Yogyakarta, Sptmbr 0 RANCANG BANGUN SCREW FEEDER SEBAGAI PERANGKAT DUKUNG PELEBURAN KONSENTRAT ZIRKON Sajima, Dddy Hasnurrofiq, Sudaryadi -BATAN-Yogyakarta Jl Babarsari Nomor, Kotak pos 0 Ykbb 558 -mail : ptapb@batan.go.id ABSTRAK RANCANG BANGUN SCREW FEEDER SEBAGAI PERANGKAT DUKUNG PELEBURAN KONSENTRAT ZIRKON. Tlah dilakukan rancang bangun scrw fdr sbagai prangkat dukung pross plburan konsntrat zirkon. Scrw fdr broprasi scara sinambung dngan kapasitas kg/jam, panjang scrw cm, diamtr scrw 4,48 cm, jarak antar pitch cm, tbal pitch 0, cm, diamtr tabung 5,08 cm dan diamtr poros,54 cm baik untuk konsntrat zirkon maupun natrium hidroksida. Hasil yang tlah diprolh dari rancang bangun adalah kdalaman scrw sbsar 0,97 cm dngan brat konsntrat pr putaran sbsar 0,0 kg dan NaOH 0,04 kg. Brat konsntrat yang dibutuhkan dalam hoppr,95 kg dan NaOH,9 kg. Putaran motor scrw yang dibutuhkan untuk konsntrat sbsar 5 rpm dngan daya motor 0,0 HP dan NaOH 5 rpm dngan daya motor 0,5 HP. Kata Kunci : scrw, konsntrat, natrium hidroksida, plburan. ABSTRACT DESIGN SCREW FEEDER DEVICE SUPPORT ZIRCON CONCENTRATE SMELTING. Th dsign scrw fdr dvic support th zircon concntrat smlting has bn don. Scrw fdr has opratd by continuous by capacity of kg / h, ovrall lngth scrw cm, scrw diamtr was 4.48 cm, distanc btwn th pitch of cm, tub scrw diamtrs of 5.08 cm, a dpth of scrw0.97 cm, shaft diamtr.54 cm both for concntrat zircon and sodium hydroxid. Th rsults hav bn obtaind of dpth th scrw was 0.97 cm with concntrat wight on rotation wr 0.0 kg and NaOH wr 0.04 kg. Th concntrat usd on hoopr wr.95 kg and NaOH wr.9 kg. Th rotation scrw motor hav ndd 5 rpm with powr of motor wr 0.0 HP and NaOH 5 rpm with powr of motor wr 0.5 HP. Kyword : scrw, concntrat, sodium hydroxid, smlting PENDAHULUAN P usat Tknologi Akslrator dan Pross Bahan Badan Tnaga Nuklir Nasional (PTAPB- BATAN) slaku institusi yang mmpunyai tugas dan fungsi mlakukan pnlitian, pngmbangan dan pmanfaatan tknologi nuklir mmpunyai rncana untuk mmprcpat dan mralisasi pndayagunaan Sumbr Daya Alam (SDA) khususnya minral zirkonium bsrta turunannya. Minral zirkon mrupakan minral ikutan dari bijih timah atau mas dan sbagai bahan tambang yang masuk klasifikasi bahan galian golongan B karna zirkon mrupakan salah bahan galian yang vital []. Pngolahan pasir zirkon diawali dngan pross fisika dilanjutkan dngan pmurnian scara kimiawi. Pross kimiawi dimulai dngan plburan konsntrat zirkon mnggunakan tungku plburan []. Plburan mrupakan pross awal dalam pngolahan konsntrat zirkon. Pross ini dapat dilakukan scara catu maupun sinambung. Pross plburan scara sinambung mmrlukan prangkat pngumpan yang dapat diatur lajunya. Prangkat yang diprlukan brupa scrw yang digrakkan olh motor pnggrak dan brfungsi sbagai pndistribusi atau mnstransfr suatu fluida []. Pada umumnya scrw fdr trdiri atas silindr, poros yang prmukaannya trdapat ulir mlilit spanjang poros trsbut [4]. Matrial yang dapat dipindahkan olh scrw fdr pada umumnya brjnis bulk matrial. Matrial ini akan Buku I hal. 0 ISSN 40 878
