CRUSHING DAN GRINDING

(Pengolahan Mineral)

OLEH :

RIRINA DARA

1204108010061

JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM - BANDA ACEH

2015

CRUSHING

CRUSHING (Peremukan/Pemecahan)

Crushing adalah proses reduksi/pengecilan ukuran dari bahan galian/bijih yang

langsung dari tambang dan berukuran besar-besar (diameter sekitar 110cm) menjadi ukuran

20-25cm bahkan bisa mencapai 2,5cm.

Crushing bagian dari kominusi ini memiliki 3 tahap, yaitu primary crushing,

secondary crushing, dan fine crushing (grinding).

a. Primary Crushing

Merupakan tahap penghancuran yang pertama, dimana umpan berupa bongkahanbesar

yang berukuran +/- 84x60 inchi dan produknya berukuran 4 inchi. Beberapa alat yang

digunakan dalam proses primary crushing ini adalah :

Jaw Crusher

Alat ini mempunyai 2 jaw, yang satu dapat digerakkan (swing jaw) dan yang lainnya tidak

dapat bergerak (fixed jaw). Beberapa bagian dari Jaw Crusher ini adalah :

Setting Block, bagian dari jaw crusher untuk mengatur agar ukuran lubang sesuai

dengan yang dikehendaki.

Toggle, bagian dari jaw crusher yang befungsi untuk mengubah gerakan naik turun

menjadi gerakan maju mundur.

Pitman, berfungsi untuk mengubah gerakan berputar maju mundur menjadi naik

turun.

Swing Jaw, bagian dari jaw crusher yang dapat bergerak akibat dari gerakan atau

dorongan toggle.

Fixed Jaw, bagian dari jaw crusher yang tidak bergerak/diam.

Mouth, bagian dari mulut jaw crusher yang berfungsi sebagai lubang penerima

umpan.

Throat, bagian paling bawah yang berfungsi sebagai lubang pengeluaran.

Gate, adalah jarak mendatar pada mouth.

Set, adalah jarak mendatar pada throat.

Closed Setting, jarak antara fixed jaw dengan swing jaw pada saat swing jaw ekstrim

ke depan.

Open Setting, jarak antara fixed jaw dengan swing jaw pada saat swing jaw ekstrim

ke belakang.

Throw, selisih pelemparan antara fixed jaw dan swing jaw.

Skematika Jaw Crusher:

Bagian utama dari Jaw crusher adalah dua plat baja yang dapat membuka dan menutup

seperti rahang. Salah satu plat dari jaw ini tidak begerak, atau selalu diam, dan disebut fix

jaw. Sedangkan yang satunya selalu bergerak maju mundur dan disebut sebagai moving jaw.

Gerakan mundur maju fix jaw ditimbulkan oleh mekanisme putaran sumbu eksentrik atau

eccentric rotation. Jaw yang bergerak akan memberi gaya tekan, kompresi kepada bijih yang

masuk dalam rongga remuk, rongga di antara dua plat atau jaw. Bijih yang masuk rongga

remuk akan segera mendapat gaya tekan atau kompresi dari yang bergerak. Bijih yang

remuk akan turun hingga mendapat tekanan baru. Bijih yang remuk secara leluasa akan

bebas turun di antara dua kompresi. Pada jaw crusher, peremukan bijih hanya terjadi oleh

alat, yaitu saat jaw bergerak memberi tekanan. Mekanisme peremukan ini disebut arrested

crushing.

Ukuran dan distribusi bijih hasil peremukan tergantung pada pengaturan mulut pengeluaran

atau setting, yaitu open side setting, bukaan maksimum dari mulut. Bukaan diatur dengan

merubah posisi toggle di belakang alat. Pengaturan Bukaan maksimum atau open side

setting dan bukaan minimum atau close side setting akan menentukan ukuran terbesar dan

distribusi dari bijih yang keluar dari rongga jaw. Produk peremukan biasanya akan

berukuran 85 persen dari bukaan maksimum atau open side setting. Sedangkan ukuran

terbesar yang dapat masuk ke dalam rongga jaw adalah 85 persen dari gape.

