Halo sobat engineer, mahasiswa teknik kimia, dan para praktisi industri yang budiman! Selamat datang kembali di web kita, tempat di mana kita membongkar mesin-mesin pabrik yang terlihat rumit menjadi obrolan warung kopi yang asyik dan "renyah".
Hari ini, kita akan membahas sebuah alat yang legendaris. Alat ini mungkin tidak secanggih atau sefuturistis kolom ekstraksi sentrifugal yang berputar ribuan RPM. Tapi, alat ini adalah tulang punggung industri pertambangan tembaga, uranium, dan banyak pabrik kimia di seluruh dunia.
Namanya sangat harfiah dan jujur: MIXER-SETTLER.
Sesuai namanya, alat ini cuma punya dua tugas: Nge-Mix (Mengaduk) dan Nge-Settle (Mengendapkan). Sederhana, kan?
Tapi jangan salah sangka. Di balik kesederhanaannya, tersimpan prinsip rekayasa fase cair yang brilian. Tanpa alat ini, kita mungkin kesulitan mendapatkan logam murni untuk kabel listrik atau bahan bakar nuklir.
Pernahkah Anda membuat saus salad (vinaigrette)? Anda menuang minyak dan cuka ke dalam botol, lalu mengocoknya sekuat tenaga (Mixer), dan kemudian membiarkannya diam di meja sampai minyak dan cuka terpisah lagi (Settler). Nah, Mixer-Settler melakukan hal yang sama, tapi dalam skala ribuan liter per menit dan terus-menerus (kontinu).
Di artikel panduan super lengkap ini, kita akan membedah tuntas Mixer-Settler Working Principle. Kita akan melihat bagaimana ia memindahkan zat berharga dari satu cairan ke cairan lain, komponen apa saja yang ada di dalamnya, dan kenapa alat "kuno" ini masih jadi favorit insinyur sampai hari ini.
Siapkan kopi Anda (kopi hitam atau latte? Kalau latte, itu campuran yang stabil, beda sama topik kita!), dan mari kita mulai bedah anatominya!
Konsep Dasar: Apa Itu Mixer-Settler?
Sebelum kita masuk ke mesinnya, kita harus paham dulu misinya. Mixer-Settler adalah alat yang digunakan untuk proses Liquid-Liquid Extraction (LLE) atau Ekstraksi Cair-Cair.
Tujuannya adalah memisahkan satu komponen (sebut saja "Zat A") dari cairan pembawanya (Cairan 1), dengan cara memindahkannya ke cairan lain (Cairan 2).
Syarat mutlaknya:
Cairan 1 (Feed) dan Cairan 2 (Solvent) tidak boleh saling larut (immiscible). Seperti minyak dan air.
Zat A harus lebih "suka" larut di Cairan 2 daripada di Cairan 1.
Analogi Penculikan: Bayangkan ada bus (Cairan 1/Feed) yang penuh penumpang. Di antara penumpang itu, ada satu orang penting (Zat A). Kita ingin mengambil orang penting ini. Kita kirim mobil limosin mewah (Cairan 2/Solvent) untuk mendekat ke bus. Kita paksa penumpang melihat limosin itu. Karena Zat A lebih suka naik limosin, dia akan lompat pindah ke limosin. Setelah itu, bus dan limosin jalan berpisah. Bus sekarang kosong (Raffinate), dan limosin membawa Zat A (Extract).
Nah, Mixer-Settler adalah tempat di mana "pertemuan" dan "perpindahan" itu terjadi.
Anatomi: Membedah Dua Kotak Ajaib
Secara fisik, unit Mixer-Settler biasanya berbentuk persegi panjang yang besar, seringkali terbuat dari beton (untuk skala besar), baja tahan karat, atau plastik (FRP) untuk skala kecil.
Alat ini terbagi menjadi dua zona utama:
1. The Mixer (Zona Tempur)
Ini adalah kotak yang lebih kecil, biasanya di bagian depan. Di sini kondisinya sangat chaos.
