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.