1
PROSES SEPARASI DENGAN METODE JIGS DAN MAGNETIK
Oleh:
Purwo Subekti/ F361150141, Universitas Pasir Pengaraian Mahasiswa Program Pascasarjana Teknologi Industri Pertanian
Institut Pertanian Bogor, Nopember 2015
1. PROSES SEPARASI DENGAN METODE JIGS
Jigging merupakan metode lama yang dapat mencapai separasi/pemisahan dengan baik, meskipun dengan specific grafity yang berdekatan, jika ukuran partikel juga tidak jauh berbeda. Jika perbedaan specific gravity besar, maka jumlah pemisahan meningkat. Pencapaian pemisahan dalam proses jig sesuai dengan beberapa kriteria berikut Jigging dapat mencapai pemisahan dengan baik sampai ukuran 150 mikrometer.
- Beroperasi dengan media luas dan membiarkan partikel berat jatuh. - Frekuensi 55-330 per menit
- Partikel berukuran lebih besar membutuhkan pantulan panjang.
Gambar 1 Menyajikan tipe-tipe reaktor jig beserta mekanisme pulsa dan modifikasi pemantulan saat operasional.
2
Berdasarkan jenis pantulan (stroke) jig terbagi menjadi 2 tipe, yaitu:
1. Down Stroke, partikel berat mengendap lebih cepat dari pada partikel tipis (ringan).
Gambar 2. Pantulan jenis Down Stroke (Andreson, 1979)
2. Up Stroke, partikel dengan densitas kecil terangkat lebih tinggi dari pada densitas lainnya.
Gambar 3. Pantulan jenis Up Stroke (Andreson, 1979):
Kelebihan proses pemisahan dengan jig antara lain:
- Tidak membutuhkan suspensi cairan berat atau zat padat yang mengandung air. - Partikel besar akan lebih mudah diolah (sampai 8 inch).
- Semakin besar rentang densitas semakin mudah dipisahkan. - Memungkinkan pemisahan dengan perbedaan ukuran.
Kekurangan proses pemisahan dengan jig antara lain:
- Tidak berjalan baik jika mengandung terlalu banyak variasi ukuran yang berbeda jauh.
- Sulit melakukan pemisahan jika specific gravity kecil. - Umumnya efektif untuk partikel kasar.
Kondisi yang diperlukan untuk operasional jigging adalah sebagai berikut: - Keseragaman laju masuk umpan terkontrol (sistem kontinu) - Keseragaman komposisi umpan/partikel
3
- Keseragaman pulsa (frekuensi dan kekuatan) 1.1. Metode Pemisahan JIG
Dalam reaktor pemisahan jig, air atau campuran materi yang akan dipisahkan diletakan di atas saringan yang ditampilkan pada gambar 4. Jig beroperasi dengan pergerakan periodik pulsa air melewati saringan. Kecepatan upward pada fluida membuat materi mencapai titik gantung tertentu, dimana setiap materi dikelilingi oleh cairan. Air perpengaruh sementara untuk menjaga posisi materi di atas saringan dan kemudian dialirkan kembali melewati kisi-kisi. Media partikel akan jatuh di atas saringan penyokong dan perbedaan percepatan partikel terjadi selama tahap ini dalam proses jig. Siklus operasi akan berulang. Proses ini menggunakan ukuran partikel lebih besar dari 0,2 mm.
Gambar 4. Skematik Diagram Proses Jig
Empat tahapan proses yang terjadi saat opersional reaktor jig adalah:
- Dilation, tahap ini terjadi saat diafragma menghasilkan pulsa dalam air, seluruh partikel bergerak ke atas menuju ketinggian maksimum.
4
- Henderig Settling, pengendapan partikel terjadi berdasarkan densitas dan ukuran. Partikel lebih ringan terhalangi partikel lebih berat. Hal ini menyebabkan pemisahan menjadi lebih cepat dan menjamin bahwa material terus terklasifikasikan.
- Consolidation Trackling, tahap konsolidasi terjadi ketika material tersebar dan membentuk celah-celah kecil.
Keteranga: lingkaran besar = partikel lebih besar dan densitas partikel ditunjukan dengan warna; yang putih lebih ringan dibanding hitam
Gambar 5. Tahapan pemisahan material pada proses jig (Rahardyan,2002 dari wils, 1979)
5
Diawalai dari posisi diam, sebuah partikel dalam aliran bergerak cepat sampai mencapai kecepatan terminal. Kecepatan ini diraih dengan drag force yang meningkat dari nol (saat diam) hingga sama dengan gaya grafitasi bersih. Sebagaimana klasifikasi udara, fasa percepatan pergerakan partikel mempengaruhi lama proses jig berlangsung. Pemisahan dengan jig dipengaruhi oleh gaya-gaya yang bekerja pada fluida dan partikel yang akan dipisahkan (gaya berat, gaya drag, gaya buoyant).