Komponen: Tangki pengaduk, Motor, Poros (Shaft), dan Impeler (Baling-baling).
Tugas: Mencampur dua cairan (Feed dan Solvent) se-intensif mungkin.
Tujuan: Memecah cairan menjadi butiran-butiran (droplets) super kecil. Semakin kecil butirannya, semakin luas permukaan kontaknya, semakin cepat Zat A berpindah. Ini disebut Mass Transfer Area.
2. The Settler (Zona Damai)
Ini adalah tangki yang jaaauh lebih besar, panjang, dan tenang, yang terletak tepat setelah Mixer.
Komponen: Tangki panjang, Sekat penenang (Picket Fence), Pelat Coalescer, dan Bendung (Weir).
Tugas: Memberikan waktu dan ketenangan bagi campuran tadi untuk berpisah kembali berdasarkan berat jenis (gravitasi).
Tujuan: Memisahkan droplets yang tadinya bercampur agar kembali menjadi dua lapisan cairan yang bening dan terpisah.
Bagian-bagian Mixer-Settler
Prinsip Kerja Langkah Demi Langkah (Step-by-Step)
Mari kita ikuti perjalanan cairan di dalam perut monster ini.
Langkah 1: Pemasukan (Feeding & Suction)
Dua aliran cairan masuk ke dalam ruang Mixer:
Aqueous Phase (Fasa Air): Biasanya berisi logam atau zat yang mau diambil. (Berat).
Organic Phase (Fasa Organik): Pelarut minyak tanah/kerosin yang dicampur zat pengekstrak. (Ringan).
Di banyak desain modern (disebut Pump-Mix Mixer-Settler), impeler pengaduknya didesain khusus agar berfungsi ganda: sebagai pengaduk DAN sebagai pompa. Jadi, dia menyedot kedua cairan itu dari dasar tangki mixer tanpa perlu pompa eksternal tambahan. Hemat energi!
Langkah 2: Dispersi & Perpindahan Massa (Mixing Stage)
Di dalam ruang Mixer, impeler berputar kencang. Kedua cairan itu "dihajar" habis-habisan.
Salah satu cairan akan pecah menjadi jutaan droplets kecil dan menyebar di dalam cairan lainnya. Ini disebut Dispersi.
Di momen inilah "sihir" terjadi. Zat A (target kita) melompat keluar dari droplet air masuk ke droplet minyak (atau sebaliknya).
Waktu Tinggal (Residence Time): Cairan ditahan di sini selama beberapa menit (biasanya 2-5 menit) untuk memastikan semua Zat A sempat pindah.
Langkah 3: Mengalir ke Zona Tenang
Campuran yang keruh seperti susu (disebut Emulsi atau Dispersion) ini kemudian meluap keluar dari Mixer dan masuk ke Settler.
Di pintu masuk Settler, biasanya ada sekat berlubang-lubang seperti pagar (Picket Fence).
Fungsinya untuk "menenangkan" aliran yang turbulen dari Mixer agar menjadi aliran laminar (tenang) yang lurus. Kalau alirannya masih kacau, nanti susah mengendapnya.
Langkah 4: Pemisahan Fase (Settling Stage)
Di sinilah Hukum Stokes dan Gravitasi mengambil alih.
Sepanjang perjalanan dari ujung depan ke ujung belakang Settler, butiran-butiran cairan mulai mencari temannya.
Butiran air (berat) akan jatuh ke bawah.
Butiran minyak (ringan) akan naik ke atas.
Fenomena ini disebut Coalescence (Penggabungan). Butiran kecil bergabung jadi besar, yang besar bergabung jadi lapisan utuh.
Di tengah-tengah tangki, Anda akan melihat tiga lapisan (seperti kue lapis):
Top Layer: Fasa Organik (Minyak) yang jernih.
Dispersion Band: Pita tengah yang masih keruh (tempat butiran sedang berjuang memisah).
Bottom Layer: Fasa Air yang jernih.
