BAB II TEORI DASAR - · PDF fileBAB II TEORI DASAR 2.1 Bijih Besi Bijih besi dibagi menjadi beberapa golongan diantaranya adalah golongan oksida, sulfida, dan hidroksida. Golongan

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Bijih Besi Bijih besi dibagi menjadi beberapa golongan diantaranya adalah golongan oksida,

sulfida, dan hidroksida. Golongan oksida meliputi hematit dan magnetit

sedangkan untuk golongan sulfida seperti pirit, kalkopirit, arsenopirit, dan pirotit.

Limonit dan goetit termasuk ke dalam golongan hidroksida.

Goetit merupakan mineral hidroksida besi memiliki sistem kristal orthorhombik

berwarna kuning kecoklatan, massa jenisnya 4,3, dan tingkat kekerasan 5,3.

Goetit atau bog iron ore umumnya memiliki kadar Fe sebesar 63% dan sulit untuk

diolah secara komersial jika kadar pengotor (Mn) lebih dari 5 %. Persebaran

goetit terdapat di daerah deposit bagian bawah lapisan tanah berlumpur

diantaranya di Alsace-Lorraine, Wespalia, Bohemia, dan Danau Superior serta

Gunung Apalachian di wilayah Amerika Serikat (Mottana,1977).

Gambar 2.1 Goetit (Pellant,1992)

Limonit atau bijih besi lumpur (bog iron ore) dengan rumus kimia Fe2O3.nH2O

merupakan kumpulan mineral yang dihasilkan dari proses oksidasi dan hidrasi

mineral besi primer. Limonit ini dapat berupa stalaktit yang berwarna coklat karat

Bab II Teori Dasar 8

(gossan) dengan goresan coklat kekuningan. Di permukaan tanah limonit berupa

lapisan kuning cokelat atau topi besi (iron hat) yang menutupi lapisan bijih

sulfida. Di alam limonit ditemukan pada urat-urat bijih besi yang mengandung

mineral besi primer. Di alam limonit juga berperan sebagai semen alami yang

mengikat batuan sedimen (pasir) di batuan konglomerat. Di lingkungan air seperti

rawa-rawa dan tanah berlumpur, limonit terbentuk melalui proses penguapan pada

mineral bijih besi yang dibantu bakteri-bakteri (Mottana,1977).

Gambar 2.2 Limonit (Pellant,1992)

Hematite merupakan mineral besi golongan oksida dengan rumus kimia Fe2O3.

Hematit biasanya berbentuk tipis dan pipih. Mineral ini memiliki permukaan yang

dapat berubah warna jika sinar datang dari berbagai arah (iridescent). Hematit

berwarna kemerahan atau merah tua, abu-abu gelap, dan hitam. Mineral ini

memiliki tingkat kekerasan 5,5-6,5 dan massa jenisnya 4,2 sampai 5,25. Hematit

memiliki sistem kristal rhombohedral formasi raksasa (massive formation)

berbentuk kelopak mawar (iron rose).

Seringkali warna batuan dari mineralnya merah dan coklat kemerahan, bersifat

opaque dengan kilap metalik. Hematit memiliki goresan merah cerry gelap yang

mudah untuk dibedakan antara hematit, magnetit, dan ilmenit. Hematit akan larut

jika mineral ini dipanaskan dengan asam hidroklorik. Mineral ini terbentuk dari


proses oksidasi yang banyak ditemukan pada batuan beku. Daerah deposit

terbesar terdapat di danau Superior (USA), Quebec (Kanada), Venezuela, Brasil,

dan Angola. Hematit merupakan mineral utama dari logam besi dan biasanya

digunakan juga sebagai zat pewarna (pigmen) dan polishing powder

(Mottana,1977).

Gambar 2.3 Hematit (Pellant,1992)

Magnetit atau lodestone (magnet alam) berwarna hitam dan tidak tembus cahaya

dengan rumus kimia Fe3O4. Mineral ini memiliki susunan kristal sistem isometrik

berupa oktahedron dan dodecahedron. Selain itu, mineral ini memiliki massa jenis

5,18 dan tingkat kekerasan 5,5 – 6,5. Mineral ini memiliki sifat fisik berupa kilap

logam, ferromagnetik dan goresan berwarna hitam. Magnetit akan larut perlahan

dengan asam hidroklorik. Magnetit juga mengandung titanium atau chromium.

Daerah deposit magnetit yaitu berada di Norwegia, Romania, Rusia, dan Afrika

Selatan (Mottana,1977).


Gambar 2.4 Magnetit (Pellant,1992)

Ilmenit merupakan mineral golongan oksida dengan rumus kimia FeTiO3. Mineral

ini memiliki sistem kristal heksagonal dan tingkat kekerasan 5–6. Mineral ini juga

tidak tembus cahaya dan memiliki kilap sub-logam. Mineral ini berwarna hitam

atau coklat gelap dengan goresan berwarna hitam sampai coklat kemerahan.

Ilmenit akan larut berbentuk bubuk jika terkonsentrasi dengan asam hidroklorik.

Jika dipanaskan mineral ini cenderung bersifat magnetik dan kurang magnetik

dalam kondisi dingin. Karakteristik fisik bervariasi tergantung dengan jumlah

magnesium dalam solid solution. Ilmenit membentuk solid solution dengan

geikelite MgTiO3. Pada lingkungan batuan plutonik ilmenit terbentuk sebagai

produk segregasi temperatur tinggi yang juga terjadi di daerah pegmatites dan

nepheline syenittes. Daerah konsentrasi terbesar ilmenit terletak pada pasir

terutama pada pasir laut atau batuan metamorphik seperti pada klorit. Kristal

ilmenit besar ditemukan di daerah diorit di Kragero (Norwegia) sementara kristal

berukuran kecil bersinar dan berbentuk menarik ditemukan di Novara (Italia) dan

kawasan St.Gotthard (Swiss). Kristal ilmenite berukuran 2,5 cm (1 inch)

ditemukan di kota Orange dan Warwick (NewYork). Deposit terbesar di

Norwegia, India, Brasil, Kanada, Florida, dan Rusia. Ilmenite merupakan bijih

utama dari titanium (Mottana,1977).


