Comminution—crushing dan grinding—menyerap 40–50% energi tambang. Di pabrik nikel dengan pulp “liat”, bahan tambahan kimia menurunkan viskositas, memungkinkan % solids lebih tinggi, dan menekan kWh/t tanpa ubah hardware.
Comminution (crushing dan grinding) adalah konsumen energi terbesar di pengolahan mineral—sering 40–50% konsumsi energi tambang (www.mining.com) (www.ceecthefuture.org). Sebuah ringkasan industri yang disponsori Metso bahkan menempatkannya ~53% dari energi tambang dan ~10% dari biaya produksi (www.mining.com).
Masalah membesar di pabrik nikel—terutama Ni‑laterit dengan mineral lempung—karena viskositas slurry melonjak. Pada bijih tipe serpentinit, praktiknya sering harus digiling di bawah <10% solids; di atas itu viskositas “meledak” (patents.justia.com). Konsekuensinya: penalti energi dan daya trommel membengkak tanpa menambah tonase.
Hemat Air di Grinding Nikel dengan Thickener dan Flocculant
Mekanisme kimia pada pulp nikel
Enter grinding aids (bahan tambahan penggilingan) dan rheology modifiers (pengubah reologi). Keduanya—umumnya dispersan atau surfaktan dalam dosis kecil—mengadsorpsi ke partikel halus, mengurangi gaya tarik antarpartikel/“halo”, dan mencegah gelasi fines lempung. Efek bersihnya: menurunkan viskositas tampak dan yield stress (tegangan luluh) pulp, sehingga slurry mampu membawa lebih banyak padatan. Uji bangku dan pabrik lama menunjukkan slurry lebih terdispersi dan lebih “encer” menggiling lebih cepat.
Klimpel (1978–82) menyatakan laju grinding naik saat % solids (“particle packing”) meningkat—asal viskositas tidak terlalu tinggi (www.911metallurgist.com). Dalam praktik, additive yang tepat mendorong batas % solids sebelum viskositas “spike”, sehingga mill menggiling lebih banyak bijih per unit energi. Laboratorium juga menegaskan surfaktan atau polimer dispersan mencegah flokulasi partikel halus, menurunkan yield stress dan energi alir/grind slurry (www.911metallurgist.com) (www.mdpi.com).
Bukti kuantitatifnya jelas: pada sebuah bijih timah‑polimetalik, penambahan 0,2–0,4% polyacrylamide (PAM) sebagai grinding aid pada 65% solids menggeser distribusi produk beberapa persen—fraksi 0,2–0,038 mm naik ~5% dan fraksi kasar (>0,2 mm) turun 4–9% (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Tidak ada perubahan pada daya mill atau filling; murni karena kontrol reologi.
Di sisi suplai, bahan kimia khusus untuk sirkuit mineral tersedia dalam portofolio “Chemicals for Mining applications”; pemilihan kelas dispersan/surfaktan dilakukan sesuai mineralogi bijih dan target reologi (/products/mining).
Dari viskositas ke kWh/t
Kontrol reologi yang baik mengangkat performa sirkuit. Dengan viskositas lebih rendah, coarse‑mill bisa dijalankan pada % solids lebih tinggi (air dikurangi) dan menghasilkan umpan siklon yang “lebih tebal”; ini menaikkan throughput dan menurunkan energi spesifik. Model menunjukkan performa grinding sering membaik pada solids kisaran mid‑70%: satu simulasi untuk mill bijih besi menemukan konsumsi energi spesifik optimum di 76–80% solids (42–48% secara volume) (www.mdpi.com).
Setiap kenaikan satu poin % solids berarti lebih banyak batu diproses pada daya yang sama. Sebaliknya, menurunkan % solids (menambah air) menaikkan kWh/ton tajam saat daya mill ditahan konstan (www.mdpi.com). Secara praktis, menaikkan dari 60% ke 70% solids sering setara dengan 5–10% penurunan kWh/t (volume slurry—dan pemanasan/pemompaan air—mengecil). Ini selaras dengan laporan industri: karena comminution bisa ~10% dari biaya produksi (www.mining.com), bahkan perbaikan beberapa persen pada efisiensi grind menghemat tagihan energi besar.