Langkah 5: Pemanenan (Weir Separation)
Di ujung akhir Settler, ada dinding pemisah atau bendung (weir) yang bisa diatur ketinggiannya.
Fasa Organik (atas) akan meluap melewati bendung atas.
Fasa Air (bawah) akan mengalir lewat kolong atau pipa khusus.
Kedua cairan keluar secara terpisah. Misi selesai!
Prinsip Kerja Mixer-Settler
Jenis-Jenis Mixer-Settler
Meskipun prinsipnya sama, insinyur terus memodifikasinya agar makin efisien.
1. Pump-Mix Mixer-Settler
Ini yang paling populer (desain General Mills atau Davie). Seperti yang dijelaskan tadi, impelernya ada di bawah dan berlubang, bertindak sebagai pompa sedot.
Kelebihan: Tidak butuh pompa transfer antar-tahap (hemat biaya & maintenance).
Kekurangan: Kontrol kecepatan putaran (RPM) jadi terbatas, karena kalau dipelankan (untuk mengurangi gesekan), daya sedotnya juga hilang.
2. Conventional Gravity Mixer-Settler
Cairan dipompa masuk pakai pompa eksternal. Mixer cuma buat ngaduk.
Kelebihan: Kecepatan aduk bisa diatur bebas tanpa takut aliran berhenti.
Kekurangan: Butuh banyak pompa tambahan dan perpipaan rumit. Head to head antar stage butuh beda ketinggian (disusun bertingkat seperti terasering).
3. Vertical Smooth Flow (VSF) Mixer-Settler
Ini teknologi canggih. Desainnya meminimalkan turbulensi saat masuk ke settler, sehingga pemisahannya jauh lebih cepat dan dispersion band-nya tipis. Ukuran settler bisa dibuat lebih kecil (hemat lahan).
 |
| Jenis-Jenis Mixer-Settler |
Kelebihan dan Kekurangan: Kenapa Masih Dipakai?
Kenapa alat yang boros tempat ini masih jadi primadona?
Kelebihan (Pros):
Sangat Andal (Reliable): Prinsipnya sederhana, jarang rusak.
Mudah Dioperasikan: Operator gampang melihat apa yang terjadi. Kalau ada masalah, kelihatan jelas.
Skalabilitas Bagus: Gampang diperbesar. Anda bisa bikin kolam settler sebesar lapangan bola untuk kapasitas ribuan meter kubik per jam.
Efisiensi Tahap Tinggi: Karena waktu tinggalnya lama, efisiensi perpindahan massa per tahap sangat tinggi (mendekati 100%).
Fleksibel: Bisa menangani fluktuasi laju alir (flow rate) dengan santai.
Kekurangan (Cons):
Boros Tempat (Large Footprint): Ini musuh utamanya. Butuh lahan berhektar-hektar.
Investasi Solvent Besar: Karena tangkinya besar, Anda butuh volume pelarut (organik) yang sangat banyak untuk mengisinya. Pelarut organik itu mahal dan mudah terbakar!
Emisi: Karena permukaannya luas dan terbuka, penguapan pelarut (VOC) bisa jadi masalah lingkungan.
Sudut Pandang Seorang Insinyur / Engineer
Oke, teori di buku teks sudah kita lahap. Sekarang, mari kita bicara dari hati ke hati sesama engineer. Apa yang sebenarnya terjadi di lapangan? Apa mimpi buruk seorang Process Engineer di unit Mixer-Settler? Inilah penerapan Experience, Expertise, Authoritativeness, dan Trustworthiness.
1. Mimpi Buruk Bernama "CRUD" (Experience) Kalau Anda tanya operator tambang tembaga, apa musuh terbesar mereka? Jawabannya pasti: CRUD.
Apa itu Crud? Ini adalah lapisan "sampah" yang menumpuk persis di antarmuka (interface) minyak dan air di Settler. Isinya campuran debu, jamur, bakteri, silika, dan sisa bahan kimia yang membentuk lumpur stabil.