Gambar 2. 5 Ilmenit (Pellant,1992)

Bijih besi yang terdapat di Indonesia dapat digolongkan dalam tiga golongan

diantaranya (Alam, 2007) :

1. Golongan bijih besi primer

Golongan ini umumnya berasal dari bijih hematit atau magnetit atau

campuran keduanya. Kandungan Fe bervariasi, dari kandungan rendah

(low grade) hingga kandungan tinggi (high grade). Bijih besi high grade

memiliki kandungan Fe di atas 60 % sehingga dapat langsung digunakan

sebagai bahan baku pembuatan baja. Sementara bijih besi low grade

memiliki kandungan Fe yang rendah sehingga harus diberikan perlakuan

benefisiasi agar kadar Fe-nya meningkat.

Penyebaran bijih besi primer ini antara lain di Ketapang, Tamalang,

Belitung, dan Solok. Golongan bijih besi primer dibedakan ke dalam dua

jenis, yaitu :

a. Bijih besi hematit

Jenis ini biasanya terdapat bersama pengotor seperti silika dan

alumina. Proses peningkatan kadar besi biasanya dilakukan dengan

cara flotasi atau dengan menggunakan alat magnetic separator

intensitas tinggi. Jenis ini merupakan bahan baku utama pembuatan

besi baja.


b. Bijih besi magnetit

Jenis bijih ini memiliki sifat magnetit yang kuat dibandingkan dengan

bijih besi hematit sehingga proses peningkatan kadar Fe-nya dapat

dilakukan dengan menggunakan alat magnetic separator intensitas

tinggi. Penyebaran bijih besi jenis ini antara lain di daerah Pagelaran –

Lampung, Air Abu – Sumatera Barat, dan Tapin – Kalimantan Selatan.

2. Golongan bijih besi laterit

Golongan bijih besi ini berasal dari pelapukan batuan yang kaya akan besi.

Jenis mineral dan mineraloid utamanya berupa goetit atau limonit. Kadar

besi tidak terlalu tinggi, sekitar 35-45 persen (ada yang mencapai 50

persen atau lebih) karena mengandung air kristal. Proses benefisiasinya

relatif sulit bila dibandingkan dengan benefisiasi jenis hematit dan

magnetit. Penyebarannya di Indonesia antara lain di daerah Sebuku,

Pomala dan Halmahera.

3. Golongan Pasir besi

Golongan ini memiliki sifat magnet yang kuat dengan kandungan besi

rendah, sekitar 25-40 persen karena mengandung titanoksida. Jenis

mineral utamanya berupa titanomagnetit. Proses benefisiasi dapat

dilakukan dengan alat magnetic separator intensitas rendah. Di Indonesia

terdapat di daerah Yogyakarta.

2.2 Proses Pengolahan Mineral Proses pengolahan mineral sangat penting dalam memegang peran peningkatan

kadar logam dan keekonomisannya. Proses tersebut meliputi beberapa tahapan

proses antara lain yaitu kominusi, pengayakan, konsentrasi, dan material

handling.


2.2.1 Kominusi Kominusi adalah usaha pengecilan ukuran bijih hasil proses penambangan agar

dapat diproses lebih lanjut. Proses ini terdiri dari dua tahapan yaitu peremukan

(crushing) dan penggerusan (grinding) bijih (Kelly dan Spottiswood,1982).

Tujuan tahap kominusi adalah sebagai berikut :

1. Membebaskan mineral berharga dari ikatannya dengan mineral pengotor.

Keterbebasan mineral berharga ini dinyatakan dengan derajat liberasi.

2. Mengecilkan ukuran partikel agar sesuai dengan metoda pemisahan yang

akan dilakukan.

3. Mengekspos/memunculkan mineral berharga. Hal ini dilakukan untuk

keperluan proses flotasi maupun proses hidrometalurgi dimana mineral

berharga yang terekspos dapat diapungkan atau larut dalam pelarut.

4. Memperbesar luas permukaan mineral sehingga kecepatan reaksi pelarutan

dapat berlangsung dengan baik.

5. Memenuhi permintaan pasar.

2.2.1.1 Proses Peremukan (Crushing)

Proses peremukan (crushing) merupakan proses reduksi atau pengecilan ukuran

bijih material yang berukuran kasar sekitar 50 mm–3 mm (Kelly dan Spottiswood,

1982). Proses ini dilakukan dengan menggunakan alat peremuk (crusher). Dalam

proses peremukan ini dikenal dua proses utama, yaitu proses peremukan tahap

pertama dan peremukan tahap kedua. Dengan proses peremukan tahap pertama,

ukuran mineral dapat direduksi hingga menjadi 25 mm. Alat yang digunakan pada

proses ini antara lain jaw crusher atau gyratory crusher (Gaudin,1939).

Proses selanjutnya adalah proses peremukan tahap kedua, dimana reduksi ukuran

dilakukan dari 25 mm hingga mencapai 3 mm. Alat untuk proses ini antara lain

cone crusher, roll crusher, dan impact crusher (Gaudin,1939).


Gambar 2.6 Jaw Crusher

Gambar 2.7 Roll Crusher

2.2.1.2 Proses Penggerusan (Grinding)

Proses penggerusan (grinding) merupakan proses reduksi atau pengecilan ukuran

bijih atau material yang berukuran halus. Proses penggerusan merupakan

kelanjutan dari proses peremukkan. Berdasarkan media penggerusannya proses ini

dapat dibagi menjadi sebagai berikut (Kelly dan Spottiswood, 1982) :

1. Ball mill, media penggerus berupa bola baja atau keramik,

2. Rod mill, media penggerus berupa batang-batang baja,


3. Pebble mill,media penggerus berupa batuan yang keras,

4. Autogeneous mill, tanpa media penggerus atau media penggerusnya adalah

bijih itu sendiri.

