tugas unit proses 1 : proses mekanik magnetic separation

TUGAS UNIT PROSES 1 : PROSES MEKANIK
MAGNETIC SEPARATION
Disusun oleh:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ainnuniswah Ella
Anna Farida
Aryantoko Wicaksono
Daniel Johny
Enda Meirizki br Ginting
Fauzan Irfandy
(210301111
(21030111120020)
(210301111
(21030111130
(21030111120035)
(21030111130082)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2012
BAB I
PENDAHULUAN
MAGNETIC SEPARATION
Magnetic separation adalah satu cara pemisahan atau konsentrat mineral berharga dari
mineral tidak berharga (gangue) berdasarkan sifat kemagnetan atau magnetic suceptibilitnya.
Sifat benda atau mineral terhadapa gaya tarik atau gaya tolak magnet ada tiga macam yaitu :
1. Diamegnetic, yaitu yang menolak magnet
2. Paramagnetic, yaitu yang menarik magnet
3. Ferro magnetic, yaitu yang sangat menarik magnet
Magnetic separator dikerjakan secara basah ataupun kering. Dalam proses kering alat ini perlu
sekali preparasi bijih kering dengan proses kering dan bila bijih yang diproses adalah bijih
kering, pengeringnya jangan terlalu panas karena kemungkinan akan membentuk dan
membentuk “roasting” dimana hal ini akan menggangu pemisahan dengan magnetic separator.
Prinsip pemisahan ada beberapa macam cara yaitu :
1. Bilamana kutub didekatkan dengan mendatar dan mineral hasil crushing di lewatkan di
antara dua kutub magnet, maka mineral yang bersifat magnet akan berbalik oleh kuub –
ktubnya dan yang tidak akan lolos.
2. Penempatan balok – balok magnet bisa secara vertikal
3. Partikel dieiwatkan pada medan magnet di atas dua balt yang tegak lurus satu sama lain yang
juga di lewatkan pada medan magnet tersebut.
4. Low intensity separator
Kekuatan magnet terbagi dalam :
-
Kuat listrik magnet
-
Lemah listrik magnet
-
Tidak listrik magnet
Dalam menentukan magnetik separator mengalami keseukaran sebab mineral di alam selalu
ada unsur impuritisnya (pengotor) yang menutupi atau juga tumbuh bersama mineral tersebut.
Hal – hal penting dalam menghasilkan medan separator yaitu :
1. Alat ini harus dapat menghasilkan medan separator.
2. Intensitas medan magnet harus dapat diatur dengan mudah.
3. Feeding partikel (material) dalam magnetic separator kurang merata.
4. Disediakan suatu peralatan yang dapat memisahkan antara mineral magnetic dengan mineral
non magnetic.
5. Kecepatan bergerak material dalam medan magnet harus dapat di kontrol.
6. Harus ada perlengkapan alat untuk menampung midling.
7. Peralatan tidak banyak bergerak.
Jika mineral – mineral yang dipisahkan kurang berhasil dengan magnetic separator, maka
mengatasinya dengan jalan roasting agar sifat magnetic yang di proses bertambah besar.
Mineral – mineral yang roasting adalah mineral sulfida seperti pyrite (FoS2) dan kuarsa :
7 FeS2 + 12O
Fe7S2 + 6O2
Type magnetic separator adalah :
a. Primary magnet type, yaitu pemisahan ineral material yang menggunakan magnet langsung,
contoh dari alat ini adalah ball norton drum separator dan gaya watheril cross belt separator.
b. Secondary magnet type, yaitu pemisahan mineral yang menggunakan induksi magnet.
Didalam magnetic separator gaya – gaya yang bekerja adalah :
-
Gaya megnet
-
Gaya grafitasi
- Gaya gesek
- Gaya moment
Hal – hal penting dan harus diperhatikan di dalam magnetic separator adalah :
1. Mengenai besar butir mineral harus terlibrasi sempurna agar mineral mempunyai sifat fisik
yang murni.
2. Glas atau gup antara magnet dan material bila terlalu jauh akan mempengaruhi daya tarik
magnet, karena glas tersebut dapat diisi udara atau air dan bila terlalu dekat akan
mempengaruhi pemisahan.
3. Ujung dari magnet sebaiknya di buat meruncing agar dapat menimbulkan gaya yang
konvergen.
Kapasitas dari magnet separator tergantung pada :
-
Besar butir
-
Kekuatan magnet
-
Kecepatan feeding
-
Kecepatan putar rotor.
Contoh – contoh mineral yang dapat di roosing dari kelompok sulfida adalah :
1. Pyrite
4. Bornite
2. Harcasite
5. Argeno pyrite
3. Chalcopirite
dari kelompok oksida atau carbonat yaitu :
1. Hematite
4. Welframite
2. Limonite
5. Cromite
3. Siderite
magnetic Degreed (MD) dalah merupakan perbandingan anatra mineral atau material yang
tertarik magnet dengan jumlah material terlarutkan dikalikan 100 %.
Besar yang tertarik magnet
MD =
x 100 %
Besar keseluruhan dari contoh
Magnetic Separation adalah adalah suatu cara pemisahan mineral atau bijih yang mendasarkan pada
sifat kemagnetannya. Hal ini dapat dilakukan karena bijih yang terdapat di alam mempunyai sifat
