Di tambang nikel, ukuran partikel menentukan nasib—dan biaya listrik. Panduan terintegrasi ini memetakan cara menyetel sirkuit grinding dan kimia pulp agar perolehan (recovery) maksimal tanpa membakar kWh sia-sia.
Permainan dimulai sejak bijih nikel masuk pabrik: sulfida dan laterit menuntut strategi yang berbeda. Untuk satu, flotasi butuh partikel halus dan terliberasi; untuk yang lain, leaching justru lebih suka umpan lebih kasar. Tekanannya nyata—comminution (penghancuran dan penggerusan) menyedot sekitar 50% biaya operasi pabrik dan kira-kira 3% konsumsi listrik global (CEEC).
Indonesia memegang sekitar 22% cadangan nikel dunia (NBR) dan kini mendominasi pasokan nikel rafinasi global—61% pada 2024 (FT). Dengan laterit yang membentuk kira-kira 70% sumber daya dunia namun konsentrat sulfida masih menyuplai ≈60% output Ni saat ini (ResearchGate; ResearchGate), pilihan sirkuit dan aditif kimia menjadi tuas utama margin.
Hydrocyclone Grinding Nikel: Kontrol Tekanan, Densitas & PSD Online
Konteks bijih dan jalur proses
Bijih sulfida (mis. pentlandite, vaesite) umumnya dimurnikan lewat flotasi buih (froth flotation), sementara laterit—terikat silikat/oksida—masuk ke pirometalurgi (RKEF/peleburan) atau hidrometalurgi (leaching asam dan SX-EW) (Zoneding; ResearchGate). Target grinding-nya berlawanan: flotasi menargetkan partikel halus terliberasi (≪100 µm), sedangkan leaching sering meminta umpan lebih kasar (≤1–10 mm) dan densitas pulp terkontrol—overgrinding membentuk slimes yang mengganggu (ResearchGate; CEEC).
Contoh sulfida: studi pentlandite Brasil menargetkan 30% material lebih halus dari 74 µm (ditulis P30@0,074 mm; P30 di sini adalah persentase kumulatif yang lolos ayakan terkait) dan mencapai ≈93% recovery Ni lewat flotasi, dengan energi comminution ~26,8 kWh/t (SciELO). Sebaliknya pada laterit, penggerusan sering di level ≤8–12 mm untuk leaching atau sintering agar slimes tidak melapisi partikel (ResearchGate).
Realitas energinya kasar: comminution bisa ~10–40 kWh/t di pabrik logam dasar tergantung kekerasan bijih dan efisiensi sirkuit, jadi peningkatan efisiensi single‑digit pun signifikan. Cadangan nikel teridentifikasi melebihi 100 Mt dan tumbuh sekitar 5,3% per tahun hingga 2022—didongkrak permintaan baterai dan penurunan kadar bijih (MDPI).
Pemilihan sirkuit grinding dan energi
Konfigurasi umum mencakup semi‑autogenous/AG (SAG/AG; penggerusan semi‑otogen/otogen) diikuti ball mill/rod mill, atau High Pressure Grinding Rolls (HPGR). HPGR sering memangkas energi 10–30% dibanding SAG+ball untuk bijih yang kompeten (CEEC). Pada gerus halus sampai ultra‑halus, vertical stirred mill (Vertimill, HIGmill) semakin dominan untuk tugas regrind.
Mayoritas pabrik Ni menjalankan sirkuit tertutup dengan hidro‑siklon untuk mengendalikan P80 (ukuran di mana 80% massa lolos; P80 ditetapkan oleh target ukuran produk). Klasifikasi berulang menahan overgrinding. Siklon atau screen dapat dikombinasikan untuk menangani fraksi sangat kasar/halus berbeda; pemodelan neraca massa (JKSimMet atau algoritme proprietary) memampukan tuning throughput, split siklon, dan muatan resirkulasi agar P80 optimal.
