Kominusi

BAB II
KOMINUSI


Kominusi adalah proses mereduksi ukuran butir atau proses meliberasi bijih. Yang dimaksud dengan proses meliberasi bijih adalah proses melepaskan bijih tersebut dari ikatnnya yang merupakan gangue mineral dengan menggunakan alat crusher atau grinding mill. Kominusi terbagi dalam 3 tahap, yaitu primary crushing, secondary crushing dan fine crushing.

A. Primary Crushing
Merupakan tahap penghancuran yang pertama, dimana umpan berupa bongkah-bongkah besar yang berukuran +/- 84 x 60 inchi dan produkta berukuran 4 inchi. Beberapa alat untuk primary crushing antara lain :
1. Jaw Crusher
Alat ini mempunyai dua jaw, yang satu dapat digerakkan (swing jaw) dan yang lainnya tidak bergerak (fixed jaw). Berdasarkan porosnya jaw crusher terbagi dalam dua macam :
a. Blake Jaw Crusher, dengan poros di atas
b. Dodge Jaw Crusher, dengan poros di bawah
Perbandingan Dodge dengan Blake Jaw Crusher, yaitu :
a. Ukuran produkta pada Blake Jaw lebih heterogen dibandingkan dengan Dodge Jaw yang relatif seragam
b. Pada Blake Jaw porosnya di atas sehingga gaya yang terbesar mengenai partikel yang terkecil
c. Pada Dodge Jaw porosnya di bawah sehingga gaya yang terbesar mengenai partikel yang terbesar sehingga gaya mekanis dari Dodge Jaw lebih besar doibandingkan dengan Blake Jaw
d. Kapasitas Dodge Jaw jauh lebih kecil dari Blake Jaw pada ukuran yang sama
e. Pada Dodge Jaw sering terjadi penyumbatan
Istilah-istilah pada Jaw Crusher, antara lain :
a. Setting Block, bagian dari jaw crusher untuk mengatur agar lubang ukuran sesuai dengan yang dikehendaki. Bila setting block dimajukan, maka jarak antara fixed jaw dengan swing jaw menjadi lebih pendek atau lebih dekat, dan sebaliknya.
b. Toggle, bagian dari jaw crusher yang berfungsi untuk mengubah gerakan naik turun menjadi maju mundur
c. Pitman, berfungsi untuk merubah gerakan berputar dari maju mundur menjadi gerakan naik turun
d. Swing Jaw, bagian dari jaw crusher yang dapat bergerak akibat gerakan atau dorongan toggle
e. Fixed Jaw, bagian dari jaw crusher yang tidak bergerak/diam
f. Mouth, bagian mulut jaw crusher yang berfungsi sebagai lubang penerimaan umpan
g. Throat, bagian paling bawah yang berfungsi sebagai lubang pengeluaran
h. Gate, adalah jarak mendatar pada mouth
i. Set, adalah jarak mendatar pada throat
j. Closed Setting, adalah jarak antara fixed jaw dengan swing jaw pada saat swing jaw ekstrim ke depan
k. Open Setting, adalah jarak antara fixed jaw dengan swing jaw pada saat swing jaw ekstrim ke belakang
l. Throw, selisih jarak pelemparan antara open setting dengan close setting
m. Nip Angle, sudut yang dibentuk dengan garis singgung yang dibuat melalui titik singgung antara jaw dengan batuan
Khusus untuk gape adalah jarak mendatar pada mouth yang diukur pada bagian mouth dimana umpan yang dimasukkan bersinggungan dengan mouth. Jadi besarnya gape selalu berubah-ubah menurut besarnya umpan.
Pecahnya batuan dari jaw crusher karena adanya :
a. Daya tahan batuan lebih keci dari gaya yang menekan
b. Nip angle
c. Resultante gaya yang arahnya ke bawah
Gaya-gaya yang ada pada jaw crusher, adalah :
a. Gaya tekan (aksi)
b. Gaya gesek
c. Gaya gravitasi
d. Gaya yang menahan (reaksi)
Arah-arah gaya tergantung dari kemiringan atau sudutnya. Resultante gaya akhir arahnya harus ke bawah, yang berarti material itu dapat dihancurkan. Tapi jika gaya itu arahnya ke atas maka material itu hanya meloncat-loncat ka atas saja.
Faktor-faktor yangmempengaruhi efisiensi jaw crusher :
a. Lebar lubang bukaan
b. Variasi dari throw
c. Kecepatan
d. Ukuran umpan
e. Reduction ratio (RR)
f. Kapasitas yang dipengaruhi oleh jumlah umpan per jam dan berat jenis umpan
Reduction ratio merupakan perbandingan antar ukuran umpan dengan ukuran produk. Reduction ratio yang baik untuk ukuran primary crushing adalah 4 – 7, sedangkan untuk secondary crushing adalah 14 – 20 dan fine crushing (mill) adalah 50 -100.
Terdapat empat macam reduction ratio, yaitu :
a. Limiting Reduction Ratio
Yaitu perbandingan antara tebal/lebar umpan dengan tebal/lebar produk
LRR = tF/tP = wF/wP
dimana :
tF = tebal umpan
tP = tebal produk
wF = lebar umpan
wP = lebar produk
b. Working Reduction Ratio
Perbandingan antara tebal partikel umpan (tF) yang terbesar dengan efective set (Se) dari crusher.
WRR = tF/Se
c. Apperent Reduction Ratio
Perbandingan antara effective gate (G) dengan effective set (So)
ARR =0,85G/So
d. Reduction Ratio 80 (R80)
Perbandingan antara lubang ayakan umpan dengan lubang ayakan produk pada kumulatif 80%.
Kapasitas jaw crusher dipengaruhi oleh :
a. Gravitasi
b. Kekerasan material
c. Keliatan material
d. Kandungan air/kelembaban
Menurut Taggart, kapasitas jaw crusher dinyatakan dalam suatu rumus empiris :
T = 0,6 LS
dimana : T = kapasitas, ton/jam
L = panjang dari lubang penerimaan
S = lebar dari lubang pengeluaran

