7/25/2019 Size Reduction Lapres
1/37
LAPORAN RESMI
MATERI :
SIZE REDUCTION
HALAMAN SAMPUL
KELOMPOK :
7 / SENIN
IHDINA SULISTIANINGTIAS 21030113140xxx
RIZKY ADHI PRABOWO 21030113130xxx
ZULFAJRI 21030113140169
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2015
7/25/2019 Size Reduction Lapres
2/37
ii
HALAMAN PENGESAHAN
LAPORAN RESMI
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS DIPONEGORO
Materi : Size Reduction
Kelompok : 7 / Senin
Anggota : 1.
Ihdina Sulistianingtias
2. Rizky Adhi Prabowo
3.
Zulfajri
21030113140xxx
21030113130xxx
21030113140169
Semarang, November 2015
Mengesahkan,
Dosen Pembimbing
Ir. Hargono, M.T.
NIP. 195611261987031002
7/25/2019 Size Reduction Lapres
3/37
iii
RINGKASAN
Tujuan dari praktikum Size Reduction ini yaitu mampu melakukan pengukuran
partikel dengan metode sieving, mampu mengukur daya (energi) yang terpakai pada size
reduction dengan kapasitas yang berbeda-beda, mampu menghitung reduction ratio untuk
bahan yang berbeda-beda, mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger dan menghitung
indeks kerja, mampu menghitung energi penggerusan dan mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.
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. Ada tiga hukum yang mendasari size reduction yaitu hukum Kick,
hukum Rittinger dan hukum Bond. Sedangkan diameter dapat diartikan menjadi TAAD, mean
surface diameter dan mean volume diameter.
Pada praktikum ini alat yang digunakan yaitu hammer mill dan sieving, sedangkan
bahan yang digunakan yaitu batu bata berbentuk kubus berukuran 2cm, 2.8cm, 3.6cm, dan 4.4
cm masing-masing dengan berat 320 gram, 450 gram, dan 580 gram. Prosedur
percobaan meliputi menyiapkan batu bata; mengukur ampere atau daya yang terpakai
dengan menggunakan ampere meter pada waktu pesawat jalan tanpa beban, masukkan bahan ke dalam pesawat dalam jumlah tertentu sesuai variable, mengukur ampere atau daya yang
terpakai dengan menggunakan ampere meter pada waktu pesawat jalan sesuai variable,
kumpulkan hasil dan jumlah tertentu untuk diukur ukuran partikelnya dan menghitung
diameter partikel dilakukan dengan metode standart sieving
7/25/2019 Size Reduction Lapres
4/37
iv
PRAKATA
Puji syukur penyusun ucapkan kepada Allah SWT berkat rahmat dan hidayah-Nya
sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan resmi laboratorium Operasi Teknik Kimia ini.
Tujuan dari penulisan laporan resmi dengan materi Size Reduction ini adalah sebagai
pelaksanaan tugas praktikum operasi teknik kimia dan sebagai bukti hasil praktikum Size
Reduction. Penyusun mengucapkan terima kasih kepada
1. Bapak Ir. Hargono, M.T. selaku dosen pembimbing materi Size Reduction
2. Asisten Laboratorium Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro Semarang Tahun 2015.
Penyusun menyadari adanya kekurangan yang perlu diperbaiki. Maka dari itu kritik dan
saran yang sifatnya membangun sangat penyusun harapkan. Semoga laporan ini dapatbermanfaat sebagai penambah ilmu bagi semua pihak yang membutuhkan.
Semarang, November 2015
Pengusun
7/25/2019 Size Reduction Lapres
5/37
v
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ................................................................................................................. i
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................................... ii
RINGKASAN ............................................................................................................................. iii
PRAKATA ................................................................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................................... v
DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. vii
BAB I PENDAHULUAN........................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................................................. 1
1.2 Perumusan Masalah ....................................................................................................... 1
1.3 Tujuan Praktikum .......................................................................................................... 1
1.4 Manfaat Praktikum ........................................................................................................ 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................................ 2
2.1 Klasifikasi Alat Size ReductionBerdasarkan Ukuran Produk ....................................... 2
2.2 Hukum-hukum Energi Penggerusan .............................................................................. 4
2.3 Pengertian Diameter ...................................................................................................... 5
BAB III METODE PRAKTIKUM ............................................................................................. 8
3.1 Rancangan Percobaan ........................................................................................................ 83.2 Bahan dan Alat yang Digunakan ....................................................................................... 8
3.3 Gambar Rangkaian Alat .................................................................................................... 9
3.4 Prosedur Praktikun............................................................................................................. 9
BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN .......................................................... 11
4.1 Hasil Percobaan ............................................................................................................... 11
4.2 Pembahasan ..................................................................................................................... 11
BAB V PENUTUP .................................................................................................................... 21
