reimburse TA hilman

PEMODELAN SISTEM PENGATURAN pH PADA SIRKUIT
CLEANER
PROSES
FLOTASI
BIJIH
SULFIDA
DI PT AMMAN MINERAL NUSA TENGGARA
TUGAS AKHIR
Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
Teknik pada Program Studi Teknik Metalurgi, Institut Teknologi Bandung
Oleh :
HILMAN HIDAYAT
12515055
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK METALURGI
FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2020
1BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Tembaga merupakan suatu unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki lambang
Cu dan nomor atom 29
[1]
. Dalam penggunaannya, tembaga banyak digunakan
sebagai bahan dasar pembuatan kabel listrik, dikarenakan sifatnya sebagai
penghantar listrik dan panas yang baik [1]. Pada saat ini kebutuhan tembaga di dunia
meningkat, begitu juga di Indonesia. Hal ini mengakibatkan produksi tembaga ikut
mengalami peningkatan. Salah satu produsen konsentrat tembaga di Indonesia
adalah PT Amman Mineral Nusa Tenggara.
Secara umum proses pengolahan mineral di PT Amman Mineral Nusa Tenggara
terbagi menjadi dua, yaitu upstream dan downstream. Proses pengolahan upstream
dilakukan melalui proses kominusi bijih hasil tambang, yaitu proses reduksi ukuran
bijih dengan peremukan dan penggerusan yang bertujuan untuk menghasilkan
partikel yang sesuai dengan kebutuhan operasi, membebaskan mineral berharga
dari pengotor dan memperbesar luas permukaan bijih. Proses pengolahan bijih
tembaga secara downstream pada PT Amman Mineral Nusa Tenggara dilakukan
dengan cara konsentrasi flotasi. Proses ini bertujuan untuk memisahkan mineral
berharga dari mineral pengotornya dengan memanfaatkan sifat permukaan mineral.
Secara umum terdapat tiga tahapan flotasi di PT Amman Mineral Nusa Tenggara,
yaitu rougher-scavenger, flotasi kolom, dan cleaner. Proses rougher-scavenger
bertujuan untuk meningkatkan recovery Cu sebesar mungkin, sedangkan proses
flotasi kolom dan proses cleaner bertujuan untuk meningkatkan kadar Cu.
Proses flotasi dalam pengolahan bijih tembaga membutuhkan suatu kondisi tertentu
agar proses berjalan dengan optimal. Salah satu parameter untuk mencapai kondisi
optimal pada proses flotasi adalah pH. Tiga fungsi pH pada proses flotasi di PT
Amman Mineral Nusa Tenggara, yaitu mengoptimalkan kinerja kolektor, menjaga
kondisi bijih tetap dalam bentuk sulfida, dan berfungsi sebagai depresan pyrite.
1
Untuk itu dibutuhkan suatu metode yang digunakan untuk mengatur tingkat pH agar
tetap konstan selama proses flotasi, salah satunya dengan menambahkan lime
slurry.
Berdasarkan data yang diperoleh pH yang terdapat pada area cleaner sering tidak
memenuhi set point, yang menyebabkan kondisi operasi kurang optimal sehingga
mengakibatkan konsentrat yang dihasilkan dari proses flotasi kurang optimal. Hal
ini bisa terlihat pada Gambar 1.1. Berdasarkan hasil step test 0% air asam tambang
(seluruhnya air laut) pada column 1 dan 2 menunjukkan bahwa pH yang dihasilkan
kurang stabil, diduga disebabkan oleh sistem kontrol yang kurang baik. Kondisi ini
bisa terlihat pada Gambar 1.2.
50
45
40
30
25
Selisih pH dengan set point
pHColumn 1 dan 2 Fresh
Low Pyrite Ore Sea Water
Dominan
20
15
10
5
0
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
More
frekuensi
35
selang data
Gambar 1.1 Histogram selisih pH dengan set point pH [2]
2
30
12
25
pH
11.5
20
11
15
10.5
10
10
pH Column 1 dan 2
pH Rougher
06-Oct-19 10:33:36
06-Oct-19 10:19:12
06-Oct-19 10:04:48
Waktu
06-Oct-19 09:50:24
06-Oct-19 09:36:00
0
06-Oct-19 09:21:36
9
06-Oct-19 09:07:12
5
06-Oct-19 08:52:48
9.5
Bukaan Valve
12.5
Bukaan Valve
Gambar 1.2 Kondisi pH yang kurang stabil [2]
Oleh karena itu dibutuhkan suatu studi tentang penstabilan nilai pH pada slurry
dalam sirkuit flotasi yang berasal dari karakteristik bijih yang heterogen dan
memiliki nilai derajat oksidasi yang tinggi, untuk meningkatkan nilai recovery dan
nilai grade dari bijih stockpile (bijih yang disimpan cukup lama di stockpile)
1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menstabilkan pH terutama di sirkuit
flotasi PT AMNT dengan cara sebagai berikut:
1.
Menganalisis data operasi penggunaan kapur di sirkuit flotasi
2.
Mendesain filosofi kontrol dari penambahan kapur di sirkuit flotasi
3.
Memodelkan sistem kontrol penambahan kapur di sirkuit flotasi
1.3. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dimulai dengan melakukan studi literatur mengenai faktor yang
mempengaruhi pH pada sirkuit cleaner PT Amman Mineral Nusa Tenggara dari
3
berbagai sumber baik dari buku, paper jurnal, paper seminar, maupun tugas akhir
yang sudah dilakukan sebelumnya yang terkait dengan topik penelitian. Setelah
didapatkan informasi yang cukup dari literatur, selanjutnya dilakukan analisis pada
data operasi pabrik dari tanggal 1 Januari 2016 sampai 30 Juni 2019.
