkan melebihi beberapa ton daripada metode lainnya.

D. METODE TEKANAN/PEMADATAN (PRESSURE)

• BRIKET

Proses Briquetting penerapan teknik densifikasi atau pemadatan melalui teknik pengempaan, dimana bahan yang akan dikempa (umumnya berupa butiran, serbuk, atau berukuran kecil dan tidak seragam) diubah menjadi bentuk dan ukuran tertentu yang bersifat masif/padat. Teknologi pengempaan dan rangkaian proses yang digunakan ditentukan oleh jenis dan kondisi fisik (kadar air, ukuran) bahan, serta jenis produk yang diinginkan (arang atau bukan, ukuran, bentuk, tingkat kepadatan).

• PELLETIZING

Proses pelletizing merupakan proses aglomerasi/ penggumpalan konstrat bijih atau mineral yang berukuran halus. Umumnya berukuran kurang dari 74 miron menjadi berbentuk seukuran kelereng atau bola-bola kecil dengan ukuran 8 sampai 25 mm.

Tujuan utama pada proses pelletazing adalah mengubah bentuk partikel pada ukuran tertentu sehingga mudah dipindahkan. Partikel halus lebih sulit untuk ditangani, baik dalam pemindahan dari suatu tempat ke tempat yang lain atau dalam suatu proses ke proses berikutnya. Partikel yang halus juga dapat mengganggu jalannya proses, karena mudah berterbangan.

E. METODE PANAS (SINTERING)

Sintering merupakan pemanasan material / bahan dengan cara memanaskannya tidak sampai melampaui titik lelehnya. Solid State Sintering merupakan sintering yang dilakukan pada material padat yang bertujuan untuk memperbaiki struktur / kualitas material tersebut. Selama proses sintering, gaya penggerak makroskopik menurunkan kelebihan energi di permukaan. Ini dapat terjadi dengan :

• 1)    Penyusutan luas permukaan total karena peningkatan ukuran rata-rata partikel, yang memicu pada pengasaran “coarsening”.

• 2)    Penghapusan antarmuka padatan / gas dan pembentukan batas area butir, diikuti dengan pertumbuhan butir, yang memicu pada pemadatan “densification”.

Selama proses sintering, kedua mekanisme ini saling berkompetisi.

• Jika dalam proses atomik lebih cenderung pada pemadatan (densification) maka rongga menjadi lebih kecil dan menghilang seiring dengan lama waktu sintering.

• Jika dalam proses atomik pengasaran cenderung lebih cepat, maka rongga dan butir, keduanya menjadi lebih besar seiring dengan lama waktu sintering.

Tahap-tahapan dalam sintering yaitu :

• Evaporasi–kondensasi : pada tahap ini terjadi pelepasan ikatan, penghilangan cairan yang terkandung dalam sampel seperti air, dan konversi zat additive seperti organometallic atau polimer. Secara tipikal biasanya penahanan temperatur pertama ini dilakukan dalam temperatur yang masih rendah yaitu hanya sekitar beberapa ratus derajat. Peningkatan laju temperatur harus dikontrol secara hati-hati, selain itu jika dillakukan proses pemanasan dengan cepat maka akan mengakibatkan sampel mendidih dan penguapan dari bahan organik, menjadikan sampel tersebut menggembung atau bahkan dapat memusnahkan sampel tersebut.

• Surface diffusion : Penyebaran atom pada permukaan meningkatkan terjadinya proses homogenisasi kimia atau terjadinya reaksi pada komponen serbuk.

• Volume diffusion : Massa bergerak dari permukaan ke leher area

• Massa bergerak dari batas butir ke leher

• Penyebaran atom dari daerah leher ke permukaan butir

• Viscous or Ceep flow ( Laju pergerakan dan pengentalan atom)

http://masudahkusuma.blogspot.com/

APLIKASI AGLOMERASI DI BIDANG INDUSTRI

1. Proses Pengolahan (peleburan) bijih besi

Bahan dasar besi mentah ialah bijih besi yang jumlah persentase besinya haruslah sebesar mungkin. Besinya merupakan besi oksida (Fe2O4 dan Fe2O3) atau besi karbonat (FeCO2) yang dinamakan batu besi spat. Pengolahan besi mentah pada dapur tinggi dilakukan dengan cara mereduksi bijih besi menggunakan kokas, bahan tambahan, dan udara panas.

Bijih besi didatangkan dari tambang dalam berbagai mutu dan bongkahan yang tidak sama besar, serta bercampur dengan batu dan tanah liat. Bongkahan bijih besi dipecah menjadi butiran yang sama besar, dengan ukuran paling besar 60 mm kemudian dimasukkan ke dalam pemecah bijih melalui kisi-kisi goyang (screening) supaya msauknya sama rata. Dari mesin pemecah bijih, besi diantar ke tromol magnet dengan sebuah talang goyang (screening) yang lain. Dalam tromol tersebut bijih besi dipisahkan dari batu-batu yang tercampur. Bijih besi kemudian dimasukkan ke dalam instalasi penyaring untuk disortir menurut besarnya, sselanjutnya dimasukkan ke dalam sebuah instalasi pencuci.