kemagnetan yang berbeda-beda antara bijih yang satu dengan yang lain.
Separator magnetik secara luas digunakan untuk:
 Memisahkan besi-besi pengotor dari bijih logam yang akan digiling dengan demikian melindungi
alat penggiling.
 Memisahkan magnet-magnet pencemar dari makanan dan produk-produk industri.
 Memperoleh kembali magnetik dan ferosilikon dalam metode float-sink untuk pemekatan bijih.
 Meningkatkan atau memekatkan bijih.
Sifat kemagnetannya:
1. Diamagnetic
Merupakan sifat mineral yang ditolak sepanjang garis gaya magnet, jika mineral tersebut dalam
medan magnet. Hal ini disebabkan karena mineral tersebut sukar menyesuaikan medan magnet
sekitarnya, karena sifat kemagnetanya berubah-ubah. Contoh bijih antara lain ; garnet, pyrit, kuarsa,
kalsit, cassiterite (non magnetic)
2. Paramagnetic
Merupakan sifat mineral yang tertarik sepanjang garis gaya magnet, jika mineral tersebut berada
dalam medan magnet. Hal ini disebabkan karena sifat kemagnetannya mudah menyesuaikan dengan
keadaan medan magnet sekitarnya. Contoh bijih antara lain ; siderit, hematit, pyrhotit, limonit (weakly
magnetic)
3. Ferromagnetic
Sama dengan paramagnetic hanya saja lebih kuat bila dibandingkan dengan paramagnetic. Contoh
bijih antara lain ; magnetit, ilmenit, franklinite (strongly magnetic).
Mekanisme pemisahan:
1.
Horisontal
Pada sistem ini letak kutub magnet dibuat mendatar, sedang umpan dijatuhkan melalui garisgaris gaya medan magnet yang posisinya horisontal. Maka mineral yang bersifat magnetik akan
tertarik kearah kutub positif (yang dibuat runcing agar lebih memusat dan kuat), sedangkan
mineral non magnetik akan jatuh lurus ke bawah.
2.
Vertikal
Pemisahan secara vertikal maka kutub magnet juga diposisikan vertikal, dimana kutub positif
terletak di atas, sedangkan yang negatif terletak di bawah. Di antara kedua kutub tersebut
diletakkan dua buah belt conveyor yang saling bersilangan.
Umpan diletakkan pada belt bagian bawah, ketika melalui medan magnet akan terjadi
pemisahan antara mineral magnetik dan non magnetik. Mineral magnetik akan menuju belt
conveyor atas dan setelah keluar dari pengaruh medan magnet akan dilepas dan ditampung
dalam bak mineral magnetik. Sedangkan mineral non magnetik akan ikut terus dengan belt
conveyor bawah dan ditampung dalam bak mineral non magnetik.
3. Drum magnetic
Pemisahan cara ini digunakan untuk material yang mempunyai sifat kemagnetan tinggi.
Ada beberapa tipe pemisahan, diantaranya :
a. Belt conveyor dengan pulley yang diberi magnet, sehingga apabila ada material yang
mengandung magnet akan tertarik kearah pulley (menempel pada belt conveyor) dan akan
terlepas setelah pengaruh kemagnetan tidak ada. Sedangkan mineral non magnetik akan
terlempar dari belt conveyor karena gaya sentrifugal dan ditampung sebagai mineral non
magnetik.
b. Suatu drom yang diputar pada porosnya biasanya terbuat dari alumunium, bagian dalamnya
dipasang medan magnet tetap menyudut 120o. Magnet ini tidak ikut berputar, maka antara
mineral magnetik dan non magnetik dapat dipisahkan.
4. Roll induksi
Suatu roll yang berputar terletak antara dua kutub positif dan negative dari primary
electromagnet, sehingga roll tersebut dipengaruh ioleh medan magnet. Apabila dimasukkan
mineral diantara roll dengan kutub positif maka mineral magnetic akan dapat dipisahkan dengan
non magnetic.
Pemisahan magnetik adalah salah satu metode yang diterapkan dalam pengolahan mineral untuk
pemisahan komponen berharga dari bahan bakunya. Metode ini memanfaatkan perbedaan perilaku
partikel dalam medan magnet. Properti ini dicirikan oleh kerentanan yang disebut magnet. Dalam
Sistem Satuan Internasional (SI) suseptibilitas magnetik dilambangkan sebagai . Lebih sering
kerentanan magnetik tertentu ( w) digunakan dan didefinisikan sebagai:
w =  / 
(1)
di mana  adalah densitas material. Kerentanan magnetik tertentu  w dinyatakan dalam cm3 / g.
Ada bentuk lain dari kerentanan termasuk kerentanan magnetik molar  M.
Bahan, yang ditolak dari medan magnet, disebut diamagnetics, dan memiliki nilai negatif dari
kerentanan magnetik. Partikel tertarik terhadap intensitas yang lebih besar dari medan magnet
disebut paramagnetics (Gambar 1).
fe e d
N
S
c o n c e n tra te
( par amagnet i c
par t i cl es)
ta i l i n g
( di amagnet i c
par t i cl es)
Gambar 1. Principle of magnetic separation
Pemisahan magnetik didasarkan pada prinsip bahwa kekuatan (F) yang bekerja pada sebuah
partikel diberikan oleh persamaan:
F = 0 w mH grad H
(2)
H y