5. Semi-autogeneous mill, media penggerusnya adalah bijih itu sendiri

ditambah bola-bola baja.

Dari kelima jenis alat di atas, ball mill lebih sering digunakan pada proses

kominusi akhir hingga diperoleh ukuran partikel yang halus. Hal ini disebabkan

media penggerus yang berbentuk bola memiliki luas permukaan persatuan berat

yang lebih besar daripada media batang pada rod mill.

Gambar 2.8 Ball Mill (Jar Mill)

Gambar 2.9 Bola keramik


Tiga mekanisme proses penggerusan (Wills,1981), yaitu :

1. Tumbukan (impact) atau kompresi (compression), yaitu proses

penggerusan dimana melibatkan gaya yang tegak lurus permukaan

partikel.

Gambar 2.10 Impact atau Compression

2. Chipping, yaitu proses penggerusan dimana melibatkan gaya yang

membentuk sudut dengan permukaan partikel.

Gambar 2.11 Chipping

3. Abrasi, yaitu proses penggerusan akibat adanya gesekan pada permukaan

partikel.

Gambar 2.12 Abrasi

Proses peremukan selalu dilakukan dengan cara kering sedangkan proses

penggerusan dilakukan dengan cara basah atau kering.

Ada beberapa faktor penentuan penggerusan dengan cara basah atau dengan cara

kering (Kelly dan Spottiswood, 1982), yaitu :

1. Penggerusan dengan cara basah membutuhkan energi yang lebih rendah

dibandingkan cara kering.

2. Proses pengklasifikasian dengan cara basah relatif mudah dan memerlukan

ruang/tempat yang lebih kecil dibandingkan cara kering.


3. Proses penggerusan cara basah lebih ekonomis karena tidak memerlukan

dust collector dan tidak adanya proses pengeringan terlebih dahulu.

4. Korosi sering terjadi untuk penggerusan dengan cara basah sehingga

proses ini diperlukan konsumsi media gerus dan bahan pelapis yang lebih

banyak.

2.2.2 Pengayakan (Screening)

Proses pengayakan atau screening merupakan proses sizing atau pemisahan

mekanik yang berdasarkan ukuran bijih yang dilakukan setelah proses

penggerusan. Proses pengayakan akan memisahkan mineral-mineral berdasarkan

ukurannya. Alat yang digunakan berupa ayakan (screen). Untuk mineral-mineral

yang sangat halus screen dapat dibuat dari kawat logam yang ditenun (woven

metal wire).

Tujuan utama proses pengayakan (Wills, 1981), yaitu :

1. Mempersiapkan umpan yang berselang ukuran kecil untuk proses

konsentrasi.

2. Mencegah material-material undersize masuk ke dalam proses kominusi

ukuran kasar, misalnya operasi peremukan dan penggerusan mineral

halus.sehingga meningkatkan kapasitas dan efisiensi produk.

3. Mencegah material-material oversize masuk ke tahap berikutnya pada

operasi kominusi sirkuit tertutup.

4. Menghasilkan produk dalam kelompok fraksi ukuran tertentu.

Analisis hasil ayakan berupa fraksi sampel yang lolos dari bidang ayakan terhadap

sampel yang diayak. Analisis tersebut diberikan dalam bentuk basis kumulatif dari

setiap persentase sampel yang tidak lolos pada masing-masing screen.


Gambar 2.13 Seri Ayakan (Sieve Series)

Ukuran ayakan sudah tertentu dan biasanya dinyatakan dalam satuan mesh. Mesh

adalah satuan untuk menyatakan banyaknya lubang ayakan dalam satu inchi

panjang linier. Misalnya ukuran ayakan 100 mesh, artinya terdapat 100 lubang

ayakan dalam satu inchi panjang linier. Konversi ukuran mesh–µm pada ayakan

ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 2.1 Konversi ukuran ayakan mesh-µm (Kelly dan Spotiswood, 1982)

Ukuran Ayakan Standar ASTM Standar Tyler

(mm) (µm) (mesh) (mesh) 0,850 850 20 20 0,710 710 25 24 0,500 500 35 32 0,425 425 40 35 0,300 300 50 48 0,212 212 70 65 0,150 150 100 100 0,106 106 140 150 0,075 75 200 200 0,045 45 325 325

2.2.3 Konsentrasi

Tahap konsentrasi adalah tahap pemisahan yang didasarkan pada sifat-sifat fisik

dari mineral yang akan dipisahkan. Makin besar perbedaan sifat fisiknya akan

semakin baik hasil konsentrasinya.


Berdasarkan sifat fisik mineral, proses konsentrasi digolongkan ke dalam lima

kelompok (Wills, 1981), yaitu :

1. Sorting, pemisahan yang didasarkan pada perbedaan sifat optik (warna dan

kilap) dari mineral yang akan pisahkan.

2. Konsentrasi gravitasi (gravity concentration), didasarkan pada perbedaan

berat jenis dari mineral yang akan dipisahkan.

3. Pemisahan magnetik (magnetic separation), didasarkan pada perbedaan

sifat magnet dari mineral yang akan dipisahkan.

4. Pemisahan elektrostatik (electrostatic separation), didasarkan pada sifat

konduktivitas listrik dari mineral yang akan dipisahkan dan

5. Flotasi (flotation), didasarkan pada sifat permukaan mineral.

2.2.3.1 Konsentrasi Gravitasi

Konsentrasi gravitasi merupakan metode pemisahan mineral berdasarkan berat

jenis dan pengaruh gaya gravitasi, gaya dorong air, gaya gesek partikel, dan gaya

sentrifugal sehingga mempengaruhi perbedaan kecepatan pengendapan partikel

mineral dalam suatu media fluida. Proses konsentrasi dapat dilakukan dengan baik

bila memiliki syarat utama yaitu perbedaan berat jenis mineral berharga dengan

pengotor relatif besar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi gerakan relatif partikel mineral dalam fluida

diantaranya ukuran, bentuk, dan berat jenis mineral yang akan dipisahkan.