5.1 Kesimpulan ...................................................................................................................... 21
5.2 Saran ................................................................................................................................ 21
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................ 22
LAPORAN SEMENTARA ......................................................................................................... 1
LEMBAR PERHITUNGAN ....................................................................................................... 4
7/25/2019 Size Reduction Lapres
6/37
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4-1. Data Hasil Percobaan Reduction Ratio dan Grindability ......................................... 11
Tabel 4-2. Data Hasil Percobaan Konstanta Kick dan Rittinger ............................................... 11
7/25/2019 Size Reduction Lapres
7/37
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3-1 Diagram Blok Langkah Kerja ................................................................................. 8
Gambar 3-2 Alat Hammer Mill Crusher ................................................................................... 9
Gambar 3-3 Alat Shieving ........................................................................................................... 9
Gambar 4-1 Hubungan Reduction Ratio VS Energi Penggerusan ............................................ 12
Gambar 4-2 Hubungan Log(Di/di) VS Energi Penggerusan Untuk Variabel 320 Gram .......... 13
Gambar 4-3 Hubungan Log (Di/di) VS Energi Penggerusan Untuk Variabel 450 Gram ........ 14
Gambar 4-4 Hubungan Log (Di/di) VS Energi Penggerusan Variabel 580 Gram .................... 14
Gambar 4-5 Hubungan 1/di-1/Di VS Energi Penggerusan Variabel 320 Gram ........................ 16
Gambar 4-6 Hubungan 1/di-1/Di VS Energi Penggerusan Variabel 450 Gram ........................ 17
Gambar 4-7 Hubungan 1/di-1/Di VS Energi Penggerusan Variabel 580 Gram ........................ 18
7/25/2019 Size Reduction Lapres
8/37
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Size reduction adalah satu operasi untuk memperkecil ukuran suatu partikel dengan
memperhalus bentuk produk atau sekedar menjadikannya lebih kecil sesuai ukuran yangdiinginkan. Operasi size reduction bisa dilakukan dengan cara penumbukan atau
penggilingan. Pengoperasian unitsize reductionsenantiasa dibutuhkan pada industri kimia
dan mineral untuk menyesuaikan bahan dengan spesifikasi alat atau menyesuaikan
spesifikasi produk yang akan dipasarkan. Ditinjau dari sisi yang lain, 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. Faktor lain yang mengakibatkan size reduction tidak efisien adalah
kebutuhan energi untuk membentuk permukaan baru. Berdasarkan uraian ini, perlu
dilakukan percobaan untuk mengetahui kondisi operasi optimal suatu operasisize reduction.
1.2 Perumusan Masalah
Size reduction dipandang tidak efisien dari beberapa segi, salah satunya adalah jumlah
energi yang dibutuhkan untuk mendapatkan ukuran partikel sesuai keinginan. Percobaan ini
akan dilakukan pengukuran dan perhitungan besarnya jumlah energi yang dibutuhkan
dalam operasisize reductiondengan menerapkan beberapa persamaan yang sudah ada.
1.3 Tujuan Praktikum
1. Mampu melakukan pengukuran partikel dengan metodesieving
2. Mampu mengukur daya (energi) yang terpakai pada size reductiondengan kapasitas
yang berbeda-beda
3. Mampu menghitungReduction Ratiountuk bahan yang berbeda-beda
4. Mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger serta menghitung indeks kerja
5. Mampu menghitungPower Transmission Factor(energi penggerusan)
6.
Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis
7. Mengkaji hukum Kick dan Rittinger dengan cara membandingkan energi yang
dibutuhkan untuk operasi size reduction secara teoritis dan percobaan
1.4 Manfaat Praktikum
1. Memahami dan mengetahui cara menghitung besarnya reduction ratio, daya, dan energi
penggerusan dengan ukuran partikel yang berbeda-beda.
2. Mampu menerapkan Hukum Kick dan Rittinger serta menghitung indeks kerja dalam
percobaan.
7/25/2019 Size Reduction Lapres
9/37
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Unit operasi Size reduction adalah satu operasi untuk memperkecil ukuran suatu partikel
dengan memperhalus bentuk produk atau sekedar menjadikannya lebih kecil sesuai ukuran yang
diinginkan. Operasisize reductionbisa dilakukan dengan cara penumbukan atau penggilingan
(Agrawal, 2007). Unit operasisize reductionbiasanya digunakan untuk menyesuaikan ukuran
bahan baku agar sesuai dengan alat proses atau menyesuaikan produk sesuai kebutuhan pasar.
2.1 Klasifikasi Alat Size ReductionBerdasarkan Ukuran Produk
2.1.1 Crusher
Alat size reduction yang memecahkan bongkahan padatan yang besar menjadi
bongkahan bongkahan yang lebih kecil, dimana ukurannya sampai batas beberapa inch.
Alat crusher biasa diklasifikasikan menjadi : a. Primary crusher
Mampu beroperasi untuk segala ukuran feed. Produk yang dihasilkan mempunyai
ukuran 8 10 inch.
b. Secondary crusher
Mampu beroperasi dengan ukuran feed, seperti di produk primary crusher dengan
ukuran 4 inch.
2.1.2 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 dapat diatur untuk menghasilkan produk berukuran 250 mesh
2500 mesh dengan umpan tidak lebih besar dari 20 mm.
2.1.3 Cutter
Alat ini mempunyai cara kerja yang berbeda dengan size reductionsebelumnya. 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.
Operasisize reductionsering digunakan pada indusri industri yang memerlukan
bahan baku dalam ukuran tertentu dan produk dalam ukuran tertentu, misalnya industri
semen, batu bara, pertambangan, pupuk, keramik, dan lain-lain.