2. Gyratory Crusher
Crusher jenis ini mempunyai kapasitas yang lebih besar jika dibandingkan dengan jaw crusher. Gerakan dari gyratory crusher ini berputar dan bergoyang sehingga proses penghancuran berjalan terus menerus tanpa selang waktu. Berbeda dengan jaw crusher yang proses penghancurannya tidak continue, yaitu pada waktu swing jaw bergerak ke belakang sehingga ada material-material yang tidak mengalami penggerusan.
Macam-macam gyratory crusher :
a. Suspended Spindel Gyratory Crusher
b. Pararell Pinch Crusher
Perbedaan utama jenis ini dari suspended spindel, terletak pada gerakan crushing head-nya. Gerakan crushing head pada prarell pinch menghasilkan bentuk cone yang tajam dengan puncak dalam keadaan menggantung sehingga menghasilkan gerakan berputar yang dapat menghancurkan umpan sepanjang daerah permukaan crushing head.
Bentuk-bentuk head dan concave pada gyratory crusher adalah :
a. Straight head and concave
b. Curved head and concave
Kedua jenis head dan concave ini perbedaanya hanya pada permukaannya, yaitu yang pertama adalah rata dan yang kedua melengkung.
Kapasitas gyratory crusher lebih besar disbanding dengan jaw crusher pada ukuran umpan yang sama. Oleh Taggart, kapasitas gyratory dihitung dengan rumus :
T = 0,75So (L-G)
dimana :
T = kapasitas, ton/jam
G = gape, inch
So = open set, inch
Kapasitas gyratory crusher tergantung pada :
a. sifat alamiah material yang dihancurkan, seperti kekerasan, keliatan dan kerapuhan
b. permukaan concave dan crushing head terhadap umpan akan mempengaruhi gesekan antara material dengan bagian pemecah (concave dan head)
c. Kandungan air, seting, putaran dan gape
Perbedaan antara gyratory dan jaw crusher adalah :
a. Pemasukan umpan, jaw crusher pemasukannya tidak kontinyu sedangkan gyratory kontinyu
b. Gyratory alatnya lebih besar dan bagian-bagiannya tidak mudah dilepas
c. Kapasitas gyratory lebih besar dari jaw crusher, karena pemasukan umpan dapat kontinyu dan penghancurannya merata
d. Pemecahan pada jaw lebih banyak tekanan, tetapi pada gyratory crusher gaya geseknya lebih besar walaupun ada gaya tekannya. Pada gyratory kalau berputarnya cepat, produkta yang dihasilkan relatif kecil.

