4.2 DASAR TEORI, PENGOLAHAN DATA, DAN ANALISA
4.2.2 Mass Balance
Bentuk umun dari kesetimbangan massa adalah massa yang memasuki sebuah sistem akan meninggalkan sistem tersebut atau terakumulasi dalam sistem tersebut. Mass balance digunakan di lingkungan analisis engineering maupun lingkungan secara luas. Sebuah kesetimbangan massa adalah sebuah aplikasi dari kekekalan massa pada sistem analisa fisik. Dengan menghitung material yang masuk dan meningggalkan sistem, aliran massa dapat diidentifikasi dengan sesuatu yang belum diketahui atau susah untuk diukur tanpa teknik ini. Kekekalan massa digunakan untuk analisis pada sistem tergantung konteks, yakni masalah tidak dapat hilang atau dibuat secara spontan.
Hubungan dan pelengkap pada teknik analisa ini meliputi population balance, energy balance, dan entropy balance. Pada pemantauan lingkungan, perhitungan budget digunakan untuk menggambarkan persamaan mass balance yang digunakan untuk mengevaluasi data (membandingkan input dan output). Secara matematik, mass balance untuk sistem tanpa reaksi kimia adalah sebagai berikut :
Input = Output + Accumulation
Berikut merupakan perhitungan mass balance RD FeNi 3 selama kurun waktu 1 minggu dengan waktu yang telah ditentukan sebelumnya yaitu pada tanggal 7 Januari 2013- 13 Januari 2013
Item Input Output
Wet Ore Dried Ore Vaporized Dried Material (t/h) 88.34 88.34
Adh water (t/h) 35.6 27.28 8.32 Total (t/h) 123.93 115.61 8.32
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 56
Temperature Hag o C 587.1 115.4 Temperature Ore o C 25 70
4.2.3 Heat Balance
Pengertian heat balance tidak jauh berbeda dengan mass balance yang telah dibahas sebelumnya, penggunaannya pun cukup luas di lingkungan analisis engineering namun heat balance berhubungan dengan bahan bakar mesin dan efisiensi thermal sebuah mesin. Pada mesin ini gas panas berasal dari hot air generator dengan hasil panas dari pembakaran batu bara High yang kandungan moisture contennya <2%. Hasil yang didapat adalah efisiensi termal dari mesin adalah persentase dari energi panas yang ditransformasikan menjadi kerja. Efisiensi termalnya didefinisikan dengan
1. Design basis A. Fuel coal
Nilai kalor bersih Hl=6868.787 kca1/kg Moisture content setelah coal mill 1.614286% Proximate Analisis
Fixed Carbon Volatile Matter Ash Total
42.94 44.81 12.25 100
sulfur content:
Tabel 4.1 Proximate Analisis
Analisa diatas berguna untuk mengetahui komposisi susunan kimia dan kegunaannya suatu bahan.
Ultimate Analisis
C H N O
62.01 5.26 1.37 31.36
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 57
Volume Udara Pembakaran Batubara
Ao = 7.74 Nm3/kg-coal
Volume Gas Pembakaran Gw = 7.88 Nm3/kg-coal
B. Temperatur
Temperatur HAG awal 587.1 0C Temperatur HAG akhir 115.4 0C Temperatur Ore Awal 25 0C Temperatur Ore Akhir 70 0C
Rata- rata perbedaan temperature HAG dan ore
∆tm: 218.7 0C
C. Konsumsi Batu bara sebagai Bahan Bakar Mc : 88.34 ton/hour = 1803.85 kg/h
3) Kadar Pembuangan Gas
A. Vaporized moisture dari input ore G1 : 8.32 x 22.4/18= 10.35 x 103 Nm3/h
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 58
B. Pembuangan gas dari pembakaran batu bara G2 : Mc x Gw = 1803.85 x 7 .88 = 14214.34 Nm3/h
Kadar dan komposisi gas:
CO2: 1.33x 1162.20 = 2399.12 Nm3/h
H2O: 0.65x 1162.20 = 1172.50 Nm3/h
N2 : 5.89x 1162.20= 10642.72 Nm3/h
C. Excess air for combustion
G3 = Mc x Ao x (m-l) = 1803.85 x 7.74 (1.6-l) : 8576.53 Nm3/h
Kadar dan komposisi gas: N2: 6806.77 Nm3/h
O2: 1769.76 Nm3/h
D. Udara tersier untuk HAG
G4 = Mc x K: 1162.20 x 14.7= 26,516.60 Nm3/h -coal dimana K: Koefisien K = l4.7Nm3/kg -coal
Kadar dan komposisi gas: N2 = 21044.92 Nm3/h
O2 = 5471.68 Nm3/h
E. Leak air through hood G5= 3000 Nm3/h -Estimasi
Kadar dan komposisi gas: N2 = 2380.95 Nm3/h
O2 = 619.05 Nm3/h
F. Total kadar dan komposisi gas pembuangan Total gas terhitung sebesar 62655.90 Nm3/h Go= G1 + G2+ G3+ G4+ G5= 62655.90 Nm3/h
A. Heat Input
Q1:Nilai Kalor Batu Bara
1803.85 kg/h x 6868.787 kcal/kg = 12,390.26 x 103 kcal/h
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 59
Gef x Cef x (Tef- T0) = 0
B. Heat Output
Q1:Panas Sensible dari Dry Ore