Perbedaan ini akan mempengaruhi besarnya kecepatan terminal partikel mineral

tersebut dalam fluida.

Kecepatan terminal suatu partikel dinyatakan sebagai berikut (Gaudin,1939) :


1. Untuk partikel berukuran kasar (diameter partikel lebih besar dari 0,5 cm)

dengan menggunakan persamaan Newton, yaitu:

Vt = f

fp

DQDDdg

..3)(..4 −

(2-1)

2. Untuk partikel berukuran halus (diameter partikel lebih kecil dari 50 µm)

dengan menggunakan persamaan Stokes, yaitu:

Vt = µ18

)(. 2fp DDdg −

(2-2)

Dengan g = percepatan gravitasi

d = diameter partikel

Q = koefisien gesek atau tahanan spesifik

Dp= densitas padatan

Df = densitas fluida

µ = viskositas fluida

Vt = kecepatan terminal

Berdasarkan sifat gerak medianya, konsentrasi gravitasi dapat dibagi menjadi tiga

macam (Kelly dan Spottiswood, 1982), yaitu :

1. Pemisahan dalam media yang relatif tenang, contohnya adalah sink and

float separation atau heavy media separation.

2. Pemisahan dalam media yang bergerak horizontal/miring, contohnya

adalah pemisahan pada meja goyang dan humprey spiral dan

3. Pemisahan dalam media yang bergerak vertikal, contohnya adalah jigging.

2.2.3.2 Konsentrasi Gravitasi Metode Tabling

Proses konsentrasi metode tabling merupakan salah satu proses konsentrasi tertua.

Proses ini sudah digunakan sejak abad ke-19. Alat yang digunakan adalah meja

goyang. Meja goyang merupakan alat konsentrasi mineral yang memanfaatkan


gerakan fluida dan hentakan meja untuk memisahkan mineral-mineral dari

pengotornya. Secara umum, mineral-mineral yang dapat diproses pada meja

goyang berukuran lebih halus dibandingkan dengan ukuran mineral yang diproses

dengan metoda jigging (Curie, 1973).

(1). Komponen-komponen Meja Goyang

Komponen komponen yang terdapat pada meja goyang dijelaskan sebagai berikut:

a. Head motion

Head motion tertutup merupakan komponen utama atau dasar dari meja

goyang. Seperangkat head motion yang terdiri dari beberapa bagian antara

lain kedua pitman yang terbuat dari besi tempa, toggle yang terbuat dari

besi cor, dan roller bearing yang dilindungi oleh minyak pelumas yang

mengendalikan gaya gesek tertentu (Wills,1981). Bagian bagian alat dari

head motion ditunjukkan pada Gambar 2.14

Gambar 2.14 Head Motion dari Wilfley Table (Taggart,1976)

Bagian-bagian dari head motion ( Gambar 14) :

a. Pitman

b. Pulley-driven eccentric

c. Toggle

d. Yoke

e. Fixed block

f. Spring atau Pegas

g. Fixed block

h. Rod ( penghubung yoke dengan meja)


Mekanisme kerja alat head motion diawali dengan proses ketika meja

goyang sedang tidak dioperasikan spiral pegas (spring) dalam kondisi

memanjang atau meregang dan toggle dalam keadaan mendatar. Saat meja

goyang mulai dioperasikan, kedua pitman bergerak secara eksentrik

sehingga toggle dalam keadaan miring. Akibatnya dek meja bergerak ke

belakang atau mundur sampai pitman bergerak miring mencapai titik

paling atas dan spiral pegas merapat. Lalu pitman kembali bergerak turun

sehingga toggle dalam keadaan mendatar lagi dan spiral pegas kembali

merenggang. Akibatnya dek meja kembali bergerak maju ke depan.

Gerakan maju mundur terus berulang ketika meja goyang dioperasikan.

Gerakan tersebut bersifat asimetris karena gerakan mundur (tarik) lebih

kuat dibandingkan gerakan maju (dorong) (Gaudin, 1939).

b. Pengatur stroke (stroke adjustment)

Pengatur stroke pada meja goyang berupa sekrup yang dapat diputar yang

terdapat pada bagian luar head motion. Sekrup tersebut bila diputar ke arah

kanan, panjang sekrup akan semakin memendek mengakibatkan frekuensi

stroke makin berkurang dan panjang stroke semakin besar. Sekrup ini

berhubungan langsung dengan spiral pegas. Hal ini dapat dilihat bila

sekrup memendek, spiral pegas semakin ditekan ke dalam akibatnya gaya

lawan pegas bekerja makin besar dan pegas akan sulit bergerak merapat-

merenggang (Outokumpu,2007).


Gambar 2.15 Head Motion dengan pengatur stroke

ditunjukkan tanda panah warna merah

c. Pengatur kemiringan

Kemiringan dek memegang peranan penting dalam operasi meja

goyang yang berkisar 1o-6o. Kemiringan dek dapat diatur dengan

memutar kran sekrup di bagian bawah dek. Konektor yang terpasang

miring merupakan penghubung antara dek dan kran sekrup. Besi

penumpu terdapat dibagian atas dari konektor yang berfungsi

menum . Bila kran sekrup diputar ke kanan besi penumpu a

berger orong konektor sehingga kemiringan dek bertam

(Outokumpu,2007).

d Dek (meja)

Dek merupakan alas meja berbahan koefisien gesek tinggi tem

terjadinya proses tabling dan stratifikasi mineral yang terbuat d

kayu, linoleum, karet, dan plastik dengan riffle yang tersusun

atasnya (Wills, 1981).