B. Secondary Crushing
Merupakan tahap penghancuran kelanjutan dari primary crushing, dimana umpan berukuran lebih kecil dari 6 inchi produkta berukuran 0.5 inchi. Beberapa alat untuk secondary crushing antara lain :
1. Jaw Crusher (kecil)
2. Gyratory Crusher (kecil)
3. Cone Crusher
Alat ini merupakan secondary crusher yang penggunaannya lebih ekonomis. Cone crusher hampir sama dengan gyratory crusher, perbedaannya terletak pada :
a. crushing surface terluar bekerja sedemikian rupa sehingga luas lubang pengeluaran dapat bertambah
b. crushing surface terluar bagian atasnya dapat diangkat sehingga material yang tidak dapat dihancurkan dapat dikeluarkan
Macam-macam cone crusher :
a. Simon Cone Crusher
Alat ini dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
- standart crusher type, yaitu untuk mereduksi umpan yang berukuran kasar
- short head crusher type, yaitu untuk mereduksi umpan berukuran halus
b. Telsmith Gyrasphere Crusher
Crushing head dari alat ini berbentuk bulat (sphere) yang terbuat dari baja dengan cutter shell bergerak naik turun. Dalan cone crusher crushing head adalah rata dan perbandingan antara tinggi dengan diameternya 1 : 3. Unpan dari cone crusher harus dalam keadaan kering karena jika basah akan mengakibatkan choking.
4. Hammer Mill
Hammer mill dipakai dalam secondary crusher untuk memperkecil produk dari primary crushing dengan ukuran umpan yang diperbolehkan adalah kurang dari satu inch. Alat ini merupakan satu-satunya alat yang berbeda cara penghancurannya dibandingkan alat secondary crushing lainnya. Pada hammer mill proses penghancuran menggunakan shearing stress, sedangkan pada secondary crushing lainnya menggunakan compressive stress.
5. Roll Crusher
Alat ini terdiri dari dua silinder baja dan masing-masing dihubungkan pada as (poros) sendiri-sendiri. Silinder ini hanya satu saja yang berputar dan lainnya diam, tapi karena adnya material yang masuk dan pengaruh silinder lainnya maka silinder ini ikut berputar juga. Putaran masing-masing silinder tersebut berlawanan arah sehingga material yang ada diatas roll akan terjepit dan hancur.
Bentuk dari roll crusher ada dua macam, yaitu :
a. Rigid Roll
Alat ini pada porosnya tidak dilengkapi dengan pegas, sehingga kemungkinan patah pada poros sangat besar. Roll yang berputar hanya satu saja, tapi ada juga yang keduanya berputar.
b. Spring Roll
Alat ini dilengkapi dengan pegas sehingga kemungkinan porosnya patah sangat kecil sekali. Dengan adanya pegas maka roll dapat mundur dengan sendirinya bila ada material yang sangat keras, sehingga tidak dapat dihancurkan dan material itu akan jatuh.
Dari gambar diatas diketahui diameter roll (D) dan diameter material (d), gaya normal (N), gaya tangensial (T) dan resultante (R) dari gaya normal dan gaya tangensial, nip angle (n), setting (s). Jika resultan arahnya ke bawah maka material akan dapat dihancurkan karena terjepit oleh roll.
Persamaan komponen-komponen vertikal dari gaya normal dan gaya tangensial menggambarkan batas kondisi untuk crushing.
Nv = Nsin(n/2)

Tv = Tcos(n/2)
untuk Nv = Tv maka persamaan menjadi :
Nsin(n/2) = Tcos(n/2)
atau,
T/N = tan(n/2)
adalah koefisien gesek , maka agar terjadi crushing harus lebih kecil atau sama dengan .
Hubungan antara n, s, d dan D :
atau
dari hubungan formula diatas dengan koefisien gesek akan dapat menentukan diameter roller.
Contoh :
Diketahui : koefisien gesek = 0,4, mereduksi 1,5” menjadi 0,5”
Ditanya : diameter minimum roll (Dm)
Jawab : = 0,4
:
jadi :
: D = 12,5 inchi
Kapasitas roller tergantung pada kecepatan roler, lebar permukaan roller, diameter dan jarak antara roller yang satu dengan lainnya. Roller biasanya digunakan untuk batuan lunak seperti shale, lempung dan material lengket sampai setengah keras.
Kapasitas roller dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
C = 0,0034 N x D x W x G x s
dimana :
N = jumlah putaran, rpm
D = diameter roll, inchi
W = lebar permukaan roll, inchi
G = berat jenis material
s = jarak antar roll, inchi
Hancurnya material dalam roll crushing dibedakan menjadi :
a. Choke Crushing
Penghancuran material tidak hanya dilakukan oleh permukaan roll tetapi juga aoleh sesama material
b. Free Crushing
Yaitu material yang masuk langsung dihancurkan oleh roll.
Kecepatan crushing tergantung pada kecepatan pemberian umpan (feed rate) dan macam reduksi yang diinginkan.
C. Fine Crushing (Grinding Mill)
Milling merupakan proses kelanjutan dari primary crushing dan secondary crushing. Proses penghancuran dalam milling menggunakan shearing stress.
Milling diklasifikasikan menjadi beberapa macam berdasarkan :
1. Bentuk cell
a. Cylinder (produk yang ada masih kasar)
Contoh untuk mill bentuk silinder adalah tube mill. pada tube mill ini produktanya masih agak kasar dan dalam proses penghancurannya perlu ditambahkan air sehingga bercampurnya dengan material menjadi pulp.
b. Conical (produk halus)
Contoh untuk mill bentuk conical adalah hardinge conical mill. Produktanya halus, lebih halus daripada produkta yang dihasilkan cylinder mill. Untuk akhir penghancuran memerlukan bola baja dengan diameter 2 – 3 inchi. Jumlah bola-bola baja dalam ball mill berkisar antara 50% - 60% dari volume mill dan kadang-kadang mencapai 80%.
d. Cylindro Conical
Mill jenis ini produktanya ada yang halus dan ada yang kasar, bentuk cell merupakan penggabungan antara bentuk cylinder dan conical.
2. Grinding Media
a. Ball Mill (bola-bola baja)
Contoh untuk mill ini adalah ball mill, yang telah diuraikan pada keterangan conical mill.
b. Peable Mill (batu api/flint)
c. Rod Mill (batang-batang Baja).
Grinding media pada rod mill adalah batang-batang baja, umpan yang dimasukkan ukurannya lebih kecil dari ¾ inchi dan produktanya berukuran -14 sampai -18 mesh. Umpan berukuran kecil, karena bila materialnya terlalu besar maka akan menimbulkan cataracting akibatnya batangan baja akan patah.
Dengan adanya rod maka tidak akan mengalami over grinding, hal ini karena rod tersebut saling sejajar sehingga umpan yang telah halus tidak akan mengalami penghancuran lagi. Hal ini dapat dilihat pada distribusi partikel pada rod mill.

