Gravity Concentration

Menurut Willys, Barry A., 1992, Mineral Processing Technology”, Gravity Concentration merupakan suatu proses pemisahan dari kumpulan suatu mineral-mineral yang memiliki bentuk, ukuran serta berat jenis yang berbeda-beda menjadi mineral-mineral yang saling terpisah antara satu mineral dengan mineral lainya oleh pengaruh gaya gravitasi atau gaya sentripugal. Dalam proses pemisahaannya perbedaan berat jenis dari mineral merupakan faktor utama keberhasilan proses pemisahan mineral. Alat-alat pemisahan mineral dengan prinsip gravity Concentration disebut  gravity separation.

Dalam penentuan apakah gravity separation dapat dilakukan atau tidak, terlebih dahulu harus diketahui nilai spesific gravity mineral, specific gravity viscosity separating medium, dan mechanical method yang menyebabkan perbedaaan pergerakan partikel pada proses klasifikasi mineral. Dengan memperhatikan dua faktor yang utama di atas, diperoleh rumusan hasil bagi dari berat jenis mineral ringan dan mineral berat dengan di kurangi berat jenis medium, yang disebut dengan Concentration Criterion (CC). Definisi dari Concentration Criterion (CC) itu sendiri adalah tingkat keberhasilan pemisahan mineral berharga dengan pengotornya yang ditentukan oleh perbedaan berat jenis didalam media. Dibawah ini merupakan rumus dari Concentration Criterion (CC) itu sendiri
.

Secara umum dapat ditentukan bahwa kalau concentration criterion memberikan angka / hasil (kurang / lebih sebagai berikut):

1)   CC  ≥ 2,50  : Pemisahan mudah dilakukan dalam semua ukuran partikel hingga butiran yang halus.

2)   CC  ≥ 1,75  : Pemisahan secara gaya berat ekonomis dilakukan sampai dengan ukuran 10 – 100 mesh (2,000 mm – 0,149 mm).

3)   CC  ≥ 1,50 : Pemisahan secara gaya berat ekonomis dilakukan untuk ukuran 10 – 20 mesh (2,000 mm – 0,814 mm)    

4)   CC  ≥ 1,25 : Pemisahan secara gaya berat tidak dapat dilakukan karena tidak ekonomis

Secara umum penggunaan metode dari gravitasi untuk pemisahan mineral, lebih dititik beratkan pada proses gerak jatuh dari mineral didalam suatu medium dengan adanya pengaruh gaya gravitasi. Semakin besar nilai specific gravity dari suatu mineral, maka semakin cepat nilai pengendapan mineral di dalam medium. Secara umum medium yang digunakan dalam alat gravity separation berupa fluida (air dan udara).  Selain dari berat jenis, ukuran butir mineral juga berpengaruh pada proses pemisahan. Pemilihan alat pemisahan dapat juga dilihat dari kondisi karakteristik butir dari mineral serta ukuran butir mineral itu sendiri. Berikut diagram pemilihan alat pemisahan berdasarkan ukuran butir mineral menurut Kelly dan Spottswood 1982

Alat – alat jenis gravity consentration yang sering digunakan antara lain :

a.    Shaking Table (meja goyang)

Tabling adalah suatu proses konsentrasi untuk memisahkan antara mineral berharga dengan mineral tidak berharga, mendasarkan pada perbedaan berat jenis mineral melalui aliran fluida yang tipis (Gambar 2.2). Oleh karena itu proses ini termasuk dalam Flowing Film Concentration. Alat yang digunakan adalah Shaking Table. Prinsip pemisahan dalam tabling ialah ukuran mineral harus halus karena proses konsentrasi ini mendasarkan pada aliran fluida tipis. Adanya gaya dorong air terhadap partikel yang sama besarnya tapi berbeda berat jenisnya, maka partikel yang ringan akan mengalami dorongan air yang lebih besar dari partikel berat. Dengan adanya gerakan maju mundur dari  ”head motion” maka partikel yang berat akan melaju lebih jauh dari partikel yang ringan sampai akhirnya partikel-partikel tersebut masuk ke tempat penampungan. Untuk mendapatkan aliran air yang turbulen maka dipasang alat yaitu ”riffle”, dengan demikian partikel yang ringan akan cenderung untuk meloncat dari riffle satu ke riffle lainnya dibanding partikel yang berat yang hanya akan menggelinding searah dengan riffle tersebut. Proses ini berjalan terus menerus sehingga antara mineral yang mempunyai berat jenis besar dengan yang ringan dapat terpisahkan.

b.    Sluice Box

Prinsipnya adalah memisahkan antara mineral berharga dengan yang tidak berharga mendasarkan atas gaya beratnya (Gambar 2.3). Alat ini berbentuk box atau kotak yang bagian dalamnya dilengkapi dengan riffle, yang gunanya untuk menahan material yang mempunyai berat jenis relatif besar dibandingkan dengan material lain sehingga mampu mengimbangi gaya dorong dari aliran air. Jadi yang mempengaruhi berhasil tidaknya dalam melakukan operasi pemisahan dengan alat ini adalah :

1)   Kecepatan aliran dan ketebalan aliran fluida

Bila kecepatan dan ketinggian fluida terlalu besar maka mineral yang ada baik itu mineral berat maupun ringan dan ketebalan yang besar dari fluida akan membuat arus turbulen yang besar dan ini yang membuat material meloncat dari riffle.