Yogyakarta, Sptmbr 0 mlwati scrw scara brtahap mngikuti alur dari scrw dngan satuan pr volum dari matrial trsbut. Pnggunaan scrw fdr tidak trbatas pada pngangkutan matrial dalam arah horizontal, ttapi ada juga dapat mngangkut matrial dngan sudut trtntu. Kuntungan pnggunaan scrw fdr antara lain laju aliran matrial dapat diatur. Komponn scrw fdr antara lain motor pnggrak, hoppr dan ulir / scrw yang mlilit spanjang poros, pasak dan bantalan. Motor pnggrak brfungsi sbagai pnggrak scrw yang mlilit spanjang poros, shingga matrial yang masuk k dalam hoppr dapat trdorong kluar dngan kapasitas trtntu. Daya motor yang digunakan brgantung pada jnis matrial dan jnis komponn dari scrw fdr trsbut. Hoppr mrupakan bagian yang brfungsi sbagai pngumpan mnuju k ulir. Scrw / ulir brfungsi untuk mngalirkan matrial scara brtahap mngikuti alur dari scrw trsbut dngan satuan pr volum dari matrial trsbut. Poros mrupakan bagian yang trpnting dari stiap msin, karna poros brfungsi untuk mnruskan tnaga brsama putaran. Pasak brfungsi untuk mncgah grak rlatif antara poros dngan roda gigi, shingga apabila roda gigi brputar maka poros akan ikut brputar. Bantalan adalah lmn msin yang mnumpu pada poros, shingga putaran atau grakan bolak baliknya dapat brlangsung dngan halus, aman dan rlatif awt. Bantalan harus cukup kokoh untuk mmungkinkan poros srta lmn msin yang lainnya bkrja dngan baik Hal yang prtama kali harus diprhatikan dalam mnntukan kcpatan dan dimnsi scrw fdr adalah klarifikasi jnis matrial yang akan dipindahkan [5]. Hal ini sangat pnting karna akan mngarah k kapasitas matrial yang akan dipindahkan. Kcpatan fdr harus diktahui putaran yang akan ditmpuh olh fd. Putaran scrw dihitung mnggunakan prsamaan di bawah : C N () Vpxkx0 N = putaran pr mnit (rpm) C = kapasitas (kg/hr) Vp = volum pr putaran (in) k = prosntas kapasitas yang dialirkan (%) Nilai kapasitas matrial yang dialirkan (k) brbda - bda, dalam hal ini nilai k yang digunakan adalah prosntas kapasitas yang dialirkan untuk konsntrat zirkon dan natrium hidroksida (NaOH). Apabila prosntas pmbbanan konsntrat zirkon dan NaOH diktahui brdasarkan prsamaan, maka akan diprolh putaran pr mnit dari motor. Daya motor mrupakan bsaran yang diprlukan olh scrw fdr. Daya ini sangat dipngaruhi olh faktor dimnsi (Hp p ) dan matrial (Hp m ). Faktor factor lain yang mmpngaruhi kinrja scrrw fdr antara lain diamtr convyor (Fd) dan faktor baring (Fb), sdangkan faktor faktor yang brasal dari matrial antara lain faktor jarak (Fr), factor matrial (Fm) dan faktor suhu (Fp) [5]. Bsarnya faktor dimnsi dihitung dngan prsamaan : Hp p () Sdangkan faktor jnis matrial yang akan dipross (Hp m ) dihitung dngan prsamaan : Hp m () Brdasarkan pngaruh trhadap daya trsbut, maka daya maksimum yang dibutuhkan scrw fdr (Hp total ) dapat dihitung dngan prsamaan : Hp total (Hp p Hp m ).Fbl (4) Dimana : C = kapasitas = fisinsi pnggrak Fb = faktor baring Fd = diamtr fdr Fr = faktor jarak Fm = faktor matrial Fbl = faktor bban lbih Fp = faktor suhu L = panjang total fdr N = kcpatan W = massa jnis matrial Volum ulir pr putaran prlu dihitung shingga dimnsi ulir atau kdalaman ulir dapat diktahui. Pnampang ulir mrupakan sbuah sgitiga [], jika dilihat dalam satu putaran atau satu pitch maka ulir brbntuk prisma. Shingga dimnsi ulir bisa dihitung dngan rumus sbagai brikut: V ( p d xdp) ( p d ( Ds Dp)) (5) V = volum ulir pr putaran p = jarak antar pitch ulir d = kdalaman ulir Ds = diamtr poros ulir Dp = diamtr scrw / ulir Rancang bangun scrw fdr pada unit plburan dilakukan dngan cara mntapkan data data prncanaan diantaranya kapasitas scrw fdr. Kapasitas scrw fdr dalam pnlitian ini adalah kg/jam. Kapasitas ini digunakan untuk mnghitung putaran motor shingga ssuai dngan volum ulir scrw fdr yang diinginkan. Prhitungan volum ulir mliputi pnntuan. ISSN 40 878 Buku I hal.