Pada operasional reaktor dengan proses jig, dua partikel dengan persamaan densitas tetapi dengan ukuran yang berbeda yaitu partikel besar dan partikel kecil. Kedua partikel dimulai dalam keadaan diam, partikel besar akan bergerak lebih cepat. Tetapi saat kecepatan terminalnya lebih besar, partikel tersebut akan tetap bergerak cepat jika partikel kecil mencapai kecepatan terminal. Dua partikel dengan persamaan ukuran tetapi dengan perbedaan densitas, kecepatan partikel untuk densitas yang lebih besar akan lebih besar pula, dan partikel akan bergerak dalam aliran.
1.2. Penerapan teknologi pemisahan dengan metode JIG pada aplikasi untuk pemisahan Limbah plastik dari peralatan elektronik.
Limbah plastik sebagai salah satu bahan baku campuran sangat penting untuk dipisahkan dalam rangka daur ulang berkelanjutan (sustainable recycling), salah satu sumber limbah plastik adalah dari peralatan elektronik. Untuk memisahkan plastik yang berasal dari peralatan elektronik, hasilnya PVC (PolyVinyl Cloride) dapat dipisahkan dari PE (PolyEtylene) dengan kemurnian lebih dari 98%. Sehingga dikatakan bahwa kecepatan upstream dan amplitudo air merupakan parameter utama yang mempengaruhi efesiensi proses pemisahan.
6
2. PROSES SEPARASI DENGAN METODE MAGNETIK
Dalam industri proses terdapat berbagai macam pengerjaan, dengan tujuan untuk memisah suatu campuran dari berbagai macam zat dalam bagian-bagian penyusunnya. Pengerjaan memisah, terdiri dari pelaksanaan gaya tertentu terhadap campuran yang akan dipisah. Oleh gaya itu, gabungan bagian-bagian susunan dari campuran saling dipindahkan sedemikian rupa, sehingga diperoleh suatu pemisahan. Gaya ini dinamakan gaya selektif. Dengan demikian umpamanyan, suatu campuran serbuk besi dan serbuk belerang dapat dipisahkan dengan bantuan sebuah magnet. Magnet itu melakukan gaya tarik terhadap serbuk besi, akan tetapi tidak terhadap serbuk belerang (jadi gaya itu adalah selektif).
Pada umumnya gaya selektif itu dapat dari jenis mekanis, jenis alami atau jenis kimia. Pada pengerjaan pemisahan secara mekanis, dipergunakan gaya mekanis yang dikerjakan terhadap zat yang akan dipisah (misalnya pada pengendapan pemusingan, pemisahan oleh magnet dan lain sebagainya). Pengerjaan pemisahan yang lain didasarkan atas prinsip secara ilmu alam (misalnya mengekstrak, menyuling), sedangkan pengerjaan –pengerjaan yang lain lagi didasarkan atas reaksi kimia. Pengerjaan pemisahan dengan reaksii kimia misalnya terdapat pada pemisahan besi dari bijih aluminium misalnya berlangsung dengan jalan mengubah bijih aluminium dengan bantuan lindinatron ke dalam aliminat natrium yang dapat larut.
Semua benda mempunyai sifat magnetik. Zat yang mempunyaii permeabilitas lebih besar dari udara dikelompokkan sebagai paramagnetik dan yang permeabilitasnya lebih kecil disebut diamagnetik. Benda-benda paramagnetik ditarik oleh magnet sedangkan diamagnetik akan ditolak. Benda-benda paramagnetik yang sangat kuat dikelompokkan sebagai ferromagnetik dan meliputi berbagai logam, seperti besi, nikel dan kobalt serta berbagai mineral seperti magnetik, pirotit dan ilmenit. Berbagai zat dapat dipisahkan dari bermagnet lemah atau nonmagnetik dengan menggunakan separator magnetik intensitas rendah. Mineral-mineral seperti hematite, limonit dan garnet adalah bermagnet lemah dan dapat dipisahkan dari nonmagnetik dengan menggunakan separator intensitas tinggi.
- Memperoleh kembali magnetik dan ferosilikon dalam metode float-sink untuk pemekatan bijih.
- Meningkatkan atau memekatkan bijih.
