Humprey spiral adalah alat yang menggunakan gaya sentrifugal dan arus air untuk memisahkan mineral berat dari yang ringan. Ia bekerja dengan memisahkan konsentrat, produk pertengahan, dan tailing berdasarkan berat jenis partikel. Parameter kunci yang mempengaruhi kinerjanya adalah ukuran feed, laju aliran, dan kadar padatan pulp.

1. HUMPREY SPIRAL
Humprey 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 termasuk kedalam “gravity
concentration”. Humprey Spiral juga merupakan kegiatan pemisahan antara
concentrate dan tailing dengan menggunakan aliran air horisontal.
Gambar 1. Kegiatan Humprey Spiral
Spiral merupakan salah satu teknik atau metode konsentrasi berat jenis (gravity
concentration) yang murah dari segi harga dan cukup efektif apabila digunakan.
Mulanya alat ini digunakan pada proses pengolahan material pasir yang
mengandung mineral rutil, zirkon, dan ilmenit. Alat ini juga digunakan pada
proses pencucian batubara, yang biasanya digunakan untuk membersihkan
material yang berukuran 0,2 mm hingga 1 mm.

2. Gambar 2. Gaya Sentripetal pada Humprey Spiral
Keuntungan yang dapat diperoleh jika menggunakan metode konsentrasi berat
jenis menggunakan alat spiral, adalah :
1. Biaya pengolahan material secara keseluruhan yang relatif murah (biaya
rendah).
2. Perawatan yang mudah.
3. Memerlukan ruang atau luasan sebagai tempat peletakan (lantai) yang relatif
tidak luas.
Shale
Coal

3. Gambar 3. Sebaran Material pada Humprey Spiral
Secara umum alat ini terdiri dari saluran –saluran berputar yang dimodifikasi
dengan bentuk penampang melintang setengah lingkaran. Material umpan (feed)
pulp terdiri dari 15 % hingga 45 % padatan dari keseluruhan berat campuran pulp
yang digunakan dan ukuran partikel materialnya berkisar antara 3 mm hingga 75
mikrometer yang dialirkan mulai dari bagian paling atas spiral, yang kemudian
mengalir ke bawah secara berputar melalui bagian alas dari spiral tersebut hingga
ke bagian yang paling akhir dari rangkaian alat ini. Partikel-partikel material
konsentrat yang berukuran paling kasar dan paling berat akan mengalir melalui
lapisan aliran yang berada pada sisi terdalam dari aliran tersebut.
Secara prinsif, humprey spiral menggunakan gaya gerak serta dibantu aliran air
untuk memisahkan konsentrat dengan tailing. Dimana material yang mempunyai
berat jenis lebih besar akan berada pada bagian dalam aliran serta material yang
mempunyai berat jenis ringan akan berada pada bagian luar aliran, sedangkan
biasanya material yang berada di tengah-tengah aliran itu merupakan material
yang memiliki berat yang sedang. Maka dengan ini humprey spiral tersebut
menghasilkan 3 jenis produk yaitu concentrate, middling, dan tailing.
a. Concentrate
Concentrate merupakan mineral-mineral berharga yang terkumpul dan
memiliki kadar yang tinggi dan bernilai ekonomis.

4. Gambar 4. Concentrate
b. Middling
Middling merupakan bahan pertengahan atau campuran antara concentrate
dan tailing.
Gambar 5. Middling
c. Tailing
Tailing merupakan bahan atau mineral yang tidak berharga (mineral pengikut
atau gangue mineral).

5. Gambar 6.Tailing
Pemisahan mineral dengan menggunakan humprey spiral dasar utamanya adalah
dari aliran fluida yang horisontal. Disamping itu specifik gravity dari mineral
yang sangat menentukan akan keberhasilan dari operasi tersebut. Gaya-gaya yang
berpengaruh pda proses ini adalah gaya dorong air, gaya gesek, gaya gravitasi dan
gaya sentrifugal, Alatnya berupa launder yang melingkar membentuk spiral,
semaki panjang dari lounder maka konsentrat yang dihasilkan akan semakin
ringgi kadarnya.
a. Gaya-Gaya yang Berpengaruh Dalam Proses Operasi.
1. Gaya dorong air
Gaya Dorong atau Prinsip Archimedes Sebagai gaya dorong (Fd)
dimaksudkan berat yang "hilang", yang dialami sebuah benda bila benda
tersebut diletakkan di atas air. Besar suatu gaya dorong adalah sama
besarnya dengan jumlah suatu cairan yang ditekan oleh benda tersebut.
Atau dengan kata lain, gaya dorong tergantung dari massa jenis cairan
tersebut dan volumenya, sedangkan gaya tekan ke bawah oleh benda di air
juga tergantung massa jenis benda tersebut serta volumenya. Dimana arah
gaya dorong ke atas sedangkan berat benda(G) yang menekan cairan ke
bawah sesuai arah gravitasi. Percepatan (a) yang dilakukan cairan yang
ditekan sama besarnya dengan percepatan gravitasi (g], sehingga yang