Pemilihan jenis alat yang digunakan biasanya berdasarkan ukuran feed pada produk, sifat
bahan, kekerasan bahan, dan kapasitasnya.
2.2 Operasi Size Reduction
2.2.1 Operasi Penggerusan
7/25/2019 Size Reduction Lapres
10/37
3
Penggerusan atau Comminutionadalah istilah yang umum digunakan pada operasi
size reduction yang biasanya menggunakan crusher atau grinder atau alat-alat
penggerus lainnya. Alat penggerusan dikatakan ideal bila memenuhi syaratsyarat
berikut :
a.
Mempunyai kapasitas operasi yang besarb.
Membutuhkan Power input yang kecil per satuan produk
c. Produk yang dihasilkan seragam atau mampu memenuhi distribusi ukuran yang
diinginkan
Operasi alat penggerusan yang ideal sangatlah sulit didapat karana satuan produk
yang dihasilkan tidak akan pernah seragam dengan variasi ukuran umpan masuk.
Produk selalu terdiri atas campuran partikel dengan rentang antara ukuran terbesar
yang diinginkan hingga yang paling kecil (Mc.Cabe,1993).
2.2.2 Faktor faktor yang Mempengaruhi Operasi Size ReductionBerdasarkan Sifat Alami
Material
Penentuanan jenis mesin dalam operasi penggerusan didasarkan pada faktor sifat
alami material yang ditangani. Antara lain :
a. Hardness : Mempengaruhi kebutuhan tenaga pemakaian mesin. Sifat hardness
suatu material disusun berdasarkan skala Mohr.
b. Structure : Struktur material granular lebih mudah daripada material berwujud
serat.
c. Moisture Content : Kandungan air dalam material sebesar 5-50% akan
menyebabkan terjadinya cakedan menghambat aliran material.
d. Crushing Strength : Power yang dibutuhkan suatu alat akan sebanding dengan
crushing strengthsuatu material.
e. Friability : Material yang rapuh akan mudah pecah sebelum penggerusan dan
akan mempengaruhi distribusi ukuran produk.
f.
Stickiness:Material yang lengket akan menyumbat pesawat operasi.
g. Soapiness : Pengukuran berdasarkan koefisien gesekan permukaan material.
Koefisien gesekan yang kecil akan mengakibatkan operasi penggerusan sulit
dioperasikan
h. Explosive Material: Material tidak boleh banyak mengandung inert atmosphere
i.
Materials yielding dusts that are harmful to the health : Material yang
membahayakan kesahatan harus dioperasikan di tempat yang aman lingkungan
2.2.3 Alat-alat Penggerusan
7/25/2019 Size Reduction Lapres
11/37
4
Klasifikasi alat alat penggerusan diberikan berdasarkan tipe-tipe mesin yang baik
dalam pengoperasian tiap stage ukuran produk. Ada tiga step dalam pengoperasian
size reduction:
a. Coarse size reduction: umpan sebesar 2 96 inch atau lebih.
b.
Intermediate size reduction : umpan sebesar 1
3 inch.c.
Fine Size Reduction : umpan sebesar 0,25 sampai 0,5 inch.
(Brown, 1979)
Tabel 2.1 Tipe Alat Penggerus Berdasarkan Klasifikasi Operasi
Coarse crushers Intermediate crushers Fine crushers
Stag jaw crusher Crushing rolls Buhrstone mill
Dodge jaw crusher Disc crusher Roller mill
Gyratory crusher Edge runner mill NEI pendulum mill
Other coarse crusher Hammer mill Griffin mill
Single roll crusher Ring roller mill (Lopulco)
Pin mill Ball mill
Symons disc crushers Tube mill
Hardinge mill
Babcock mill
(Coulson, 2002)
2.2 Hukum-hukum Energi Penggerusan
Energi yang dibutuhkan untuk operasisize reductionsangat bergantung dari ukuran
partikel yang dihasilkan.Makin kecil partikel, maka makin besar energi yang dibutuhkan.
2.3.1 Hukum Rittinger
Rittinger beranggapan bahwa besarnya energi yang diperlukan untuk size
reductionberbanding lurus dengan luas permukaan baru yang dihasilkan. Luas
permukaan spesifik yang dihasilkan akan sebanding dengan ukuran partikel,
sehingga dirumuskan persamaan dalam bentuk :
E : Energi Penggerusan
7/25/2019 Size Reduction Lapres
12/37
5
k : Kontanta Rittinger
di : Diameter Rata-Rata Produk
Di : Diameter Rata-Rata Feed
2.3.2 Hukum Kick
Kick beranggapan bahwa energi yang dibutuhkan untuk pemecahan partikel zatpadat adalah berbanding lurus dengan ratio dari feed dengan produk. Secara
matematis dinyatakan dengan:
E : Energi Penggerusan
k : Kontanta Kick
di : Diameter Rata-Rata Produk
Di : Diameter Rata-Rata Feed
Memecah partikel kubus berukuran lebih dari 1/2 inch adalah sama besarnya
dengan energi yang dibutuhkan untuk memecah partikel 1/2 inch menjadi 1/4
inch.
