AYAKAN

Cara-cara menentukan ukuran partikel, Analisis data ukuran partikel menggunakan screen shaker serta Evaluasi Hasil Analisis Ayakan

1. Cara-cara menentukan ukuran partikel.

Ukuran sebuah partikel dapat disebutkan dengan beberapa istilah.

Contoh :

a.       Partikel berbentuk bola, dimensi ukuran yang penting antara lain: D, Volume, luas permukaan.

b.      Partikel berbentuk kubus, dimensinya panjang, volum, luas permukaan.

Beberapa cara untuk menentukan ukuran partikel (yang dilakukan di laboratorium) disajikan di chapter 3 Brown, dan chapter 20 Perry, 7th ed.

Cara-cara itu antara lain:

A.  mikroskop, untuk partikel berukuran sekitar 1 μm = 0,001 mm.

B. screening: melewatkan bahan melalui ayakan seri ( sieve shaker) yang mempunyai ukuran lubang ayakan semakin kecil. Setiap pemisahan padatan berdasarkan ukuran diperlukan pengayakan. Standar screen mampu mengukur partikel dari 76 mm sampai dengan 38 μm.

Operasi screening dilakukan dengan jalan melewatkan material pada suatu permukaan yang banyak lubang atau openings dengan ukuran yang sesuai. Ditinjau sebuah ayakan :

Fraksi oversize = fraksi padatan yang tertahan ayakan.

Fraksi undersize = fraksi padatan yang lolos ayakan.

Jika ayakan lebih dari 2 ayakan yang berbeda ukuran lubangnya, maka akan diperoleh fraksi fraksi padatan dengan ukuran padatan sesuai dengan ukuran lubang ayakan.

C. Sedimentasi (fluida diam, zat padat mengendap dengan gaya gravitasi).

Teori gerak partikel dalam fluida mengatakan bahwa partikel berukuran kecil yang jatuh alam fluida, pada suatu kecepatan tertentu adalah setara dengan ukuran partikelnya.

·         Sampel dalam slurry idendapkan, Pada beberapa ketinggian tertentu diambil cuplikan (dengan pipet),

·         Masing-masing dipanaskan agar kering, kemudian ditimbang,

·         Selanjutnya dievaluasi konsentrasinya sebagai fungsi waktu.

D. Elutriasi : aliran fluida ke atas dengan kecepatan tetap, sehingga butiran dengan ukuran tertentu terbawa ke atas, sedangkan ukuran yang lebih besar sebagai hasil bawah.

Contoh elutriasi :

·         pemisahan campuran silika dan galena menggunakan air.

·         Campuran silika dan galena mempunyai ukuran yang sama yaitu 1 cm.

Diketahui:

a. galena masih tetap mengendap pada kecepatan air 13 ft/s.

b. Butir silika pada ukuran yang sama tetap mengendap pada kecepatan air 7 ft/s.

Jika operasi dilakukan pada kecepatan air lebih kecil 13 ft/s dan lebih besar dari 7 ft/s, maka semua silika sebagai hasil atas, dan galena sebagai hasil bawah. 

E. Sentrifugasi, seperti sedimentasi, tetapi zat padat diendapkan dengan gaya sentrifugal (memutar dan turun).

2. Analisis data ukuran partikel menggunakan screen shaker.

Ø  Penyajian data distribusi ukuran suatu campuran (particle size distribution),

Ø  Average particle size.

Screen aperture (lubang ayakan)

Lubang pada ayakan dapat dibuat dari rangkaian anyaman kawat atau dari plat yang dilubangi.

Untuk ukuran lubang yang berbeda, digunakan diameter kawat yang berbeda pula.

Mesh : jumlah lubang dalam 1 inchi linear.

Contoh : ayakan 10 mesh, artinya sepanjang 1 inch terdapat 10 lubang dan kawatnya.

Maka:

Jarak antar pusat kawat yang satu dengan kawat berikutnya = 1/10 =0,1 in.

Aperture = 0,1 – (diameter kawat) in.

Dari table Tyler screen, untuk 10 mesh ternyata diameter kawat = 0,035 in, maka Aperture = 0,1 – 0,035 = 0,05 in.

Interval ayakan.

Jika interval ayakan yang dipilih sbb.: 1, 2, 3,..., 8, 9, 10 in, maka interval ini mempunyai kelemahan :

a.       antara 1 dan 2 in : perbedaan ukurannya terlalu besar.

b.      Antara 9 dan 10 in : secara praktek, ukuran dengan kisaran ini hampir sama

c.       Untuk partikel berukuran di bawah 1 in sampai 1 mikron akan terdapat dalam satu fraksi.

Saat ini, telah ada standard screen yang digunakan untuk menganalisis distribusi ukuran partikel dari suatu campuran, yaitu mempunyai kisaran 3 in sampai dengan 0,0015 in ( atau 76 mm s/d 38 mikron).

Dasar dari interval standard screen ini adalah :

Rasio luas lubang yang berurutan adalah 2.

Dengan, ayakan A dan B berurutan.

Maka,

Luas lubang ayakan A = 2 (luas lubang ayakan B)

Standar ayakan yang digunakan di USA menggunakan interval ( TYLER STANDARD SCREEN).

Standar ayakan yang lain : SIEVE SERIES.

Ø  Penyajian data distribusi ukuran suatu campuran (particle size distribution)

Ditinjau : sejumlah campuran partikel diayak dalam suatu susunan ayakan, dilaboratorium ( menggunakan sieve shaker):

masing-masing padatan yang diperoleh ditimbang dan dijumlahkan,

·         setiap ayakan ukuran tertentu dihitung fraksi massa partikel yang lolos atau fraksi massa yang tertahan dan diameter reratanya,

·         data fraksi massa dan diameter ditabulasikan,

·         data di atas disajikan dalam grafik.

Evaluasi Hasil Analisis Ayakan

Beberapa karakter padatan yang dapat dianalisis dari data hasil ayakan:

1. average diamater

Diameter yang jika dikalikan dengan jumlah partikel akan memberikan jumlah total diameter dalam campuran itu.

Davg x (jumlah partikel) = D total campuran.

2. Average surface

Surface average x (jumlah partikel) = surface total

3. Average volume

Volume avg x (jumlah partikel) = surface total

4. Average mass

Mass avg x (jumlah partikel) = massa total

Beberapa dimensi atau ukuran yang digunakan untuk menyatakan ukuran suatu campuran antara lain:

True Arithmatic Average Diameter (TAAD)

Diameter total = N1.D1 + N2.D2+ N3.D3+…..+……=Σ (Ni . Di )

Jumlah partikel total = N1 + N2 + N3 +......................= Σ (Ni)

Dalam prakteknya, menghitung jumlah partikel sangatlah sulit, lebih menentukan massa dari masing-masing ukuran. Oleh karena itu, dicari hubungan antara jumlah partikel dengan massa pada masing-masing ukuran tersebut.