Teori Kominusi: Pengertian Tujuan – Diagram Alir – Alat Crushing Grinding – Gaya Pengecilan Ukuran

Pengertian Kominusi: Kominusi merupakan salah satu tahapan yang diterapkan pada pengolahan bijih, mineral atau bahan galian secara umum.

Umumnya bijih, mineral atau bahan galian dari tambang masih berukuran relative cukup besar. Sehingga sangat tidak mungkin dapat secara langsung digunakan atau diolah lebih lanjut.

Pada kominusi, bijih atau mineral dari tambang yang berukuran besar lebih daripada 1 meter dapat dikecilkan menjadi bijih berukuran kurang daripada 100 mikron.

Bijih atau mineral dalam ukuran besar biasanya berkadar sangat rendah dan terikat dengan mineral pengotornya. Liberasi  mineral berharga masih rendah pada ukuran bijih yang besar.

Sehingga untuk dapat diolah dan untuk dapat meningkatkan kadar mineral tertentu harus melalui operasi pengecilan ukuran terlebih dahulu.

Tahap Kominusi – Pengecilan Ukuran Bijih Tambang,

Operasi pengecilan ukuran bijih umumnya dibagi dalam dua tahapan yaitu: operasai peremukan atau crushing dan operasi penggerusan atau grinding.

Peremukan, crushing biasanya digunakan  untuk memperkecil ukuran bijih dari tambang menjadi ukuran bijih kurang lebih 20 mm.

Penggerusan, grinding biasa dilakukan terhadap keluaran crushing yang digunakan untuk mengecilkan ukuran mulai dari 20 mm sampai halus.  Umumnya pengecilan ukuran bijih dilakukan secara bertahap yaitu:

Tahap Crushing,

Tahap crushing bisa melibatkan primary crushing, secondary crushing tertiary crushing dan seterusnya. Tergantung pada ukuran umpan (feed) dan produk yang dihasilkan.

Alat Untuk Perumukan Crushing,

Alat yang umum digunakan untuk pemecah peremuk barang asal tambang diantaranya adalah Jaw crusher, roller crusher, impact crusher, gyratory crusher,  cone crusher dan sebagainya

Primary Crushing

Peremukan tahap pertama, primary crushing, merupakan peremukan atau pengecilan ukuran bijih dari tambang sampai menjadi ukuran 20 cm.

Secondary Crushing,,

Peremukan tahap kedua, secondary crushing, adalah pengecikan ukuran bijih dari sekitar 20 cm sampai 5 cm.

Tertiary Crushing,

Peremukan tahap ketiga, tertiary crushing, adalah operasi untuk mengecilkan ukuran bijih dari 5 cm menjadi sekitar 1 cm

Tahap Grinding,

Penggerusan kasar, grinding, merupakan tahap lanjutan dari crushing yaitu mengecilkan ukuran bijih mulai dari sekitar 1 – 2 cm menjadi lebih kecil dari 1 mm.

Alat Untuk Pengegerusan Grinding Bijih ,

Alat yang umum digunakan untuk grinding barang tambang diantaranya adalah Ball Mill, Rod Mill, Autogenous Mill, Pulveriser, dan sebagainya

Fine Grinding,

Penggerusan halus, fine grinding, adalah mengecilkan ukuran bijih mulai dari 1 mm menjadi halus, biasanya ukuran bijih menjadi kurang dari 0,075 mm.

Kemampuan alat dalam mengecilkan ukuran sangat terbatas, sehingga  pengecilan selalu dilakukan bertahap.

Tahap peremukan biasanya dilakukan dengan reduksi rasio antara 4 sampai 7, sedangkan penggerusan pengecilan dilakukan dengan reduksi rasio 15 sampai 60.

Reduksi rasio ukuran merupakan perbandingan ukuran umpan terhadap ukuran produk.

Tujuan Operasi Pengecilan Ukuran Pada Kominusi,

Pada prinsipnya tujuan operasi pengecilan ukuran bijih, mineral atau bahan galian adalah:

1. Membebaskan atau melepas ikatan mineral berharga dari gangue atau pengotornya.
2. Menyiapkan ukuran bijih sesuai dengan ukuran operasi konsentrasi atau ukuran pemisahan atau ukuran proses berikutnya,
3. Mengekspos permukaan mineral berharga, Untuk proses hyrometalurgi tidak perlu benar-benar bebas dari gangue.
4. Memenuhi keinginan atau persyaratan konsumen atau tahapan berikutnya.

Reduksi Rasio

Salah satu besaran yang penting dalam operasi kominusi adalah rasio ukuran bijih awal terhadap ukuran bijih hasil atau produk, atau biasa disebut dengan reduction ratio atau rasio reduksi.

Nilai Reduction ratio akan berpengaruh terhadap kapasitas produksi dan juga berpengaruh terhadap energi produksi. Pada operasi crushing, rediction ratio biasanya berkisar antara dua sampai dengan  sembilan.