2.3 Pengertian 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
7/25/2019 Size Reduction Lapres
13/37
6
Vi : volume total partikel dengan diameter Di
C : konstanta yang harganya tergantung dari titik partikel, sehingga:
D3adalah volume partikel untuk bola = a/b, kubus = 1
V : volume partikel dengan diameter Di
b.
Mean Surface DiameterDidefinisikan 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
7/25/2019 Size Reduction Lapres
14/37
7
Jumlah total = Ni. Vi = Ni . Ci. Di3.n
= C (D vol)
= C (D vol)
(Brown, 1979)
7/25/2019 Size Reduction Lapres
15/37
8
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Rancangan Percobaan
3.1.1 Rancangan Praktikum
Untuk mencapai tujuan, praktikum dilakukan melalui 3 tahapan seperti yang tersajidalam gambar 3.1.
Gambar 3-1 Diagram Blok Langkah Kerja
3.1.2 Penetapan Variabel :
a. Variabel tetap- Waktu pengayakan : 10 menit sampai berat konstan
b. Variabel berubah
- Ukuran diameter batu bata (cm) : 2cm, 2.8cm, 3.6cm, 4.4cm
- Berat batu bata (gram) : 300, 400, 500, dan 600
3.2 Bahan dan Alat yang Digunakan
3.2.1 Alat yang digunakan
1. Hammer Mill
2. Alat Shieving
3. Alat Pengukur Kuat Arus
4. Stopwatch
5. dll
3.2.2 Bahan yang digunakan
1.
Batu bata
Persiapan Bahan
Operasi Hammer Mill
Operasi Standard Sieving
7/25/2019 Size Reduction Lapres
16/37
9
3.3 Gambar Rangkaian Alat
Gambar 3-2 Alat Hammer Mill Crusher
Gambar 3-3 Alat Shieving
3.4 Prosedur Praktikun
Praktikum dilakukan dengan mengikuti prosedur sebagai berikut :
1. Menyiapkan bahan.
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.
4.
Masukkan bahan ke dalam pesawat dalam jumlah tertentu sesuai variabel.
7/25/2019 Size Reduction Lapres
17/37
10
5. Ukur ampere atau daya yang terpakai dengan menggunakan ampere meter pada waktu
pesawat jalan sesuai variabel.
6.
Kumpulkan hasil dan jumlah tertentu untuk diukur ukuran partikelnya.
7. Pengukuran dilakukan denganstandar sieving.
7/25/2019 Size Reduction Lapres
18/37
11
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
Tabel 4-1. Data Hasil Percobaan Reduction Ratio dan Grindability
W (kg) Di (mm) di (mm) t (jam) Reduction Ratio Grindability
0.32 20 0.0815 0.056 245.39877 57.6
0.32 28 0.0828 0.056 338.16425 81
0.32 36 0.0826 0.056 435.83535 105.3
0.32 44 0.0847 0.056 519.48052 64.8
0.45 20 0.0817 0.056 244.79804 88.56
0.45 28 0.0837 0.056 334.52808 108.36
0.45 36 0.0834 0.056 431.65468 65.88
0.45 44 0.0847 0.056 519.48052 86.22
0.58 20 0.0829 0.056 241.25452 104.40.58 28 0.0836 0.056 334.92823 67.32
0.58 36 0.0833 0.056 432.17287 91.44
0.58 44 0.0847 0.056 519.48052 103.32
Tabel 4-2 Data Hasil Percobaan Konstanta Kick dan Rittinger
Variable
Energi
Penggerusan
(Joule)
Konstanta
Kick
Konstanta
Rittinger
320
Gram
2 cm 11222.56163
1649,61230
2.8 cm 11506.52084
3.6 cm 11728.74978
4.4 cm 11728.74978
450
Gram
2 cm 11333.67611521,3 1202.42.8 cm 11562.07807
3.6 cm 11728.74978
4.4 cm 11827.52
580
Gram
2 cm 11389.23334
1531,3 1958.42.8 cm 11506.52
3.6 cm 11728.749784.4 cm 11895.42149
4.2 Pembahasan
1. Hubungan AntaraReduction RatioVS Energi Penggerusan
7/25/2019 Size Reduction Lapres
19/37
12
Gambar 4-1 Hubungan Reduction Ratio VS Energi Penggerusan
Pada gambar 4.1 dapat diamati suatu fenomena bahwa semakin besar reduction ratio
maka energi penggerusan akan semakin besar pula. Selain itu, dapat pula diamati fenomena
lain dimana semakin besar diameter feed untuk masing-masing kapasitas feed akan
meningkatkan harga reduction ratio. Hal ini sesuai dengan persamaan bahwa:
Sedangkan besarnya energi penggerusan dipengaruhi oleh waktu penggerusan
Hammer Milluntuk mereduksi ukuranfeedsesuai dengan persamaan
= cos Dimana :
E = Energi Penggerusan (Joule)
V = Tegangan Listrik (Volt)
I = Arus (ampere)
t = Waktu Operasi (s)
Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mereduksi ukuran feed maka semakin
besar pula energi penggerusannya. Hal ini dikarenakan waktu yang dibutuhkan semakin
meningkat seiring dengan diameter umpan yang semakin besar. Sedangkan diameter umpan
berbanding lurus dengan besarnya nilai reduction ratio. Jadi dapat disimpulkan bahwa
semakin besar reduction ratiomaka energi penggerusan akan semakin besar pula.
