7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bauksit

Bauksit merupakan bahan yang heterogen, yang mengandung mineral dari

oksida aluminium, yaitu berupa mineral buhmit (Al2O3.H2O) dan mineral gibsit

(Al2O3 .3H2O). Secara umum bauksit mengandung Al2O3 sebanyak 45 – 65%, SiO2 1

– 12%, Fe2O3 2 – 25%, TiO2 > 3%, dan H2O 14 – 36 %.

Bauksit terbentuk dari batuan sedimen yang mempunyai kadar Al relatif

tinggi, kadar Fe relatif rendah dan kadar kuarsa (SiO2) relatif sedikit atau tidak

mengandung sama sekali. Batuan sedimen ini mengalami proses lateritisasi yang akan

mengeras menjadi bauksit karena proses dehidrasi. 1

Sebagian besar deposit bauksit terdapat di daerah tropis dan subtropis. Di

Indonesia, endapan bauksit terdapat di pulau Bintan, Kepulauan Riau, pulau Bangka,

dan pulau Kalimantan. Bauksit dengan kandungan alumina (Al2O3) yang tinggi (lebih

besar dari 50%) terdapat di Kepulauan Riau. Cadangan terukur yang mencapai 800

juta ton, terdapat di Tayan (Kalimantan Barat) memiliki kandungan Al2O3 sekitar 40 –

43%. Cadangan ini belum dieksploitasi hingga saat ini, dan masih merupakan prospek

yang cukup cerah bagi perekonomian nasional mengingat negara Indonesia sudah

memiliki pabrik peleburan aluminium. Dengan adanya pabrik alumina, di samping

dapat memberikan nilai tambah terhadap bauksit itu sendiri juga dapat mendorong

pertumbuhan industri aluminium di Indonesia, meningkatkan devisa negara, serta

mendorong pertumbuhan ekonomi dan pengembangan daerah (Dante Sinaga, 2008).

                                                            1 Tekmira, Bauksit, < www.tekmira.esdm.go.id > 20 Juli 2008

8

  

Untuk mendapatkan alumina, bijih bauksit memerlukan beberapa tahap

preparasi. Dalam preparasi, bijih bauksit dicuci dan disaring untuk menghilangkan

sebanyak mungkin terutama lempung dan kuarsa serta pengotor lain yang berukuran

kecil. Produk dari preparasi ini, washed bauxite, dapat diproses lebih lanjut

menggunakan proses Bayer. Prinsip dari proses Bayer adalah melarutkan bauksit ke

dalam larutan kaustik soda (NaOH) pada temperatur tinggi (140oC) kemudian

dimasukkan ke dalam digester tempat terjadinya proses leaching. Reaksi yang terjadi

selama proses leaching sebagai berikut:

Al2O3.3H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 4H2O (140oC)

Larutan kemudian di filtrasi untuk menghasilkan alumina dan red mud.

Gambar 2.1 menunjukkan flow chart proses Bayer untuk memisahkan alumina dan

red mud dari bauksit.

Gambar 2.1 Proses Bayer

NaOH 

Bauksit

Kominusi 

Digester

Filtration Red  mud 

Precipitation

Calcination

9

  

Komposisi red mud dapat dilihat pada Tabel 2.1 (Habashi,1970). Komposisi

mineral besi yang terkandung di dalam red mud cukup tinggi sehingga sangat baik

untuk dimanfaatkan lebih lanjut.

Tabel 2.1 Komposisi Red Mud (Habashi,1970)

No Mineral Red Mud (%)

1 Al2O3 14.0

2 SiO2 7.6

3 Fe2O3 57.6

4 TiO2 5.7

5 Na2O 7.4

10

  

2.2 Klasifikasi

Klasifikasi merupakan metode pemisahan butiran – butiran mineral

berdasarkan perbedaan kecepatan pengendapan butiran dalam fluida. Dalam

pengolahan bahan galian biasanya dipakai air sebagai media pemisah, maka

prosesnya dalam keadaan basah. Alat untuk proses klasifikasi ini disebut classifier.

Alat classifier menghasilkan dua produk, respon positif menghasilkan sand pada

aliran underflow dan respon negatif menghasilkan slime pada aliran overflow (Kelly,

1982).

2.2.1 Prinsip Klasifikasi

Gambar 2.2 Prinsip Klasifikasi (Wills, 1987)

Fluid velocity (v) 

Underflow 

(Partikel dengan Vterminal > V) 

(Partikel dengan Vterminal < V) 

Overflow 

11

  

Ketika suatu partikel jatuh bebas pada suatu fluida, maka kecepatannya akan

bertambah sampai gaya tahan fluida sama besar dengan gaya tarik oleh gravitasi,

kemudian partikel akan jatuh dengan kecepatan tetap (terminal velocity).

Kecepatan terminal terjadi akibat tercapainya keseimbangan antara gaya berat

partikel akibat gravitasi bumi dengan gaya tahan fluida terhadap partikel ke atas.