Untuk pengecilan ukuran yang menggunakan Jaw crusher atau cone crusher akan lebih efisien jika menerapkan reduction ratio sekitar tujuh.

Pada operasi grinding atau penggerusan reduction rasio bisa mencapai lebih daripada 200. Artinya ukuran umpan 200 kali lebih besar daripada ukuran produk.

Diagram Alir Tahapan Kominusi Crushing – Grinding Plant, 

Diagram alir operasi pengecilan ukuran bijih, mineral atau bahan galian tambang dapat dilihat pada gambar di bawah ini,

Secara umum operasi pengecilan ukuran bijih melibatkan operasi crushing, grinding dan sizing.

Fungsi Grizzly Feeder,

Pabrik pengolahan bijih biasanya dimulai dengan operasi sizing, yaitu pemisahan bijih berdasarkan besarnya ukuran dengan menggunakan Grizzly Feeder.

Alat ini akan mengeluarkan bijih yang memiliki ukuran yang lebih kecil daripada ukuran setting Jaw Crusher.

Grizzly Feeder juga berfungsi sebagai pengatur laju penumpanan. Umpan yang masuk diatur sesuai dengan kapasitas Jaw Crusher. Keluaran dari gizzly terdiri dari underflow dan overflow.

Underflow – Overflow  Grizzly Feeder,

Underflow merupakan under size yaitu ukuran bijih yang lebih kecil dari ukuran lubang grizzly.  Bijih yang ukurannya Under size dari Grizzly Feeder langsung masuk ke Cone Crusher.

Sedangkan overflow yang merupakan oversize dari Grizlly Feeder masuk ke Jaw Crusher.

Jaw Crusher menerima umpan dari overflow -nya Grizzly Feeder dan oversize dari Screen 1. Operasi Screen 1 akan memisah ukuran bijih berdasarkan besar ukuran umpan yang dapat diterima oleh Cone Crusher.

Fungsi Sceen,

Jadi fungsi Screen 1 adalah untuk memastikan bahwa ukuran produk Jaw Crusher dapat diterima dan yang masuk ke cone crusher.

Cone Crusher menerima umpan  yang merupakan underflow-nya grizzly feeder, under flow-nya screen 1, dan overflow-nya screen 2. 

Fungsi sreen 2 adalah untuk mengeluarkan ukuran bijih yang lebih besar dari kemampuan Ball Mill.  Sehingga yang masuk ke Ball Mill hanya bijih berukuran yang sesuai dengan kemampuan Ball Mill.

Fungsi Ball Mill,

Ball Mill berfungsi untuk menggerus hasil dari crushing menjadi ukuran yang lebih kecil lagi. Biasanya ball mill dipasang paralel bersamaan dengan classifier yang dapat mengembalikan ukuran bijih hasil dari ball mill yang masih besar.

Ball Mill menerima umpan yang merupakan underflow-nya screen 2  dan undersize yang merupakan underflow-nya classifier. Produk operasi Ball Mill masuk dalam classifier untuk dipisah berdasarkan ukuran. 

Fungsi Classifier,

Classifier membagi produk ball mill menjadi dua bagian yaitu underflow dan overflow. Overflow classifier merupakan bijih dengan ukuran yang sudah sesuai dengan target operasi kominisi dan siap untuk dipasah bedasarkan sifat-sifat fisiknya.

Sedangkan underflow merupakan produk ball mill yang terdiri dari bijih berukuran kasar yang belum siap untuk dipisiah. Bijih dari Underflow langsung masuk lagi ke dalam ball mill.

Mekanisme – Prinsip Peremukan – Aksi Kominusi – Gaya Kominusi,

Prinsip peremukan adalah adanya gaya luar yang bekerja atau diterapkan pada bijih dan gaya tersebut harus lebih besar dari kekuatan bijih yang akan diremuk. Mekanisme peremukannya tergantung pada sifat bijihnya dan bagaimana gaya diterapkan pada bijih tersebut.

Setidaknya ada empat gaya yang dapat diterapkan untuk meremuk dan menggerus atau mengecilkan ukuran bijih yaitu compression (gaya tekan), impact (gaya banting), attrition – (abrasion), dan shear – potong,

Compression – Gaya Tekan Kominusi,

Peremukan yang dilakukan dengan memberi gaya tekan pada bijih. Peremukannya dilakukan diantara dua permukaan plat. Gaya diberikan oleh satu atau kedua permukaan plat. 

Gaya Kompresi yang digunakan  akan menghasilkan energi pada yang bekerja pada sebagian lokasi – area bijih.

Jadi, gaya kompresi ini akan terjadi ketika Energi yang digunakan hanya cukup untuk membebani daerah yang kecil dan menimbulkan titik awal terjadinya peremukan.

Contoh Alat Kominusi Gaya Tekan,

Alat yang dapat menerapkan gaya compression ini adalah: Jaw crusher, gyratory crusher dan roll crusher.

