BAB III
PERCOBAAN DAN HASIL PERCOBAAN
3.1 Percobaan
Percobaan tabling merupakan percobaan konsentrasi gravitasi berdasarkan perbedaan berat jenis dari mineral berharga dan pengotornya. Sampel bijih dipersiapkan terlebih dahulu dengan tahap preparasi dan tahap pemercontohan. Percobaan tabling meliputi alat dan bahan percobaan, tahap percobaan, dan prosedur percobaan serta data hasil percobaan.
3.1.1 Alat dan Bahan
Alat-alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan konsentrasi bijih besi menggunakan meja goyang, ditunjukkan pada Tabel 3.1
Tabel 3.1 Peralatan dan Bahan Percobaan Peralatan
Tahap Preparasi Tahap Percobaan
Bahan
a. Jaw crusher b. Roll crusher c. Ball mill dengan
bola-bola keramik d. Ayakan getar e. Riffle
f. Kertas/ Plastik g. Neraca
a. Satu set meja goyang jenis wilfley table merk Denver, pola riffle standar
b. Tiga buah selang air dengan panjang 1,5 meter
c. Satu buah pompa (jet pump) d. Satu ember besar
e. Satu wadah besar/drum 200 liter f. Loyang besi dan oven (pemanas) g. Stop watch dan kunci Inggris h. Spidol, kertas, dan busur derajat
a. Bijih besi b. Air
3.1.2 Tahapan Percobaan
Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan proses meliputi tahapan preparasi, tahapan percobaan dan tahapan analisis
3.1.2.1 Preparasi
Proses preparasi adalah proses awal perlakuan pada bijih agar dapat dilanjutkan ke tahap proses berikutnya. Tahap ini terdiri dari tiga kegiatan, yaitu tahap peremukan (crushing) dan penggerusan (grinding), pengayakan (screening) dan pemercontohan (sampling).
(1). Peremukan (Crushing) dan Penggerusan (Grinding)
Tahap pertama dari pengecilan (reduksi) ukuran adalah proses peremukan atau crushing yang menggunakan alat jaw crusher. Produk dari jaw crusher berukuran minimal 5 cm yang terlalu besar untuk proses tabling sehingga dilakukan proses peremukan selanjutnya menggunakan roll crusher yang mereduksi ukuran bijih sampai berukuran 3 mm. Lalu bijih besi hasil produk roll crusher digerus dengan ball mill dengan umpan sebanyak maksimal 400 gram selama 20 menit.
(2). Pengayakan (Screening)
Produk bijih besi hasil proses penggerusan kemudian diayak untuk memperoleh ukuran fraksi butiran tertentu dengan seri ayakan yang berukuran 48 mesh, 65 mesh,100 mesh, 150 mesh dan 200 mesh.
Hasil bijih besi dari proses screening kemudian ditempatkan menjadi empat fraksi ukuran butiran yang terpisah. Sementara bijih besi yang tidak
lolos ayakan pertama atau berukuran +48 mesh dilakukan proses penggerusan kembali dengan ball mill.
Ayakan getar memiliki ketidakefektifan dalam proses mengayak yang terbukti masih banyaknya partikel halus yang terjebak pada ayakan di fraksi kasar. Hal ini dapat terjadi karena bentuk partikel yang bervariasi untuk mendapat gaya dorong melewati lubang ayakan dalam waktu tertentu.
Selain proses pengayakan menggunakan ayakan getar dapat dilakukan manual screening atau penggunaan kuas yang disapukan pada ayakan getar tersebut. Hal ini akan memberikan gaya dorong yang cukup besar pada jumlah bijih besi yang relatif sedikit dengan waktu yang singkat.