Bijih halus dan butiran yang lebih kecil dari 18 mm yang datang dari pemecah bijih diaglomir di dalam dapur atau panci sinter. Pada proses sinter selalu ditambahkan debu bijih yang berjatuhan dari dapur tinggi dan dari instalalsi pembersih gas supaya dapat diambil besinya. Di dalam dapur sinter mula-mula diisikan selapis bijih halus dan diatasnya bijih besi yang akan diaglomir. Bubuk bijih tidak dapat jatuh melalui rangka bakar karena ditahan oleh bijih halus itu. Apabila isi panci tekah selesai dikerjakan panci berputar dan massa dijatuhkan ke dalam gerobak melalui pemecah bergigi yang berputar dan memecah menjadi potongan yang sama besar (Zahidia, 2012).

2. Aplikasi Nodulasi pada Pembuatan Ferro-Nickel

Pembuatan ferro-nickel dilakukan melalui dua rangkaian proses utama yaitu reduksi dalam tungku putar (rotary kiln, RK) dan peleburan dalam tungku listrik (electric furnace, EF) dan lazim dikenal dengan Rotary kiln Electric Smelting Furnace Process atau ELKEM Process.

Bijih yang telah dipisahkan, baik ukuran maupun campuran untuk mendapatkan komposisi kimia yang diinginkan, diumpankan ke dalam pengering putar (rotary dryer) bersama-sama dengan reductant dan flux. Selanjutnya dilakukan pengeringan sebagian (partical drying) atau pengurangan kadar air (moisture content), dan kemudian dipanggang pada tanur putar (rotary kiln) dengan suhu sekitar 700 -1000°C tergantung dari sifat bijih yang diolah. Maksud utama pemanggangan (calcination) adalah untuk mengurangi kadar air, baik yang berupa air lembab (moisture content) maupun yang berupa air kristal (crystalized water), serta mengurangi zat hilang bakar (loss of ignition) dari bahan-bahan baku lain-nya. Selain itu, pemanggangan dimaksudkan juga untuk memanaskan (preheating) dan sekaligus mencampur bahan-bahan baku tersebut. Dalam tanur putar juga dilakukan reduksi pendahuluan (prereduction) secara selektif untuk mengatur kualitas produk dan meningkatkan efisiensi/produktivitas tanur listrik, sesuai dengan pasaran dan kadar bijih yang diolah. Sekitar 20% dari kandungan nikel bjiih tereduksi, reduksi terutama dilakukan untuk merubah Fe3+ menjadi Fe2+, sehingga energi yang dibutuhkan dalam tanur listrik menjadi lebih rendah.

Bijih terpanggang dan tereduksi sebagian dari tanur putar ini dimasukkan ke dalam tanur listrik secara kontinu dalam keadaan panas (di atas 500°C), agar dapat dilakukan pereduksian dan peleburan. Dari hasil peleburan diperoleh feronikel (crude ferronickel) yang selanjutnya dimurnikan pada proses pemurnian. Crude ferronickel memiliki kandungan 15-25% Ni dan terkandungan pengotor yang tinggi seperti karbon, silikon dan krom. Pemurnian dilakukan dengan oxygen blowing untuk menghilangkan karbon, krom dan silikon juga ditambahkan flux berupa kapur, dolomit, flouspar, aluminium, magnesium, ferosilikon dsb., untuk menghasilkan slag yang memungkinkan sulfur dapat terabsorb pada saat pengadukan dengan injeksi nitrogen. Hasil proses pemurnian dituang menjadi balok feronikel (ferronickel ingot) atau digranulasi menjadi butir-butir feronikel (ferronickel shots), dengan kadar nikel di atas 30 % (bantimala,2012 ).

3. Aplikasi briquetting dalam industri:

Teknik coal briquetting, adalah proses pengumpulan batubara mentah (raw coal) yang secara umum memiliki kualitas rendah dan mengubahnya menjadi seragam dan baik. Briket batubara ini biasa digunakan pada boiler, kiln, power plant, restoran, hotel, dan sebagainya.

PENUTUPKesimpulan

Salah satu proses mekanik yaitu aglomerasi yang merupakan proses penggumpalan partikel kecil menjadi partikel yang besar. pembesaran partikel dengan cara untuk memperbesar ukuran partikel yaitu dengan menyatukan partikel-partikel kecil agar partikel lebih berat dan mudah mengendap. Aglomerasi memiliki metode agitasi, selektif, spray, tekanan dan panas. Pembentukan aglomerat terbagi menjadi tiga yaitu pembentukan dengan bantuan cairan atau zat pengikat, tekanan dan panas. Penerapan aglomerasi yaitu pada industri farmasi dan pada pembuatan keramik.

TERIMA KASIH