Di tengah target TSS ≤200 mg/L (bahkan 100 mg/L untuk pabrik pengolahan) dan Ni ≤0,5 mg/L di Indonesia, flocculant polimer jadi kuda kerja untuk menebalkan tailings nikel dan memulihkan air reuse. Data lab hingga uji pilot menunjukkan laju pengendapan bisa melesat ke ratusan hingga ribuan mm/menit, dengan overflow menuju single‑digit NTU.
Tailings nikel—terutama dari laterit—kaya fraksi lempung (kaolinit/halloysite, oksida besi, dll.) yang bandel mengendap. Regulasi Indonesia menuntut ketat: TSS (Total Suspended Solids) ≤200 mg/L, bahkan 100 mg/L untuk unit pengolahan, dan Ni ≤0,5 mg/L di air buangan tailings menurut Permen LHK No. 09/2006 (nikel.co.id) (nikel.co.id). Itu berarti flocculant harus cepat mengagregasi partikel halus untuk memperoleh overflow sangat jernih (sering ditargetkan single‑digit NTU; NTU = Nephelometric Turbidity Units, satuan kekeruhan) dan underflow padat, agar air bisa direuse dan patuh regulasi.
Prinsip utamanya: flocculant polimer berperforma tinggi mengikat partikel lewat jembatan (bridging) dan membentuk jaringan tiga dimensi yang melesatkan laju pengendapan, berbeda dari koagulan anorganik seperti alum/garam besi (mdpi.com) (mdpi.com). Di area bahan kimia pertambangan, lini seperti flocculants dan coagulants menjadi pilihan kerja harian, sedangkan penentuan dosis akurat di feedwell tebal sering mengandalkan injeksi kimia presisi dengan dosing pump.
SX-EW Nikel: Hentikan Crud, Pulihkan Organik >60%
Jenis polimer dan mekanisme flocculation
Flocculant utama adalah polimer sintetis berbasis polyacrylamide dengan tipe muatan: anionik (APAM; anionic polyacrylamide), kationik (CPAM; cationic polyacrylamide), dan non‑ionik (mis. PEO; polyethylene oxide atau kopolimer akrilamida netral). APAM—biasanya akrilamida dengan ≤30% sodium acrylate—bermuatan negatif dan lazim untuk tailings kaya lempung pada pH netral‑alkalin; adsorpsi terjadi via ikatan hidrogen dan bridging yang membentuk flok besar (mdpi.com). CPAM, yang membawa muatan positif (sering dikopolimerisasi dengan DADMAC; diallyldimethylammonium chloride), menetralkan mineral bermuatan negatif dan bisa menghasilkan flok lebih padat. Polimer non‑ionik (mis. PEO) mengandalkan bridging murni via ikatan hidrogen; biasanya butuh dosis lebih tinggi dan kurang efektif pada fines bermuatan.
Praktiknya, APAM bobot molekul (MW; molecular weight) tinggi 10–20 ×10^6 Da paling umum untuk tailings halus. Tinjauan studi mencatat “hanya PAM anionik MW sangat tinggi dengan densitas muatan medium” yang konsisten memflokkulasi slurry tambang kompleks—bahkan PAM kationik atau non‑ionik ber-MW besar gagal pada uji tailings oil‑sands analog (researchgate.net). Kuncinya adalah kecocokan muatan: kationik optimal untuk silikat sangat negatif, anionik untuk permukaan oksida positif atau netral, non‑ionik untuk lempung yang cenderung netral.
Dibanding koagulan anorganik, polimer membentuk jaringan tiga dimensi—adsorpsi multipoint dan sweeping ke dalam flok (mdpi.com) (mdpi.com). Contoh: APAM “mengadsorp baik ke partikel tersuspensi… membentuk flok, meningkatkan laju pengendapan” pada mineral halus (mdpi.com). Namun, CPAM sering meninggalkan overflow lebih jernih. Nasser & James mendapati flokulasi kaolinit dengan CPAM menghasilkan kekeruhan overflow jauh lebih rendah ketimbang APAM (sistem anionik mempertahankan zeta potential negatif tinggi dan menjebak lebih banyak fines) (mdpi.com).
Dalam sejumlah kasus, dua polimer lebih baik daripada satu. Kaya dkk. (2025) menunjukkan skema dua tahap—kationik lebih dulu, lalu anionik—pada fines feldspar mencapai ~98,6% tangkapan flok, laju mengendap ≈2700 mm/menit, dan turbidity akhir ≈6,1 NTU (≈3–5 mg/L) (researchgate.net). Kombinasi/sekuen polimer memanfaatkan kekuatan masing‑masing tipe muatan untuk memaksimalkan pengendapan dan kejernihan.
Bobot molekul polimer dan konsentrasi
MW polimer sangat memengaruhi ukuran dan stabilitas flok. MW lebih tinggi berarti rantai lebih panjang, jembatan lebih besar antarpartikel, dan pengendapan lebih cepat di shear rendah. Contoh: PAM MW tinggi (~5×10^6 Da) pada 2 mg/L membentuk flok besar pada uji tailings hematit (mdpi.com). Secara umum, menaikkan MW menggeser kurva pengendapan “ke kiri” (flok lebih besar, laju lebih tinggi) (mdpi.com).