Yogyakarta, Sptmbr 0 kdalaman ulir, jarak antar pitch, diamtr poros dan diamtr scrw. Stlah didapatkan ukuran scrw dan putaran motor, dilakukan prhitungan daya motor yang dibutuhkan, ssuai dngan bban alat dan matrial yang akan dialirkan. Dari prhitungan di atas, didapatkan dimnsi dan gambar tknik scrw fdr. Stlah didapatkan dimnsi dan gambar tknik dari scrw fdr, maka dilakukan konstruksi dan uji coba. TATA KERJA - Dibuat skt gambar Scrw Fdr. - Dihitung dimnsi dari Scrw Fdr. - Dibuat gambar tknis Scrw Fdr ssuai dngan hasil prhitungan. - Instalasi/pmbuatan Scrw Fdr. - Dilakukan uji coba scrw fdr dngan matrial konsntrat zirkon dan NaOH tknis dngan kcpatan putar trtntu. HASIL DAN PEMBAHASAN Rancang bangun scrw fdr dilakukan dngan mnntukan dimnsi ulir dngan brbasis pada kapasitas / dbit scrw fdr yang diinginkan. Gambar. Sktsa scrw fdr Ktrangan :. Hoppr. Motor. Scrw Prhitungan rancang bangun mnggunakan dasar kapasitas kg/jam, panjang scrw cm, diamtr scrw 4,48 cm, jarak antar pitch cm, tbal pitch 0, cm, diamtr tabung 5,08 cm dan diamtr poros,54 cm baik untuk konsntrat zirkon maupun natrium hidroksida. Mnntukan diamtr scrw (Ds, cm) dan kdalaman scrw (d, cm) Diamtr tabung (Dt) dittapkan yaitu 5,08 cm dan diamtr poros (Dp) =,54 cm Dt = Ds + 0, 0,9 cm Diambil 0, cm (tolransi yang diijinkan 0, - 0,9) Ds = 5,08 cm - 0, cm = 4,48 cm Jadi diamtr scrw fdr : 4,48 cm Kdalaman scrw dihitung dngan prsamaan : Ds Dp 4,48 cm,54 cm d 0,97cm Mnntukan volum pr putaran (cm ) Pnampang suatu ulir mrupakan suatu sgitiga, jadi dimnsi ulir pr putaran brupa prisma. Shingga prsamaan yang digunakan : V ( p d xdp) ( p d ( Ds Dp)) Jadi V (Volum pr putaran) dapat dicari : p = cm V = [{ x 0,97 x,4 x,54} + { x 0,97 x (,4 x 4,48) (,4 x,54)}] = 5,878 cm Jadi volum pr putaran : 5,878 cm 5,878 ml Untuk konsntrat zirkon dngan ρ = 4,5 g/ml, maka brat konsntrat dihitung dngan prsamaan V x ρ = 5,878 ml x 4,5 g/ml =, g = 0,0 kg Untuk NaOH dngan ρ =, g/ml, maka brat NaOH = V x ρ = 5,878 ml x, gr/ml =,4 gr = 0,04 kg Pmbuatan hoppr Scrw akan dibuat dngan ktntuan : panjang ksluruhan : cm, jarak antar pitch : cm dan tbal pitch : 0, cm. Jadi jumlah ulir : N u = = 0 0, Volum scrw ksluruhan = N u x V Volum scrw ksluruhan = 0 x 5,878 cm = 75,4 cm Volum Hoppr dibuat kali volum scrw fdr = 75,4 x = 55,40cm 00 cm Brat konsntrat zirkon dalam hoppr = V x ρ = 55,40 ml x 4,5 g/ml = 95 g =,95 kg sdangkan NaOH = V x ρ = 55,40 ml x, g/ml = 9 gr =,9 kg Hoppr yang diinginkan brbntuk prisma, shingga didapatkan ukuran panjang (X) :5 cm; lbar (Y) : 9 cm; tinggi (Z): 0 cm ; panjang bawah (L) : 0 cm V = ( x Y x Z x L) + ( x (X L) x Y x Z) V = ( x 9 cm x 0 cm x 0 cm) + ( x (5 0) cm x 9 cm x 0 cm) = 00 cm Mnghitung Putaran (N) Vol / mnit N k = prosntas kapasitas yang dialirkan = kg/jam, ρ pasir Zr = 4,5 g/cm jadi kapasitas = 000 gr/jam : 4,5 g/cm = 9,9 cm /jam Q 9, Vol pr mnit = = =,5 cm 0 09 Buku I hal. ISSN 40 878