6. memainkan peranan apakah suatu benda mengapung, melayang, atau
tenggelam adalah massa jenis benda dan zat cair serta volume benda dan
zat cair. Sesuai hukum Archimedes maka dapat kita katakan ada 3 hal
yang dapat terjadi:
a. Mengapung bila G< Fd, massa jenis benda tersebut < massa jenis
cairan.
b. Melayang bila G=Fd, massa jenis benda tersebut = massa jenis cairan.
c. Tenggelam bila G>Fd, massa jenis benda tersebut > massa jenis cairan.
2. Gaya Gesek
Gaya gesekan adalah gaya yang timbul akibat persentuhan langsung antara
dua permukaan benda, arah gaya gesekan berlawanan dengan
kecenderungan arah gerak benda. Besarnya gaya gesekan ditentukan oleh
kehalusan atau kekasaran permukaan benda yang bersentuhan.
Dalam operasi ini gaya gesek akan sebandng dengan selisih beratjenis
partikel dengan berat jenis fluida, sehingga partikel yang berat jenisnya
besar akan memiliki gaya gesek yang besar pula untuk volume yang sama.
3. Gaya Gravitasi
Setiap mineral dalam operasi ini aka memperoleh percepatan gravitasi
yang sama. Mineral dengan volume yang sama tetapi massa nya berbeda,
maka mineral yang memiliki massa yang lebih besar akan mendapat gaya
yang besar.
4. Gaya Sentrifugal
Gaya ini arahnya ke bagian luar dari suatu area yang berputar, sehingga
akan memberikan pengaruh-pengaruh kepada mineral ringan untuk
terlempar ke luar dan terkumpul sebagai tailing.

7. Bagian-Bagian Utama Dari Humprey Spiral
1) Axis (Sumbu)
Merupakan suatu pipa yang tegak di dalamnya berlubang sebagai saluran
konsentrat untuk turun ke bawah.
2) Cyclone
Alat untuk memisahkan antara air yang bersih dengan air yang masih
bercampur dengan material.
3) Spliter
Spitler suatu alat untuk mengatur masuknya konsentrat ke dalam port.
Yaitu alat pengatur yang terdapat pada akhir proses di humprey spiral. Spiral
memiliki splitter yang terletak dan terpasang pada dischargepoint (titik keluaran)
dari trough. Splitter menghasilkan tiga pembagian: Refuse/ reject/ buangan,
Middling and Product.
Gambar 7. Spitler
Sebagai tambahan juga terdapat auxiliary refuse splitters yang diletakkan pada
bagian yang lebih atas untuk lebih memudahkan membuang pyrite dan reject
melewati jalur khusus yang terdapat pada bagian tengah/menempel pada kolom.

8. Spiral ini biasa dipasang untuk single start, double start, atau triple start. Untuk
double start atau lebih biasanya handel pengatur splitternya dijadikan satu
sehingga bukaan splitter bisa dilakukan bersamaan.
4) Port
Port merupakan suatu lubang untuk masuknya konsentrat.
5) Natch
Merupakan lubang bukaan kecil yang apabila ada aliran wash water akan
menimbulkan gerakan air sehingga konsentrat yang tidak tertampung
terdorong.
6) Stick Spiral
Stick spiral merupakan alat yang digunakan untuk mengatur besarnya lubang
bukaan pengotor yang dibuang.
Gambar.8. Stick Spiral
7) Slide pirit
Yaitu bagian yang berfungsi sebagai alat pengatur untuk membuang pengotor
yang terdapat pada batubara.

9. Gambar 9. Slide Pirit
8) Feed Tank
Merupakan suatu tempat untuk menampung masuknya feed dan air atau pulp
yang akan dilakukan pemisahan.
Gambar 10. Feed Tank
9) Feed Box
Merupakan tempat feed atau umpan yang akan dikonsentrasi

