Mengukur kinerja Efisiensi hidrosiklon

Mengukur Kinerja Hidrosiklon

jurnalmetallurgist.com

Nizar A K

Bismillah..

Pada tulisan kali ini, kembali penulis akan membahas tentang alat hidrosiklon pada pabrik pengolahan mineral. Di tulisan sebelumnya penulis sudah bercerita tentang pengenalan sistem klasifikasi pada sirkuit penggerusan di pabrik pengolahan mineral yang salah satu alat klasifikasi adalah hidrosiklon. Kemudian setelahnya sudah dibahas juga tentang aplikasi dan juga prosedur inspeksi untuk hidrosiklon. Maka mumpung masih satu tema, untuk kali ini penulis akan membahas tentang bagaimana menilai kinerja dari hidrosiklon.

Sekali lagi, apa yang penulis sampaikan kali ini adalah berdasarkan pengalaman pribadi penulis. Bisa salah, bisa benar dan bisa kurang lengkap. Namun semoga banyak benarnya hehe.

Untuk menilai kinerja hidrosiklon, berdasarkan pengalaman penulis, dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu metode cepat (quick inspection) dan metode analisa Lab. Penjelasannya sebagai berikut di bawah. Sebelumnya kita ulang dulu sedikit istilah-istilah pada hidrosiklon, antara lain:

• Hidrosiklon : alat klasifikasi material yang berfungsi memisahkan material lumpur yang masuk ke dalamnya menjadi dua aliran yaitu material berukuran halus dan material kasar.
• Feed siklon : aliran lumpur yang diumpankan ke dalam hidrosiklon
• Overflow : aliran lumpur hasil pemisahan hidrosiklon yang merupakan material berukuran halus
• Underflow : aliran lumpur hasil pemisahan hidrosiklon yang merupakan material berukuran kasar (besar)
• Vortex : lubang di bagian atas hidrosiklon tempat keluarnya overflow
• Spigot/apex : lubang di bagian bawah hidrosiklon tempat keluarnya underflow

Metode cepat (quick inspection)

Metode cepat dilakukan melalui inspeksi secara visual pada hidrosiklon untuk mendiagnosa apakah suatu unit hidrosiklon bermasalah atau tidak. Metode ini sangat simpel dan hasil outputnya akan berupa dugaan apakah unit yang diamati bermasalah atau tidak untuk selanjutnya direkomendasikan untuk dilakukan pemeriksaan lebih lanjut. Misalnya hidrosiklon akan dibongkar atau mengambil sampel input dan output dari hidrosiklon tersebut untuk dianalisa di lab.

Keunggulan dari metode ini adalah cepat dan mudah untuk dilakukan. Adapun kelemahannya adalah hasil pengecekan bukan berupa angka yang terukur, tapi masih semacam dugaan saja.

Point apa saja yang diperhatikan dalam metode inspeksi cepat ini? 

• Ada tidaknya aliran pada saluran overflow dan underflow hidrosiklon. Bila salah satu aliran tidak ada atau keluar tersendat-sendat maka artinya unit tersebut sedang bermasalah. Apalagi bila tidak ada keduanya sementara valve dalam posisi terbuka, ini indikasi ada sumbatan di bagian pipa inlet

• Bila aliran overflow tidak ada atau tersendat-sendat, bisa jadi ada benda yang menyumbat sebagian di bagian inlet feed hidrosiklon. Akibatnya terjadi restriksi pada aliran inlet yang mengurangi laju aliran lumpur dan menyebabkan pressure di dalam hidrosiklon drop. Sehingga tidak terbentuk aliran udara vortex yang optimal di dalam hidrosiklon.

• Bila aliran underflow tidak ada atau tersendat, bisa jadi ada benda yang menyumbat di dalam hidrosiklon. Biasanya ada benda tersumbat di bagian cone section (upper atau lower). Akibatnya, seluruh material kasar dan halus akan terkirim semua ke aliran overflow.

