comminution

BAB 1
PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Pengolahan Bahan galian atau Mineral Dressing adalah istilah umum yang biasa dipergunakan untuk proses pebgolahan semua jenis bahan galian/mineral yang berasal dari endapan-endapan alam pada kulit bumi, untuk dipisahkan menjadi produk-produk berupa satu macam atau lebih mineral berharga dan sisanya dianggap sebagai mineral kurang berharga, yang terdapat bersama-sama dalam alam.
Secara umum Mineral Dressing adalah suatu proses pengolahan bahan galian/mineral hasil penambangan guna memisahkan mineral berharga dari mineral pengotornya yang kurang berharga, yang terdapatnya bersama-sama (gangue mineral). Proses Pengolahan berlangsung secara mekanis tanpa merubah sifat-sifat kimia dan fisik dari mineral-mineral tersebut atau hanya sebagian dari sifat fisik saja yang berubah. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan :
1. Memperkecil ukuran bahan atau mineral-mineral tersebut, sehingga terjadi liberasi sempurna dari partikel-partikel yang tidak sejenis satu sama lain.
2. Memisahkan partikel-partikel yang tidak sama komposisi kimianya atau berbeda sifat fisiknya.
Proses pemisahan mineral berharga dari mineral pengotornya (gangue mineral) yang kurang berharga merupakan inti dari proses pengolahan bahan galian. Proses ini terdiri dari beberapa langkah :
1. Communition (Pengecilan ukuran dengan alat crushing dan grinding)
2. Sizing (Penyeragaman ukuran dengan screening classiflying)
3. Concentration (Pemisahan mineral berharga dari pengotornya)
4. Dewatering (Pengeringan).

Communition atau proses pengecilan ukuran dilakukan dengan cara memecah / menghancurkan bongkah-bongkah batuan besar menjadi pecahan-pecahan yang lebih kecil. 2. Tujuan
Jadi tujuan communition adalah :
1. Untuk memperoleh ukuran mineral / butiran tertentu sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan (pasar) atau sesuai dengan persyaratan yang diperlukan untuk proses berikutnya.
2. Untuk melepaskan mineral-mineral berharga dari mineral pengotornya (gangue mineral).
BAB II
COMMINUTION

Communition adalah sebagai langkah pertama (persiapan) yang biasa dilakukan dalam proses pengolahan bahan galian (Mineral Dressing), yaitu memperkecil ukuran bongkah-bongkah batuan yang diperoleh dari tambang (run of mine) menjadi fraksi-fraksi yang berukuran lebih kecil, sesuai dengan kehalusan ukuran butiran yang diperlukan.
Proses pengecilan ukuran (communition) dapat dibagi dalam 3 tahap berdasarkan ukuran dari produk yang dihasilkan :
1. Primary crushing (Penghancuran tingkat pertama)
2. Secindary crushing (Penghancuran tingkat kedua)
3. Tertiary crushing (Penggilingan / grinding)
1. Primary Crushing
Penghancuran tingkat pertama menghasilkan produk yang kasar, biasanya menggunakan alat Jaw Crusher dan Gyratory Crusher.
Bongkah-bongkah batuan yang dating dari tambang atau quarry yang berukuran 12-60 inci dapat dihancurkan / dipecah dengan alat Jaw Crusher atau Gyratory crusher menghasilkan produk ukuran 4-6 inci (Reduction ratio 3-6).

A. Jaw Crusher
Jaw Crusher adalah alat penghancur tingkat pertama, jadi menghancurkan batuan dalam bongkah-bongkah besar yang diterima dari tambang atau quarry.
Ukuran (size) dari Jaw Crusher biasanya ditentukan oleh ukuran dari receiving opening (Gape dalam inci), misalnya commercial size 7”x 10” sampai 66”x84” dan yang besar 84”x120”.
Semua Jaw crusher mempunyai Discharge opening (pengeluaran) yang dapat diatur. Minimum closed setting biasanya 1/6 sampai 1/8 gape.
Kapasitas Jaw crusher secara empiris dapat dinyatakan dalam rumus :
T = 0,6 x L x S
Dimana T = Kapasitas Jaw Crusher
L = Panjang dari Receiving opening (in)
S = lebar dari discharge opening (in)
Rumus tersebuat adalah untuk perhitungan kasar dari kapasitas Jaw crusher, karena hanya tergantung pada discharge (pengeluaran) pada saat open setting.
Reduction ratio adalah hasil bagi ukuran maksimum umpan yang masuk dengan ukuran produk yang keluar dari Jaw crusher. Nip Angle pada Jaw crusher ialah sudut yang dibentuk oleh permukaan jaw pada saat menyentuh batuan, biasanya 18-24 pada open setting.
Mouth : opening atau lubang penerima
Throath : lubang pengeluaran sebelah bawah (discharge)
Gape : jarak horizontal pada crushing zona (terpendek)
Closed set : jarak jaw Troath saat swing jaw mendekat.
Open set : jarak jaw Troath saat swing jaw menjauh.
Trow : jarak pergerakan dari swing jaw pada troath.