Karena comminution menyedot sekitar 50% biaya operasi pabrik dan ~3% listrik global (CEEC), adopsi peralatan efisien menjadi prioritas. Praktik unggul global kini menekankan HPGR dan pra‑konsentrasi (seperti ore sorting) di hulu milling (CEEC). Mengganti SAG dengan rangkaian HPGR+ball dapat memangkas energi spesifik ~10–20% pada bijih sebanding, meski studi kasus spesifik proyek wajib memvalidasi angka tersebut (CEEC).
Kekerasan bijih (indeks Bond/SAG/AG/SMC) dan tonase menentukan ukuran pabrik. Laterit sangat keras mungkin butuh penghancur primer (rotary, dll.) sebelum milling, sementara limonit yang lebih lunak bisa melewati SAG dan langsung ke ball mill. SAG raksasa kini melampaui diameter 12 m (hingga 44 ft), tetapi konsekuensinya adalah daya tarik yang besar, liner tangguh, dan konsumsi baja tinggi. HPGR menawarkan alternatif kompak—pemasok melaporkan train HPGR baru untuk pabrik >30 Mt/tahun. Vertical mill menekan jejak regrind lebih jauh.
Kurva ukuran partikel dan perolehan
Perolehan flotasi sangat bergantung pada ukuran: partikel sangat kasar under‑liberated, partikel ultra‑halus (<10–20 µm) buruk secara kinetika dan kimia permukaan (ResearchGate). Puncak perolehan berada pada rentang “intermediate”. Fines berlebih menaikkan entrainment gangue (terutama serpentin yang lunak) dan mengurangi attachment gelembung. Grind “cukup halus untuk liberasi” biasanya optimal sebelum penalti kinetik mendominasi (ResearchGate).
Secara kuantitatif, pada studi Brasil, desain ball mill untuk menghasilkan 30% <74 µm menghasilkan ~93% recovery Ni (pentlandite), dengan kebutuhan energi 26,8 kWh/t; angka ini cocok dengan data pabrik aktual 26,6 kWh/t (SciELO). Analisis grafis (tidak ditampilkan) menunjukkan dorongan lebih halus dari titik ini memberi manfaat menurun; sebaliknya mengasar (mis. P30@100 µm) menurunkan perolehan secara nyata.
Gangue kritis di banyak sulfida Ni adalah serpentin (Mg‑silikat). Kandungannya sering melebihi 70% (MDPI) dan, karena sangat lunak (Mohs <2,5), pecah jadi partikel seukuran lempung (<10 µm) saat digerus halus (MDPI). Ultrafines ini bersifat koloidal: melapisi mineral berharga, mengonsumsi reagen, meningkatkan entrainment, menurunkan kadar konsentrat, serta menaikkan konsumsi reagen dan isu downstream. Karena itu, sirkuit modern menghindari fines berlebih; teknik seperti middlings removal atau desliming selektif menjaga P80 ideal—sering 50–100 µm untuk feed sulfida.
Additives dan pengkondisian slurry
Pada gerus sangat halus, grinding aid organik (glikol, amina) dapat menurunkan re‑aglomerasi dan memangkas energi hingga 10–15% pada mineral keras dengan melapisi permukaan dan mempermudah fraktur. Untuk nikel, riset spesifik masih terbatas, tetapi lignosulfonat atau turunan pati dilaporkan meningkatkan throughput dan mengurangi overgrinding; dispersant seperti poliakrilat menjaga slimes tetap terdispersi sehingga pemotongan siklon konsisten. Pengaturan dosis yang stabil biasanya ditopang oleh sistem pompa dosis—misalnya dosing pump untuk injeksi reagen yang akurat di mill atau feed siklon.
Kontrol pH pulp adalah pengungkit besar pada flotasi sulfida. Pulp biasanya dijaga basa (pH ~8–11) dengan kapur, namun jika pH >~8, ion Ni²⁺ yang lepas dari permukaan segar dapat mengendap sebagai hidroksida pada serpentin, “mengaktifkan” gangue dan memperburuk penangkapan (MDPI). Karenanya, rejim kapur perlu distage atau dinetralkan sebagian. Dosis kecil senyawa kalsium/magnesium juga digunakan untuk menekan buih slimes dan membantu flokulasi fines yang tak diinginkan agar mudah disingkirkan.