Bagian dari hidrosiklon dan contoh aliran lumpur pada pipa overflow siklon

• Khusus untuk aliran underflow pada bagian spigot, dapat diamati juga bentuk aliran lumpur yang keluar seperti gambar berikut: 

Bentuk aliran underflow pada hidrosiklon

(sumber 911metallurgist.com)

Bila aliran underflow berbentuk roping (lurus seperti tali), artinya indikasi hidrosiklon mengalami overload. Biasanya disebabkan oleh pemilihan ukuran lubang spigot yang terlalu kecil. Akibatnya akan banyak material kasar yang tidak bisa keluar melalui lubang spigot dan akhirnya terbawa ke aliran overflow. Adapun bila underflow berbentuk spraying (terlalu menyebar), artinya indikasi pemilihan ukuran lubang spigot terlalu besar atau sudah aus. Pada kasus spraying, %solid pada lumpur underflow akan rendah dikarenakan lumpur banyak mengandung air. Umumnya diusahakan agar sebanyak mungkin air yang dialirkan menuju overflow, bukan underflow.

• Perhatikan tekanan pada tiap unit hidrosiklon. Untuk inspeksi ini, diperlukan instalasi instrumen pressure gauge di tiap-tiap pipa inlet hidrosiklon. Bila ada hidrosiklon yang memiliki tekanan inlet lebih besar/kecil dari yang lainnya maka indikasi ada masalah di dalam unit tersebut. Di lokasi pabrik penulis sendiri, inspeksi ini tidak dilakukan karena pressure gauge hanya dipasang di ruang distributor feed saja dan bukan di tiap hidrosiklon. 

Instrumen pressure gauge yang dipasang di feed distributor hidrosiklon

• Amati kehalusan material lumpur pada produk overflow suatu unit hidrosiklon dengan menggunakan saringan berukuran 1-2 mm. Apakah mengandung partikel kasar berlebih atau tidak dibandingkan unit lainnya.

Contoh produk overflow 2 hidrosiklon: produk halus (kiri); produk banyak mengandung material kasar (kanan)

Metode analisa lab 

Metode analisa lab ini dilakukan bilamana kita ingin mengetahui secara terukur kinerja dari suatu unit hidrosiklon. Maksud terukur disini adalah hasilnya dapat dituangkan dalam bentuk angka. Untuk prosesnya, biasanya diperlukan pengambilan sampel lumpur dari aliran feed, overflow dan underflow dari hidrosiklon. Sampel tersebut kemudian dibawa ke lab untuk dilakukan analisa ayak menggunakan ayakan getar untuk mengetahui distribusi ukuran material pada tiap sampel. Karenanya, metode ini tidak bisa dilakukan dengan cepat. Setidaknya dibutuhkan waktu satu hari dari mulai pengambilan sampel hingga didapatkan tabel hasil analisa ayak.

Beberapa hal yang dapat dianalisa pada metode ini antara lain:

• Kehalusan produk overflow. Biasanya dituliskan dalam berapa persen material yg lolos ukuran lubang ayakan tertentu untuk tiap unit siklon. Misalkan dari 10 unit hidrosiklon yang diperiksa, sebanyak 8 unit memiliki kehalusan produk overflow 70-75% lolos 75um sementara 2 unit menunjukkan angka jauh dibawah nilai tersebut. Ini indikasi perlu dilakukan pengecekan untuk 2 unit siklon tersebut.

• Dengan mendapatkan angka yang terukur dari hasil analisa lab, kita juga dapat mengecek performa untuk tiap unit hidrosiklon seandainya kita menggunakan variasi ukuran vortex-spigot yang berbeda untuk tiap hidrosiklon. Nantinya kita dapat membandingan hasil produk overflow-underflow untuk tiap variasi vortex-spigot dan menentukan mana yang terbaik.