Temuan industri dan akademik
Uji bangku dan pilot berulang kali menunjukkan grinding aids menurunkan pemakaian energi. Sebuah ulasan terbaru mencatat additive di dalam mill “promote grinding efficiency” dan “decrease water consumption” dengan “optimizing material mobility” (www.mdpi.com). Di penggilingan semen, additive berbasis triethanolamine rutin memangkas energi spesifik beberapa persen, tren yang tercermin di mineral—saving energi 10–15% sering dikutip untuk program grinding aid yang efektif (www.researchgate.net). Studi kasus bijih kasar dan simulasi grinding menunjukkan keuntungan serupa berlaku di pertambangan.
Penting bagi pabrik nikel: additive yang menurunkan viskositas memungkinkan % solids naik jauh di atas level tipikal 50–60%—yang sebelumnya mustahil. Dalam beberapa studi lab, rheology additives memotong yield stress slurry puluhan persen, sehingga % solids dapat naik 5–10 poin. Bahkan kenaikan +5% solids kira‑kira memberi penurunan 5% daya mill per ton (rule‑of‑thumb saat draw mill tetap).
Panduan uji coba pabrik terkontrol
- Baseline: jalankan pabrik pada kondisi normal selama 24–48 jam dan catat metrik kunci: laju umpan bijih dan ukuran grind (mis. P80—ukuran di mana 80% lolos saringan), daya tarik mill (kW), circulating load, serta % solids slurry dan viskositas/yield‑stress. Ukur reologi on‑site (mis. dengan field viscometer atau lab rheometer pada sampel “grab” di laju geser terdefinisi) untuk kurva alir baseline.
- Screening laboratorium (direkomendasikan): lakukan “spin tests” atau uji ball mill kecil ala Klimpel (www.911metallurgist.com) untuk menyaring kandidat additive dan dosis. Tambahkan tiap kandidat pada slurry di % solids target dan ukur viskositas/yield‑stress (sering pada ~100 s⁻¹ dan dipadankan ke model Bingham atau Casson—model reologi untuk fluida non‑Newtonian). Identifikasi dosis yang memberi 20–50% penurunan yield‑stress atau viskositas, atau kurva penurunan yang jelas. Uji dosis ini di mill bangku/batch untuk melihat percepatan grind (lebih banyak fines pada waktu tertentu) tanpa over‑flokulasi.
- Dosing bertahap di pabrik: injeksikan additive ke sirkuit grinding (sering di depan umpan ball mill atau langsung ke slurry mill). Mulai dosis rendah dan naikkan bertahap. Isolasi variabel: tahan laju umpan bijih dan muatan liner/bola konstan, dan jalankan cukup lama per tahap (beberapa jam atau sehari) hingga steady‑state. Log berkelanjutan metrik yang sama: arus/ daya motor mill, densitas pulp, ukuran umpan siklon, dan energi per ton. Juga catat konsumsi additive (kg/t bijih). Penginjeksian yang akurat dibantu pompa dosing presisi (/products/dosing-pump).
- Monitoring viskositas & densitas: ambil sampel slurry dan ukur reologi selama trial (mis. yield‑stress atau viskositas tampak). Konfirmasikan kurva viskositas bergeser turun seiring dosis. Coba naikkan set‑point % solids (tambah bijih atau kurangi air) sampai mencapai tekanan/daya konstan atau muncul kehilangan efisiensi; bandingkan % solids maksimum stabil versus baseline.