2. Hubungan Antara Konstanta Kick VS Energi Penggerusan
10800
11000
11200
11400
11600
11800
12000
241.2545235 334.9282297 432.1728691 519.4805195
EnergiPenggerusan
Reduction Ratio
320 Gram
450 Gram
580 Gram
7/25/2019 Size Reduction Lapres
20/37
13
Gambar 4-2 Hubungan Log(Di/di) VS Energi Penggerusan Untuk Variabel 320 Gram
% |11222.56 11251.9311222.56 | 100% 0.26%
% |11506.52 11481.6511506.52 | 100% 0.22%
% |11728.75 11663.4311728.75 | 100% 0.56%
% |11728.75 11789.2011728.75 | 100% 0.52%
y = 1649.6x + 7309.6
R = 0.9456
11100
11200
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6 2.65 2.7 2.75
EnergiPenggerusan
Log (Di/di)
10900
11000
1110011200
11300
11400
11500
11600
11700
11800
2.389872387 2.529127695 2.639322453 2.715569266
Energ
iPenggerusan
log (Di/di)
y = 1521.3x + 7709.3
R = 0.9962
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6 2.65 2.7 2.75
EnergiPenggeru
san
log (Di/di)
7/25/2019 Size Reduction Lapres
21/37
14
Gambar 4-3 Hubungan Log (Di/di) VS Energi Penggerusan Untuk Variabel 450 Gram
% |11389.23 11350.9811389.23 | 100% 0.34%
% |11506.52 11569.1611506.52 | 100% 0.54%% |11728.75 11738.6811728.75 | 100% 0.08%
% |11895.42 11861.0511895.42 | 100% 0.29%
Gambar 4-4 Hubungan Log (Di/di) VS Energi Penggerusan Variabel 580 Gram
11000
1110011200
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
2.388807939 2.524432573 2.63513645 2.715569266
EnergiPenggerusan
log (Di/di)
y = 1531.3x + 7702.7
R = 0.9565
11300
11400
11500
11600
1170011800
11900
12000
2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6 2.65 2.7 2.75
EnergiPenggerusan
log (Di/di)
11100
11200
11300
11400
11500
11600
11700
1180011900
12000
2.382475465 2.524951754 2.635657499 2.715569266
EnergiPenggerusan
log (Di/di)
7/25/2019 Size Reduction Lapres
22/37
15
% |11222.56 11251.9311222.56 | 100% 0.26%
% |11506.52 11481.6511506.52 | 100% 0.22%
% |11728.75 11663.43
11728.75 | 100% 0.56%
% |11728.75 11789.2011728.75 | 100% 0.52%Dari grafik hubungan antara energi penggerusan dengan konstanta Kick, didapat
konstanta Kick melalui hubungan garis linier
()
Dimana
E : Energi Penggerusan
k : Kontanta Kick
di : Diameter Rata-Rata Produk
Di : Diameter Rata-Rata Feed
(Mc. Cabe, W.L. 1985)
Jika dibuatkan suatu hubungan linear dari persamaan kick, maka persamaan kick analog
dengan persamaan :
+ Dimana
Y = Energi sebagai fungsi m = k (konstanta kick)
x = ()
C = Energi Awal Operasi Mesin
Dari persamaan tersebut diketahui bahwa konstanta Kick berbanding lurus dengan energi
penggerusan. Sedangkan energi penggerusan dipengaruhi oleh variable waktu dimana
semakin berat partikel umpan yang masuk maka waktu yang dibutuhkan untuk penggerusan
semakin lama yang mengakibatkan energi penggerusan semakin tinggi. Hal ini sesuai
dengan persamaan :
7/25/2019 Size Reduction Lapres
23/37
16
Dimana
E =energi Yang dibutuhkan untuk
operasi mesin
V = Tegangan operasi (volt)
I = Arus yang terbaca (ampere)
t = Waktu pengoperasian alat
Konstanta Kick pada variabel 580 gram yang seharusnya memiliki nilai konstanta terbesar
dibanding variabel lainnya. Harga konstanta kick untuk variable feed 580 gram hanya 1531,3
sementara untuk variabel 320 dan 450 mempunyai nilai konstanta Kick berturut-turut yakni
1649,6 dan 1521,3. Adanya fenemona ini disebabkan oleh adanya kehilangan massa (loss
mass) yang lebih besar pada variabel 580 gram saat dilakukannya proses sieving
(pengayakan) maupun saat prosesgrinding.