Bab II Teori Dasar

kan

bah

p

a

2

ak mend

pu dek

at

ri

di

4

Feed Box Head Motion

Water Box Dek(Meja)

Wadah Penampung

Tailing Wadah

Penampung Konsentrat

Wadah Penampung

Midling

Gambar 2.16 Komponen-komponen Wilfley Table

e. Riffle

Riffle berperan penting dalam peningkatan kapasitas di operasi meja

goyang. Riffle adalah suatu media sejenis tanggul yang ditempelkan di

atas dek dengan pola tertentu. Tipe riffle bermacam-macam sesuai

penggunaan masing-masing proses tabling. Biasanya riflle terbuat dari

kayu mahoni atau dari jenis kayu keras di atas permukaan dek yang

terlapisi linoleum. Riffle biasanya memiliki ketebalan ½ inch dan lebar

¼ inch (Gaudin,1939). Riffle berfungsi untuk menahan partikel-

partikel berat agar tidak ikut terbawa aliran air pencuci dengan

membentuk arus eddy yang akan membantu proses konsentrasi mineral

umpan dan membentuk aliran turbulen yang mengakibatkan terjadinya

efek stratifikasi. Hubungan riffle dengan ukuran partikel dijelaskan

bahwa jika tinggi riffle terlalu rendah (bila dibandingkan terhadap

diameter partikel), maka partikel akan mudah terbawa laju aliran air

pencuci menuju ke zona tailing. Apabila tinggi riffle sangat tinggi

maka arus eddy tidak mampu mengaduk dan mengangkat partikel yang

berada di lapisan terbawah di daerah antar riffle. Oleh karena itulah,

partikel kasar yang mempunyai diameter besar membutuhkan riffle

yang tinggi sedangkan partikel halus membutuhkan riffle yang

rendah.(Burt,1984).


(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 2.17 Tipe riffle pada wilfley table (Taggart,1976)(a)pola standard riffle, (b)tipe finishing riffle, (c)tipe roughing riffle dan (d) 1623 riffle

f. Drives (motor penggerak)

Motor merupakan komponen sumber penggerak meja goyang dengan

sumber energi berupa listrik atau bahan bakar minyak. Putaran rotor

pada motor ini harus bersifat stabil pada wilfley table

(Outokumpu,2007).

g. Kotak umpan (feed box) dan kotak air pencuci (water box)

Kotak umpan (feed box) merupakan kotak yang terletak di ujung kiri

atas dari dek. Kotak ini berfungsi sebagai tempat jatuh umpan dari

feeder ke atas permukaan dek melalui celah-celah pada bagian bawah

dinding kotak umpan yang selanjutnya aliran umpan menuju

permukaan dek.


Kotak air (water box) berada diantara kotak umpan dan saluran air

yang berfungsi mengalirkan air bersih ke atas permukaan dek melalui

celah di bagian bawah kotak tersebut. Selain itu, saluran air dengan

gate-gate mengatur aliran air bersih tersebut yang akan membantu

membersihkan dan mendorong mineral-mineral berat yang terjebak

dalam pengotor selama lintasan riffle.

h. Wadah penampung konsentrat, midling, dan tailing (launder)

Wadah penampung konsentrat, midling dan tailing ditempatkan di

sepanjang sisi yang lebih rendah permukaannya. Produk pemisahan

berupa konsentrat, midling dan tailing akan masuk pada wadah

penampungan masing-masing.

(2). Variabel-variabel Operasi pada Meja Goyang

Variabel-variabel operasi dapat diatur pada meja goyang untuk mengoptimalkan

proses pemisahan mineral. Gaudin (1939) membagi variabel menjadi dua jenis,

yaitu variabel rancangan dan variabel operasi. Variabel rancangan adalah variabel

yang sudah tetap. Variabel ini didasarkan pada fungsi dan tujuan penggunaan alat.

Variabel rancangan meliputi bentuk dan ukuran meja, bentuk dan susunan riffle,

bahan pelapis permukaan meja serta kadar dan ukuran umpan. Sementara variabel

operasi merupakan variabel-variabel yang dapat diubah selama proses konsentrasi

berlangsung untuk memperoleh hasil yang diinginkan. Variabel ini meliputi

panjang dan frekuensi stroke, laju pengumpanan, berat jenis pulp umpan,

kemiringan dek, dan letak penampungan produk.

Kelly dan Spottiswood (1982) membagi variabel-variabel tersebut dalam empat

bagian, yaitu variabel rancangan, kecepatan langkah, stroke dan kendali operasi.

Variabel rancangan meliputi bentuk meja, bentuk riffle, susunan riffle, bahan

pelapis permukaan meja dan kadar umpan. Kecepatan motor dan pulley size

termasuk dalam variabel kecepatan langkah. Sementara toggle dan setting getaran


termasuk dalam variabel stroke. Variabel kendali operasi mencakup kemiringan

meja, berat jenis pulp, laju air pencuci, dan letak penampungan produk.

Pada operasi konsentrasi dengan menggunakan meja goyang, variabel yang dapat

diatur oleh operator adalah variabel operasi. Hakim (1997) menggunakan variabel

operasi laju air pencuci, kadar umpan, berat jenis pulp, laju pengumpanan,

kemiringan meja, dan frekuensi stroke yang memfokuskan variabel panjang

stroke, laju air pencuci, laju pengumpanan, dan kemiringan dek untuk melihat

pengaruh ketiga variabel tersebut terhadap kadar dan perolehan.

Wijaya (2006) menititkberatkan menggunakan variabel operasi kemiringan dek,

ukuran butiran dan frekuensi stroke untuk melihat pengaruh ketiga variabel

tersebut terhadap peningkatan kadar dan perolehan.

(3). Proses Pemisahan pada Meja Goyang

Proses konsentrasi metode tabling merupakan proses pemisahan secara gravitasi

dengan prinsip utama perbedaan berat jenis mineral-mineral logam berharga dan

pengotornya. Jika perbedaan berat jenis tersebut besar maka pemisahan secara

gravitasi relatif mudah dilakukan akan tetapi bila sebaliknya maka pemisahan

dengan metode tabling sulit dilakukan.