- Perbandingan indikator performa: hitung energi spesifik (kWh/t) pra dan pasca additive. Hasil yang layak mis. penurunan 5–10% kWh/t atau kenaikan throughput ekuivalen pada daya konstan. Evaluasi ukuran produk: apakah P80 makin halus atau kasar? Tujuan umumnya lebih sedikit oversize. Jika memungkinkan, jalankan uji “wash vs no‑additive” secara split—bergantian pakai additive lalu hentikan—atau gunakan jalur paralel identik sebagai kontrol untuk meniadakan variabilitas bijih.
- Dokumentasi hasil & efek samping: selain energi dan grind, pastikan additive tidak mengganggu proses hilir (mis. flotasi atau pengentalan/thickening). Monitor perolehan flotasi atau reologi froth; sebagian additive bisa terbawa. Verifikasi kepatuhan lingkungan (tangani bahan kimia sesuai MSDS dan regulasi limbah).
- Kuantifikasi hasil: turunkan statistik seperti rata‑rata penghematan energi, kenaikan solids, atau kenaikan throughput. Contoh: bila baseline 100 kWh/t turun menjadi 90 kWh/t setelah additive (di % solids sama), itu saving 10%. Demikian pula, bila mill bisa dijalankan 5% lebih tinggi solids sambil menjaga kontrol ukuran, catat peningkatan densitas slurry dan estimasi kenaikan throughput volumetrik.
Flocculant Tailings Nikel: Laju Endap Tinggi & Overflow Bening
Ringkasan dan implikasi nikel
Kesimpulannya: grinding aids dan rheology modifiers bekerja dengan mendispersikan fines dan menurunkan viskositas pulp, memungkinkan mill beroperasi pada densitas slurry lebih tinggi dan menggiling lebih banyak per unit energi. Studi konsisten menunjukkan additive ini dapat memangkas penggunaan air dan energi (sering pada skala perbaikan beberapa persen) sekaligus memperbaiki distribusi ukuran produk (www.mdpi.com) (www.mdpi.com). Dalam comminution nikel, di mana lempung “lengket” memaksa grinding sangat encer, additive semacam ini dapat memungkinkan kenaikan solids 10–30 poin. Rencana uji harus merekam baseline dan data uji (uji reologi tersemat, daya tarik, throughput, PSD, dsb.) dan membandingkan metrik kunci. Uji sukses akan menunjukkan perbaikan terukur (mis. X% lebih rendah kWh/t atau Y% throughput lebih tinggi) dengan additive, sehingga layak untuk implementasi skala penuh.
Mengeringkan Tailings Nikel: Dari 50–60% Solids ke Dry Stack dengan Kimia Dua-Tahap
Sumber dan catatan
Ringkasan ulasan dan laporan industri yang berwibawa digunakan. Sebagai contoh, ulasan jurnal Minerals mencatat grinding aids “promot[e] grinding efficiency, decreasing water consumption” (www.mdpi.com). Karya klasik Klimpel menguraikan bagaimana viskositas slurry dan solids memengaruhi laju grinding halus (www.911metallurgist.com). Sebuah simulasi mill bijih besi menunjukkan energi spesifik optimum di ~76–80% solids (www.mdpi.com). Dan ringkasan industri yang disponsori Metso menyoroti bahwa comminution ~53% energi tambang dan ~10% biaya (www.mining.com), menegaskan nilai dari setiap penghematan. Semua sitasi dicantumkan inline pada klaim data di atas.
Bahan bacaan mencakup artikel peer‑reviewed dan laporan industri. Sumber kunci di atas: Zeng dkk. (2023) soal reologi slurry di grinding (www.mdpi.com); studi Minerals 2019 tentang energi mill (Faria dkk., 2019) (www.mdpi.com); karya klasik Klimpel tentang chemical grinding aids (911Metallurgist, 1982) (www.911metallurgist.com); dan survei energi industri (laporan yang disponsori Metso (www.mining.com), laporan CEEC (www.ceecthefuture.org)). Paten dan ulasan juga dikonsultasikan untuk spesifik (mis. perilaku slurry Ni‑serpentinit, patents.justia.com). Setiap referensi telah dicantumkan inline di atas.