Gambar 1. Skematika Jaw Crusher

Ukuran produk hasil peremukan yang menggunakan Jaw Crusher dapat ditentukan dengan

Memakai lembar kerja yang disiapkan di bawah. Masukkan data yang diperlukan, kemudian

tekan update. Ukuran produk dinyatakan dengan P.80. Arti notasi P adalah untuk produk

dan 80 menyatakan depalan puluh persen dari berat produk berukuran lebih kecil dari

ukuran P.80. Misal P.80 = 92.0 mm, artinya delapan puluh persen berat dari produk jaw

crusher berukuran kurang dari 92,0 mm.

Faktor-faktor yang mempengaruhi efisisensi jaw crusher :

o Lebar lubang bukaan

o Variasi dari throw

o Kecepatan

o Ukuran umpan

o Reduction ratio (RR)

Reduction ratio yang baik pada primary crushing adalah 4-7, sedangkan untuk secondary

crushing 14-20 dan fine crushing adalah 50-100.

Kapasitas yang dipengaruhi oleh jumlah umpan per jam dan berat jenis umpan

Gyratory Crusher

Gyratory crusher digunakan bila diperlukan alat yang mampu menghasilkan produk

Berkapasitas besar. Operasi atau mekanisme peremukan oleh Gyratory crusher adalah full

time crushing. Artinya alat ini meremuk bijih selama siklus putarannya. Jadi alat ini jauh

lebih efisien dibanding dengan jaw crusher. Namun demikian, gyratory crusher memerlukan

biaya modal dan biaya pemeliharaan yang besar.

Gyratory crusher memiliki sumbu tegak, main shaft, tempat terpasangnya peremuk yang

disebut mantle atau head, digantung pada spider. Sumbu tegak diputar secara eccentric dari

bagian bawah, eccentric sleeve, mengakibatkan suatu gerakan berputar mantle selalu

mendekat ke arah shell. Mantle berada dalam shell yang berbentuk kerucut membesar ke

atas, sehingga membentuk rongga remuk, crushing chamber antara concave atau shell

dengan mantle.

Gambar 2. Gyratory Crusher

Mantle bersama sumbu tegak bergerak secara gyratory dan memberi gaya kompresi ke

arah shell. Gaya kompresi ini akan meremuk bijih dalam rongga remuk. Peremukan bijih

hanya terjadi ketika bijih dikenai gaya kompresi. Oleh karena itu peremukan ini disebut

arrested crushing. Setelah remuk bijih turun secara gravity. Gyratory crusher melakukan

peremukan selama ciklus putarannya. Jadi setiap saat, mantle begerak ke arah shell, setiap

saat mantle memberikan gaya kompresi terhadap bijih yang berada dalam rongga remuk.

Mekanisme peremukan ini disebut sebagai full time crushing.

Gambar 3. Skematika Gyratory Crusher

Gyratory crusher tidak memerlukan feeder sebagai pengumpan bijih yang akan masuk. Bijih

dapat ditaruh dengan cara ditumpuk di atasnya. Hal ini berbeda dengan jaw crusher yang

sangat tergantung pada feeder untuk pengatur laju bijih yang akan masuk ke dalam crusher.

b. Secondary Crushing (Tahap kedua)

Dapat memecah material yang berukuran 150mm menjadi 12.5-25.4mm. Pada tahapan ini

kadang masih di jumpai ukuran partikel 75mm sehingga perlu di lakukan cushing tahap

ketiga. Alat peremuk yang digunakan adalah Cone Crusher, Hammer Mill dan Rolls.

Cone Crusher

Cone crusher merupakan alat peremuk yang biasa digunakan untuk tahap secondary

crushing. Alat ini merupakan modifikasi dari gyratory crusher. Sumbu tegak ditunjang di

bawah kepala remuk atau mantle atau cone. Alat ini mempunyai kelebihan, yaitu ketika

bijih atau umpan yang masuk terlalu keras, maka bowl secara otomatis akan bergerak ke

arah luar.

Ukuran cone crusher dinyatakan dengan diameter mulut tempat masuknya umpan,

sekitar dua kali gape. Sedangkan ukuran gyratory crusher dinyatakan dengan gape dikali

diameter mantle.

Gambar 4. Cone Crusher

Gambar 5. Skematika Cone Crusher

Tipe Cone crusher

Standard Cone crusher

memiliki rongga remuk bertangga dan membesar ke arah umpan masuk. Hal ini

memungkinkan umpan yang dapat diremuk menjadi relative besar.