Yogyakarta, Sptmbr 0 Vol / mnit N = =,5 = 4, 5 (5,878).0,5 Untuk mndapatkan kapasitas kg/jam konsntrat zirkon, dibutuhkan putaran motor : 5 rpm Untuk NaOH Kapasitas yang diinginkan = kg/jam dngan ρ NaOH =, g/cm jadi kapasitas = 000 gr/jam :, gr/cm = 5,4 cm /jam Q 5, Vol pr mnit = = = 8, cm 0 04 N = Vol / mnit = 8, (5,878).0, = 4,9 5 Jadi untuk mndapatkan kapasitas kg/jam NaOH, dibutuhkan putaran motor : 5 rpm Mnghitung daya motor yang dibutuhkan (HP) Untuk konsntrat zirkon Dimana : Fb (faktor baring) = 4,4. Faktor ini brdasarkan jnis barang yang digunakan untuk poros scrw. Fd (diamtr fdr) = 8. Faktor ini brdasarkan pada diamtr scrw yang kurang dari in, (ada ktntuan) L (panjang scrw di dalam tabung) = cm =,08 ft N = 5 rpm,08 ft x5x8x4,4 = 0,48 x 0 - C (kapasitas) = kg/jam = 0,00774 ft /jam Fr (faktor jarak) =. Faktor ini brdasarkan flight typ yang digunakan standar, Fm (factor matrial) =,7. Faktor ini brdasarkan jnis matrial. Fp (factor paddl) =. W = 4,5 gr/ml = 5, lb/ft 0,00774x,08x5,xx,7x,5804 x 0 - ( Hp p Hp m ).Fbl Fbl (faktor bban lbih) =. (fisinsi pnggrak) = 0,94. Faktor ini brdasarkan jnis rducr yang digunakan, - (0,48 x 0,5804x0 ). = 0,0 HP 0,94 Daya motor yang paling rndah di pasaran 0,5 HP. Shingga scrw fdr ini mmakai motor dngan daya 0,5 HP Untuk NaOH Fb (factor baring) = 4,4. Faktor ini brdasarkan jnis barang yang digunakan untuk poros scrw. Fd (diamtr fdr) = 8. Faktor ini brdasarkan pada diamtr scrw yang kurang dari in L (panjang scrw di dalam tabung) = cm =,08 ft N = 5 rpm,08ftx 5x8x4,4 = 0,48 x 0 - C (kapasitas) = kg/jam = 0,084 ft /jam Fr (faktor jarak) =. Faktor ini brdasarkan flight typ yang digunakan standar, Fm (factor matrial) = 0,8. Faktor ini brdasarkan jnis matrial. Fp (factor paddl) =. W =, g/ml = 7,9 lb/ft 0,08x,08x7,9xx0,8x =,8505 x 0 - ( Hp p Hp m ).Fbl Fbl (faktor bban lbih) =. (fisinsi pnggrak) = 0,94. Faktor ini brdasarkan jnis rducr yang digunakan. (0,48x0,8505x0 ). = 0,0 HP 0,94 Daya motor yang paling rndah di pasaran 0,5 HP. Shingga scrw fdr ini mmakai motor dngan daya 0,5 HP Jumlah putaran pr mnit mrupakan faktor yang paling mmpngaruhi dbit dari scrw fdr. Pnntuan putaran pr mnit dalam scrw fdr harus mmprhatikan nilai k karna nilai k brbda bda untuk stiap jnis bahan yang akan dialirkan. Nilai k untuk pasir zirkon adalah 0,5 dan untuk NaOH adalah 0,. Dari prsamaan, diprolh putaran pr mnit untuk pasir zirkon sbsar 5 rpm dan putaran pr mnit untuk NaOH sbsar 5 rpm. Slain putaran motor, daya motor juga sangat mmpngaruhi baik tidaknya fungsi scrw fdr. Daya motor adalah bsaran yang diprlukan olh scrw fdr yang sangat dipngaruhi olh factor dimnsi dari scrw fdr trsbut, dan disbut Hp p. Faktor dimnsi mliputi faktor baring (Fb), faktor ini brdasarkan jnis barang yang digunakan untuk poros scrw dan faktor diamtr (Fd), Faktor ini brdasarkan pada bsarnya diamtr scrw. Sdangkan bsaran daya yang dipngaruhi olh faktor jnis matrial yang akan dipross disbut. ISSN 40 878 Buku I hal.