Gaya tahan fluida bergantung pada viskositas fluida. Semakin besar viskositas fluida

maka akan semakin berkurang kecepatan jatuh partikel di dalam fluida.

Setiap alat klasifikasi memiliki suatu kolom pemisah, dimana setiap partikel

pada kolom tersebut akan tenggelam dan terapung, tergantung apakah kecepatan

terminalnya lebih besar atau lebih kecil dari laju aliran fluidanya. Pada kolom

pemisah, partikel-partikel akan terpisah menjadi 2 produk seperti terlihat pada

Gambar 2.2 di atas.

a. Produk underflow, berupa partikel-partikel yang memiliki kecepatan terminal

lebih besar daripada aliran fluida.

b. Produk overflow, berupa partikel-partikel yang sangat halus (slime) dengan

kecepatan terminalnya lebih kecil daripada aliran fluida (Wills, 1987).

12

  

2.3 Hidrosiklon

2.3.1 Alat Hidrosiklon

Hidrosiklon disingkat dengan siklon adalah alat klasifikasi yang digunakan

untuk memisahkan partikel berdasarkan ukuran. Hidrosiklon menggunakan gaya

sentrifugal dalam memisahkan material yang tersuspensi dalam fluida agar partikel

halus atau slime terpisah menuju overflow sedangkan partikel kasar terpisah menuju

underflow. Bagian-bagian utama dari alat hidrosiklon dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Alat Hidrosiklon (Prasetiawan, 2008)

13

  

Hidrosiklon merupakan alat mekanik yang sederhana dengan bagian-bagian

yang statis, bentuknya cylindroconical, yaitu bagian atasnya berbentuk silinder

vertikal dan bagian bawah berbentuk kerucut (conical). Pada bagian atas yang

berbentuk silinder (cylinder section) dihubungkan dengan pipa pemasukan umpan

secara tangensial dan sebelah atasnya ditutup dengan pelat yang dari bagian tengah

pelat dimasukkan pipa untuk pengeluaran overflow. Pipa pengeluaran overflow sedikit

masuk ke dalam siklon disebut vortex finder, gunanya untuk mencegah agar umpan

yang masuk secara tangensial tidak dapat berhubungan langsung atau masuk ke

dalam overflow. Bagian bawah berupa bejana berbentuk kerucut (conical section)

terbuka sebelah bawah tempat pengeluaran underflow yang disebut apex (Tobing,

2005).

2.3.2 Operasi Hidrosiklon

Variabel yang mempengaruhi unjuk kerja hidrosiklon

1. Variabel yang tergantung ukuran dan proporsi hidrosiklon

- Ukuran feed

- Ukuran bukaan overflow

- Ukuran bukaan underflow

- Ukuran hidrosiklon

- Bentuk hidrosiklon

2. Variabel yang tidak tergantung ukuran dan proporsi hidrosiklon

- Tekanan

- Persen Solid

- Densitas padatan

14

  

2.3.3 Prinsip Operasional Hidrosiklon

Prinsip operasional hidrosiklon dapat dilihat pada Gambar 2.4. Umpan berupa

pulp/suspensi dimasukkan ke dalam siklon melalui feed inlet, dengan kecepatan

tangensial yang tinggi sehingga menghasilkan gerakan rotasi pada fluida. Gerakan

rotasi fluida ini menyebabkan partikel – partikel pada fluida akan tersuspensi, dan

selanjutnya akan terjadi pemisahan antar partikel ataupun pemisahan partikel dari

fluida. Selain itu akibat gerakan rotasi fluida ini juga akan menimbulkan gaya

sentrifugal pada fluida.

Gambar 2.4 Skematik Aliran Spiral pada Alat Hidrosiklon (Prasetiawan, 2008)

15

  

Gaya sentrifugal ini menyebabkan partikel – partikel yang lebih besar atau

yang lebih berat tetap berada di dinding siklon dan terus mengikuti aliran ke bawah

menuju apex atau spigot. Sedangkan untuk partikel –partikel yang lebih ringan

terdorong ke tengah dan mengelilingi sumbu siklon, dan selanjutnya terbawa oleh

aliran ke atas yang menuju vortex finder sebagai produk overflow (Panjaitan, 1996).

16

  

2.3.4 Distribusi Partikel pada Hidrosiklon

Hasil eksperimen yang dilakukan oleh Renner dan Cohen menunjukkan

bahwa bagian dalam dari siklon dapat dibagi menjadi empat daerah, yang berisi

distribusi ukuran yang berbeda seperti yang terlihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Distribusi Ukuran Partikel pada siklon (Panjaitan, 1996)

17

  

Klasifikasi tidak baik pada daerah D karena tidak terjadi pemisahan dengan

baik. Alat hidrosiklon banyak menggantikan mekanikal classifier sebab lebih efisien,

alat lebih kecil kapasitasnya besar, dan tidak perlu ruang yang besar (Wills, 1987).