Short Head Crusher

mempunyai rongga remuk lebih sempit dan mulut tempat umpan masuk yang

relative lebih sempit juga.

Gambar 6. Skematika Standard Dan Short Head Crusher

Ukuran produk hasil peremukan dengan menggunakan cone crusher akan ditentukam oleh

besar nilai open side setting yang dipakai. Setting pada cone crusher diatur dengan menurun

naikkan bowl, sedangkan pada gyratory crusher dengan menurun naikkan sumbu tegak.

Hammer Mill

Hammer mill dipakai dalam secondary crusher untuk memperkecil produk dari primary

crushing dengan ukuran umpan yang diperbolehkan adalah kurang dari satu inchi. Alat

ini merupakan alat yang berbeda cara penghancurannya dibandingkan dengan alat

secondary crushing lainnya.

Pada hammer mill, proses penghancurannya menggunakan shearing stress, sedangkan

pada secondary crushing lainnya menggunakan compressive stress.

Gambar 7. Hammer Mill

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

adanya material yang masuk dan pengaruh silinder lainnya, maka silinder ini ikut

berputar juga. Putaran masing-masing silinder tersebut berlawanan arah sehingga

material yang ada di atas roll akan terjepit dan hancur.

Bentuk dari roll crusher ada 2 macam, yaitu:

o Rigid Roll

Alat ini porosnya tidak dilengkapi dengan pegas, sehingga kemungkinan patah pada

poros sangat besar. Roll yang berputar hanya 1 saja, tapi ada juga yang keduanya

berputar.

o Spring Roll

Alat ini dilengkapi dengan pegas, sehingga kemungkinan porosnya patah sangat kecil.

Dengan adanya pegas maka roll dapat mundur dengan sendirinya bila ada material yang

sangat keras, sehingga tidak dapat dihancurkan dan material tersebut akan jatuh.

Gambar 8. Roll Crusher

Hancurnya material pada roll crushing dibedakan menjadi:

o Choke Crushing

Penghancuran material tidak hanya dilakukan oleh permukaan roll, tetapi juga oleh

sesama material itu sendiri.

o Free Crushing, yaitu material yang masuk langsung dihancurkan oleh roll.

c. Fine crushing (Tahap lanjutan)

Fine crushing merupakan peremukan tahap lanjut dari secondary crushing, alat yang

digunakan adalah Rolls, Dry Ball Mills, Disc Mills dan Ring Mills. Umpan yang biasanya

digunakan kurang dari 25,4 mm.untuk memperkecil material hasil penambangan yang

umumnya masih berukuran bongkah digunakan alat peremuk. Material hasil dari

peremukan kemudian dilakukan pengayakan atau screening yang akan menghasilkan dua

macam produk yaitu produk yang lolos ayakan yang disebut undersize yang merupakan

produk yang akan diolah lebih lanjut atau sebagai produk akhir, dan material yang tidak

lolos ayakan yang disebut oversize yang merupakan produk yang harus dilakukan

peremukan lagi.

Gambar 9. Dry Ball Mill

Gambar 10. Ring Mill

Gambar 11. Disc Mill

GRINDINGGRINDING (Penggerusan)

Operasi penggerusan merupakan tahap akhir dari operasi pengecilan ukuran bijih,

atau kominusi. Pada tahap ini bijih dikecilkan ukurannya sampai pada ukuran pemisahan.

Mekanisme pengecilannya melibatkan gaya-gaya seperti:

Compression, gaya tekan. Peremukan dilakukan dengan memberi gaya tekan pada bijih.

Peremukannya dilakukan diantara dua permukaan plat. Gaya diberikan oleh satu atau

kedua permukaan plat. Pada kompresi, energi yang diguakan hanya pada sebagian lokasi,

bekerja pada sebagian tempat. Terjadi ketika energi yang digunakan hanya cukup untuk

membebani daerah yang kecil dan menimbulkan titik awal peremukan.

Impact, gaya banting. Peremukan terjadi akibat adanya gaya impact yang bekerja pada

bijih. Bijih yang dibanting pada benda keras atau benda keras yang memukul bijih. Gaya

impact adalah gaya compression yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi. Dengan

gaya impact, energi yang digunakan berlebihan, bekerja pada seluruh bagian. Terjadi

ketika energi yang digunakan berlebih dari yang dibutuhkan untuk peremukan. Banyak

daerah yang menerima beban berlebih.