(3). Pemercontohan (Sampling)
Proses preparasi selanjutnya adalah pemercontohan dengan suatu metode (Taggart,1976), yaitu metode riffling. Pemercontohan metode riffling menggunakan alat bernama riffle. Pada alat ini bijih besi dimasukkan secara manual ke alat tersebut lalu bijih tersebut akan terbagi menjadi dua bagian. Satu bagian bijih besi hasil proses pertama selanjutnya diberi perlakuan yang sama dengan proses sebelumnya. Demikian juga dengan proses kedua, ketiga, dan seterusnya hingga diperoleh berat sampel yang diinginkan. Keuntungan metode ini proses yang dilakukan relatif cepat dan homogenisasi yang lebih baik.
`
Gambar 3.1 Alat Riffling
Gambar 3.2 Neraca untuk menimbang sampel bijih besi
3.1.2.2 Prosedur Percobaan
Sebelum percobaan dilakukan perlu dilakukan pengaturan alat agar sesuai dengan parameter-parameter yang sesuai. Variabel utama pada penelitian ini adalah frekuensi stroke dan kemiringan dek. Metode pengaturan dan pengukuran variabel tersebut pada meja goyang disertakan dalam Lampiran D dan Lampiran E.
Percobaan tabling diawali dengan menghidupkan mesin meja goyang. Air dialirkan pada kotak umpan, kotak air, dan kotak saluran air. Sampel bijih besi kering dimasukkan dalam kotak umpan bersamaan air. Partikel-partikel bijih turun menuju dek terbawa air. Kemudian partikel tersebut mengalami pemisahan karena ada gaya-gaya yang bekerja pada meja goyang yang akhirnya masuk ke tempat penampungan konsentrat, midling, dan tailing secara terpisah.
Kotak penampungan konsentrat, midling, dan tailing menampung juga air yang masuk bersamaan dengan produk tabling dalam jumlah banyak. Air dari ketiga wadah itu dialirkan dengan selang kemudian ditampung dalam satu wadah besar berupa ember. Air di ember besar dipompa kembali untuk digunakan kembali dalam proses tabling. Setelah proses tabling, air pada masing-masing penampungan dibuang dengan hati-hati hingga tersisa partikel-partikel yang berada di dasar wadah penampung. Kemudian partikel-partikel tersebut dipindahkan ke nampan besi.
Pada awal percobaan tabling air yang masih mengandung banyak bijih besi tidak langsung dipompa akan tetapi air tersebut melalui selang ditampung ke ember lainnya. Setelah warna air tidak kemerahan lagi di wadah penampungan, air tersebut dialirkan kembali ke wadah besar untuk dipompa kembali. Air di ember yang berwarna kemerahan dibiarkan beberapa jam agar partikel berat mengendap lalu air tersebut dibuang dan partikel tersebut dapat diambil dengan proses penyemprotan lalu ditempatkan pada nampan besi. Hal ini dilakukan untuk meminimalisasi partikel yang terbuang dan kemungkinan partikel mengalami proses sirkulasi terbawa bersama air selama proses tabling.
Proses pengambilan konsentrat, midling, dan tailing pada wadah penampung dilakukan dengan proses penyemprotan pada wadah tersebut. Proses ini mendorong partikel-partikel yang menempel dalam posisi sulit di launder agar mudah dipindahkan ke nampan besi. Partikel yang sudah ditempatkan pada nampan besi dibiarkan beberapa jam agar partikel tersebut mengendap dan airnya dapat dibuang. Pada produk percobaan tabling dilakukan pemanasan dalam oven pemanas dengan temperatur pemanasan sekitar 80oC untuk menghilangkan kandungan air sehingga produk yang dihasilkan akan kering.
Nampan yang berisi partikel-partikel kering diambil dari oven lalu ditimbang dengan turut menimbang berat nampan kosong sehingga diperoleh berat partikel-partikel kering pada kelompok konsentrat, midling, dan tailing.
Midling Tailing Konsentrat
Gambar 3.3 Produk konsentrasi tabling
Gambar 3.4 Tampak depan oven pemanas bahan bakar gas
.