10. 10) Riffle
Berfungsi untuk merubah aliran turbulen menjadi aliran laminer, sehingga
terjadi pemisahan di dalam lounder.
Humprey spiral terdiri dari spiral yang merupakan bagian yang berfungsi sebagai alat
pemisahan. Proses pemisahan ini dapat terjadi karena partikel yang berat akan
mendekati pusat spiral atau berada di bagian bawah, sedangkan partikel yang ringan
dan halus akan naik. Hal ini terjadi karena adanya gaya-gaya yang telah disebutkan di
atas. Dalam pemisahan ini “slurry” harus tetap diperhatikan agar besarnya prosen
solid sekitar 20% - 30%.
Ketika slurry dari feeding mengalir di sepanjang jalur spiral, pada kecepatan yang
stabil, semua solid yang lebih besar dari 100μm (0.1 mm) akan membentuk lapisan
yang bergerak (loose moving bed) pada bagian dasar lintasan spiral, material yang
paling berat akan menempati posisi paling dekat dengan bagian dasar dan bergerak
paling lambat.
Pada saat lapisan ini teraduk dan terbawa oleh aliran air, batubara yang lebih ringan
akan berada dekat permukaan dan terbawa arus dengan lebih cepat.
Dalam proses pemisahan partikel menggunakan spiral concentration, terdapat dua hal
penting yang harus diperhatikan, antara lain :
a. Variabel Alat
1) Tipe Spiral
Tipe spiral berpengaruh terhadap kecepatan aliran alir, gaya sentrifugal yang
dihasilkan dan jenis aliran.
2) Posisi Spliter
Posisi spliter menentukan seberapa ukuran berat yang akan ditampung sebagai
konsentrat, tailing dan midling.

11. 3) Jumlah Spiral
Pengaruh banyaknya spiral adalah untuk mendapatkan keadaan steady state, di
mana aliran air tidak turbulen. Semakin banyak jumlah spiral akan semakin baik
untuk keadaan steady state agar pemisahan berlangsung dengan baik.
4) Ketinggian Spiral
Ketinggian sprial akan berpengaruh terhadap kemiringan (slope) spiral, yang
akhirnya ikut menentukan apakah aliran fluida bersifat steady state.
5) Penampang melintang helix dan diameter
b. Variabel Operasi
1) Derajat Liberasi dan Ukuran Feed
Ukuran feed yang terlalu besar akan menyulitkan proses stratifikasi, karena akan
ada partikel-partikel yang tidak dapat bergerak akibat tekanan air yang tidak
kuat. Tetapi jika ukurannya terlalu kecil juga akan menyulitkan, karena akan
banyak mineral berharga yang masuk ke tailing.
2) Selang Ukuran Feed
Selang ukuran umpan yang ideal adalah -35# sampai +48# (0,015 mm - 0,8 mm).
Jika terlalu kecil dapat menyulitkan proses pemisahan, karena tidak terjadi
stratifikasi pada lapisan di atas fluida. Jika terlalu besar juga akan menyulitkan
pemompaan dan aliran air tidak cukup untuk melakukan pemisahan.
3) Laju Pengumpanan
Jika laju pengumpanan terlalu besar, maka tidak akan terjadi stratifiksasi pada
permukaan spiral. Karena terdapat tumpukan material yang tidak sempat
terpisahkan oleh aliran air. Tetapi laju pengumpanan yang terlalu kecil juga tidak
efisien.

12. 4) Jumlah dan Kecepatan Aliran Air Pencuci (Wash Water)
Jumlah dan kecepatan aliran air pencuci ikut menentukan apakah aliran fluida
bersifat steady state. Hal ini dipengaruhi oleh kekuatan motor untuk memompa
air dari tangki penampungan kembali ke atas spiral yang paling tinggi.
5) Persen Solid Umpan
Idealnya persen solid pada umpan adalah 15%. Pengaruhnya adalah terhadap
penciptaan kondisi hindered settling. Persen solid yang terlalu besar akan
menyulitkan pempompaan, sedangkan jika terlalu kecil jadi tidak ekonomis.
Hal - hal penting yang arus selalu diperiksa pada humprey spiral adalah :
a. Periksa bahwa air clarified selalu mengalir pada spiral feed.
b. Ukur % solid spiral, jika % solid di atas 35 % maka tambahkan air.
c. Periksa distributor dan pastikan bahwa tidak ada jalur feed yang buntu.
d. Periksa spiral dari kemungkinan terjadinya blok. Periksa cutter bagian atas dari
kemungkinan terjadinya blok oleh material batubara
e. Pastikan permukaan spiral selalu bersih dan tidak ada tumpukan material yang
menghambat aliran.
f. Periksa cutter bagian bawah agar selalu bersih dan bebas dari material yang akan
menghambat aliran.
Hal-hal yang dapat mempengaruhi kerja dari humprey spiral adalah:
a. Timbunan material yang akan menghambat aliran (sudah didiskusikan
sebelumnya).
b. Ukuran material feed - spiral akan memiliki unjuk kerja yang baik pada ukuran
material - 1.5 mm x 0.125 mm.
c. Feed rate masing-masing spiral mampu menerima feed sampai 3 ton per jam.
Ini berarti spiral dapat menerima 3 ton /h x 24 = 72 t/h.
d. Feed Density (% Solid) - density feed dipengaruhi oleh feed rate, jumlah air yang
ditambahkan pada feed. Dari pengujian diperoleh bahwa 30 % solid akan
memberikan unjuk kerja yang baik pada spiral.