3. Hubungan Antara Konstanta Rittinger VS Energi Penggerusan
Gambar 4-5 Hubungan 1/di-1/Di VS Energi Penggerusan Variabel 320 Gram
% |11222.56 11240.4911222.56 | 100% 0.16%
% |11506.52 11559.6511506.52 | 100% 0.46%
y = 1230x - 3275.7
R = 0.9771
11100
1120011300
11400
11500
11600
11700
11800
11.75 11.8 11.85 11.9 11.95 12 12.05 12.1 12.15 12.2 12.25
EnergiPenggerusan
1/di-1/Di
11100
11200
1130011400
11500
11600
11700
11800
11900
12000
11.78364817 11.82060082 11.97702414 12.01272618
Energi
Penggerusan
1/di-1/Di
7/25/2019 Size Reduction Lapres
24/37
17
% |11728.75 11605.6611728.75 | 100% 1.05%
% |11728.75 11780.3511728.75 | 100% 0.44%
Gambar 4-6 Hubungan 1/di-1/Di VS Energi Penggerusan Variabel 450 Gram
% |11333.68 11339.9811333.68 | 100% 0.16%
% |11562.08 11602.7011562.08 | 100% 0.35%
% |
11728.75 11707.14
11728.75 | 100% 0.18%
% |11827.52 12173.3711827.52 | 100% 2.92%
y = 1202.4x - 2800
R = 0.9696
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
11.75 11.8 11.85 11.9 11.95 12 12.05 12.1 12.15 12.2 12.25
EnergiPenggerusan
1/di-1/Di
11100
11200
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
12000
11.78364817 11.82060082 11.97702414 12.01272618
EnergiPenggerusan
1/di-1/Di
7/25/2019 Size Reduction Lapres
25/37
18
Gambar 4-7 Hubungan 1/di-1/Di VS Energi Penggerusan Variabel 580 Gram
% |11389.23 11339.98
11389.23
| 100% 0.43%
% |11506.52 11632.0111506.52 | 100% 1.09%
% |11728.75 11736.6711728.75 | 100% 0.07%
% |11895.42 11809.9111895.42 | 100% 0.72%Dari grafik hubungan antara energi penggerusan dengan konstanta Kick, didapat
konstanta Kick melalui hubungan garis linier
( 11)
Dimana
E : Energi Penggerusan
k : Kontanta Rittinger
di : Diameter Rata-Rata Produk
Di : Diameter Rata-Rata Feed
(Mc. Cabe, W.L. 1985)
y = 1958.4x - 11672
R = 0.9618
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
12000
11.75 11.8 11.85 11.9 11.95 12 12.05
EnergiPenggerusan
1/di-1/Di
11100
11200
11300
11400
11500
11600
11700
11800
11900
12000
11.78364817 11.82060082 11.97702414 12.01272618
EnergiPenggerusan
1/di-1/Di
7/25/2019 Size Reduction Lapres
26/37
19
Jika dibuatkan suatu hubungan linear dari persamaan rittinger, maka persamaan rittinger
analog dengan persamaan :
+ Dimana
Y = Energi sebagai fungsi
m = k (konstanta rittinger)
x = ( 1 1)
C = Energi Awal Operasi Mesin
Dari persamaan tersebut diketahui bahwa konstanta Rittinger berbanding lurus dengan
energi penggerusan. Sedangkan energi penggerusan dipengaruhi oleh variable waktu dimanasemakin berat partikel umpan yang masuk maka waktu yang dibutuhkan untuk penggerusan
semakin lama yang mengakibatkan energi penggerusan semakin tinggi. Hal ini sesuai
dengan persamaan :
Dimana
E =energi Yang dibutuhkan untuk
operasi mesin
V = Tegangan operasi (volt)
I = Arus yang terbaca (ampere)
t = Waktu pengoperasian alat
Konstanta Rittinger semakin besar apabila jumah massa umpan yang dimasukkan ke dalam
alat size reduction semakin besar. Variable 580 gram memiliki nilai konstanta terbesar
dibanding variabel lainnya. Harga konstanta rittinger untuk variable feed 580 gram 1958.4
sementara untuk variabel 320 dan 450 mempunyai nilai konstanta Kick berturut-turut yakni
1230 dan 1202.4. Dari data yang diperoleh, konstanta rittinger untuk variabel umpan 320
gram lebih besar dari variabel 450 gram. Fenemona ini disebabkan oleh adanya kehilangan
massa (loss mass) yang lebih besar pada variabel 580 gram saat dilakukannya prosessieving
(pengayakan) maupun saat prosesgrinding.
4. Aplikasi Size ReductionDalam Industri
Operasi size reduction sering digunakan pada indusri
industri yang memerlukan
bahan baku dalam ukuran tertentu dan produk dalam ukuran tertentu, misalnya industri
7/25/2019 Size Reduction Lapres
27/37
20
semen, batu bara, pertambangan, pupuk, keramik, dll. Pemilihan jenis alat yang
digunakan biasanya berdasarkan ukuran feed pada produk, sifat bahan, kekerasan bahan,
dan kapasitasnya.
Salah satu contoh penggunaan alat size reduction yaitu penggunaan alat hammer
mill pada industri semen. Hammer mill merupakan aplikasi dari gaya pukul (impactforce). Prinsip kerja hammer mill adalah rotor dengan kecepatan tinggi akan memutar
palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya. Bahan masuk akan terpukul oleh palu yang
berputar dan bertumbukan dengan dinding, palu atau sesama bahan. Akibatnya akan
terjadi pemecahan bahan. Proses ini berlangsung terus hingga di dapatkan bahan yang
dapat lolos dari saringan di bagian bawah alat. Jadi selain gaya pukul dapat juga terjadi
sedikit gaya sobek. Menurut Smith (1955), hammer mill, terdiri atas martil/palu yang
berputar pada porosnya dan sebuah saringan yang terbuat dari plat baja. Bagian utama
dari hammer mill adalah corong pemasukan, pemukul, corong pengeluaran, motor
penggerak, alat transmisi daya, rangka penunjang dan ayakan.