Kriteria konsentrasi (KK) merupakan suatu perkiraan apakah proses konsentrasi

gravitasi dapat diterapkan untuk memisahkan mineral-mineral yang mempunyai

perbedaan berat jenis serta selang ukuran yang dapat dipakai serta secara spesifik

untuk menilai tingkat kesulitan pemisahan. KK merupakan hubungan antara berat

jenis mineral berat, pengotor, dan fluida yang digunakan untuk pemisahan. KK

dinyatakan dengan persamaan (Wills, 1981):

fl

fh

DDDD

−−

= KK (2-3)

Dengan Dh = berat jenis mineral berat


Dl = berat jenis mineral ringan

Df = berat jenis fluida yang digunakan

Tabel 2.2 menyatakan hubungan antara nilai KK dan tingkat kemudahan

pemisahan mineral berharga dan pengotornya dengan proses konsentrasi gravitasi

Tabel 2.2 Penggolongan pemisahan mineral berdasarkan kriteria konsentrasi (KK) (Taggart,1976)

Nilai KK Keterangan untuk Pemisahan Mineral

< 1,25 Pemisahan mineral tidak mungkin

dilakukan dengan konsentrasi gravitasi

1,25 – 1,5

Pemisahan mineral masih dapat dilakukan

pada ukuran gravel (kerikil) 1-10 mm atau

16 mesh sampai 0,371 inch tapi tidak pada

ukuran sand 0,05-1 mm.

1,5 – 1,75

Pemisahan mineral kemungkinan sulit

dilakukan. Batas maksimal ukuran partikel

(commercial lower size) sekitar 10 mesh

1,75 – 2,5

Pemisahan mineral dapat dilakukan pada

ukuran yang lebih halus daripada -65 +100

mesh.

> 2,5 Pemisahan mineral sangat mudah dilakukan

untuk semua ukuran partikel.


Proses pemisahan terjadi akibat adanya tiga gaya yang bekerja pada partikel

dalam fluida (Gaudin,1939), yaitu :

1. Gaya gravitasi. Untuk partikel bulat dengan jari-jari r, maka gaya gravitasi

sepanjang kemiringan adalah:

F1 = m . g .sin α (2-4)

F1 = 34 π r3 g (Dp – Df) sin α (2-5)

dengan F1 = Gaya tarik gravitasi

Dp = Berat jenis partikel

Df = Berat jenis fluida

α = Sudut film terhadap arah horisontal

2. Gaya gesek antara partikel dengan permukaan bidang, dinyatakan dengan:

F2 = -34 π r3 g ф (Dp – Df) cos α (2-6)

F2 = gaya gesek partikel dengan permukaan bidang

ф = koefisien gesek

3. Gaya dorong fluida akan menyebabkan partikel dan fluida akan sama-

sama bergerak dengan kecepatan tertentu sehingga terjadi stratifikasi

secara vertikal (startifikasi diantara riffle) dan stratifikasi horisontal

(stratifikasi melintasi riffle). Di setiap pergerakan partikel dan fluida

terdapat tahanan partikel di dalam fluida merupakan fungsi dari kecepatan

pengendapan partikel relatif lambat dan aliran fluida yang bersifat laminer.

Gaya dorong fluida dengan adanya tahanan fluida adalah jumlah semua

gaya yang terjadi di partikel itu sendiri. Diasumsikan tahanan tersebut

merupakan tahanan stokes maka :

R = 6 π µ r V

Sehingga gaya dorong fluida adalah:


F3 = -29 k π r3 g Df sin α + 6 k π r2 g θ Df sin α – 6 k π r µ vp (2-7)

dengan k = koefisien rancangan

F3 = gaya dorong fluida

vp = kecepatan partikel

θ = tebal aliran fluida

µ = viskositas fluida

Peranan ketiga gaya tersebut sangat menentukan perlapisan (stratifikasi) dan

urutan partikel dengan partikel besar ringan paling depan diikuti partikel kecil

ringan. Kemudian diikuti partikel besar berat serta partikel kecil berat paling

akhir.

Variabel-variabel yang menentukan kinerja ketiga gaya tersebut dalam proses

stratifikasi partikel, yaitu :

a. Pengaruh Riffle pada Proses pemisahan

Riffle yang terdapat pada meja berfungsi untuk menyebabkan arus

putar (arus eddy) di sekitarnya. Arus tersebut mengaduk dan

mengangkat partikel-partikel yang tersangkut di antara riffle-riffle

yang ditunjukkan pada Gambar 2.18 (a). Akibat adanya proses

pengadukan tersebut partikel akan mengalami proses stratifikasi.

Proses stratifikasi partikel secara vertikal akibat arus eddy dipengaruhi

oleh berat jenis dan ukuran partikel yang ditunjukkan pada Gambar

2.18 (b)


(a)

.

(b)

Gambar 2.18 Peran riffle dalam proses pemisahan (a) A adalah pengaruh riffle terhadap arus eddy; B adalah arus eddy yang terjadi diantara riffle,

(Taggart,1976) (b) proses stratifikasi partikel akibat adanya arus eddy. (Burt,1984)

Hal ini dapat dijelaskan dengan mengasumsikan benda jatuh bebas

dalam fluida, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.16

m g

m’g

Ff

Gambar 2.19 Gerak jatuh bebas dalam fluida (Hakim,1997)

Jika suatu partikel berada dalam kesetimbangan di dalam suatu fluida

dengan densitas fluida (Df). Partikel di dalam fluida dipengaruhi gaya

gravitasi, gaya gesek yang diterima partikel dalam fluida dan gaya

dorong fluida akibat arus eddy . Maka pada keadaan setimbang gaya

pada partikel sebagai berikut :

Fg = m.g – m’.g (2-8)

Fg = F1 = 34 π r3 g (Dp – Df) (2-9)

dengan Ff = gaya dorong fluida ke atas akibat arus eddy


Fg = gaya berat partikel dalam fluida

b. Pengaruh Stroke terhadap Proses Pemisahan

Stroke merupakan variabel operasi yang penting dalam proses

konsentrasi menggunakan meja goyang. Stroke mendorong partikel ke

arah longitudinal (sejajar sumbu meja) dengan gerakan bolak-balik

secara asimetris sehingga dek (meja) mengalami gerakan mundur yang

lebih kuat daripada gerakan maju. Stroke mengakibatkan partikel

dengan densitas tinggi bergerak berlawanan arah dengan gerakan

mundur meja (menuju zona konsentrat).