Attrition atau abrasion. Peremukan atau pengecilan ukuran akibat adanya gaya abrasi

atau kikisan. Peremukan dengan abrasi, gaya hanya bekerja pada daerah yang sempit

(dipermukaan) atau terlokalisasi. Terjadi ketika energi yang digunakan cukup kecil, tidak

cukup untuk memecah/meremuk bijih.

Shear, potong. Pengecilan ukuran dengan cara pemotongan, seperti dengan gergaji. Cara

ini jarang dilakukan untuk bijih.

Bijih mempunyai ukuran optimum yang ekonomis agar dapat dipisah secara mekanik

dengan memanfaatkan sifat-sifat fisiknya. Ukuran optimumnya tergantung pada ukuran

liberasi dari mineral berharga atau gangue dan ukuran pemisahan yang diperlukan pada

proses berikutnya.

Bijih yang kurang tergerus, akan menghasilkan bijih berukuran kasar dan mineral

berharga tidak terbebaskan dari ikatannya dengan gangue. Hasil konsentrasi tidak optimum,

yang direpresentasikan oleh recovery yang rendah atau kadar yang rendah. Kurang

tergerusnya bijih dapat dilihat dari pemakaian energi yang rendah. Sebaliknya bila bijih

tergerus berlebihan, maka penggerusan akan menghasilkan ukuran bijih yang terlalu halus.

Hal ini dapat menghasilkan bijih dengan liberasi yang tinggi. Hasil pemisahan dapat

meningkatkan kadar mineral berharga dalam konsentrat, namun ukuran yang terlalu halus

dapat menurunkan recovery. Bijih yang tergerus berlebihan menyebabkan pemakaian

energi yang besar.

Operasi penggerusan, grinding dapat dilakukan secara kering atau basah. Beberapa

kriteria yang digunakan untuk penentuan grinding dilakukan secara kering atau basah

adalah:

1. Pengolahan berikutnya dilakukan secara basah atau kering. Pengolahan mineral/bijih

pada umumnya dilakukan secara basah. Pada umumnya operasi konsentrasi atau

pemisahan mineral dilakukan dengan cara basah. Namun penggerusan klingker

untuk menghasilkan semen selalu cara kering.

2. Penggerusan cara basah memerlukan energi lebih kecil dibanding cara kering.

3. Klasifikasi/sizing lebih mudah dan memerlukan ruang yang lebih kecil dibandingkan

cara kering.

4. Lingkungan pada penggerusan cara basah relatife lebih bersih dan tidak memerlukan

peralatan untuk menangkap debu.

5. Penggerusan cara kering mensyaratkan bijih yang betul-betul kering. Sehingga

memerlukan operasi pengeringan terlebih dahulu.

6. Pada penggerusan cara basah, konsumsi media gerus dan bahan pelapis relative

lebih banyak, karena terjadi korosi.

Peralatan Penggerus

Penggerusan dilakukan dalam alat yang disebut penggerus atau Tumbling Mill

berbentuk tabung silinder yang berputar pada sumbu harisontalnya. Di dalam tabung

silinder terdapat media gerus, atau grinding media, bijih yang akan digerus dan air, untuk

operasi cara basah.

Gambar 12. Ball Mill

Penggerusan cara basah menggunakan air sebagai campuran bijih, membentuk

persen solid tertentu. Persen solid menyatakan perbandingan dalam berat antara berat

padatan, atau bijih terhadap berat pulp, atau slurry, atau campuran padatan dan air.

Tipe Alat Penggerus

Berdasarkan pada media gerusnya, grinding media, alat penggerus dapat dibedakan:

1. Ball Mill, menggunakan media gerus berbentuk bola yang terbuat dari baja. Diameter

media gerus bervariasi mulai dari 25 sampai 150 centimeter. Panjang mill, L dan

diameternya , D, relative sama, L = D. Berdasarkan cara pengeluaran produknya, atau

discharge, ball mill dibedakan menjadi overflow mill dan grate discharge mill.

Pada overflow mill, produk hasil penggerusan keluar dengan sendirinya pada ujung

satunya, ujung pengeluaran.