Impact – Gaya Banting Kominusi,

Peremukan yang terjadi akibat adanya gaya impak yang bekerja pada bijih. Bijih yang dibanting pada benda keras atau benda keras yang memukul bijih. Gaya impak adalah gaya compression yang bekerja dengan kecepatan sangat tinggi.

Gaya Impact yang digunakan akan menghasilkan energi yang berlebihan. Gaya mpact ini akan berkerja pada seluruh bagian material. Gaya Impact terjadi ketika energi yang digunakan berlebih dari yang dibutuhkan untuk peremukan.

Jadi, gaya impact akan menimbulkan banyak daerah yang menerima beban berlebih sehingga akan menghasilkan distribusi ukuran produk yang sangat lebar, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah.

Contoh Alat Kominusi Penghasil Gaya Impact,

Alat yang mampu memberikan gaya impak pada bijih adalah impactor, hummer mill.

Attrition – Abrasion Kominusi, ,

Peremukan atau pengecilan ukuran material bijih terjadi akibat adanya gaya abrasi atau kikisan. Gaya abrasi hanya bekerja pada daerah yang sempit atau terlokalisasi hanya pada permukaan.

Gaya abrasi akan terjadi ketika energi yang digunakan cukup kecil, tidak cukup untuk memecah/ meremuk bijih. Sehingga hanya bagian permukaannya yang terlepas yang berukurqan kecil.

Contoh Alat Kominusi Gaya Abrasi,

Alat yang dapat memberikan gaya abrasi terhadap bijih adalah ballmill, rod mill.

Shear – Potong Kominusi,

Pengecilan ukuran dengan cara pemotongan, seperti dengan gergaji. Cara ini jarang dilakukan untuk bijih.

Pengaruh Gaya Distribusi Ukuran Hasil Kominusi Pengecilan Ukuran,

Distribusi ukuran bijih hasil operasi pengecilan, kominusi ditentukan oleh jenis gaya dan metoda yang digunakan.

Pengecilan ukuran bijih yang memanfaatkan gaya impak, akan menghasilkan ukuran dengan rentang atau distribusi yang lebar.

Sedangkan kominusi yang memanfaatkan gaya abrasi akan menghasilkan dua kelompok distribusi ukuran yang sempit.

Gambar 2. menunjukkan ilustrasi distribusi ukuran bijih hasil kominusi dengan gaya compression impact attrition shear.

Ketika operasi kominusi menggunakan gaya kompresi seperti pada Jaw crusher, bijih akan memiliki ukuran antara x2 sampa x4.

Namun, ketika operasi pengecilan ukuran menggunakan gaya impak, seperti pada impactor atau hammer mill, maka bijih akan berukuran antara x0 dan x4. 

Gaya yang akan diterapkan atau dikenakan atau yang digunakan untuk pengecilan ukuran akan menentukan jenis atau model alat yang digunakan.

Gaya Pada Alat dan Distribusi Ukuran Produk Crushing Grinding

Tabel 1. di bawah memperlihatkan jenis alat yang biasa digunakan untuk pengecilan dan jenis gaya yang dapat diberikan beserta rentang atau ditribuasi ukuran yang dihasilkannya.

Daftar Pustaka:

1. Wills, B., A., 1988, “Mineral Processing Technology”, Pergamon Press, Oxford
2. Kelly, E.,G., 1982, “Introduction to Mineral Processing”, John Wiley & Son,  New York.
3. Currie, M. John, 1973, “Unit Operation in Mineral Processing”, British Columbia Institue of Technology,  British Columbia, Burnaby
4. Mular, L., Andrew, 2000, “Elements of Mineral Process Engineering”, Unversity of British Columbia, Vancouver, B. C., V6T 1Z4, Canada.
5. Gupta, A. Yan, D. S., 2006, “Mineral Processing Design and Operation”, Perth, Australia.
6. Sarangi, A., Sarangi, B., 2011,” Sponge Iron Production in Rotary kiln”, Eastern Economy Edition, PHI Learning Private limited, New Delhi
7. Tupkary, R. H., Tupkary, V. R.,  2007, “An Introduction To Modern Iron Making”, Third Edition, Khanna Publishers, Nath Market, nai Sarak, Delhi.
8. Gaudin, AM., 1939, “Principles of Mineral Dressing”, Mc. Graw Hill Book Company Inc, New York.
9. Taggart AF., 1987, “Hand Book of Mineral Dressing”, John Willey and Sons, New York.
10. King, R.P, 2001, “Modeling & Simulation of Mineral Processing Systems, Department of Metallurgical Engineering, University of Utah, USA.
11. Evertsson, C.M. and Bearman, R.A., “1997, “Investigation of interparticle breakage as applied to cone crushing, Minerals Engineering, vol. 10, no. 2, February, pp. 199-214.
12. Metso Minerals., 2008, “Crushing and Screening Handbook”, 3rd ed., Tampere: Metso Minerals).
13. Pryor A. EJ., 1965, “Reader In Mineral Dressing”, University of London, Mining Publication, Salisbury House, London.