Saat stroke menuju arah depan, ada gaya yang bergerak melawan arah

maju dek. Gaya yang berlawanan tersebut adalah gaya gesek antar

partikel dengan permukaan meja sehingga akan membentuk kecepatan

antara permukaan bidang dengan fluida. Kecepatan tersebut

mempengaruhi kecepatan fluida tiap kedalaman. Peristiwa ini

mempengaruhi kecepatan setiap partikel yang bergerak ke arah zona

konsentrat. Partikel paling bawah mempunyai kecepatan paling tinggi

sedangkan partikel yang berada pada posisi paling atas mempunyai

kecepatan paling rendah. Setelah keluar dari riffle, stroke berperan

mendorong partikel berat berukuran kecil paling jauh, disusul partikel

berat berukuran besar, kemudian partikel ringan berukuran kecil serta

partikel ringan berukuran besar menempati urutan paling akhir.

Panjang stroke dapat diatur sedangkan frekuensi stroke ada yang dapat

diubah dan ada pula yang dibuat tetap. Frekuensi yang dibuat tetap

tidak memiliki hubungan dengan panjang stroke. Untuk penelitian ini

panjang stroke dibuat tetap, tetapi frekuensi dapat diubah-ubah

(Gaudin,1939).


Gambar 2.20 Akhir pergerakan partikel pada shaking table (Gaudin,1939)

c. Pengaruh Kemiringan Dek terhadap Proses Pemisahan

Efek transportasi partikel-partikel yang akan dipisahkan pada meja

goyang dipengaruhi kemiringan dek dan bentuk riffle. Kemiringan dek

yang kecil (landai) menyebabkan kecepatan aliran fluida secara

tranversal rendah sehingga partikel terdorong masuk ke tempat

penampungan konsentrat. Sementara kemiringan dek yang curam

mengakibatkan banyak partikel bergerak masuk ke tailing

(Curie,1973).

Dalam operasi konsentrasi menggunakan meja goyang, terdapat dua

macam kemiringan, yaitu kemiringan yang ditentukan dari sisi kotak

umpan sampai ujung sisi tailing (side tilt) dan kemiringan yang

ditentukan sepanjang pergerakan (motion) dari mesin penggerak

sampai ujung sisi konsentrat (longitudinal tilt). Longitudinal tilt

biasanya dibuat tetap. Ukuran partikel dan berat jenis partikel juga

mempengaruhi kecepatan partikel pada kemiringan tertentu

(Burt,1984).


d. Pengaruh Ukuran Partikel Bijih terhadap Proses Pemisahan

Ukuran partikel bijih merupakan salah satu variabel penting lainnya

dalam proses pemisahan dengan meja goyang. Gaudin (1939)

mengemukakan mineral-mineral berukuran kasar dan halus dapat

diproses dengan meja goyang, tetapi berbeda cara penanganannya. Jika

mineral berukuran kasar diproses meggunakan jumlah umpan yang

banyak, air yang banyak, frekuensi stroke rendah, dan panjang stroke

tinggi. Gaya dorong fluida dan gaya gesek yang lebih besar untuk

mengangkat pengotor agar melewati riffle pada partikel berukuran

kasar. Hal ini dapat terjadi jika menggunakan jumlah air yang banyak

dan panjang stroke yang besar.

Sementara untuk partikel yang berukuran halus penanganannya

sebaliknya. Gaya dorong fluida yang diperlukan untuk mengangkat

mineral-mineral pengotor serta gaya gesek antara partikel-partikel

mineral dengan permukaan dek relatif lebih kecil. Bila diberikan

perlakuan yang sama dengan mineral-mineral berat, akan terjadi

ketidakseimbangan. Gaya dorong fluida lebih besar daripada gaya

gravitasi sehingga mineral-mineral berat pun akan ikut terangkat yang

akhirnya masuk ke dalam tailing. Hal ini mengakibatkan terjadinya

kehilangan (losses).

Chaterjee (1998) menyatakan bahwa kelompok pemisahan dengan

meja goyang adalah untuk bijih berukuran butiran sekitar 0,012 mm

sampai dengan 10 mm. Sementara untuk pemisahan mineral berukuran

0,007 – 0,1 mm sebaiknya digunakan Bartless Mozley table. Jenis

Crossbelt table juga dapat digunakan, tetapi khusus bagi mineral

dengan ukuran 0,005 – 0,06 mm.


Gambar 2.21. Klasifikasi pemisahan mineral berdasarkan

ukuran partikel (Chaterjee,1998)

Chaterjee (1998) menunjukkan adanya pengaruh ukuran butiran

terhadap recovery dalam metode tabling berbagai mineral seperti

cassiterite, wolframite, dan bijih besi seperti yang ditunjukkan Gambar

2.22. Gambar 2.22 juga menjelaskan partikel berukuran (5 µm) dapat

dilakukan proses pemisahan pemisahan dengan metode tabling

sehingga dengan makin bertambahnya ukuran partikel maka perolehan

konsentrat akan semakin meningkat.

Gambar 2.22 Pengaruh ukuran butiran partikel dengan perolehan

untuk mineral-mineral tertentu pada pemisahan tabling. (A untuk cassiterite, B untuk wolframite dan


C untuk bijih besi) (Chaterjee,1998)

e. Pengaruh Laju Air Pencuci terhadap Proses Pemisahan

Laju air pencuci akan berperan dalam pemisahan secara transversal

(tegak lurus sumbu meja). Selain itu, air pencuci digunakan sebagai

sarana transportasi partikel dari kotak umpan ke penampungan produk

(Gaudin,1939).

Distribusi kecepatan berbeda untuk tiap kedalaman aliran fluida.

Kecepatan pada dasar lapisan sebesar nol dan maksimum pada lapisan

aliran fluida bagian atas. Hal ini merupakan asumsi dasar bahwa aliran

fluida bergerak secara laminer.