Tahapan berikutnya adalah menganalisis pengaruh faktor yang lebih dominan pada
pH di sirkuit cleaner PT Amman Mineral Nusa Tenggara. Analisis faktor tersebut
dikelompokkan pada 3 area yaitu column 1 dan 2, column 3 dan 4, kemudian
cleaner 3. Area column 1 dan 2 memiliki feed dari rougher concentrate. Faktor faktor yang mempengaruhi pH pada area ini yaitu pH rougher, S/Cu, acrat
(perbandingan tembaga yang masih dalam bentuk sulfida dengan tembaga yang
sudah mengoksidasi), kondisi air proses, dan flow rougher concentrate, bukaan
valve kapur dan persen solid. Area column 3 dan 4 memiliki beberapa faktor yaitu,
pH column 1 dan 2, pH rougher, S/Cu, acrat, kondisi air proses, flow rougher
concentrate, bukaan valve kapur, dan persen solid, Area cleaner 3 memiliki faktor
sebagai berikut, pH cleaner 1, pH rougher, S/Cu, acrat, kondisi air proses, flow
rougher concentrate, bukaan valve kapur, dan persen solid. Faktor-faktor tersebut
kemudian dieliminasi berdasarkan tingkat keberpengaruhan faktor tersebut
terhadap pH setiap area. Hasil analisis terhadap faktor pada setiap area tersebut
kemudian dianalisis secara general pada sirkuit cleaner dan menjadi dasar dalam
percobaan step test response. Step test response merupakan salah satu metode
dalam menentukan sistem kontrol pada suatu proses. Pada penelitian ini step test
response dilakukan untuk memperoleh nilai dari konstanta gain, time delay dan
time constant. Step test response dilakukan pada dua jenis kondisi air proses yaitu
100% sea water dan 70% air asam tambang pada air proses. Hasil step test response
kemudian dimodelkan pada Matlab dengan menggunakan metode closed loop
system. Kemudian dilakukan analisis pada model tersebut dan ditarik kesimpulan.
Skema metodologi penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.3.
4
•
•
Fakta
Ketidakstabilan tingkat pH pada proses flotasi dalam proses pengolahan bijih tembaga di
PT Amman Mineral Nusa Tenggara.
pH sering tidak mencapai nilai set point pH
•
Rumusan Masalah
Perlu adanya penstabilan tingkat pH pada proses flotasi untuk mengasilkan konsentrat
yang optimum.
•
Batasan Masalah
Tidak membahas hubungan pH dengan grade concentrate
•
•
•
Analisis data operasi pabrik sirukuit cleaner
Analisis data operasi pabrik area column 1 dan 2
Analisis data operasi pabrik area column 3 dan 4
Analisis data operasi pabrik area cleaner 3
•
Design Filosofi Kontrol
Design menggunakan hasil analisis data operasi pabrik sirkuit cleaner
•
Percobaan
Percobaan menggunakan step test response berdasarkan hasil filosofi kontrol pada
kondisi 100% sea water pada air proses dan 70% air asam tambang pada air proses.
•
Pemodelan
Pemodelan hasil step test response dengan model closed loop system berdasarkan
persamaan
𝐺(𝑠) =
𝐾𝑝
𝑒 −𝑇𝑑 𝑠
1 + 𝑇𝑐 𝑠
•
dengan G(s) adalah konsentrasi OH-, Kp adalah konstanta gain, Tc adalah time constant
dan Td adalah time delay
Penambahan PID menggunakan metode Ziegler-Nichols berdasarkan persamaan
•
•
dengan Kp adalah konstanta gain, Ki adalah konstanta integratif dan Kd adalah
konstanta devariatif
Penambahan set point dengan ekuivalensi asam kuat
Penambahan input kondisi air proses pada sistem kontrol menggunakan fungsi if-else
•
•
•
•
Pembahasan
Kondisi bukaan valve kapur pada area cleaner
Kondisi pH operasi pada area cleaner
Hasil step test response
Hasil pemodelan
Kesimpulan
Gambar 1.3 Skema metodologi penelitian
5
1.4 Sistematika Penelitian
Laporan tugas akhir ini disajikan dalam lima bab. Melanjutkan Bab I, disajikan Bab
II yang berisi tinjauan literatur yang terkait dengan profil PT Amman Mineral Nusa
Tenggara. Adapun yang akan dibahas juga pada Bab II, adalah prinsip dasar pH,
prinsip dasar flotasi dan prinsip dasar sistem kontrol. Prosedur percobaan, material
dan bahan, serta hasil-hasil percobaan yang diperoleh disajikan pada Bab III.
Pembahasan hasil-hasil percobaan diberikan pada Bab IV. Kesimpulan dan saran
untuk penelitian lebih lanjut diberikan pada Bab V. Selain kelima Bab tersebut,
pada bagian akhir laporan penelitian ini juga disajikan daftar pustaka yang diacu
dan beberapa lampiran.
6
RINCIAN PENGELUARAN
Pengeluaran
Tiket pesawat Jakarta-Lombok
Tiket pesawat Lombok-Jakarta
Print untuk sidang
Print untuk hardcover
Total
Biaya
Rp 1,439,700.00
Rp 1,191,857.00
Rp 258,000.00
Rp 452,500.00
Rp 3,342,057.00
7
1. Tiket pesawat Jakarta-Lombok
2. Tiket pesawat Lombok-Jakarta
8
3. Print untuk sidang
4. Print untuk hardcover
9