2)   Berat jenis material yang akan dipisahkan

Berat jenis dari material harus cukup besar karena material itu harus dapat mengimbangi derasnya arus dengan gaya berat sehingga material itu akan dapat terhalangi oleh riffle. Bila material itu mampunyai berat jenis yang kecil, akan hanyut terbawa oleh aliran air.

3)   Banyaknya air/fluida

Bila air yang digunakan untuk memisahkan mineral ini hanya sedikit, maka mineral tersebut tidak akan dapat terpisahkan atau hasilnya adalah heterogen

4)   Ketinggian riffle

Ketinggian riffle harus sebanding dwngan ketebalan aliran air, paling tidak harus melebihi +/- 0,5 cm dari permukaan riffle

5)   Panjang box

Panjang box sangat menentukan karena makin panjang akan semakin besar kemungkinan material itu untuk tersangkut pada roffle sehingga hasilnya semakin besar.

c.    Humphrey Spiral

Humphrey Spiral merupakan alat penetrasi pemisahan mineral berat dan mineral ringan yang berbentuk spiral yang menggunakan gaya sentrifugal dan air sebagai media konsentrasi. Metode pemisahan ini teramasuk kedalam “gravity consenteration”.

Prinsip kerja dari alat ini adalah umpan dimasukkan kedalam kotak penampung umpan. Kemudian dengan menggunakan pompa air, larutan umpan dipompa keatas spiral. Larutan umpan akan terlebih dahulu melewati Hydrocyclon. Pada Hydrocyclon umpan dipisahkan menjadi mineral berat dan mineral ringan. Mineral berat akan keluar dari Hydrocylon melalui pipa bagian bawah, sedangkan mineral ringan keluar dari pipa bagian atas.

Umpan memasuki saluran spiral dalam bentuk campuran yang hampir homogen. Ketika larutan air beserta umpan mengalir mengelilingi jalur spiral, pemisahan terjadi pada bidang vertikal. Pemisahan biasanya terjadi sebagai hasil perpaduan dari Hindered Settling dan Interstitial Trickling. Gaya Bagnol juga memberikan kontribusi yang besar. Hasilnya adalah: partikel-partikel yang berat akan mengalir pada daerah dengan kecepatan rendah, pada sisi dalam dari bidang spiral, sedangkan partikel-partikel yang ringan akan mengalir pada daerah dengan kecepatan tinggi, pada sisi luar bidang spiral.

Pada daerah berkecepatan rendah diletakkan splitter, yaitu lubang yang didesain dan berfungsi untuk menampung mineral berat atau dalam hal ini adalah mineral berharga. Konfigurasi dan letak (posisi) dari splitter dapat diatur sesuai dengan konsentrat yang akan dihasilkan. Hasil akhir yang didapat pada pemisahan dengan menggunakan metode Humphrey spiral (Gambar 2.4) adalah konsentrat, midling dan tailing.

d.    Jig

Jigging biasanya digunakan untuk konsentrat yang relative kasar hingga halus dan range ukuran umpan cukup sempit (Gambar 2.5). Metodenya yaitu pemisahan mineral yang berbeda berat jenisnya sehingga terjadi stratifikasi. Fungsi alat jig adalah untuk meningkatkan kadar mineral tertentu.

Prinsip kerja alat ini adalah apabila terjadi pulsion maka  bed akan terdorong naik. Sehingga batuan pada lapisan bed akan merenggang karena adanya tekanan. Kesempatan ini akan dimanfaatkan oleh mineral berat untuk menerobos bed masuk ke tangki sebagai konsentrat sedangkan mineral ringan akan terbawa oleh aliran horizontal diatas permukaan bed dan akan terbuang  sebagai tailing. Pada saat terjadi suction, bed menutup kembali sehingga mineral berat berukuran besar dan mineral ringan berukuran besar tidak berpeluang masuk ke tangki. Jadi mineral berat berukuran besar akan mengendap diatas bed untuk menunggu kesempatan pulsion berikutnya, sedangkan mineral ringan berukuran besar akan terbawa aliran arus horizontal.