Gambar 3.5 Bagian dalam oven pemanas bahan bakar gas
Gambar 3.6 Meja goyang tipe wilfley table yang digunakan dalam percobaan bijih besi
Gambar 3.7 Meja goyang tipe wilfley table dengan proses air pencuci yang disirkulasi
Fraksi-48 +65 # Fraksi-65 +100 # Fraksi -100 +150# Fraksi -150 +200 #
Pembahasan
Konsentrat Midling Tailing
Analisis Kimia Sampling
Analisis Kimia dan
Mineragrafi Tabling
Konsentrat Midling Tailing
Analisis Kimia Sampling Analisis Kimia dan Mineragrafi Tabling Sampling
Konsentrat Midling Tailing
Analisis Kimia Analisis
Kimia dan
Mineragrafi Tabling
Konsentrat Midling Tailing
Analisis Kimia Sampling
Analisis Kimia dan
Mineragrafi Tabling Crushing( Jaw Crusherdan Roll crusher)
Grinding (Ball mill)
Screening Bijih besi +48# Studi Literatur -48 # Kesimpulan
3.1.2.3 Analisis Mineragrafi dan Analisis Kimia
(1). Analisis Mineragrafi
Analisis mineragrafi merupakan analisis untuk menentukan komposisi dan derajat liberasi berbagai mineral dalam bijih. Analisis ini dilakukan pada tiap fraksi ukuran setelah pengambilan sampel bijih. Analisis mineragrafi dilakukan di Laboratorium Mineralogi PUSLITBANG tekMIRA Bandung.
Proses analisis mineragrafi dilakukan dengan terlebih dahulu dilakukannya proses preparasi sampel. Sampel bijih dimounting dengan menggunakan resin kemudian diamplas dari grade kasar ke halus. Selanjutnya mounting sampel bijih dipoles agar permukaan analisis menjadi halus. Pada permukaan mounting dioleskan alumina lalu diletakkan di bawah mikroskop untuk difoto sehingga terdapat penampakan mineral tertentu.
(2). Analisis Kimia
Analisis kimia merupakan analisis terakhir dalam percobaan ini. Metode yang digunakan dalam analisis kimia ini adalah metode titrasi. Analisis ini digunakan untuk menentukan % Fe total dalam sampel berupa umpan dan konsentrat.
Untuk melakukan analisis kimia, terlebih dahulu sampel umpan bijih dan konsentrat digerus dengan menggunakan agat atau penumbuk keramik hingga dicapai ukuran -200 mesh. Bila ukuran butiran partikel ini sudah dicapai, maka sampel umpan bijih dan konsentrat diambil 0,2 gram dengan menggunakan neraca analitik Mettler. Kemudian sampel hasil penimbangan dimasukkan dalam sebuah botol.
Sampel mineral bijih dan konsentrat tersebut dilarutkan dengan larutan asam klorida HCl sebanyak 5 ml dan asam flourida (HF) sebanyak 5 ml
lalu dipanaskan dengan temperatur pemanasan 100-200oC hingga larutan sampel kembali kering. HCl berfungsi sebagai pelarut dan HF berfungsi sebagai pengikat ilmenit agar Fe dalam ilmenit tidak terbawa mineral pengotor misalnya silika. Kemudian sampel tersebut ditambahkan HCl sebanyak 5 ml lagi dan dipanaskan selama 10 menit. Selanjutnya sampel dibiarkan kembali ke temperatur kamar lalu dimasukkan ke labu ukur dengan ditambahkan aquades sampai batas volume di labu ukur sebesar 100 ml setelah itu sampel diaduk sampai larutan homogen. Sampel tersebut kemudian dipipet sebanyak 25 ml lalu dimasukkan ke elenmeyer 500 ml. Kemudian didalam elenmeyer sampel ditambahkan HCl sebanyak 5 ml dan dipanaskan kembali dengan temperatur 80oC. Kemudian sampel direduksi dengan SnCl2 sampai warna Fe yang direduksi yang berwarna kuning berubah menjadi jernih.