Contoh lain penggunaan alat size reduction yaitu penggunaan ball mill pada
industri pupuk kimia.Ball Mill adalah Tumbling mill yang mempunyai ukuran panjang
kira-kira sama dengan diameternya dan berisi grinding media berupa bola-bola baja atau
alloy. Bentuknya dapat berupa silinder disebut cylindrical Ball Mill atau berbentuk Cone
disebut conical Ball Mill. Posisi grinding media pada Cylindrical ball mill terbagi rata
sepanjang shell, sedangkan pada conical ball mill terbagi menurut bola-bola baja yang
sama dengan diameter shell. Jadi bola-bola baja yang besar berada pada diameter shell
yang besar untuk menghancurkan partikel besar, sedang bola-bola baja yang kecil (sudah
aus) berada pada cone section dekat ujung pengeluaran untuk menghancurkan partikel
yang sudah halus. Feed (umpan) untuk ball mill dapat berukuran 3 inci (max) dan
digiling sampai menjadi 50 mesh (0,29 mm). kalau feed (umpan) makin kecil, maka
produknya dapat lebih halus lagi (200 mesh = 0,074 mm). Dalam operasi ball mill
kecepatan perputan shell silinder harus dibuat setinggi mungkin, tetapi dihindarkan agar
muatanya (grindingmedia dan batuan) tidak ikut berputar bersama shell silinder.
7/25/2019 Size Reduction Lapres
28/37
21
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Semakin besar diameter umpan maka reduction ratio dan energi penggerusan akan
semakin besar.2.
Semakin besar kapasitas umpan maka harga konstanta Kick akan semakin besar,
karena energi yang dibutuhkan untuk penggerusan semakin besar.
3. Semakin besar kapasitas umpan maka harga konstanta Rittinger akan semakin besar,
karena energi yang dibutuhkan untuk penggerusan semakin besar pula
5.2 Saran
1. Pengukuran arus pada ampermeter harus teliti
2. Umpan yang digunakan harus dalam keadaan kering dan ukuran yang seragam.
3. Proses sieving harus dilakukan secara hati-hati agar tidak terjadi mass loss.
7/25/2019 Size Reduction Lapres
29/37
22
DAFTAR PUSTAKA
Agrawal, S.S. 2007. Agrawal Principal Delhi Institute of Pharmaceutical Science and
Research Sector3. Pushp Vihar New Delhi. India.
Brown, G.G. 1979. Unit Operation. Modern Asia Edition. Mc Graw Hill Book. Co.Ltd.
Tokyo. Japan.Coulson. J.M, et al. 2002. Chemical Engineering Particle Technology and Separation Process
5thedition. Butterworth and Heinemann Oxford. England.
Mc. Cabe, W.L. 1993. Unit Operation of Chemical Engineering 5th edition. Tioon Well
Finishing Co. Ltd. Singapura.
Perry, R.H. 1978. Chemical Engineers Handbook. Mc Graw Hill.Kogakusha. Tokyo. Japan.
7/25/2019 Size Reduction Lapres
30/37
LAPORAN SEMENTARA
PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA
Materi :
SIZE REDUCTION
Disusun Oleh :
Ihdina Sulistianingtias (21030113140xxx)
Rizky Adhi Prabowo (21030113130xxx)
Zulfajri (21030113140169)
LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA
TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2015
7/25/2019 Size Reduction Lapres
31/37
I. Tujuan Percobaan
1. Mampu melakukan pengukuran partikel dengan metodesieving.
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 menghitungpower transmission factor (energi penggerusan).
6. Mampu membuat laporan praktikum secara tertulis.
II. Percobaan
a. Bahan yang digunakan
Batu Bata
b.
Alat yang digunakan1. Hammer Mill
2. Shieving
3. Stopwatch
4. Timbangan
c. Variabel percobaan
1.
Variabel Tetap
a Ukuran Bata : 2cm, 2.8cm, 3.6cm, 4.4cm
b Berat batu bata : 320 gram, 450 gram, 580 gram
2. Variabel berubah
Waktu pengayakan : 12 menit (selanjutnya 3 menit hingga 3 kali konstan)
d. Cara kerja
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.