H x
H z 

Fx   0  w m  H x
 Hy
 Hz
x
x
x 

(3a)
H y

H x
H z 

Fy   0  w m  H x
 Hy
 Hz

y

y

y


(3b)
H y

H x
H z
Fz   0  w m  H x
 Hy
 Hz
z
z
z

(3c)
Atau dalam bentuk khusus:



Sebuah persamaan yang disederhanakan untuk gaya yang bekerja pada sebuah partikel dalam
medan magnet di salah satu arah ruang, untuk x misalnya, adalah:
H x 

Fx  0  w m H x

x 

where
F – gaya magnet, N
0 – permeabilitas magnetik vakum (0 = 410–7 V·s/(A·m) = H/m)
w – suseptibilitas magnetik yang spesifik, cm3/g
m – massa partikel, g
H – intensitas medan magnet, A/m
H x
– Bidang gradien, A/m2.
x
Para paramagnetics dibagi lagi menjadi kategori seperti paramagnetics sejati, ferromagnetics,
ferrimagnetics, dan antyferromagnetics. Afiliasi mereka ditentukan oleh perilaku dalam
mengubah medan magnet (Gambar 2) dan suhu (Gambar 3).
m a g netiza tio n,  w H
ferro m a g netics
ferri- a nd a nty ferro m a g netics
true pa ra m a g netics
0
dia m a g netics
m a g netic field, H
Gambar 2 . Influence of magnetic field on magnetization of materials
(4)
m a g netic susceptibility
ferro m a g n etics
tru e p a ra m a g n etics
Cu rie p o in t
Né e l p o in t
a n ty ferro m a g n etics
d ia m a g n etics
tem pera ture
Gambar 3. Influence of temperature on magnetic susceptibility of materials
Magnetik separator
2.1 Prinsip Kerja Magnetic Separator
Magnetic separator adalah alat yang digunakan untuk memisahkan material padat
berdasarkan sifat kemagnetan suatu bahan. Alat ini terdiri dari pulley yang dilapisi dengan
magnet baik berupa magnet alami maupun magnet yang berada disekitar arus listrik. Alat
pemisah fase padat – padat ini memiliki prinsip kerja yaitu dengan melewatkan suatu material
campuran (padatan non-logam dan padatan logam) pada suatu bagian dari magnetic
separator yang diberi medan magnetik, maka padatan logam akan menempel (tertarik) pada
medan magnetik oleh karena adanya garis-garis medan magnetik sehingga padatan logam akan
terpisah dari campurannya.
Gambar 1. Prinsip kerja magnmetic separator
Menurut Ulman (2006), magnetik separator merupakan pemisahan secara fisik untuk partikel
dengan perbedaan permeability dan susceptbility berdasarkan 3 cara, yaitu kekuatan tarikan
magnet(tractive magnetic forces), gravitasi, friksi dan inertial. Feed ke magnetik separator
terpecah menjadi dua atau lebih komponen . Jika separator digunakan untuk memproduksi
magnet konsentrat dapat digunakan paramagnetik atau diamagnetik. Setiap produk harus
ditransportasikan melewati ke dalam sepanjang magnet.
Pemisahan menggunakan magnet bergantung pada besarnya daya magnet dari bahan yang akan
dipisahkan. Effesiensi dari pemisahan menggunakan magnet dapt dilihat dengan adanya recovery
dan tingkat magnetic concentrate.
2.2 Sifat Kemagnetan Suatu Bahan
Berdasarkan sifat kemagnetan bahan terhadap tarikan ataupun tolakan garis – garis medan
magnetik, bahan digolongkan menjadi 3 golongan, yaitu :
1. Ferromagnetik
Merupakan bahan yang sangat kuat menarik garis-garis medan magnetik. Sebagai contoh, besi,
nikel, kobalt, gadolinium dan baja. Sifat ferromagnetik timbul apabila bahan berupa fasa padat.
Sedangkan sifat ferromagnetik akan hilang apabila bahan berupa fase cair maupun gas dan juga
bahan berupa fasa padat yang memiliki suhu yang tinggi di atas suhu batasnya atau yang disebut
suhu curie.
Tabel 1. Suhu Curie beberapa bahan ferromagnetik
Bahan
Besi
Kobalt
Nikel
Gadolinium
Suhu Curie (oC)
770oC
1131oC
358oC
16oC
2. Paramagnetik
Merupakan bahan yang sedikit menarik garis – garis medan magnetik. Sebagai contoh,
alumunium, platina dan lain – lain.
3. Diamagnetik
Merupakan bahan yang sedikit menolak garis – garis medan magnetik. Sebagai contoh, tembaga,
bismuth, emas, seng, dan lain – lain.