• Selain analisa sampel produk overflow, dari hasil analisa ayak produk underflow pun kita dapat melihat kinerja sebuah hidrosiklon. Bila suatu unit hidrosiklon mengandung banyak material halus pada sampel underflow dibandingkan unit lainnya, maka indikasi ada penurunan efisiensi pada unit tersebut.

• Efisiensi pemisahan siklon. Nilai efisiensi merupakan gambaran seberapa banyak terjadi porsi "material salah tempat" baik pada produk overflow maupun underflow. Maksud "material salah tempat" adalah misalkan untuk suatu hidrosiklon dengan target pemisahan 75 mikron, bila pada produk overflow yang ditargetkan memiliki partikel <75 mikron namun kenyataannya juga mengandung material berukuran >75 mikron maka material ini lah yang disebut dengan "salah tempat". Hal sebaliknya juga berlaku pada keluaran underflow. Nilai efisiensi pemisahan hidrosiklon dapat dihitung dengan beberapa formula antara lain:

Formula taggart 

Rumus di atas digunakan untuk menghitung efisiensi pemisahan pada ukuran mikron tertentu dengan menggunakan data % kumulatif lolos  ukuran ayakan terkait.

 Atau bisa juga dengan menggunakan rumus berikut:

Dimana:

O : Tonase padatan pada lumpur overflow 

F : Tonase padatan pada umpan lumpur yang menuju ke hidrosiklon

o : % berat padatan pada lumpur overflow dengan ukuran lebih kecil dari    ukuran target pemisahan

f : % berat padatan pada lumpur umpan hidrosiklon dengan ukuran lebih kecil   dari ukuran target pemisahan

Catatan: Berdasarkan pengalaman penulis, hasil perhitungan dari kedua formula di atas dapat berbeda. Karenanya, bila ingin membandingkan efisiensi antara 2 siklon lebih baik pilih satu rumus saja untuk digunakan

• Analisa menggunakan kurva tromp. Kurva tromp adalah kurva berbentuk huruf S yang menunjukkan ketajaman pemisahan suatu hidrosiklon. Maksud dari pemisahan yang tajam adalah sedikitnya jumlah material halus dan kasar yang  saling tercampur pada keluaran hidrosiklon. Ketajaman pemisahan ini juga sebanding dengan nilai efisiensi seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

Contoh kurva tromp adalah sebagai berikut:

Pada sumbu X menunjukkan besar ukuran partikel dalam mikron. Adapun sumbu Y menunjukkan persentase material berukuran tertentu pada umpan hidrosiklon yang akan menuju aliran underflow (aliran keluar dari spigot).

Kurva yang ditunjukkan ada 2, yaitu "original" (hasil dari analisa ayak), dan "corrected" yaitu angka original yang dimodifikasi dengan rumus tertentu untuk menghilangkan efek dari bypass aliran di dalam siklon. Perihal istilah bypass ini maksudnya adalah ada sebagian aliran lumpur yang masuk ke dalam hidrosiklon dan tidak mengalami proses klasifikasi.

Contoh cara bacanya adalah sebagai berikut:

Perhatikan kurva berwarna merah. Ambil titik ukuran partikel 150 mikron di sumbu X.  Bila dihubungkan ke sumbu Y, maka hasilnya adalah sekitar 55%. Artinya adalah, bila ada partikel berukuran 150 mikron pada feed siklon, maka sebanyak 55% dari partikel tersebut akan masuk ke aliran underflow, sementara 45% sisanya akan menuju aliran overflow. Contoh lainnya untuk ukuran partikel yang lebih halus, misal 100 mikron. Dengan cara yang sama, maka bila ada partikel berukuran 100 mikron pada feed siklon maka sebanyak 20% akan menuju underflow dan 80% lainnya akan menuju aliran overflow.

Seperti telah disebutkan di atas, kurva tromp ini berbentuk S. Semakin tegak huruf S, maka menandakan pemisahan semakin tajam dan kinerja hidrosiklon semakin baik. Ini dikarenakan pada kurva S yang semakin tegak, area "material salah tempat" juga semakin kecil.