Jaw Crusher terdiri dari 2 buah crushing-face atau jaw (rahang) yang terbuat dari pelat baja, berhadap-hadap membentuk sudut kecil arah kebawah, salah satu diantaranya diam tertahan pada crushing frame (rangka jaw crusher) disebut Fixed Jaw, sedangkan yang satu lagi dapat bergerak sedikit mendekat dan menjauh dari fixed jaw, disebut swing jaw.
Gaya penghancur/pemecah dari alat Jaw Crusher adalah sebagai hasil tekanan terhadap batuan oleh swing jaw kepada Fixed jaw.

Jaw Crusher dapat dibedakan berdasarkan amplitude minimum dan cara menggerakkan swing jaw :
1. BLAKE type (Blake Jaw Crusher)
Blake Jaw Crusher mempunyai Swing Jaw tertahan sebelah atas dan amplitude terbesar terdapat sebelah bawah ceushing face, sehingga produk yang diperoleh tidak homogen. Blake type termasuk model lama yang sampai sekarang masih dipakai dan biasanya dibuat dalam ukuran besar-besar.
Bagian-bagian yang penting :
1. Main Frame (V),
2. Fixed Jaw (B)
3. Swing Jaw (C)
4. Pitman (J)
5. Swing Jaw Shaft (R)
6. Eccentric ( H)
7. Spring (K’)
8. Tension rod (K)
9. Setting Block (X)
10. Toggle (L1, L2)

Black Jaw crusher terdiri dari Crushing frame (V) yang dibuat dari baja cord an menahan Fixed jaw (B) dan Swing jaw (C) berporos sebelah atas pada Swing jaw shaft (R). jaw biasanya dibuat dari baja cor dilapisi dengan jaw plates (w) yang dapat diganti-ganti dan dibuat dari baja alloy seperti manganese steel.
Gerakan dari Swing jaw disebabkan oleh gaya toggle (L) dan Pitman (J) yang digerakkan oleh Eccentric pada Drive shaft (H). perputaran Eccentric pada Drive shaft menyebabkan turun naiknya pitman (J) dan dengan bantuan Toggle (L1 dan L2) mengakibatkan bertambah dan berkurang jarak antara Swing jaw dengan Fixed jaw. Swing jaw ditekan oleh Toggle dan dipegang (ditahan) oleh Tension rod (K) dan Spiring (K’).
Karena beban yang tidak selalu dipakai pada Jaw crusher, yaitu hanya pada saat Swing jaw mendekat kepada Fixed jaw dimana terjadi tekanan terhadap batuan, maka perlu diadakan imbangan beban dengan jalan menambahkan beban Flywheel (E).
2. DODGE type ( Doddge Crusher )
Doddge Crusher biasanya dibuat dalam ukuran yang lebih kecil. Bedanya dengan Blake type Swing jaw tertahan sebelah bawah, sehingga lebar dari lobang pengeluaran (Throad = discharge) hamper konstan. Jadi produknya mempunyai ukuran yang hamper sama. Dodge type lebih sederhana, hanya ada satu toggle dan tidak ada pitman. Karena mempunyai gerakan yang kecil sebelah bawah, maka sering terjadi penyumbatan dan menahan turunnya material yang sudah duhancurkan.
3. SINGLE-TOGGLE type ( SINGLE-TONGGLE JAW CRUSHER)
Swing jaw pada single-tonggle jaw crusher tertahan disebelah atas pada Eccentric pada Drive-Shaft. Bagian bawah Swing jaw tertahan pada Singgle toggle. Jadi single toggle mempunyai 2 gerakan, yaitu mundur-maju dan turun-naik, akibat dari gerakan Eccentric dan mundur-majunya Toggle.
B. Gyratory Crusher
Gyratory Crusher dipakai untuk memecah batuan berbentuk bongkah besar maupun kecil, yaitu sebagai Primary Crushing dan Secondary crushing mempunyai kapasitas lebih besar disbanding Jaw crusher.
Gyratory Crusher terdiri dari 2 conical shell (dinding) berbentuk kerucut terpacung yang berdiri vertical, dinding luar (outer shell) yang diam tidak dapat bergerak dengan puncak kerucut sebelah bawah, sendang dinding dalam (inner shell) dengan puncaknya sebelah atas dapat berkisar sambil berputar pada as nya. Dinding luar dan dinding dalam (shells) dibuat dari besi atau baja cord an dilapisi dengan besi alloy yang dapat diganti-ganti (mantle). Permukaan yang berhadapan dari 2 shells yang dipasang terbalik satu sama lain adalah merupakan crushing-surface dari Gyratory Crusher.
Pada Gyratory Crusher crushing action (penghancuran) berjalan terus menerus selama inner shell (dinding dalam) berkisar atau berputar pada as nya, sedang pada Jaw crusher crushing action hanya terjadi pada saat Swing Jaw mendekat pada fixed jaw. Alat Gyratory Crusher dikembangkan terus sampai sekarang, sehingga dengan tenaga yang lebih kecil diperoleh kapasitas yang lebih besar disbanding Jaw Crusher.
Kapasitas Gyratory Crusher dapat dinyatakan dengan rumus :
T = 0,75 So (L-G)
T = Kapasitas (Ton/jam)
So = Open Setting (inci)
L = Panjang Keliling dinding luar (inci)
G = Keliling dinding dalam pada gape (inci)