Yogyakarta, Sptmbr 0 Hp m. Faktor jnis matrial ini mliputi faktor jarak (Fr), faktor ini brdasarkan flight typ yang digunakan. Slain faktor jarak, faktor matrial (Fm) dan faktor jumlah paddl (Fp) juga mmpngaruhi nilai HP m. Dari kdua pngaruh trhadap daya trsbut maka daya maksimum yang dibutuhkan scrw fdr trsbut sbsar Hp total. Gambar. Scrw Fdr Hasil uji fungsi scrw fdr disajikan pada Tabl dan Tabl.. Tabl. Hasil uji fungsi scrw fdr untuk konsntrat zirkon Putaran Frkunsi Dbit (kg/jam) (rpm) (Hz) di lapangan scara tori 5 50 0,750,000 0 0,900,00 7 70,050,400 8 80,00,00 9 90,50,800 0 00,500,000 Tabl. Hasil uji fungsi scrw fdr untuk NaOH Putaran Frkunsi Dbit (kg/jam) (rpm) (Hz) di lapangan scara tori 5 50 0,00,000 0 0,70,00 7 70 0,840,400 8 80 0,90,00 9 90,080,800 0 00,00,000 Tabl dan Tabl, mnunjukkan bahwa dbit scara tori dngan dbit hasil uji coba tidak sama. Hal ini disbabkan ada prbdaan dimnsi scrw / ulir antara totri dngan ulir hasil buatan, shingga trjadi prbdaan volum ulir yang mnybabkan dbit scrw fdr juga brbda. Namun dalam aplikasinya, scrw fdr yang diharapkan untuk pross plburan scara kontinyu dbitnya kg/jam dan scrw fdr yang tlah dibuat mmnuhi dbit yang diinginkan (untuk konsntrat zirkon pada putaran 7 rpm dan untuk NaOH pada putaran 9 rpm), shingga baik konsntrat zirkon maupun NaOH dapat digunakan untuk pross plburan scara kontinyu. KESIMPULAN Tlah diprolh scrw fdr dngan kapasitas kapasitas kg/jam, panjang scrw cm, diamtr scrw 4,48 cm, jarak antar pitch cm, tbal pitch 0, cm, diamtr tabung 5,08 cm dan diamtr poros,54 cm baik untuk konsntrat zirkon maupun natrium hidroksida. Slain itu kdalaman scrw sbsar 0,97 cm dngan brat konsntrat pr putaran sbsar 0,0 kg dan NaOH 0,04 kg. Brat konsntrat dalam hoppr,95 kg dan NaOH,9 kg. Putaran motor scrw untuk konsntrat sbsar 5 rpm dngan daya motor 0,0 HP dan NaOH 5 rpm dngan daya motor 0,5 HP. DAFTAR PUSTAKA. SUDARTO, DYAH KALISTA, DEDI HERMAWAN., Kajian Tknis Aspk Pngawasan Bahan Nuklir dalam Pasir Zirkon., Prosiding Sminar Nasional Sains dan Tknologi II, Univrsitas Lampung 7-8 Novmbr 008.. DWIRETNANI., Pnntuan Kondisi Optimum pada Pross Plburan Pasir Zirkon dngan Cara Plburan Mmakai Soda Api., Prosiding Prtmuan dan Prsntasi Ilmiah, PPBMI- BATAN Yogyakarta (8 Mart 98).. SUNARDJO., Rancang Bangun Tungku Plburan Pasir Zirkon Tip Rotary Kiln., Yogyakarta, 0. 4. SETYO, YONG INDRA., Prncanaan Alat Brikt Pakan Trnak., Univrsitas Kristn Ptra, Surabaya, 00. 5. GUNAWAN, SANDY., Prncanaan Alat Pngayak Pasir Silika dngan Kapasitas 50 kg/jam.. Surabaya, 00.. SULARSO, SUGA.. Kiyokatsu. Dsign of Machin Elmnt. PT. Pradnya Paramita, Bandung., 004. TANYA JAWAB Jumari (PTAPB) Apakah hasil rancang bangun scrw fdr ini sudah ssuai dan apabila ada prbdaan ukuran tidak akan mmpngaruhi hasil transport? Sajima Hasil pmbuatan scrw ssuai dngan rancangan, dalam uji coba ada sdikit prbdaan hasil, namun pngaruhnya tidak signifikan trhadap tujuan dalam prancangan. Buku I hal. 4 ISSN 40 878