Reagen flotasi: kolektor (xanthate, dithiophosphate) selektif menempel ke sulfida Ni; frother (mis. pine oil) mengatur umur gelembung. Depressant krusial—NaHS (natrium hidrosulfida) menekan sulfida besi (pirohotit/pirit). Pada bijih kaya serpentin, depressant penghelat seperti asam sitrat menonjol: mengikat Mg di serpentin sehingga sangat hidrofilik. Penambahan asam sitrat pada pulp Ni–Cu menaikkan recovery Ni dari 16% (tanpa depressant) menjadi 95%—lonjakan 79 poin (MDPI; MDPI). Natrium silikat dan karbonat juga menunda flotasi serpentin; polimer flokulan/dispersan menjaga ultrafines tidak mengotori konsentrat.
Sifat slurry dan kepadatan operasi
Slurry ideal menyeimbangkan densitas dan viskositas dengan prosesnya. Flotasi biasanya pada 25–35% padatan berat; terlalu kental menghambat gelembung, terlalu encer memboroskan energi. Penstabil lempung seperti natrium silikat kerap digunakan mengontrol viskositas. Pada hidrometalurgi, densitas lebih tinggi (≈60% padatan di HPAL), sehingga pabrik menambahkan flokulan poliakrilamida setelah grinding untuk membentuk underflow pengental (thickener) yang layak dipompa. Dalam praktik Indonesia, proyek HPAL rutin menambahkan flokulan untuk mencapai ~8% padatan underflow (untuk tailings thickened) sambil memberi makan autoklaf sekitar 60% padatan (Reuters). Di level peralatan, pemilihan dan optimasi flocculants mempengaruhi laju pengendapan dan rheologi underflow yang masuk reaktor.
Hemat Air di Grinding Nikel dengan Thickener dan Flocculant
Integrasi grinding–recovery berbasis data
Model ukuran‑berdasar‑kadar (size‑by‑assay) menghubungkan output grinding dengan hasil metalurgi. Dengan menganalisis kadar Ni per fraksi ukuran, kurva perolehan tertimbang memprediksi perubahan recovery saat grind diperhalus—pada banyak kasus benefit menurun di domain ultra‑halus (ResearchGate; SciELO). Optimum bisnis memaksimalkan nilai konsentrat dikurangi biaya grinding, bukan recovery absolut; misalnya, menghaluskan satu tingkat mungkin menaikkan recovery dari 90% ke 93% tetapi menambah ~5 kWh/t—margin yang harus ditimbang.
Kontrol sirkuit memerlukan automasi yang tangguh. Pengendali level dan sensor tekanan mengatur feed/produk siklon; Advanced Process Control (APC) menyesuaikan kecepatan mill, air makeup, atau feed bijih real‑time demi produk P80 konstan atau throughput maksimal. Perubahan kekerasan bijih memicu penyesuaian grade/blend hulu atau tweak reagen hilir. Strategi jangka panjang termasuk digital twin dan machine learning untuk optimasi comminution (CEEC).
Integrasi mine‑to‑mill krusial: peledakan lebih halus menurunkan beban energi SAG dan menaikkan throughput; pra‑konsentrasi/ore sorting menaikkan kadar feed ke grinding. Pada flotasi, regrind (hingga <20 µm) di konsentrat/rougher tails dengan vertimill dapat menangkap “fines yang lolos pada pass pertama”. Pemasukan HPGR bisa mengizinkan cut siklon lebih kasar dengan energi lebih rendah—tetapi semua trade‑off perlu data lab/pilot untuk dikuantifikasi.
KPI yang dipantau: kWh/t, muatan resirkulasi oversize, kadar dan recovery Ni di konsentrat, ukuran grind, penggunaan air, konsumsi reagen. Survei periodik (size‑by‑assay, sampling slurry) dan update model membimbing penalaan operasional; sejumlah pabrik Ni mendapati bahwa penyesuaian rejim kapur mengurangi aktivasi slimes dan meningkatkan kadar konsentrat.