Sedangkan pada grate discharge mill, produk keluar melalui saringan yang dipasang

pada ujung pengeluaran. Produk dapat keluar dengan bebas, permukaan dalam mill

rendah, lebih rendah dari overflow. Hal ini dapat menghindari terjadinya

overgrinding.

Gambar 13. Skematika Ball Mill

Air yang digunakan pada ball mill akan membentuk kekentalan tertentu, sehingga pulp

dapat melekat dan meyelimuti bola dan liner. Pulp harus relative encer agar pulp dapat

bergerak dengan leluasa di dalam mill. Ball mill biasanya beroperasi dengan 70 – 80 persen

solid, padatan.

2. Rod Mill, menggunakan media gerus berbentuk batang selindern yang panjangnya hampir

sama dengan panjang mill. Media gerus biasanya terbuat dari baja dan disusun sejajar

dalam mill. Dimensi Panjang, L jauh lebih besar daripada diameter, D, L > D, biasanya

panjang mill 1,5 sampai 2,5 kali diameternya.

Rod mill diklasifikasikan berdasarkan cara mengeluarkan produknya.

Overflow mill, umpan masuk dari salah satu ujung mill, dan keluar dari ujung lainnya

secara overflow. Overflow mill paling banyak digunakan pada penggerusan cara

basah.

Gambar 14. Skematika Rod Mill, Overflow Mill

Centre peripheral discharge mill, umpan masuk pada kedua ujung mill, dan produk

keluar dari bagian tengan shell. Penggerusan dapat dengan cara basah maupun cara

kering. Mill ini menghasilkan produk yang relative kasar.

Gambar 15. Skematika Rod Mill, Centre Peripheral Discharge Mill

End peripheral discharge mill, umpan masuk pada salah satu ujung mill, dan produk

keluar dari ujung yang lainnya melalui shell. Mill ini biasanya digunakan untuk

penggerusan cara kering.

Gambar 16. Skematika Rod Mill, End Peripheral Discharge Mill

Pada cara basah air berfungsi sebagai alat transportasi untuk membawa bijih yang sudah

berukuran halus ke tempat yang sesuai dengan ukurannya. Bijih yang sudah halus akan

terdorong air ke arah pengeluaran. Rod mill umumnya beroperasi dengan 30 – 35 persen

solid, padatan.

3. Pebble Mill, media gerus menggunakan batuan yang sangat keras. Mill ini memiliki

Dimensi panjang mill, L relative sama dengan diameter mill, L = D

4. Autogeneous Mill, media gerus menggunakan bijih itu sendiri. Dimensi panjang mill, L

relative lebih kecil daripada diameter mill-nya, L < D. Pada mill ini bijih akan menggerus

bijih. Penggerusan dilakukan terhadap bijih yang datang dari tambang atau bisa dari

keluaran operasi peremukan tahap pertama. Penggerusan dapat dengan cara basah atau

kering, dan mekanisme penggerusannya sama dengan ball mill.

Autogeneous Mill, dapat dilakukan dengan atau dalam ball mill, cascade mill atau aerofall

mill. Cascade mill berupa mill yang memiliki diameter 3 sampai empat kali panjang mill.

Sedangkan aerofall seperti cascade, namun pada liner dipasang sekat yang dapat membawa

bijih ke tempat yang lebih tinggi.

Autogeneous seluruhnya, bijih dari tambang dapat masuk langsung ke dalam mill.

Seluruh muatan mill adalah bijih dari tambang dan saling gerus.

Autogeneous sebagian, muatan mill berupa bongkah-bongkah besar bijih dicampur

dengan bijih yang telah diremuk dengan alat lain. Pada mill ini bongkah-bongkah

besar bertindak sebagai media gerus.

Semi Autogeneous, bijih dari tambang dicampur dengan media gerus, bola baja pejal.

Jadi isi mill adalah bijih dari tambang langsung masuk mill dan tercampur dengan

media gerus yang sudah ada dalam mill.

5. Tube Mill, media gerus menggunakan bola baja. Dimensi panjang mill, L biasanya jauh

lebih besar dari diameternya, L > D. Mill terbagi dalam beberapa kompartemen. Bisa dua,

tiga atau bahkan bisa empat kompartemen.