Bahaya: Crud ini tidak mau memisah. Dia memakan tempat di settler. Kalau dibiarkan, dia bisa makin tebal dan akhirnya ikut terbawa ke aliran produk (carry-over), mencemari kualitas logam murni Anda.
Solusi Lapangan: Insinyur berpengalaman harus mendesain sistem "Crud Removal" (penyedot lumpur) berkala. Kami juga harus jeli melihat kualitas air baku, karena air kotor adalah sumber utama crud.
2. Fase Kontinu: Minyak atau Air? (Expertise) Salah satu keputusan teknis terpenting (Expertise) adalah menentukan: Siapa yang jadi fasa kontinu, siapa yang jadi fasa terdispersi (tetesan)?
Organic Continuous (O/C): Minyaknya dominan, airnya jadi tetesan.
Aqueous Continuous (A/C): Airnya dominan, minyaknya jadi tetesan.
Kenapa Penting? Ini mempengaruhi kecepatan pemisahan dan Entrainment (kehilangan pelarut). Biasanya, kita ingin fasa yang paling sedikit (minoritas) menjadi fasa terdispersi. Tapi, insinyur juga harus mempertimbangkan viskositas. Menjadikan cairan kental sebagai fasa kontinu biasanya memperlambat pengendapan. Keputusan ini diatur dengan mengontrol rasio O/A (Organic/Aqueous) di dalam mixer.
3. Bahaya Kebakaran: Listrik Statis (Trustworthiness & Safety) Pabrik Mixer-Settler yang menggunakan kerosin/pelarut organik adalah bom waktu jika tidak dikelola dengan benar.
Isu: Kerosin yang mengalir dan bergesekan dengan pipa plastik (FRP) bisa menghasilkan listrik statis.
Kepercayaan (Trustworthiness): Desain yang aman wajib memiliki sistem grounding yang sempurna dan menggunakan material pipa yang konduktif atau anti-static. Kecepatan aliran di pipa juga dibatasi agar tidak memicu muatan statis. Safety adalah harga mati.
4. Mengatur "Interface Level" (Authoritativeness) Posisi garis batas antara minyak dan air di Settler harus dijaga stabil di tengah.
Jika terlalu tinggi, minyak meluap ke saluran air. (Rugi pelarut).
Jika terlalu rendah, air masuk ke saluran minyak. (Produk tercemar).
Otoritas: Insinyur menggunakan alat ukur level canggih (seperti radar atau capacitance probe) dan mengatur ketinggian bendung (weir) secara presisi (terkadang otomatis) untuk menjaga keseimbangan ini. Ini seni menyeimbangkan hidrolika.
Kesimpulan: Si Raksasa Tenang yang Bekerja Keras
Wah, panjang juga perjalanan kita menelusuri kolam-kolam pemisah ini!
Dari pembahasan ini, kita belajar bahwa Mixer-Settler adalah bukti bahwa teknologi tidak harus selalu "berputar cepat" atau "bertekanan tinggi" untuk menjadi efektif. Terkadang, memberi waktu dan ruang bagi alam (gravitasi) untuk bekerja adalah solusi terbaik.
Alat ini mengajarkan kita tentang kesabaran dalam proses teknik kimia. Kocok dengan semangat, lalu biarkan tenang untuk memisahkan diri.
Meskipun punya tantangan seperti ukuran yang besar dan masalah crud, keandalan dan kemudahan operasinya membuat Mixer-Settler tetap menjadi pilihan nomor satu di industri pertambangan logam (Hidrometalurgi SX-EW) hingga hari ini.
Jadi, lain kali Anda melihat lempengan tembaga murni atau bahan bakar nuklir, ingatlah bahwa kemungkinan besar mereka pernah melewati perjalanan panjang di dalam kolam-kolam Mixer-Settler yang tenang itu.
Punya pengalaman berurusan dengan crud yang membandel? Atau penasaran kenapa mixer-settler di pabrik Anda sering flooding? Tuliskan pertanyaan atau cerita Anda di kolom komentar di bawah! Mari kita diskusi santai sesama pecinta teknik!
Stay mixed, stay settled!