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. Perhitungan diameter partikel dilakukan dengan metodestandart sieving
7/25/2019 Size Reduction Lapres
32/37
e. Hasil percobaan
Perhitungan arus
60 6
t(sekon
2 cm 2.8 cm 3.6 cm 4.4 cm320 450 580 320 450 580 320 450 580 320 450 580
0 18 18 18 18 18 18 19 19 19 19 19 19
2 18 18 19 20 20 19 19 21 22 19 19 20
4 18 19 19 20 20 19 20 20 20 22 20 24
6 19 19 20 19 20 20 20 20 20 20 20 20
8 19 19 19 19 18 20 20 19 20 20 20 20
10 18 18 18 19 19 19 19 19 19 19 19 19
12 18 19 18 18 19 18 19 19 19 18 19 18
14 18 18 18 18 18 18 19 18 18 18 18 18
16 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18
18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18
20 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18
D Screen2 cm 2.8 cm 3.6 cm 4.4 cm
320 450 580 320 450 580 320 450 580 320 450 580
>0.425 74 91 94 113 153 192 104 147 181 122 160 175
0.25-0.425 68 94 140 69 79 113 76 85 110 88 118 132
0.15-0.25 84 109 164 76 83 124 78 99 144 74 103 120
7/25/2019 Size Reduction Lapres
33/37
LEMBAR PERHITUNGAN
Bahan Baku : Batu Bata
Berat Bahan : 320 gram, 450 gram, 580 gram
Ukuran diameter bahan : 2 cm, 2.8 cm, 3.6 cm, 4.4 cm
Perhitungan diameter rata-rata produk (Davg)
Tray 1 : >0.425 mm 0.4252 0.601Tray 2 : 0.25 < 0.425 0.25+ 0.4252 0.3375
Tray 3 :0.15 < 0.25 0.25 + 0.152 0.2
Tray 4 :
7/25/2019 Size Reduction Lapres
34/37
=
=
= Fraksi Berat
= Konstanta yang harganya tergantung dari titik partikel, untuk kubus adalah 1
= diameter rata-rata umpan
7/25/2019 Size Reduction Lapres
35/37
3. Perhitungan Reduction Ratio dan Grindability
W (kg) Di di (TAAD) t (jam) R Q
0.32 20 0.0815 0.005556 245.3988 57.6
0.32 28 0.0828 0.005556 338.1643 57.6
0.32 36 0.0826 0.005556 435.8354 57.6
0.32 44 0.0847 0.005556 519.4805 57.6
0.45 20 0.0817 0.005556 244.798 810.45 28 0.0837 0.005556 334.5281 81
0.45 36 0.0834 0.005556 431.6547 81
0.45 44 0.0847 0.005556 519.4805 81
0.58 20 0.0829 0.005556 241.2545 104.4
0.58 28 0.0836 0.005556 334.9282 104.4
0.58 36 0.0833 0.005556 432.1729 104.4
0.58 44 0.0847 0.005556 519.4805 104.4
4. Perhitungan Energi Penggerusan
Dimana
E = energi yang dibutuhkan untuk operasi mesin
V = 381.05 Volt
I = Arus yang terbaca (ampere)
t = Waktu pengoperasian alat
= 0.81W
(kg)Di
t
(jam)
I
(ampere)
Energi
Penggerusan
7/25/2019 Size Reduction Lapres
36/37
0.32 20 20 1.818 11222.53218
0.32 28 20 1.864 11506.49064
0.32 36 20 1.9 11728.719
0.32 44 20 1.9 11728.719
0.45 20 20 1.836 11333.64636
0.45 28 20 1.873 11562.04773
0.45 36 20 1.9 11728.719
0.45 44 20 1.916 11827.48716
0.58 20 20 1.845 11389.20345
0.58 28 20 1.864 11506.49064
0.58 36 20 1.9 11728.719
0.58 44 20 1.927 11895.39027
5. Perhitungan Konstanta Kick dan Konstanta Rittinger
Hukum Kick
()
Dimana
E : Energi Penggerusan
k : Kontanta Kick
di : Diameter Rata-Rata Produk
Di : Diameter Rata-Rata Feed
Perhitungan Konstanta Kick
W (kg)Di
(mm)di (mm) log (Di/di)
Energi
PenggerusanKonstanta Kick
0.32 20 0.0815 2.3898724 11222.532181649,60.32 28 0.0828 2.5291277 11506.49064
0.32 36 0.0826 2.6393225 11728.719
0.32 44 0.0847 2.7155693 11728.719
0.45 20 0.0817 2.3888079 11333.646361521,30.45 28 0.0837 2.5244326 11562.04773
0.45 36 0.0834 2.6351365 11728.719
0.45 44 0.0847 2.7155693 11827.48716
0.58 20 0.0829 2.3824755 11389.203451531,3
0.58 28 0.0836 2.5249518 11506.49064
0.58 36 0.0833 2.6356575 11728.719
0.58 44 0.0847 2.7155693 11895.39027
Hukum Rittinger
(
1
1
)
Dimana
7/25/2019 Size Reduction Lapres
37/37
E : Energi Penggerusan
k : Kontanta Rittinger
di : Diameter Rata-Rata Produk
Di : Diameter Rata-Rata Feed
Perhitungan Konstanta Rittinger
W (kg) Di (mm) di (mm) 1/di-1/DiEnergi
Penggerusan
Konstanta
Rittinger
0.32 20 0.0815 11.783648 11222.53218
12300.32 28 0.0828 12.04158 11506.49064
0.32 36 0.0826 12.07876 11728.719
0.32 44 0.0847 12.219939 11728.719
0.45 20 0.0817 11.783648 11333.64636
1202.40.45 28 0.0837 11.911717 11562.04773
0.45 36 0.0834 11.96263 11728.719
0.45 44 0.0847 12.189902 11827.487160.58 20 0.0829 11.783648 11389.20345
1958.40.58 28 0.0836 11.926008 11506.49064
0.58 36 0.0833 11.977024 11728.719
0.58 44 0.0847 12.012726 11895.39027