Keterangan Gambar 2.5 distribusi ukuran partikel pada Hidrosiklon A : Partikel dengan distribusi ukuran umpan

B : Partikel dengan distribusi ukuran kasar

C : Partikel dengan distribusi ukuran halus

D : Partikel dengan distribusi ukuran campuran kasar dan halus

18

  

2.3.5 Efisiensi Hidrosiklon

Umumnya untuk menganalisa unjuk kerja suatu siklon dapat digunakan kurva

efisiensi, dengan memplot efisiensi tiap fraksi ukuran di salah satu produk (misalkan

underflow) dari feed (umpan) terhadap size (ukuran partikel) sebagai sumbu axis.

Gambar 2.6 Kurva Partisi (Wills, 1987)

Cut - point atau separation size pada siklon sering didefinisikan dengan kurva

partisi, yaitu ukuran suatu partikel yang memiliki peluang 50% (efisiensi = 50%)

menjadi produk underflow dan 50% menjadi produk overflow (d50). Shape of

separation (ketajaman pemisahan) bergantung pada slope central section kurva

partisi, dapat dilihat pada Gambar 2.6 di atas. Semakin vertikal slope kurva, maka

efisiensinya semakin tinggi.

  50 

  100 

0   d50 

Feed

app

earin

g in

und

erflo

w %

Ideal

Size (µm)

19

  

2.3.6 Pengaruh Geometri Hidrosiklon

Dimensi utama sebuah hidrosiklon dapat dilihat pada Gambar 2.7 berikut.

Gambar 2.7 Dimensi Utama Hidrosiklon

20

  

1. Diameter Hidrosiklon

Besar kecilnya ukuran diameter hidrosiklon akan sangat

mempengaruhi ukuran diameter inlet, diameter vortex finder dan diameter

spigot/apex. Jika diameter siklon bertambah besar, maka separation size juga

akan bertambah besar (Wills,1987).

2. Diameter Inlet

Kebanyakan celah inlet berbentuk persegi yaitu menggunakan

geometri inlet jenis rectangular cross-section, umumnya inlet feed entries

pada siklon terjadi secara tangensial, namun cara pemasukannya dapat melalui

dua cara utama, yaitu tangensial dan involute seperti Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Design pemasukan feed (Wills, 1987)

Desain pemasukan jenis involute, yang memiliki jari-jari pemasukan

lebih besar, dapat mengurangi turbulensi dan keausan (Wills,1987).

21

  

3. Diameter Vortex Finder

Diameter vortex finder merupakan variabel yang sangat penting.

Vortex finder yang lebih besar akan mengurangi recovery air ke underflow

(Wills,1987).

4. Diameter Apex

Satu batasan dalam kapasitas siklon adalah kapasitas apex untuk

mengeluarkan padatan. Saat kapasitas berlebih, inti udara dalam siklon akan

hilang, sehingga underflow akan menjadi sangat berat, dan underflow akan

menghasilkan produk yang pola keluarannya menyerupai tali, bukan seperti

normalnya berupa spray. Kondisi ini dikenal dengan istilah roping (Gambar

2.9), dan unjuk kerja akan semakin buruk saat siklon dioperasikan pada

kondisi ini.

.

Gambar 2.9 Jenis-jenis aliran underflow (Prasetiawan, 2008)

Ukuran diameter apex haruslah cukup besar agar produk underflow

yang berupa partikel kasar (coarse particle) dapat lolos. Selain itu, ukurannya

juga harus dapat memungkinkan masuknya udara di sepanjang sumbu/pusat

22

  

siklon agar terbentuk air core. Jika ukuran apex terlalu besar, maka akan

terbentuk spray, dimana jumlah air akan lebih besar dibandingkan padatan,

atau konsentrasi underflownya sangat rendah. Sedangkan jika ukuran apex

terlalu kecil, maka akan terbentuk semi rope atau bahkan terbentuk rope,

dimana jumlah air pada produk underflow yang melalui apex sangat rendah

(produk underflow hampir semuanya padatan) sehingga aliran keluarannya

terlihat seperti gambar di atas. Secara umum dapat diinginkan untuk

membatasi jumlah air yang terpisah menuju underflow kurang dari 40 %.

2.4 Mineral Besi

2.4.1 Perhitungan Perolehan Mineral Besi

Perolehan adalah besaran yang menyatakan banyaknya (dinyatakan dalam %)

mineral atau logam berharga yang dapat diambil dari suatu bahan galian dalam suatu

operasi pengolahan bahan galian, dapat dirumuskan sebagai berikut:

Berat mineral berharga konsentratPerolehan = X100%Berat mineral berharga umpan

 

KkR = X100%Ff

 

Keterangan:

K : Berat konsentrat yang dihasilkan (gram)

F : Berat umpan yang dimasukkan (gram)

k : Kadar mineral/logam di dalam konsentrat yang dihasilkan (%)

f : Kadar mineral/logam di dalam umpan (%)

23

  

Kadar merupakan perbandingan antara berat mineral/logam tertentu (A)

terhadap berat material secara keseluruhan, dapat dinyatakan dalam persen (%).

Berat mineral AKadar mineral A = X100%Berat mineral total