7
Separator magnetik secara luas digunakan untuk memekatkan bijih, khususnya bijih besi, jika bahan utama bersifat magnet, bijih besi dapat dipisahkan secara murah dan efektif dengan separator intensitas rendah. Separator tersebut dapat kering atau basah.
Gambar 1.1 Alat Pemisah Magnetik Jenis Sabuk
(http://indonesian.alibaba.com/product-gs-img/cross-belt-magnetic-belt-type-separator-for-conveyor-1563972674.html)
Jika bijih dapat digiling untuk melepaskan mineral pada ukuran lebih kasar dari ¼ in. (0,6 cm), pemisahan dapat dibuat untuk ukuran +¼ in. (0,6 cm) pada penggumpal magnetic jenis sabuk (lihat gambar). Alat tersebut biasanya digunakan untuk menggumpalkan atau membuang bahan-bahan tidak berguna. Jika mineral bersih terdapat pada ukuran ini, ia dapat diperoleh kembali dengan cara memecahnya dimana perlakuan pada alat dengan kuat medan lebih rendah.
Separator magnetic basah biasanya digunakan untuk bijih lebih halus dari 1/3 in (0,3 cm). Separator ini dapat berjenis sabuk atau yang paling umum jenis drum-putar. Separator jenis drum terdiri dari satu atau lebih drum berputar yang elemen magnet bagian dalamnya tidak berputar mempunyai kekuatan 3-7 pole. agnet tersebut dapat berupa electromagnet atau magnet permanen. Setelah umpan memasuki peralatan sebagai Lumpur, bahan bersifat magnet ditarik ke bagian kutub dan dibawa ke titik pelepasan pada permukaan drum. Banyak jenis kotak/drum dirancang yang digunakan. Jenis aliran searah paling sering digunakan bijih halus untuk mendapatkan endapan bersih. Magnet tersebut dapat berupa electromagnet atau magnet permanen.
8
Barium Ferit akan makin sering digunakan. Beberapa jenis separator magnetic yang telah dikembangkan menerapkan arus bolak-balik, tetapi penggunaan komersilnya masih kecil.
Separator intensitas tinggi untuk pemisahan mneral-mineral magnetik lemah biasanya digunakan jenis kering. Pengaruh tegangan permukan biasanya mempengaruhi pemisahan basah. Karena daya tarik magnetik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, mineral-mineral magnetis lemah harus didekatkan ke magnet jika akan dipisahkan. Peralatan yang digunakan berupa jenis sabuk dan rol induksi. Bijih harus benar-benar kering dan halus untuk menghasilkan yang terbaik.
Bahwa aplikasi atau penggunaan magnet dalam peralatan industri teknik kimia untuk beberapa hal masih tetap diperlukan. Magnetic Separation dan Magnetic Stirrer yang digunakan dalam reaktor kimia merupakan salah satu aplikasi magnet yang sering digunakan dalam proses industri kimia. Magnetic Separator merupakan salah satu aplikasi yang berfungsi untuk memisahkan campuran-campuran bahan mineral agar diperoleh hasil yang diinginkan. Zat-zat yang ditarik kuat oleh sebuah magnet disebut dengan paramagnetik sedangkan zat-zat yang ditolak oleh sebuah magnet disebut dengan diamagnetik.
3. UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan Terimkasih Disampaikan Kepada Prof. Dr. Ir, Tun Tedja Irawadi, Ms, Selaku Dosen Pengasuh Mata Kuliah Rekayasa Proses Untuk Pengembangan Produk Agroindustri. Pada Sekolah Pascasarjanan Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor, Nopember 2015
4. DAFTAR PUSTAKA
C. J. King, 1980, Separation Processes, second edition.
J.M Coulsen, J F Richardson, J R Backhurst & J H. Harker, Chemical Engineering Vol. 2, Particle Technology and sparation Processes, Oxford, 1991
K. Van Bergeyk, Ing. A. J. Liedekerken, 1981, Teknologi Proses, Jilid 1, Penerbit Bhratara Karya Aksara, Jakarta.
M. T. Zen, Sumber Daya dan Industri Mineral, Gadjah Mada university Press, Yayasan obor Indonesia, Yogyakarta, 1984
R. E. Treybel, 1980, Mass Transfer Operations, 3th edition.
Rahardyan, Benno. 2002. Jig Separation: An Alternative Method for Waste Separation in Increasing Resource Recovery from Waste . Bandung: Departemen Teknik Lingkungan ITB.
Tsunekawa, M., Naoi, B., Ogawa, S., Kori, K., Hiroyoshi, N., Ito, M., Hirajima, T. 2004.