Ukuran (size) dari Gyratory Crusher ditentukan oleh ukuran gape pada lubang bukaan (receiving opening), sedangkan panjang keliling dinding luar (receiving opening/ outer rim) berkisar 6-10 kali gape untuk Gyratory yang berukurang kurang dari 26 inci dan 6 ½ - 7 ½ untuk ukuran yang lebih besar. Comersial size berukurang 5 sampai 72 inci. Reduction Ratio pada Jaw crusher dan Gyratory crusher dapat mencapai 6 sampai 8.
Beberapa keuntungan Gyratory Crusher disbanding Jaw Crusher :
1. Lubang bukaan (receiving opening) dan pengeluaran (discharge) lebih luas, jadi kapasitasnya lebih besar.
2. Untuk Kapasitas yang sama, mesinnya lebih kecil
3. Pemakaian tenaga lebih kecil
4. Penghancuran terjadi terus-menerus
5. kapasitas Gyratory Crusher 2 ½ kapasitas Jaw crusher untuk gape yang sama
6. Gyratory Crusher dapat menerima umpan dari semua arah, sedangkan Jaw crusher hanya dari satu arah.

2. Secondary Crushing
secondary crushing dilakukan terhadap produk hasil pengerjaan alat Primary crushing, guna lebih memperkecil ukuran batuan yang dihasilkan agar derajat liberasi yang diperoleh dapat lebih tinggi lagi. Ukuran batuan dapat diperkecil hingga ukuran ½ cm. Sechondary crusing dapat dilakukan dengan menggunakan alat :
A. Gyratory Cone Crusher
Prinsip dari cone crusher ini hamper sama dengan Gyratory crusher dengan 2 macam bedanya :
- permukaan dari dinding luar (outer frame) yang tadinya luras (straight head) dibuat berbentuk cone (cone head) dengan maksud untuk menambah fine crushing zone (daerah penghalusan) dan memperbesar tempat pengeluaran (discharge area).
- Dinding luar (outer frame) sendiri menjadi upper crushing surface (daerah penghancur bagian atas) yang dapat terangkat kalau ada penghalang yang tidak dapat dihancurkan masuk kedalam alat
Dengan demikian gaya yang bekerja terdapat partikel menjadi diperbesar, sehingga jumlah penghancuran dan kapasitas cone crusher menjadi lebih besar pada pegerakan dan ukuran head yang sama. Reduction Ratio pada cone crusher dapat mencapai 7 sampai 10.
B. Roll Crusher
Rill Crusher terdiri dari 2 silinder baja, berdiameter sama, berputar pada sumbuyan dengan arah yang berlawanan. Kedua silinder (roll) terbuat dari baja merupakan alat penghancur (crushing surface) dan dapat diganti kalau sudah aus, kedua silinder jaraknya dapat diatur sesuai dengan kehalusan produk yang diinginkan. Penhancuran batuan dilakukan oleh kedua silinder yang digerakkan oleh motor penggerak. Umpan (feed) dimasukkan dari atas, seolah-olah terjepit diantara kedua silinder yang berputar sehingga pecah.