13. e. Posisi Spliter - pada spiral terdapat 3 spliter di bagian atas pada masing-masing
bank, spliter geser pada bagian tengah dan cutter pada bagian bawah.
Dalam proses pemisahan partikel menggunakan spiral concentration, terdapat
dua hal penting yang harus diperhatikan, yaitu:
a. Variabel Alat
1) Tipe spiral
2) Posisi spliter
3) Jumlah spiral
4) Ketinggian spiral
5) Penampang melintang helix dan diameter
b. Variabel Operasi
1) Derajat liberasi dan ukuran feed
2) Selang ukuran feed
3) Laju pengumpanan
4) Persentase solid umpan
5) Jumlah dan kecepatan aliran air pencuci (wash water)
6) Sifat-sifat material
Pada proses pencucian material batubara, spiral biasanya digunakan untuk mencuci
atau memisahkan antara material konsentrat (batubara berukuran halus) dengan
pengotornya (mineral lempung dan pengotor lainnya) yang memanfaatkan adanya
gaya dorong air pada tempat yang melingkar dari spiral tersebut, sehingga batubara
berukuran halus tersebut akan terlempar ke sisi luar dari dinding spiral jika
dibandingkan shale (serpih).
Pada suatu alat pemisah material konsentrat dengan pengotornya yang menggunakan
prinsip kerja dengan gaya gravitasi (gravity concentrator) dalam suatu media cair,
terdapat suatu mangkuk atau wadah pemisah yang mempunyai dinding sisi dan
dinding alas dimana kemiringannya dibuat mengarah ke bawah dan semakin
menjorok ke dalam, yang dimaksud dengan dinding alas yaitu bagian yang terdiri dari
suatu alat pengkonsentrasi terpusat, jika suatu material yang dijadikan umpan (feed)

14. dialirkan melalui bagian pengatur bukaan aliran menuju aliran air langsung, maka
material ini akan mengalir pada kecapatan aliran yang cukup besar pada bagian spiral
yang mempunyai radius putaran sedikit di bagian alasnya yang disebut dengan
mangkuk (wadah) atau alat pengatur keluaran yang istilahnya (secara terminologi)
disebut dengan splitter.
Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam mekanisme kerja humprey spiral ini adalah :
a. Diameter bukaan luonder
b. Kemiringan dari lounder
c. Tinggi/panjang lounder
d. Keseragaman ukuran butiran material
e. Kecepatan aliran air sebagai wash water
f. Fluida yang digunakan sebagai media pemisahan mineral.
Kelebihan yang didapat pada pemisahan mineral dengan menggunakan alat humprey
spiral antara lain :
a. Ongkos instalasi
b. Ongkos perawatan rendah
c. Ongkos operasi rendah
d. Dapat memisahkan mineral berharga dengan mineral tidak berharga dalam jumlah
yang besar, kadar konsentrat yang diperoleh bisa mencapai 80%.
Kekurangan yang dihadapi pada pemisahan mineral dengan menggunakan alat
humprey spiral ini adalah :
a. Ukuran feed yang perbolehkan terbatas, biasanya ukuran feed antara 14 dan 400
mesh, tetapi bijih besi bisa di atas 10 sampai 10 mesh.
b. Diperlukan suplay air yang cukup atau sirkulasi air dan pengolahannya yang
digunakan pada proses pemisahan mineral sebagai medium wash water.

15. Cara pengoperasian alat humprey spiral :
Terjadinya pemisahan di dalam humprey spiral sebagai berikut :
1. Feed dimasukkan ke dalam feed tank
2. Melalui pompa, feed dihisap masuk ke dalam cyclone.
3. Di dalam cyclone cairan dengan yang kental dipisahkan, selanjutnya yang
encer dialirkan ke atas ke dalam lounder sebagai wash water, sedang pulp
yang kental melalui lounder dialirkan ke atas menuju feed box sebagai umpan.
4. Karena bentuk lounder ini melingkar seperti spiral dari atas ke bawah, maka
terjadi gerak arus sentrifugal, sehingga material yang ringan sebagai tailing
akan terletak dibagian luar.
5. Material yang berat ada di dalam sebagai konsetrat.
6. Mineral-mineral berat akan mengalir terus dan masuk ke dalam port
penampungan konsentrat yang dihasilkan.

16. Bagian-bagian Alat Humprey Spiral
Gambar 1. Humprey Spiral dan Proses Pemisahan material dalam humprey spiral

17. DAFTAR PUSTAKA
1. http://erickalfonsus.blogspot.com/2012/01/humprey-spiral.html
2. http://arsipteknikpertambangan.blogspot.com/2010/06/humprey-spiral.html