Ada batasnya: MW sangat tinggi (≫10–20 ×10^6 Da) bisa saling terjerat (entanglement), menggulung (coil) di larutan, dan menurunkan efisiensi adsorpsi (sciencedirect.com). Lee & Schlautman (2015) mencatat kenaikan MW melampaui ambang justru “menurunkan kapasitas adsorpsi dan aktivitas flocculant” akibat entanglement (sciencedirect.com). Arjmand dkk. (2022) menemukan MW sedang‑tinggi optimal di tailings sodium tinggi, sedangkan di slurry kaya Ca2+ justru MW sedikit lebih rendah memberi dewatering lebih baik pada shear rendah—karena kation divalen membentuk agregat lebih padat (face–face) yang lebih mudah ditembus polimer lebih kecil (sciencedirect.com).
Metrik kinerja: laju mengendap dan kejernihan
Kinerja diukur lewat laju mengendap (mm/menit) dan kejernihan overflow. Laju sering diukur sebagai kecepatan turunnya antarmuka (interface). Sistem berflocculant berperforma tinggi bisa mencapai ribuan mm/menit untuk sistem lebih kasar; untuk tailings sangat halus, puluhan hingga ratusan mm/menit lazim. Kaya & Özkan melaporkan 2700 mm/menit dengan campuran dua polimer pada fines feldspar (researchgate.net). Tanpa flocculant, suspensi silty bisa hanya ~1–10 mm/menit. Dosis krusial: terlalu rendah lambat; terlalu tinggi (overdose) bisa menstabilkan kembali fines atau membentuk flok rapuh. Secara empiris, kurva jar‑test (interface vs waktu) mengikuti hukum pangkat C = k·t^–m, berguna untuk turunan laju bulk (911metallurgist.com).
Kejernihan diukur sebagai turbidity overflow atau TSS. Target regulasi Indonesia <100–200 mg/L TSS (sering <100 mg/L untuk pengolahan), kira‑kira setara <20–40 NTU tergantung jenis partikel. Dalam uji, flocculant bagus rutin mencapai single‑digit NTU. Pada studi feldspar di atas, campuran optimum menghasilkan ~6 NTU (researchgate.net). Dalam uji slurry lempung/kuarsa 10% padatan dan 25 g/t APAM MW tinggi, turbidity overflow sangat dipengaruhi kondisi: tailings kaya kuarsa kasar memberi turbidity tertinggi, sedangkan penambahan salinitas (air laut) menurunkannya drastis karena kompresi double layer yang memudahkan agregasi fines (mdpi.com) (mdpi.com). Secara eksperimental, polimer kationik kerap menghasilkan overflow paling jernih (mdpi.com).
Protokol uji laboratorium
Seleksi flocculant dimulai di bench. Jar test/tabung tinggi: isi silinder terukur (mis. 1 L) dengan slurry tailings representatif (padatan ~5–20%). Tambahkan flocculant terlarut pada dosis terukur, aduk cepat 30–60 detik untuk dispersi lalu aduk pelan (mis. 100–200 rpm) untuk pembentukan flok (911metallurgist.com). Setelah agitasi dihentikan, rekam pengendapan: tinggi interface vs waktu. Ambil sampel supernatan pada 10, 15, 30, 60+ menit untuk analisis residu (turbidity/TSS) (911metallurgist.com). Plot kedalaman interface (atau log konsentrasi vs log waktu) untuk konstanta pengendapan. Clarity wedge bisa mempercepat judgement visual (911metallurgist.com). Uji paralel beberapa flocculant (anionik/kationik/non‑ionik) dan dosis (mis. 1–50 g/ton tailings). Di tahap ini, istilah “flocculants” merujuk langsung pada lini flocculant polimer yang tersedia di industri.
Bench‑top thickener: jika ada, gunakan unit skala kecil (mis. Superflo atau Vietti) yang mensimulasikan operasi kontinyu untuk mengukur underflow dan turbidity effluent pada kondisi feed terkontrol (tailings.info). Fase ini mematangkan dosis, waktu flokulasi, pH, dan salinitas. Juga uji koagulan bantu (mis. 10–50 mg/L Al3+ atau Fe3+) bersamaan polimer, karena logam dapat mengubah struktur flok (researchgate.net). Di praktik, opsi koagulan tersedia luas di kategori coagulants.
Capillary Suction Time (CST; waktu hisap kapiler) dan reologi: ukur CST—waktu air meresap melalui slurry di kertas filter. CST lebih rendah berarti sludge lebih permeabel/mudah dewatering (patents.google.com). Ukur yield stress/viskositas (rheometer atau Bostwick) untuk kekuatan jaringan flok. Polimer terbaik menghasilkan CST minimum dan yield stress moderat—cukup kuat untuk mengendap cepat, tidak terlalu kaku sehingga menahan air bebas (patents.google.com).