Gaya-gaya yang bekerja dalam penghancuran adalah gaya tangensial karena perputaran silinder, gaya normal, dan gaya berat dari partikel.
Kalau penjumlahan (resultante) gaya tengensial dan gaya normal (gaya berat diabaikan) arah kebawah dari horizontal, maka partikel akan tertekan kebawah, kejepit oleh kedua roll dan pecah. Apabila penjumlahantersebut arahnya keatas horizontal, maka partikel akan tetap berada diatas kedua roll silinder.
Secara teoritis kapasitas Roll crusher dapat dihitung dengan rumus :
K = 0,0034 NDWsG
K = Kapasitas (Ton/jam)
N = Jumlah Putaran (RPM)
D = Diameter Silinder (inci)
W = Lebar Silinder (inci)
S = Jarak Silinder (inci)
G = Berat Jenis Partikel
Hubungan antara diameter silinder (Roll) dan diameter rata-rata ukuran batuan yang dapat digiling, dinyatakan dengan rumus :
d = 0,0476 x D
d = Diameter Partikel max (inci)
D = Diameter silinder (inci)
Dalam memilih roll crusher, maka ukuran material yang masuk dan produk yang diinginkan menentukan diameter dan jarak silinder. Reduction ratio dapat mencapai 4. Nip Angle pada Roll crusher ialah sudut yang dibentuk oleh kedua garis singgung dari titik kontak antara partikel dengan kedua silinder. Nip Angle max. 33o24”, tetapi dalam prakteknya jarang lebih dari 25o . nip Angle dapat dihitung rumus :
Cos ½ N = r + ½ s = D + S
R + ½ d D + d
N = Nip Angle (o)
r = Radius silinder (inci)
D = Diameter silinder (inci)
d = Diameter Partikel (inci)
S = jarak silinder (inci)
C. Gravity Stamp Mill
Gravity Stamp Mill merupakan secondary crushing yang tertua. Cara kerjanya menyerupai lumping/lesung (mortar) dan alu (pastle). Alu diangkat sampai titik tertinggi lalu dijatuhkan diatas mortar blok yang berlubang-lubang.
Batuan yang tertimpa oleh alu akan pecah, demikian terjadi berulang-ulang. Partikel yang sudah halus dapat keluar melalui lubang-lubang yang terdapat pada mortal blok.
Reduction Ratio alat ini tinggi, bias mencapai angka 150, tetapi kapasitasnya kecil.

D. Hammer Mill
Hammer Mill merupakan salah satu jenis impact crusher. Hammer mill terdiri dari 4 atau lebih hammer (palu) yang dipasang dengan baut pada satu revolving disk (piringan yang berputar) dalam crushing chamber. Karena revolving disk berputar dengan kecepatan tinggi, maka hammer memukul batuan, kemudian dipecah lagi oleh plat-plat pemecah yang dipasang didinding crushing chamber. Hammer mill banyak dipakai dalam industri, terutama untuk material lunak.

