Slurry Transport Pada Industri

Banyak studi tentang slurry transport (transpor bahan bubur) telah dilakukan pada industri khususnya pengangkutan jarak jauh bahan batubara, batu kapur, bijih, dan lain-lain. Beberapa puluh instalasi semacam itu telah dibuat dari panjangnya hanya beberapa mil hingga beberapa ratus mil.

Slurry transport adalah sistem pengangkutan bahan mentah berbentuk zat serbuk/bubur dalam industri yang nantinya akan diolah lagi menjadi bahan jadi. Pada beberapa proses, pengangkutan diproses menggunakan pompa sentrifugal. Distribusi ukuran partikel bahan sangat penting pada proses slurry transport. Partikel slurry yang ukurannya homogen kecepatan pengendapannya lebih lambat daripada zat cair. Meskipun begitu, pengendapan pada saluran juga harus diperhatikan. Untuk itu pembersihan saluran secara berkala perlu dilakukan. Pengangkuran bubuk batu bara yang digunakan sebagai bahan bakar dan netralisasi limbah asam dengan bubur kapur adalah dua contoh sistem slurry transport.

Contoh Skema Slurry Transport

Gambar diatas adalah skema slurry transport pada industri besi. Berawal dari tambang diolah menjadi bijih dengan cara dimasukan ke mesin penghancur dan dimampatkan disana. Kemudian dimasukkan ke dalam pencampur (agitator storage) dimana air ditambahkan dan bubur yang dihasilkan dikirim ke bejana penyimpanan dan diaduk. Dari sini, slurry bisa dipompa ke dalam pipa dengan pompa bertekanan tinggi, sehingga tidak perlu menuju pompa lain. Pompa slurry bertekanan tinggi membutuhkan umpan bertekanan, yang disuplai oleh charged pump. Kolam darurat (emergency pond) harus disediakan. Jika terjadi penyumbatan di satu saluran tidak akan dirambatkan di sepanjang alurnya. Sumbatan tersebut akan disalurkan ke emergency pond. Dalam kasus konsentrat bijih besi, pengeringan (dewatering) diperlukan sebelum slurry bijih besi dapat dibentuk menjadi pellet dalam blast furnace dan ditempa.

Dari uraian di atas, tugas-tugas desainer merancang sistem slurry transport yaitu:

• Pemantauan distribusi ukuran slurry pada sistem slurry transport.
• Menentukan output padatan mulai dari bentuk sampai konsentrasinya dan merancang sumber air yang mampu menjaga konsentrasi slurry.
• Perancangan agitator yang mampu mempertahankan konsentrasi slurry.
• Perancangan pipa mulai dari diameter, panjang, dan perancangna jalur agar head pompa yang dibutuhkan tidak terlalu banyak.
• Merancang sistem perlindungan dari keausan, korosi, penyumbatan, kebocoran, kavitasi dan lonjakan tekanan. Minimalkan tingkat kerusakan yang diakibatkan kegagalan sistem perlindungan.

Permasalahan Mekanika Fluida pada Slurry Transport

Gesekan Fluida

Cairan di dalam pipa selalu membutuhkan gradien tekanan untuk menjaganya tetap stabil mengalir. Gradien tekanan dapat ditentukan dari tegangan geser fluida di dinding pipa. Untuk fluida Newtonian, gradien tekanan ditentukan oleh viskositas dan laju geser dinding. Gradien tekanan biasanya diekspresikan secara nondimensional, dikenal sebagai faktor gesekan Darcy (f). Gesekan pada dinding pipa ini akan memengaruhi kecepatan transport slurry.

Endapan

Parameter independen penting untuk pengendapan slurry adalah diameter pipa (D), kecepatan operasi (V), ukuran partikel rata-rata (d), distribusi ukuran partikel (PSD), dan sifat fluida pembawa. Ada panduan mengenai macam-macam endapan yang diekspresikan dalam bentuk partikel ukuran dengan asumsi bahwa air adalah cairan pembawa:

Homogenous (d > 40 μm) : Campuran fluida fase tunggal, Newtonian pada konsentrasi padatan rendah dan non-Newtonian pada konsentrasi yang lebih tinggi. Gaya gravitasi pada partikel dapat diabaikan.

Pseudohomogeneous (40 μm > d > 150 μm) : Dalam kondisi turbulen, campuran dapat diangkut dengan distribusi konsentrasi padatan yang seragam di seluruh pipa. Selama pengangkutan, campuran dapat dianggap homogen. Gravitasi akan mengendapkan partikel.

Heterogeneous (0.15 mm > d > 1.5 mm) : Untuk kecepatan pengangkutan yang dapat diterima, gradien konsentrasi padatan ada di atas kedalaman pipa, dan beberapa partikel meluncur di sepanjang bed.

Fully Stratified (d > 1.5 mm) : Isi pipa dapat dibagi menjadi lapisan atas cairan dan tempat tidur geser, atau ‘lapisan kontak’ partikel padat. Pengangkutan endapan ini hanya dapat dilakukan pada kecepatan tinggi.

Lonjakan tekanan

Lonjakan tekanan dapat muncul setiap kali pipa yang membawa fluida tiba-tiba dimatikan. Pematian dapat terjadi karena trip pompa, penutupan katup darurat atau beberapa lainnya penyebab lain.

>>KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL TENTANG PERALATAN PROSES KIMIA LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD/FEA.

Sumber:

Jacobs, B.E.A. 2005. Design of Slurry Transport Systems. London: Elsevier Science Publishing.

M. Walas, Stanley. 1990. Chemical Process Equipment: Selection and Design. Kansas: Butterworth-Heinemann

Author: admin