Pada bagian (A) terlihat penyebaran material itu teratur dari besar di sebelah kiri dan yang kecil disebelah kanan. Pada bagian (B) penyebaran partikel ini acak-acakan ada yang besar
dan ada yang kecil, tetapi di sini dapt dilihat bahwa partikel yang relatif besar saja yang mengalami penghancuran sampai akhirnya berukuran relatif sama sehingga tidak akan terjadi over grinding. Pada bagian (C) terlihat pada bagian kiri terdapat partikel yang besar (terlalu besar) sedangkan disebelah kanan partikelnya kecil. Hal ini menyebabkan timbulnya cataracting dan dapat menyebabkan patahnya rod.
3. Cara Memasukkan Umpan
a. Scoop Feeder
b. Drum Feeder
c. Scoop and Drum Feeder
Cara pemasukan umpan melalui kombinasi antara scoop dan drum.
4. Lubang Pengeluaran
a. Grate Discharge
Proses penghancurannya dilakukan dalam keadaan basah dan pada lubang pengeluaran diberi saringan sehingga diharapkan hasilnya seragam. Kelemahanya kemungkinan grinding media yang kecil menutupi lubang saringan sehingga saringan tersumbat.
b. Overflow Discharge
Mill jenis ini mirip dengan grate mill diatas, hanya saja pada mill ini tidak dilengkapi dengan saringan sehingga hasilnya tidak seragam.
5. Kecepatan Putar Cell
a. Kecepatan Kritis
Yaitu kecepatan putar cell pada operasi milling dimana pada saat itugrinding media menempel pada dinding cell sehingga tidak terjadi proses abrasi maupun impact.
b. Cataracting
Adalah kecepatan putar dari cell mill dimana grinding media akan menimbukan impact yang lebih besar dibandingkan abrasi.
c. Cascading
Yaitu kecepatan putar pada cell mill pada operasi milling yang mengakibatkan grinding media lebih dominan bekerja secara abrasi maupun impact.
Rumus kecepatan kritis adalah sebagai berikut :

dimana :
N = putaran, rpm
D = diameter cell mill, ft
r = jari-jari mill, ft
S = diameter mill, ft
s = diameter bola baja/grimding media, ft
Setiap mill bagian dari cell dilapisi oleh liner. Hal ini berguna untuk melindungi cell agar tidak aus dan rusak, selain itu juga membantu kerja dari grinding media. Liner ini jika sudah aus harus diganti dengan yang baru agar tidak merusak bagian mill. Lapisan pengganti (liner) biasanya terbuat dari baja campuran dan terdapat dalam beberapa tipe, yaitu ; shiplap. wedge bar dan ribbed plate.
Dalam pemakaian mill perlu diperhatikan kekerasan material yang akan dihancurkan karena liner yang dipasang harus lebih keras dari material yang akan dihancurkan. Operasi mill dapat dilakukan secara tertutup maupun terbuka. Untuk yang tertutup biasanya diombinasikan dengan classifier. Pada operasi ini terdapat istilah-istilah sebagai berikut :
- Circulating Load Ratio
yaitu perbandingan antara material yang dikembalikan dari classifier ke mill dengan umpan yang masuk ke mill.

dimana :
d = persen berat kumulatif yang ada pada ukuran tertentu yang ada pada umpan
o = persen berat kumulatif yang ada dalam overflow pada classifier
s = persen berat kumulatif dalam underflow pada classifier