Setelah sampel dibiarkan sampai temperatur kamar, sampel ditambah 3 ml asam pospat H3PO4. Asam fosfat ditambahkan agar Fe yang bersifat kompleks (tidak berwarna) tidak menganggu jalannya reaksi reduksi Fe selama dititrasi. Sampel ditambah asam sulfar H2SO4 sebanyak 100 ml (2 M) dan HgCl2 sebanyak 7 ml. Tahap selanjutnya setelah sampel diberi indikator N-fenillephynylanthanill sebanyak 2 ml, sampel dititrasi dengan K2Cr2O7 0,04 M dengan volume penitrasi tertentu sampai larutan sampel berubah dari warna hijau menjadi berwarna ungu. Data yang diperoleh berupa volume penitrasi K2Cr2O7 yang digunakan selama metode titrasi.
Tahap-tahap reaksi kimia yang terjadi saat metode titrasi dilakukan seperti berikut ini. Tahap I Reduksi + + + + + 3 → 4 + 2 2 2 2Fe Sn Fe Sn Indikasi kuning larutan warna 3 +HClberlebih → FeCl
Setelah dimasukkan SnCl2 larutan menjadi tidak berwarna
Tahap II Titrasi O H Cr e H O Cr2 72+ +4 + +6 →2 3+ +7 2 Fe2+ →Fe3+ +e Reaksi akhir Cr2O72+ +6Fe2+ +14H+ →2Cr3+ +7H2O hijau
Adanya indikator mengindikasikan larutan hijau berubah menjadi ungu setelah dititrasi dengan K2Cr2O7
3.2 Data Hasil Percobaan
Data-data percobaan mencakup data analisis mineragrafi sampel umpan, data kriteria konsentrasi, data analisis kimia, dan data kadar Fe total pada umpan dan konsentrat untuk berbagai fraksi ukuran untuk berbagai variabel.
3.2.1 Data-data Analisis Mineragrafi
Analisis mineragrafi merupakan analisis penentuan komposisi mineral dan derajat liberasi suatu bijih. Data analisis komposisi mineral dan mineraloid pada sampel bijih tiap fraksi ukuran ditunjukkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Komposisi mineral dan mineraloid sampel bijih tiap fraksi ukuran
Fraksi Ukuran (mesh) Mineral dan mineraloid
- 65 + 100 - 100+ 150 - 150 + 200 - 200 + 325 Magnetit - 1,66 0,42 - Hematit 3,86 2,44 2,47 1,67 Ilmenit 7,4 13,13 12,15 5,84 Limonit 31,28 37,33 50,56 73,64 Magnetit-hematit 38,45 23,02 13,73 7,75 Magnetit-ilmenit - - - - Gangue mineral/Silika 19,01 22,42 20,67 11,1
Derajat liberasi menunjukkan derajat atau tingkat pemisahan mineral berharga dengan mineral pengotornya. Semakin besar nilai derajat liberasi maka semakin besar tingkat pemisahan mineral berharga terhadap mineral pengotornya. Data derajat liberasi sampel bijih pada tiap fraksi ukuran ditunjukkan pada Tabel 3.3 dibawah ini.
Tabel 3.3 Derajat liberasi sampel bijih tiap fraksi ukuran
Fraksi Ukuran (mesh) Mineral dan mineraloid
- 65 + 100 - 100+ 150 - 150 + 200 - 200 + 325 Magnetit - - - - Hematit - - - - Ilmenit 91,42 93,75 96,29 100 Limonit - - - - Magnetit-hematit - - - - Magnetit-ilmenit - - - - Gangue mineral/Silika 96,22 99,18 99,48 100
3.2.2 Data-data Kriteris Kosentrasi
Kriteria konsentrasi merupakan perbandingan kecepatan pengendapan mineral dan mineraloid terhadap mineral pengotor yaitu silika dalam media air. Kecepatan pengendapan partikel dipengaruhi oleh berat jenis mineral sehingga nilai KK dapat ditentukan dari persamaan (2-3). Berat jenis dan KK dari mineral dan mineraloid pada sampel bijih ditunjukkan pada Tabel 3.4 berikut ini.
