Pemisahan Secara Gravitasi, Gravity Separation

Prinsip Pemisahan Secara Gravitasi, Gravity Separation

Gravity separation merupakan Operasi konsentrasi atau pemisahan satu mineral atau lebih dengan mineral lainnya yang memanfaatkan perbedaan nilai density, berat jenis dari mineral-mineral yang akan dipisah. Mineral-meneral yang terdapat dalam bijih akan merespon gaya gravitasi sesuai dengan nilai density yang dimilikinya. Mineral-mineral yang memiliki density tinggi, biasaya disebut dengan mineral berat, sedangkan mineral yang memiliki density rendah biasa disebut mineral ringan.

Media yang digunakan pada pemisahan secara gravitasi adalah fluida, bisa air atau udara. Pada umumnya media pisahnya adalah air. Dalam media fluida partikel bergerak sesuai dengan densitas dan ukurannya.

Gerakan Partikel Pada Bidang Vertikal

Dalam fluida bidang vertical, mineral berat akan memiliki kecepatan pengendapan yang tinggi. Mineral ini akan memiliki lintasan yang relative lebih jauh dibanding dengan mineral ringan untuk satuan waktu yang sama. Perbedaan kecepatan relative antar partikel mineral dalam fluida inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk operasi pemisahan.

Jarak  tempuh partikel mineral ditentukan oleh density dan ukuran, Jika density beda tapi ukuran sama, maka mineral berat akan melintas lebih dulu. Jika density sama tapi ukuran beda, maka mineral besar akan memiliki kecepatan lebih tinggi dan melintas lebih dulu.

Bijih dengan sejumlah partikel mineral dengan density dan ukuran beda diendapkan dalam tabung berisi air. Setiap mineral akan mengendap dengan kecepatan sesuai dengan density dan ukurannya. Pada dasar tabung akan tersusun lapisan berdasarkan density dan ukuran. Lapisan ini disebut stratifikasi mineral. Lapisan paling bawah ditempati oleh mineral berat dengan ukuran besar. Mineral ini mempunyai kecepatan pengendapan tertinggi. Lapisan di atasnya ditempati mineral berat dan ringan yang memiliki lintasan sama. (mineral berat dan ringan memiliki kecepatan pengendapan sama. Lapisan teratas ditempati oleh mineral ringan ukuran kecil. Mineral dengan Kecepatan pengendapan terendah.

Mineral-mineral yang masuk dalam kelompok mineral berat misalnya: kasiterite, emas, galena, tembaga, wolframite. Sedangkan mineral-mineral yang dikelompokan dalam mineral ringan misalnya: kuarsa, feldspar, mika, gypsum, graphite.

Gerakan Partikel Pada Aliran Tipis

Dalam fluida bidang miring, atau aliran tipis, atau flowing film, gerakan partikel mineral terdiri dari dua gerakan yaitu gerakan partikel sebelum mencapai dasar bidang miring, dan gerakan partikel mineral pada dasar bidang miring.

Gerakan Partikel Sebelum Mencapai Dasar Bidang Miring

Sebelum mencapai dasar bidang miring, Semua partikel mempunyai gaya aksi ke bawah atau mengendap yang proposional dengan ukuran dan density. Pada waktu yang bersamaan, dorongan fluida akan membawa partikel bergerak secara horizontal. Setiap mineral akan memiliki empat gaya yaitu, Gaya dorong fluida, Gaya gravitasi, Gaya apung, dan Gaya drag. Keempat gaya ini akan menentukan perilaku atau pergerakan mineral selama mengendap untuk mencapai landasan atau dasar bidang miring.

Setiap mineral akan mencapai dasar bidang miring sesuai dengan density dan ukurannya. Mineral berat dengan ukuran besar akan mengendap dan mencapai dasar lebih awal. Partikel ini memiliki lintasan terpendek. Sedangkan Partikel ringan yang berukuran kecil akan mengendap terakhir dan melintas paling jauh.

Gerakan Partikel Di Dasar  Bidang Datar.

Gerakan Partikel Pada Landasan Aliran (Dasar/Lantai)

Setelah mencapai dasar bidang miringnya, setiap pertikel mineral akan dikenai distribusi kecepatan fluida atau gaya dorong fluida yang tidak sama. Kecepatan fluida hampir nol pada pemukaan  atau dasar bidang. Dan maksimum pada interface atau antarmuka fluida-udara. Di dasar bidang ini, partikel akan bergerak dengan cara menggelinding/rolling atau meluncur/sliding. Aksi rolling terjadi pada zona fluida dengan kecepatan yang relatif tinggi. Aksi Roliing tergantung pada bentuk partikel dan kekasaran dari permukaan bidang miringnya. Sedangkan Aksi sliding terjadi pada zona dengan kecepatan rendah, dekat permukaan bidang datar. Aksi Sliding tergantung pada kedalaman lapisan fluida dan sudut bidang datarnya.

Gerakan partikel pada dasar bidang miring dipengaruhi oleh Gaya dorong fluida, Gaya gravitasi , dan Gaya gesek. Ketiga gaya ini akan bertanggung jawab terhadap pergerakan pertikel. Dan Resultan ketiga gaya inilah yang menentukan posisi dari partikel di dasar bidang datar.

Jika partikel mempunyai density dan ukuran berbeda, maka Pergerakan Partikel ditentukan oleh ukuran dan density. Partikel besar dan ringan bergerak lebih cepat dari yang lainnya dan akan menempati posisi terdepan. Partikel-partikel ini akan memiliki lintasan terjauh. Sedangkan Partikel-partikel kecil dan berat akan bergerak paling lambat dan akan menempati posisi terakhir. Partikel-partikel ini memiliki lintasan terpendek.

Alat Pemisah Untuk Metoda Gravity Separation

Beberapa alat atau concentrator yang umum digunakan pada operasi pengolahan bijih-mineral adalah:

Jig Concentrator

Shaking Table

Humprey Spiral

Sluice Box

Kriteria Konsentrasi, Concentration Criteria

Besaran yang dapat digunakan untuk memprediksi apakah operasi konsentrasi berdasarkan gravitasi dapat dilakukan dengan mudah atau sulit, bisa ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

Kriteria Konsentrasi, KK = (ρb – ρf) / (ρr – ρf)

ρb = spesifik gravity mineral berat

ρr = spesifik gravity mineral ringan

ρf = spesifik gravity fluida

Jika mineral-mineral yang akan dipisah memiliki nilai criteria konsentrasi lebih daripada 2,5 atau KK > 2,5, maka operasi pemisahan dapat dengan mudah dilakukan. Jika minera-mineral yang ada dalam bijih memiliki nilai criteria konsentrasi antara 1,25 sampai dengan 2,25 atau 1,25 < KK < 2,5, maka pemisahan secara gravity relatif sulit, namun masih mungkin dengan menjaga variable-variabel operasi secara ketat. Sedangkan bijih yang mengandung mineral-mineral dengan nilai criteria konsentrasinya kurang daripada 1,25, atau KK < 1,25, secara komersial pemisahan hampir tidak mungkin.