Analisis: catat laju mengendap (mm/menit), underflow % padatan akhir, dan turbidity overflow di setiap titik. Plot laju vs dosis dan turbidity vs dosis untuk menemukan optimum. Dosis yang memberi >90% penghilangan suspensi dan overflow jernih (mis. <50 NTU, idealnya <10 NTU) layak diprioritaskan. Simulasikan kondisi pabrik: pH (mis. slurry pasca‑netralisasi), salinitas, suhu sesuai lokasi. Sertakan kontrol “blank” tanpa polimer. Secara praktik, ekspektasikan dosis optimal 5–30 g/t; slurry ekstra halus mungkin butuh lebih tinggi. Dalam uji lempung/kuarsa, digunakan 25 g/t APAM (mdpi.com). Dosis presisi difasilitasi injeksi kimia yang stabil menggunakan dosing pump.
QC Nikel: Panduan Mutu dari Bijih hingga Sertifikat LME
Uji skala pilot dan optimasi berkelanjutan
Calon terbaik dari lab harus divalidasi di skala lebih besar. Uji pilot thickener 1–5 ton/hari direkomendasikan (tailings.info). Tujuannya: konfirmasi performa pengendapan pada feed kontinyu dan sizing peralatan full‑scale. Operasikan thickener kecil (high‑rate, high‑compression, atau deep cone sesuai kebutuhan) dengan tailings aktual. Injeksi flocculant kandidat pada dosis optimum, kontrol dilusi feed dan dispersi flok di feedwell (mis. static mixer).
Monitor densitas underflow (% padatan berat) dan turbidity overflow (NTU) secara kontinyu. Catat konsumsi flocculant (kg/t vs waktu). Thickener yang terflokkulasi baik menghasilkan underflow padat (sering 50–60% padatan untuk paste thickener) pada steady‑state dan overflow sangat jernih sesuai target (mis. <50–100 mg/L TSS; nikel.co.id). Turbidity ≤10 NTU ideal untuk reuse. Pantau metrik peralatan (rake torque, daya)—flok buruk sering meningkatkan torsi karena slimes ringan/berserat.
Optimasi meliputi skema dosing (sekali suntik vs bertahap), dual‑polymer, dan dilusi feed. Output pilot kunci: underflow % padatan vs dilusi, TSS overflow vs dosis polimer, dan fraksi pemulihan air—semuanya untuk desain dan ekonomi full‑scale (tailings.info). Jalankan pembanding tanpa polimer untuk mengukur kenaikan pemulihan air. Harap realisme: hasil lab 90% removal pada 10 g/t sering naik kebutuhannya di pilot jadi 20–30 g/t agar memenuhi spesifikasi kejernihan (911metallurgist.com). Uji paralel seperti pipe‑loop transport dan beach deposition boleh berjalan, namun fokus utama tetap thickening dan kualitas air.
Ringkasan temuan kunci
- Laju mengendap: Polimer berperforma tinggi bisa menaikkan laju pengendapan dalam ordo besaran. Ratusan mm/menit lazim pada lempung halus, dan ribuan mm/menit pada suspensi lebih kasar (researchgate.net). Laju cenderung menurun saat kandungan lempung meningkat (flok lebih porous) dan saat ukuran sangat halus (mdpi.com
- Kejernihan: Supernatan bisa sangat bening (single‑digit NTU). Pada tailings sintetis kaya kuarsa kasar di 2,5% padatan, turbidity overflow 3–4× lebih tinggi dibanding slurry lebih lempungan; menambah salinitas menurunkan turbidity >20% (mdpi.com). Eksperimental, polimer kationik sering paling jernih (mdpi.com). Indonesian regulationν（TSS<100–200 mg/L (nikel.co.id)） menjadi patokan target turbidity; uji lab/pilot harus menunjukkan kepatuhan.
- Pemilihan polimer: Screening empiris esensial. Untuk tailings nikel, APAM MW tinggi adalah titik awal logis (dominan oksida/logam & lempung). Namun bila turbidity berlebih atau mengendap lambat, coba kationik atau skema dual. MW dituning: mis. 5–15 ×10^6 Da dulu, lalu disesuaikan. Catat merek/seri polimer dan dosis dalam g/t—menjadi spesifikasi proses. Untuk lini peruntukan, lihat kategori flocculants di industri.
Refining Nikel: Kiln dan Tungku Listrik Dominasi Energi
Catatan sumber dan angka kunci
Sintesis ini merujuk studi jurnal/industri tentang flokulasi tailings (mdpi.com) (mdpi.com) (researchgate.net) (sciencedirect.com), pedoman uji tailings (911metallurgist.com) (tailings.info), dan regulasi pertambangan Indonesia (nikel.co.id) (nikel.co.id). Angka‑angka penting yang dicakup: 2 mg/L PAM MW tinggi membentuk flok besar pada hematit (mdpi.com); 25 g/t APAM untuk uji lempung/kuarsa (mdpi.com); dual‑polymer ~98,6% tangkapan, ≈2700 mm/menit, ≈6,1 NTU (researchgate.net); dan target TSS <100–200 mg/L setara kira‑kira <20–40 NTU tergantung partikel (nikel.co.id).