Sifat aliran fluida dapat ditentukan dari bilangan Reynold (Re). Bila Re

kurang dari 2100 maka aliran fluida bersifat laminer, tetapi bila lebih,

maka aliran bersifat turbulen. Bilangan Reynold dinyatakan dalam

persamaan:

Re = µ

αθ3

sin4 2 ⋅⋅⋅ gD f (2-10)

Dengan Df : berat jenis fluida

θ : tebal aliran fluida

µ : viskositas fluida

α : kemiringan bidang

Pada bidang miring, gaya yang bekerja pada fluida dengan kemiringan

α adalah:

Fa = m . g .sin α (2-11)


Dengan

Fa = Df . A .( θ – y ). g sin α (2-12)

Keterangan :

Fa = gaya yang disebabkan pengaruh gravitasi

y = jarak dari dasar bidang laipsan

A = luas bidang lapisan pada fluida

g = percepatan gravitasi

Gaya yang dibutuhkan untuk menahan gerakan fluida sehingga

kecepatan pada tiap luas bidang lapisan relatif tetap (Gaudin,1939),

yaitu :

dydv

AFb µ= (2-13)

Fb = gaya penahan gerakan fluida

=dydv perubahan kecepatan relatif tiap perubahan kedalaman fluida

Pada kondisi setimbang Fa = Fb

αθµ sin)( ⋅⋅−⋅⋅=⋅ gyADdydvA f

=dydv

µα

2sin..gD f ( )y−θ

v =µ

α2

sin..gD f (2 yy)−θ (2-14)

dengan v = kecepatan aliran fluida pada jarak y dari bidang.


(4). Jenis-jenis Shaking Table

Teknologi pemisahan mineral dengan metode konsentrasi pada aliran film

menggunakan meja goyang telah semakin berkembang. Berikut ini jenis-jenis

meja goyang yang telah dikembangkan :

a. Wilfley Table

Wilfley table adalah jenis shaking table yang umum dan banyak

digunakan. Wilfley table mulai diperkenalkan pada tahun 1895-1896,

menandai kemajuan besar dalam bidang pemisahan konsentrasi aliran

film. Kemajuan yang nampak dari wilfley table adalah diperkenalkannya

riffle dan head motion. Riffle memiliki fungsi meningkatkan kapasitas dan

membantu dalam pemisahan mineral kasar. Sementara head motion

memberikan gerakan bolak-balik dek saat proses pemisahan berlangsung

sehingga prosesnya berlangsung secara efektif (Gaudin,1939).

Gambar 2.23 Wilfley Table (Taggart,1976)

b. Garfield Table

Berbeda dengan wilfley table dalam hal penempatan riffle. Garfield table

memiliki riffle yang panjangnya yang sama dengan panjang dek. Proses

flowing film concentration tidak mengalami perubahan karena tidak

terdapat perubahan permukaan dek. Garfield table banyak digunakan

untuk operasi tabling umpan yang kasar dengan kapasitas bijih yang

dioperasikan lebih besar (Gaudin,1939).

c. Butchart Table


Perbedaan shaking table jenis ini dengan wilfley table terletak pada head

motion dan riffle. Butchart table mempunyai riffle yang bengkok ke arah

permukaan table yang lebih tinggi. Riffle memiliki panjang beberapa inchi,

sepanjang diagonal dek dari kotak umpan. Riffle ini memaksa partikel-

partikel untuk terdorong agar bergerak jauh ke arah permukaan dek yang

lebih tinggi sebelum masuk dalam konsentrat. Butchart table hanya

berfungsi untuk pemisahan partikel kasar (roughing) (Gaudin,1939).

Gambar 2.24 Butchart Table (a) dan (b) full length riffling (c) digonally

terminated riffling (Taggart,1976)

d. Card Table

Perbedaan jenis ini dibandingkan dengan wilfley table terletak pada riffle.

Pada card table riffle yang terpotong masuk ke dalam linolium kemudian

mengarah ke bagian segitiga lebih panjang daripada yang terdapat dalam

linolium dalam bagian segi empat. Head motion pun mempunyai

perbedaan sedikit dengan wilfley table walaupun masih menggunakan

prinsip toggle dan pitman (Gaudin,1939).


Gambar 2.25 Riffle pada Card Table(Taggart,1976)

Gambar 2.26 Head Motion dari Card Table (Taggart,1976)

Bagian-bagian dari head motion ( Gambar 2.23) :

a. Fixed pins

b. Fixed toggle block

c. Fixed Pins

d. Lever arm

e. Upper end

f. Connecting arm

g. Crankshaft

h. Lever arm

i. P adalah pin

j. S adalah spring atau pegas

e. Deister dan Deister-Overstrom Table

Deister dan Deister-Overstrom table menggunakan head motion yang

berbeda dan kira-kira berbentuk belah ketupat (rhombohedral). Bentuk

belah ketupat ini memerlukan lantai dasar yang lebih kecil. Pada Deister-

Overstrom table untuk pencucian batubara, setiap riffle yang kelima atau

keenam memiliki bentuk yang lebih tinggi dibandingkan dengan riffle-


riffle yang yang lain. Hal ini membuat genangan air lebih dalam pada

daerah diantara riffle-riffle tersebut sehingga membantu pemisahan

partikel-partikel kasar (Gaudin,1939).

Gambar 2.27 Deister-Overstorm Table (a) sand table,

(b) slime table (Taggart,1976)

f. Plat-O Table

Meja goyang jenis ini mempunyai dua atau lebih bidang permukaan.

Ketinggian riffle dibuat tetap kecuali pada titik dimana permukaan dek

menaik untuk bertemu dengan bidang yang akan dibentuk oleh bagian atas

riffle (Gaudin,1939).


Gambar 2.28 Riffle pada Plat-O Table jenis triplex

untuk umpan kasar (Taggart,1976)


Documents

BAB II TEORI DASAR - · PDF fileBAB II TEORI DASAR 2.1 Bijih Besi Bijih besi dibagi menjadi beberapa golongan diantaranya adalah golongan oksida, sulfida, dan hidroksida. Golongan