3. Tertiary Crushing
Tertiary Crushing dilakukan untuk mendapatkan ukuran batuan yang lebih halus, sehingga derajat leberasi mineral dapat lebih tinggi. Hal ini dilakukan apabila dipandang perlu untuk mengolah mineral dengan proses konsentrasi, dimana dibutuhkan butiran mineral dengan ukuran yang halus. Tertiary crushing umunya dilakukan dengan menggunakan alat giling (mill), yaitu silinder dari baja yang didalamnya diisi grinding media, dan apabila silinder diputar pada as-nya akan terjadi grinding action.
Dalam pengertiannya grinding berada dengan crushing. Pada crushing penghancurannya disebabkan oleh gaya tekan (impact) dipakai untuk material yang kasar, sedangkan grinding penghancurannya oleh gaya gesekan (rubbing) dan biasanya dipakai untuk material yang halus (max. 6 mesh).
Pada mulanya grinding menunjukkan cara penghancuran dimana suatu benda berat meluncur atau bergeludung diatas benda lain, sedangkan benda yang akan dihancurkan berada diantaranya. Alat yang melakukan grinding media yang bersama-sama batuan yang akan dihancurkan dibuat jungkir balik (tumble) didalam silinder yang berputar, disebut tumbling mill atau Revolving Mill.
A. Tumbling Mill
Tumbling Mill atau Revolving mill terdiri dari satu shell berbentuk silinder yang pada dinding dalamnya dilapisi dengan liner (pelapis) dan dimuati grinding media, kemudian diputar pada as-nya yang horizontal.
Shell silinder dibuat dari plat baja, pelapis liner yang dapat diganti-ganti dibuat dari baja atau alloy, sedang grinding media terdiri dari bola-bola baja, bola kramik atau batuan yang relative bulat atau batang-batang baja. Kalau shell silinder yang berisi bola-bola baja dan yang berputar pada as-nya kedalamnya dimasukkan batuan yang akan dihancurkan melalui lubang pemasukan pada salah satu ujung silinder, maka produknya keluar melalui lubang pengeluaran pada ujung yang lain. Kecepatan perputaran shell silinder dibuat sedemikian rupa, sehingga bola-bola baja terangkut pada dinding silinder dan kemudian jatu bebas menimpa material yang ada didalam shell silinder.
Karena perputaran shell silinder, maka grinding media mengadakan gerakan :
a. Berputar menurut sumbunya yang sejajar dengan sumbu shell silinder.
b. Cascading action, menggelundung (berguling) ke bawah.
c. Cataracting action, jatuh bebas menurut arah parabola dan menimpa material yang ada dibawahnya.
Perputaran shell silinder dan gerakan grinding media mengakibatkan tenaga tumbukan dan menggiling yang akan menghancurkan partikel yang ada dalam Tumbling mill. Proses penghancuran (grinding) dapat dilakukan dalam keadaan kering atau basah. Partikel-partikel yang sudah halus dapat keluar dari shell silinder secara overflow (overflow discharge mill) atau melalui grade, yaitu plat yang berlubang-lubang pada ujung pengeluaran (grade discharge mill). Kalsifikasi Tumbling mill ini dilakukan berdasrkan grinding media, perbandingan ukuran shell silinder dan metoda pengeluaran (discharge).

B. Ball Mill
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 (grinding media dan batuan) tidak ikut berputar bersama shell silinder.
C. Rod Mill
Rod Mill bentuknya hamper sama dengan Ball mill, berbentuk shell silinder dengan ukuran panjangnya lebih besar dari diameternya (1 1/3 – 3 kali), dimuati dengan grinding media berupa batang-batang baja (stel rod) pengganti bola-bola baja.
D. Tube Mill
Tube Mill lebih mirip Ball Mill yang panjangnya dan diameternya relative lebih kecil, ukuran standar 5 ft.6 in. diameter dan 22 ft. panjang. Grinding media biasanya dipakai pebbles (bola-bola keramik) atau bola-bola besi.
E. Ball Mill Clasifier Cirkuit
Pada pemakaian Ball Mill di pabrik pengolahan biasanya dirangkaikan secara tertutup dengan alat classifier. Alat Clasifier ini akan mengkalsifikasikan produk hasil giling alat mill menjadi 2 bagian, yaitu underflow (yang kasar) dan overflow (yang halus). Underflow partikel yang masih kasar dikembalikan kedalam Ball Mill Untik digiling kembali, sedangkan overflow partikel yang sudah memenuhi ukuran kehalusan yang diinginkan, dialirkan ke proses selanjutnya. Materual dikembalikan kedalam Ball Mill disebut juga dengan “Circulating load” sedangkan perbandingan berat antara material yang dikembalikan dengan umpan (feed) yang baru masuk kedalam Mill disebut (circulating Load Ratio.
BAB IV
PENUTUP
1. Ksimpilan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil adalah :
a. Communition adalah sebagai langkah pertama (persiapan) yang biasa dilakukan dalam proses pengolahan bahan galian (Mineral Dressing), yaitu memperkecil ukuran bongkah-bongkah batuan yang diperoleh dari tambang (run of mine) menjadi fraksi-fraksi yang berukuran lebih kecil, sesuai dengan kehalusan ukuran butiran yang diperlukan.
b. Proses pengecilan ukuran (communition) dapat dibagi dalam 3 tahap berdasarkan ukuran dari produk yang dihasilkan yaitu Primary crushing (Penghancuran tingkat pertama), Secindary crushing (Penghancuran tingkat kedua), dan Tertiary crushing (Penggilingan / grinding).

2. Saran
a. Diharapkan makalah ini dapat dijadikan sebagai bahan literature pembuatan makalah selanjutnya.
b. Saran dan kritik dari para pembaca tetap diharapkan oleh penulis demi kesempurnaan penulisan selanjutnya.