Studi kasus dan metrik kunci
Studi pabrik sulfida Brasil (Votorantim): target 30% <74 µm di ball mill primer memberi ~93% recovery flotasi, energi 26,8 kWh/t; cocok dengan data aktual 26,6 kWh/t—tolok ukur eksplisit untuk menghitung “biaya kWh per poin recovery” (SciELO).
Dampak depressant: uji lab pada bijih Ni–Cu kaya serpentin menunjukkan asam sitrat—bahan organik yang relatif ramah pabrik—mengangkat recovery Ni rougher dari 16% menjadi 95% (MDPI). Dengan kimia ini, mill bisa beroperasi lebih kasar tetapi tetap meraih recovery tinggi—menghemat energi dan meningkatkan throughput. Banyak operasi men‑stage penambahan depressant setelah mill (di conditioning tank), bukan di dalam mill, untuk mencegah penumpukan slimes.
Contoh HPAL Indonesia: proyek baru Vale Indonesia di Sulawesi dirancang melindi Ni dan Co dari limonit halus, dengan target produksi 60.000 t Ni/tahun sebagai mixed hydroxide precipitate (Reuters). Sirkuit crushing/grinding menajamkan ukuran hingga ≤8 mm untuk leaching teraduk, lalu slurry ditingkatkan ke ~60% padatan untuk feed autoklaf. Terlalu banyak fines (<20 µm) akan menaikkan viskositas, terlalu kasar mengorbankan recovery. Pabrik kemungkinan juga mengambil co‑product (Fe, Mn), sehingga liberasi oksida terkait perlu dijaga untuk kinerja pemisahan padat‑cair selanjutnya.
Tren global: adopsi fine‑grinding flotation seperti Concorde Cell untuk menangkap ultrafine yang sebelumnya “hilang” meningkat (Metso). Dorongan logam baterai menekan integrasi lebih rapat antara leaching dan grinding (grinding‑cum‑HPAL). Indonesia sendiri menambah investasi miliaran dolar pada kapasitas HPAL (Reuters) sembari menyesuaikan kuota agar pasokan seimbang (FT), menegaskan kebutuhan optimasi grinding saat head grade turun.
Flocculant Tailings Nikel: Laju Endap Tinggi & Overflow Bening
Rekomendasi praktik terbaik
Model sebelum membangun: gunakan simulasi komprehensif (model JK, DEM/FEA) untuk memperkirakan throughput, efisiensi klasifikasi, dan recovery lintas konfigurasi sirkuit—pilih yang memaksimalkan NPV, bukan satu metrik tunggal. Lakukan survei berkala (Bond/SMC pada blend, sampling overflow siklon untuk verifikasi P80). Lanjutkan pengujian reagen di bangku—bandingkan rejim depressant/flokulan alternatif dan catat biaya reagen vs kenaikan recovery. Automasi APC yang mengikat daya mill dan analyzer ukuran produk ke setpoint grinding mengurangi lag; sensor online ukuran partikel membantu koreksi cepat. Dari sisi keberlanjutan, dorong pra‑crushing/ore sorting, HPGR, dan liner yang andal untuk menekan jejak energi. Regulasi domestik Indonesia (larangan ekspor bijih mentah) mendorong pemrosesan in‑country—insentif kuat untuk memeras recovery maksimum per ton bijih (CEEC).
Intinya: optimasi sinkron grinding dan recovery wajib berbasis data. Kurva ukuran‑recovery, akuntansi energi, dan efek kimia yang presisi memungkinkan setelan sirkuit yang memaksimalkan hasil nikel. Benchmark yang dikutip—93% recovery pada 74 µm (SciELO) dan lonjakan 79 poin recovery dengan asam sitrat (MDPI)—menunjukkan skala pengungkit yang tersedia. Untuk menjaga konsistensi dosis kimia, penggunaan dosing pump dan seleksi flocculants yang tepat pada tahapan thickening memberi kontrol tambahan atas rheologi dan performa pemisahan padat‑cair menuju langkah pemrosesan berikutnya.