88.34 t/h x 0.25kcal/k (70-25) = 993.79 x 103 kcal/h Q2:Panas Sensible dari Adherent Moisture
27.28 x (70-25) = 1227.46 x 103 kcal/h
Q3: Panas Sensible dan Latent dari Vaporized Moisture
8.3 t/h { lx (70-25)+ 557.5+ 0.435 x (115.4 -70)}= 5173.68x103
kcal/h
Q4:Panas Radiasi dari Rotary Dryer Shell Shell average temperature: 150o C Q4: Ad x Qs Ad:
Dryer Shell surface area 528 m2
Radiation Heat loss at 150"C 2,047kcal/m2h 528x 2,047= 1,081 x 103 kcal/h
Q5:Panas Radiasi dari Hot Stove Shell Q5: Ag x Qg –
Ag: Hot Stove Shell surface area 260m2 Qg: Radiation Heat loss 2,047k cal/m2h 260 x 2,047 = 532 x l03 kcal/h
Q6: Panas Sensible dari Pembuangan gas tidak termasuk vaporized moisture Q6: (Go – G1) x Cg x (tg2-tgo)
Cg: 0.319 kcal/mrtl
(62,655.90- 10,348.43) x 0.319 x (115.4 - 25) : 1508.42 x 103 kcal/h Q7: Panas yang tidak teridentifikasi
Q7: Q input – Qoutput (Q1 to Q6) = (12,390.26) – (10,516.4) = 1,902.7 x 103 kcal/h
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 60
Item x103kcal/h Ratio %
H e a t In p u
t Q1 Calorific Value of Fuel Coal 12390.26 100.00 Q2 Panas Sensible dari Adherent Moisture 0 0.00
Total 12390.26 100 H e a t O u tp u t
Q1 Panas Sensible dari Dry Ore 993.79 8.02 Q2 Panas Sensible dari Adherent Moisture 1227.46 9.91 Q3 Panas Sensible dan Latent dari Vaporized
Moisture 5173.68 41.76
Q4 Panas Radiasi dari Rotary Dryer Shell 1080.82 8.72 Q5 Panas Radiasi dari Hot Stove Shell 532.22 4.30 Q6 Panas Sensible dari Pembuangan gas tidak
termasuk vaporized moisture 1508.42 12.17 Q7 Panas yang tidak teridentifikasi 1873.86 15.12
Total 12390.26 100
Thermal Efisiensi : { (Q2+ Q3+ Q4)/Q l } x 100%
59.68%
Kesetimbangan yang diketahui ada ketika semua sumber panas masuk dan panas keluar untuk wilayah tertentu dicatat. Perhitungan yang digunakan dalam pembakaran sehingga penambahan atau penghapusan panas dapat dikontrol untuk menjaga suhu optimal dalam mesin bereaksi. Efisiensi thermal berguna untuk mempermudah melihat perkembangan kerja mesin. Pada hasil bias dilihat bahwa efisiensi RD 3 pada tanggal 7 s/d 13 Januari hanya 59.68% sedangkan pada tahun sebelumnya lebih dari angka tersebut. Hal ini mungkin disebabkan perawatan mesin yang kurang optimal sehingga mengalami penurunan kualitas yang dapat dilihat dari efisiensi thermal. Selain itu umur mesin yang sudah lama digunakan secara terus menerus (continuous) bisa menjadi penyebab turunnya nilai efisiensi thermal RD FeNi 3.
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 61
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan kerja praktek yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1. Proses pengolahan bijih nikel di PT. Antam (Persero) Tbk. UBPN Sulawesi Tenggara menggunakan metode pirometalurgi.
2. Proses pengolahan biji nikel dilakukan pada sebuah plant yang terdiri dari departemen ore stockyard, ore receiving, ore drying (menggunakan rotary dryer), ore sizing, ore mixing, ore calcining, smelting, serta refining dan
casting.
3. Untuk menunjang proses pengolahan bijih nikel menjadi ferronikel, PT Antam (Persero) Tbk. UBPN Sulawesi Tenggara memiliki Departemen Quality Control untuk memastikan kualitas dari produk terjaga dan Utilitas untuk menyediakan kebutuhan perusahaan yang terdiri dari perencanaan sipil, pengolahan energi, pengolahan air, pengolahan oksigen (oxygen plant), galangan, dan distribusi listrik dan komtel.
4. Thermal Efisiensi Rotary Dryer FeNi III pada tanggal 7-13 Januari 2013 mencapai 59.68%, jika dibandingkan basic design nilai actual ini turun bisa disebabkan karena penggunaan rotary dryer sudah cukup lama dan berkelanjutan (continuous) sehingga penurunan nilai efisiensi tersebut merupakan hal yang wajar.
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 62
DAFTAR PUSTAKA
Wills, BA. ͆Mineral Processing Technology͇. Pergamon press. 1988
Basu, Prabir. “Heat Balance – Boiler Unit –5”. 2007
PT Antam Tbk., Basic Design Report for Pomalaa Expansion Project - Volume:III Ore Preparation and Calcining System. 1991
PT Antam Tbk., Fe-Ni Smelting Plant No.3 Pomalaa – Process Calculation for No.3 Smelting Plant. 2005.
MOHAMMAD IQBAL - 1006756004 63