Tabel 3.4 Berat jenis dan nilai KK dari mineral dan mineraloid
Mineral dan mineraloid Berat Jenis
(gr/cm3) KK Magnetit 5,17 2,53 Hematit 5,1 2,48 Ilmenit 4,7 2,24 Limonit 3,8 1,70 Magnetit-hematit 5,14 2,51
3.2.3 Data-data Analisis Kimia Umpan Bijih Besi
Data analisis kimia mineral berharga dan mineral-mineral pengotornya pada berbagai fraksi ukuran untuk umpan bijih besi ditunjukkan pada Tabel 3.5 berikut ini.
Tabel 3.5 Data analisis kimia umpan bijih besi
No Fraksi Ukuran (mesh) Fe total (%) Al2O3 (%) SiO2 (%) CaO (%) 1 - 65 + 100 29,81 3,74 24,32 0,0487 2 - 100+ 150 26,88 5,17 30,52 0,0424 3 - 150 + 200 29,62 6,35 25,96 0,0252 4 - 200 + 325 33,48 4,56 22,72 0,0302
3.2.4 Data-data Kadar Fe Total Pada Umpan dan Konsentrat
Data kadar Fe total pada umpan dan konsentrat untuk berbagai fraksi ukuran untuk berbagai variabel operasi dapat ditampilkan pada Tabel 3.6.
Tabel 3.6 Data-data kadar Fe total pada umpan dan konsentrat
Fraksi Kemiringan Frekuensi Berat Kadar Fe Berat Kadar Fe Perolehan
Ukuran dek stroke Feed di umpan Konsentrat di konsentrat (%)
(mesh) (derajat) (rpm) (gram) (%) (gram) (%)
1 251-260 150 29,38 141 28,95 92,62 2 261-270 150 29,38 139,9 28,10 89,20 3 271-280 150 29,38 134,3 30,72 93,62 4 251-260 150 29,38 141,4 27,90 89,52 5 261-270 150 29,38 137 31,08 96,62 6 271-280 150 29,38 141,2 27,72 88,81 7 251-260 150 29,38 140,4 30,05 95,73 8 261-270 150 29,38 140,5 30,54 97,36 9 271-280 150 29,38 137,4 26,54 82,75 10 251-260 200 33,25 188,9 32,98 93,68 11 261-270 200 33,25 187,3 33,40 94,07 12 271-280 200 33,25 192,1 30,68 88,63 13 251-260 200 33,25 195,5 33,68 99,01 14 261-270 200 33,25 186,7 33,10 92,93 15 271-280 200 33,25 186,5 33,88 95,02 16 251-260 200 33,25 191,2 27,55 79,21 17 261-270 200 33,25 190,7 33,27 95,41 18 271-280 200 33,25 186,7 28,36 79,62 19 251-260 200 34,53 186,3 32,98 88,97 20 261-270 200 34,53 169,5 36,00 88,36 21 271-280 200 34,53 175,3 34,02 86,36 22 251-260 200 34,53 179,9 35,53 92,55 23 261-270 200 34,53 179,3 33,10 85,94 24 271-280 200 34,53 170,3 30,36 74,87 25 251-260 200 34,53 163,7 36,63 86,83 26 261-270 200 34,53 167,6 37,96 92,12 27 271-280 200 34,53 164,7 36,26 86,48 28 251-260 200 31,46 148 37,33 87,81 29 261-270 200 31,46 142,6 37,83 85,74 30 271-280 200 31,46 130,3 35,29 73,08 31 251-260 200 31,46 138,1 37,78 82,92 32 261-270 200 31,46 134,2 37,12 79,17 33 271-280 200 31,46 144,7 39,84 91,62 34 251-260 200 31,46 95,3 39,53 59,87 35 261-270 200 31,46 85,4 42,63 57,86 36 271-280 200 31,46 103,7 38,86 64,05 No. - 48 + 65 - 65 + 100 - 100 +150 - 150 + 200 2 3 4 2 3 4 2 3 4 2 3 4
